JP2006268420A

JP2006268420A - ディスクアレイ装置、ストレージシステムおよび制御方法

Info

Publication number: JP2006268420A
Application number: JP2005085428A
Authority: JP
Inventors: Fumio Maehata; 文雄前畑
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】ＲＡＩＤ５やＲＡＩＤ６の構成をとるバックアップシステムはライトペナルティにより書き込み速度が遅く、一時格納バッファがいっぱいとなり用意されたネットワーク性能を十分に使い切れない場合があった。
【解決手段】ＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６構成のディスクアレイシステムを備えるバックアップ装置において、書き込みデータを一時的に格納する書き込みバッファの使用状況を監視し、バッファの空き容量が少なくなった場合にバッファ内の情報を別途用意した高速ディスクシステム（例えばＲＡＩＤ０／１）に書き出し、使用状況が好転した場合に待避させたデータを再びバッファに書き戻す。
【選択図】図１

Description

本発明はデータ保存方式に関し、特に、ＲＡＩＤ５または６の構成をとる遠隔地のサブシステムにデータの複製を作成する際の高速インタフェースを維持する技術に関する。

近年、情報処理システムの外部記憶装置において、複数の磁気ディスクを１台のハードディスクとして管理するディスクアレイ技術が用いられている。このディスクアレイ技術は高速性や安全性のレベルによりＲＡＩＤ０〜６に分類されている。ＲＡＩＤ０はストライピングと呼ばれ複数のディスクにデータをブロック単位に分割して格納する高速化方式であり、ＲＡＩＤ１はミラーリングと呼ばれ同じデータを２台のディスクに同時に書き込んで安全性を高める方式である。ストライピングを実施しつつ同じデータを別のディスクに書き込むＲＡＩＤ０＋１という方式もある。また、ＲＡＩＤ５は書き込みデータからパリティを生成するとともにデータやパリティを複数のディスクに分散させる方式であり、ＲＡＩＤ６ではＲＡＩＤ５で使用される分散パリティをさらに二重化してディスクに記録する。

ＲＡＩＤ５やＲＡＩＤ６では書き込みデータに冗長性を持たせており耐障害性が飛躍的に向上するが、データ更新時には更新前のデータとパリティを読み出し、更新後のパリティを作成して再び書き込むといった余分なアクセスが必要となる。これはライトペナルティと呼ばれ、他の方式よりドライブへのアクセス回数が多くなる分書き込みに時間がかかることになる。

ＲＡＩＤ４〜６のような方式により、いずれかのディスクに障害が発生してもデータの復旧が可能となっているが、装置の設置場所に火事などの局地的災害が発生すればデータの復旧は不可能となってしまう。このため、局地災害を同時に受けない程度の遠隔地に別のシステム（サブシステム）を構成して複製ボリュームを作成することにより、さらにデータの耐障害性を高めることも行われている。

従来技術として、ディスクアレイ装置に磁気テープバックアップ装置を接続するとともに、ディスク障害が発生した場合の交換用に設けられたスペアディスクを、データバックアップの際の転送バッファとして用いることが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平６−２４２８８８号公報

遠隔地に設けられるサブシステムには、メインシステムから送られる書き込みデータを一時的に格納するためのバッファを設けて構成される。しかしながら、遠隔地のサブシステムがＲＡＩＤ５やＲＡＩＤ６の構成をとる場合には前記ライトペナルティにより書き込みをあまり早く行えず、また通常バッファの容量は数ＧＢ程度であるため、バッファがすぐにいっぱいとなり、送信側のメインシステムで後続データの送出を待たなくてはならない場合がある。この場合は用意されたネットワーク性能を十分に使い切れず、バックアップ性能のパフォーマンスを低下させる要因となっていた。

また、特に遠隔地のサブシステム側の装置構成として安価なディスクを使用した場合には書き込み性能がさらに低下し、データコピーの性能にさらに制約がかかるという問題がある。

本発明は、ＲＡＩＤ５／６のアレイシステムを具えるディスクアレイ装置において、必要に応じてバッファ内のデータを別途用意した高速のアレイシステム（例えばＲＡＩＤ０や０＋１）に書き出して待避させ、インタフェース性能を維持するディスクアレイ装置、ストレージシステムおよびこれらの制御方法を提供することを目的とする。

本発明にかかるディスクアレイ装置は、受信した書き込みデータを一時的に格納するバッファと、該バッファ内の情報をＲＡＩＤ０乃至３の方式で一時的に待避させる第１のディスクアレイシステムと、前記バッファに格納されたデータをＲＡＩＤ４乃至６の方式で書き込む第２のディスクアレイシステムと、前記バッファおよび第１のディスクアレイシステムに格納された書き込みデータの管理情報が登録される管理テーブルと、必要に応じて前記バッファから第１のディスクアレイシステムにデータを書き出し、あるいは第１のディスクアレイシステムからバッファにデータを書き戻すバッファ制御部とを備えることを最も主要な特徴とする。

前記バッファ制御部は、前記バッファの空き容量が所定以下となった場合に前記バッファ内のデータを前記第１のディスクアレイシステムに書き出し、前記バッファの空き容量が所定以上となった場合に前記第１のディスクアレイシステムのデータを前記バッファに書き戻すことが有効である。

また、前記第１のディスクアレイシステムはＲＡＩＤ０またはＲＡＩＤ１あるいはＲＡＩＤ０＋１で運用され、前記第２のディスクアレイシステムはＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６で運用されることが有効である。

本発明にかかるストレージシステムは、上位システムから書き込みデータを受け取って格納するメイン記憶システムと、当該メイン記憶システムから離れた場所に設置され前記メイン記憶システムに格納されたデータの複製を保存するサブ記憶システムとを具えるストレージシステムであって、
前記サブ記憶システムが、前記メイン記憶システムから送られる書き込みデータを一時的に格納するバッファと、該バッファ内の情報をＲＡＩＤ０乃至３の方式で一時的に待避させる第１のディスクアレイシステムと、前記バッファに格納されたデータをＲＡＩＤ４乃至６の方式で書き込む第２のディスクアレイシステムと、前記バッファおよび第１のディスクアレイシステムに格納された書き込みデータの管理情報が登録される管理テーブルと、必要に応じて前記バッファから第１のディスクアレイシステムにデータを書き出し、あるいは第１のディスクアレイシステムからバッファにデータを書き戻すバッファ制御部とを備えることを特徴とする。

本発明にかかるディスクアレイ装置の制御方法は、転送されてくる書き込みデータを一時的に格納するバッファと、該バッファ内の情報を一時的に待避させる第１のディスクアレイシステムと、前記バッファに格納されたデータが書き込まれる第２のディスクアレイシステムとを備えるディスクアレイ装置の制御方法において、
前記バッファの空き容量が所定以下となった場合に前記バッファ内のデータを前記第１のディスクアレイシステムにＲＡＩＤ０またはＲＡＩＤ１またはＲＡＩＤ０＋１方式で書き出すステップと、
前記バッファの空き容量が所定以上となった場合に前記第１のディスクアレイシステムに書き出したデータを前記バッファに書き戻すステップと、
前記バッファに格納されたデータをＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６方式で前記第２のディスクアレイシステムに書き込むステップと、を含むことを特徴とする。

本発明にかかるストレージシステムの制御方法は、上位システムから書き込みデータを受け取って格納するメイン記憶システムと、当該メイン記憶システムから離れた場所に設置され前記メイン記憶システムに格納されたデータの複製を保存するサブ記憶システムとを具えるストレージシステムの制御方法であって、前記サブ記憶システムが前記メイン記憶システムからの転送データを一時的に格納するバッファと、該バッファ内の情報を一時的に待避させる第１のディスクアレイシステムと、前記バッファに格納されたデータが書き込まれる第２のディスクアレイシステムとを備えるとともに、前記方法が、前記メイン記憶システムに格納されたデータをサブ記憶システムに送出するステップと、前記サブ記憶システムにおいて転送データを前記バッファに登録するステップと、前記サブ記憶システムにおいてバッファの空き容量が所定以下となった場合に前記バッファ内のデータを前記第１のディスクアレイシステムにＲＡＩＤ０またはＲＡＩＤ１またはＲＡＩＤ０＋１方式で書き出すステップと、前記バッファの空き容量が所定以上となった場合に前記第１のディスクアレイシステムに書き出したデータを前記バッファに書き戻すステップと、前記バッファに格納されたデータをＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６方式で前記第２のディスクアレイシステムに書き込むステップと、を含むことを特徴とする。

このように、従来はバッファからそのままディスクアレイシステムに書き出していたが、当該ディスクアレイシステムがＲＡＩＤ５やＲＡＩＤ６のライトペナルティがある構成の場合は書き込み速度が遅いため、書き込みバッファがオーバフローする前に、書き込みバッファの情報を待避用の高速ディスクアレイシステムへ書き出すことで、書き込みバッファのオーバフローを抑え、良好なインタフェース性能を維持することができる。また、単にバッファを大容量化するのではなく、高速ＲＡＩＤシステムを用いるため、例えばこれをＲＡＩＤ０＋１の構成とすることにより転送データの安全性を飛躍的に高めつつ耐障害性の高いバッファデータ待避を実現することができる。

また、バッファデータ待避用の第１のアレイシステムをＲＡＩＤ０、１、０＋１の構成として高速性を担保するとともに、データ保存用の第２のアレイシステムをＲＡＩＤ５、６として信頼性を向上させることにより、装置のインタフェース性能を維持しつつ信頼性の高いデータ保存を行うことができる。

また、本発明にかかるストレージシステムはマスタボリュームの遠隔地に複製ボリュームを作成するものであり、マスタボリュームを例えばＲＡＩＤ０やＲＡＩＤ０＋１の構成として上位システムからの高速アクセスを可能としておき、データコピーの性能を落とすことなく遠隔地の複製ボリュームをＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６構成として高い耐障害性を確保することができる。

本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は、本発明にかかるストレージシステムの全体構成を示すイメージ図である。図１に示すように、ホストシステム１にメイン記憶システム２が接続されており、そこから離れた場所にサブ記憶システム３が設置されている。ホストシステム１は、１または２以上の情報処理端末で構成されるコンピュータシステムであり、メイン記憶システム２に対しデータの書き込み／読み出し要求を行う。メイン記憶システム２は、ホストシステム１からの書き込みデータを一時的に格納する書き込みバッファ２１と、複数の磁気ディスクドライブで構成されるディスクアレイシステム２２（マスタボリューム）とを具えている。この場合にメイン記憶システム２のディスクアレイシステム２２の構成は何ら限定するものではないが、例えばＲＡＩＤ０〜３として高速なレスポンスを達成してもよい。

サブ記憶システム３は、メイン記憶システム２に記録された情報の複製ボリュームを保存するミラーサーバであり、データの耐障害性を高めるべくメイン記憶システム２とは同じ局地災害を受けない程度に離れた場所に設置される。メインシステム２とサブシステム３は通信線４で接続されており、これは専用線であるのが好ましいが、インターネット等の通信ネットワークでもよい。ただし、本願発明において通信線４は光ファイバ等、ある程度の高速データ転送が担保されているものが用いられる。また、サブ記憶システム３へのデータ転送は、メイン記憶システム２に書き込まれたデータが随時サブ記憶システム３に送出されてもよいし、メイン記憶システム２に送られる書き込みデータが同時にサブ記憶システム３に送られるようにしてもよい。前者の場合は、実施環境に応じて、例えば一日に数回バックアップデータがサブ記憶システム３に送出される構成としてもよいし、メイン記憶システム２の負荷が低いときにデータをサブシステム３側に送出する構成としてもよい。

サブ記憶システム３に送出されたデータは書き込みバッファ３１に一旦取り込まれ、ここから第２のディスクアレイシステム３３に書き込まれる。本発明において、サブ記憶システム３の第２のディスクアレイシステム３３はＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６の構成をとり、データの信頼性、耐障害性を向上させている。しかしながら、ＲＡＩＤ５／６などのライトペナルティがあるディスク構成の場合、ドライブへのアクセス回数が増えるためデータの書き込みに比較的時間がかかり、転送時に一時格納バッファがいっぱいになってしまい、用意したネットワーク性能を使い切れない場合がある。そこで本発明では、書き込みバッファ待避用に別途高速なＲＡＩＤシステム（第１のディスクアレイシステム３２）を設けて、外部からみた書き込みパフォーマンスの向上を図っている。

図２は、サブ記憶システム３のより詳しい構成を示す図である。図２に示すように、サブ記憶システム３は、書き込みバッファ３１、第１のディスクアレイシステム３２、第２のディスクアレイシステム３３の他、メイン記憶システム２とのインタフェース３４と、バッファ制御部３５と、バッファ管理テーブル３６とを具えている。メイン記憶システム２からのデータはインタフェース３４を介して書き込みバッファ３１に一時的に格納される。この転送データは、書き込むべきデータとともに、その書き込みアドレスなどの付帯情報を伴っている。第２のディスクアレイシステム３３は、ＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６の構成でなる複数の磁気ディスクドライブを具え、書き込みバッファ３１に登録されたデータを前記付帯情報に従って随時格納する。なお、図示しないが第２のディスクアレイシステム３３はデータを書き込むのに必要なＲＡＩＤ制御手段を備えるものとし、またＲＡＩＤは公知であるためその詳細な説明は省略する。

バッファ制御部３５は、書き込みバッファ３１の使用状況を監視し、書き込みバッファ３１の空き容量が所定以下となった場合に、バッファ３１のデータを第１のディスクアレイシステム３２へ書き出す処理を行う。この第１のディスクアレイシステム３２は高速のＲＡＩＤ構成（例えば、ＲＡＩＤ１またはＲＡＩＤ１／０）であり、第２のディスクアレイシステム（ＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６）より遙かに早く書き込むことができる。バッファ管理テーブル３６には転送データのデータ単位あるいはブロック単位ごとに、少なくともその付帯情報と、その一時格納場所がバッファ３１であるか第２のディスクアレイシステム３２であるかの別と、その格納場所のアドレス情報とが登録される。バッファ制御部３５は、転送データがインタフェース３１からバッファ３１に登録されるときにバッファ管理テーブル３６に登録し、またバッファ３１から第１のディスクアレイシステム３２に転送データを書き出した場合にバッファ管理テーブル３６の情報を更新する。さらにバッファ制御部３５は、バッファ３１の空き容量が所定以下となった場合にバッファ管理テーブル３６を参照し、第２のディスクアレイシステム３２に書き出されているデータがある場合に、当該データを第２のディスクアレイシステム３２からバッファ３１に書き戻す処理を行い、バッファ管理テーブル３６を更新する。なお、この装置において第２のディスクアレイシステムへの書き込みは、バッファ管理テーブル３６に基づきバッファ内にあるデータを抽出することにより実施される。

図３は、このバッファ制御部３５の処理を説明するフローチャートである。本チャートの前提として、メイン記憶システム２から転送される書き込みデータは随時バッファ３１に格納され、またバッファ３１からデータが随時取り出され第２のディスクアレイシステム３３に書き込まれているものとする。この状況において、バッファ制御部３５はバッファ３１の使用状況を監視し、空き容量が所定以下となった場合に（ステップＳ１）、バッファ３１に登録されたデータを第１のディスクアレイシステム３２に書き出し、管理テーブル３６を更新する（ステップＳ２）。またバッファ３１の空き容量が所定以上に戻った場合に（ステップＳ３）、第１のディスクアレイシステム３２に書き出してあるデータをバッファ３１に書き戻し、管理テーブルを更新する（ステップＳ４）。

このように、従来はバッファからそのままディスクアレイシステム（図２における第２のディスクアレイシステム３３）に書き出していたが、当該ディスクアレイシステムがＲＡＩＤ５やＲＡＩＤ６のライトペナルティがある構成の場合は書き込み速度が遅いためバッファがオーバフローする場合があった。本発明では、書き込みバッファがオーバフローする前に、書き込みバッファの情報を待避用の高速ディスクアレイシステム（ＲＡＩＤ１またはＲＡＩＤ１／０構成）へ書き出すことで、書き込みバッファのオーバフローを抑え、良好なインタフェース性能を維持することができる。これにより、マスタボリュームの遠隔地に複製ボリューム（リプリケーションボリューム）を保持する場合に、マスタボリュームを例えばＲＡＩＤ０やＲＡＩＤ１の構成として上位システムからの高速アクセスを可能としておき、データコピーの性能を落とすことなく遠隔地の複製ボリュームをＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６構成として高い耐障害性を確保することができる。

また、良好なインタフェース性能を維持するために、単にバッファを大容量化するのではなく、ＲＡＩＤシステムを用いているため、例えばこれをＲＡＩＤ０＋１の構成とすることにより転送データの安全性を飛躍的に高めつつ信頼性の高いリプリケーションボリュームを保持することが可能となる。

以上に本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の構成に限るものではなく、他の様々な実施形態として実現することができる。特に、サブ記憶システムにおける第１のディスクアレイシステム３２は、ライトペナルティがなく比較的高速なものであればＲＡＩＤ０〜３のいずれを採用してもよく、また、第２のディスクアレイシステム３３は、冗長データを付加し信頼性を高めたものであればＲＡＩＤ４〜６その他の新規な方式を採用してもよい。また、上記実施例のメイン記憶システム２もサブ記憶システム３と同じ構成としてもよい。このようにバッファ待避用の高速ディスクアレイシステムを別途設けるようにすると、ホストシステムから転送される書き込みデータのインタフェース性能を下げることなくＲＡＩＤ５やＲＡＩＤ６の信頼性の高い記憶装置を提供することができる。

本発明に係るディスクアレイ装置、ストレージシステムおよび制御方法は、連続的に転送される書き込みデータに際し、書き込みバッファの使用状況によりバッファデータを待避用の高速ディスク構成へ書き出すこよにより、ライトペナルティがある構成のディスクアレイシステムでもインタフェース性能を下げることなく信頼性の高いデータ格納を行うことができ、バックアップ等の大容量記憶装置を用いるデータストレージ産業に好適に利用することができる。

本発明の実施形態に係るストレージシステムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すサブ記憶システム３の構成を示すブロック図である。図３に示すバッファ制御部３５の処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ホストシステム
２メイン記憶システム
３サブ記憶システム
３１書き込みバッファ
３２第１のディスクアレイシステム
３３第２のディスクアレイシステム
３４インタフェース
３５バッファ制御部
３６バッファ管理テーブル
４通信線

Claims

受信した書き込みデータを一時的に格納するバッファと、該バッファ内の情報をＲＡＩＤ０乃至３の方式で一時的に待避させる第１のディスクアレイシステムと、前記バッファに格納されたデータをＲＡＩＤ４乃至６の方式で書き込む第２のディスクアレイシステムと、前記バッファおよび第１のディスクアレイシステムに格納された書き込みデータの管理情報が登録される管理テーブルと、必要に応じて前記バッファから第１のディスクアレイシステムにデータを書き出し、あるいは第１のディスクアレイシステムからバッファにデータを書き戻すバッファ制御部とを備えることを特徴とするディスクアレイ装置。
請求項１に記載のディスクアレイ装置において、前記バッファ制御部は、前記バッファの空き容量が所定以下となった場合に前記バッファ内のデータを前記第１のディスクアレイシステムに書き出し、前記バッファの空き容量が所定以上となった場合に前記第１のディスクアレイシステムのデータを前記バッファに書き戻すことを特徴とするディスクアレイ装置。
請求項１または２に記載のディスクアレイ装置において、前記第１のディスクアレイシステムはＲＡＩＤ０またはＲＡＩＤ１あるいはＲＡＩＤ０＋１で運用され、前記第２のディスクアレイシステムはＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６で運用されることを特徴とするディスクアレイ装置。
上位システムから書き込みデータを受け取って格納するメイン記憶システムと、当該メイン記憶システムから離れた場所に設置され前記メイン記憶システムに格納されたデータの複製を保存するサブ記憶システムとを具えるストレージシステムであって、
前記サブ記憶システムが、前記メイン記憶システムから送られる書き込みデータを一時的に格納するバッファと、該バッファ内の情報をＲＡＩＤ０乃至３の方式で一時的に待避させる第１のディスクアレイシステムと、前記バッファに格納されたデータをＲＡＩＤ４乃至６の方式で書き込む第２のディスクアレイシステムと、前記バッファおよび第１のディスクアレイシステムに格納された書き込みデータの管理情報が登録される管理テーブルと、必要に応じて前記バッファから第１のディスクアレイシステムにデータを書き出し、あるいは第１のディスクアレイシステムからバッファにデータを書き戻すバッファ制御部とを備えることを特徴とするストレージシステム。
上位システムから書き込みデータを受け取って格納するメイン記憶システムと、当該メイン記憶システムから離れた場所に設置され前記メイン記憶システムに格納されたデータの複製を保存するサブ記憶システムとを具えるストレージシステムの制御方法であって、前記サブ記憶システムが前記メイン記憶システムからの転送データを一時的に格納するバッファと、該バッファ内の情報を一時的に待避させる第１のディスクアレイシステムと、前記バッファに格納されたデータが書き込まれる第２のディスクアレイシステムとを備えるとともに、前記方法が、前記メイン記憶システムに格納されたデータをサブ記憶システムに送出するステップと、前記サブ記憶システムにおいて転送データを前記バッファに登録するステップと、前記サブ記憶システムにおいてバッファの空き容量が所定以下となった場合に前記バッファ内のデータを前記第１のディスクアレイシステムに書き出すステップと、前記バッファの空き容量が所定以上となった場合に前記第１のディスクアレイシステムに書き出したデータを前記バッファに書き戻すステップと、前記バッファに格納されたデータを前記第２のディスクアレイシステムに書き込むステップと、を含むことを特徴とするディスクアレイシステムの制御方法。
請求項５に記載のディスクアレイシステムの制御方法において、前記第１のディスクアレイシステムはＲＡＩＤ０またはＲＡＩＤ１あるいはＲＡＩＤ０＋１で運用され、前記第２のディスクアレイシステムはＲＡＩＤ５またはＲＡＩＤ６で運用されることを特徴とするディスクアレイシステムの制御方法。