JP2006318017A - Raid構成変換方法、装置及びプログラム並びにこれを用いたディスクアレイ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ディスクを追加することなく、RAIDタイプを変更する。
【解決手段】 制御部12は、ホストコンピュータ10からディスク20〜29に対して発行されるデータの読み出し指示及び書き込み指示を制御し、論理エクステント対応テーブル161及び物理エクステント対応テーブル162を格納している対応テーブル16を制御する。コピー手段15は、既存のRAID構成から新たなRAID構成へデータのコピーを実行し、コピー中のアドレスに対して二重書きを行う。また、制御部12及びコピー手段15は、ディスク20〜29の未使用領域を第二のRAIDタイプに定義し、ディスク20〜29の使用領域の第一のRAIDタイプデータを読み出して第二のRAIDタイプに定義された未使用領域に書き込むことにより、新たな記憶媒体を追加することなくRAID構成を変更できる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ディスクアレイ装置などの記憶媒体アレイ装置に用いられるRAID構成変換方法等に関する。
従来、記憶容量の増大に関して、例えば4台のディスクでRAID5(3+P)を構築しているところにディスクを1台追加してRAID5(4+P)にする場合、ユーザデータを磁気テープなどに一旦セーブしてからRAIDを開放し、新たに5台のディスクでRAID5(4+P)を構築してからデータをリストアする、という方法がある(以下「第一従来技術」という。)。しかし、この第一従来技術では、オンライン中に実行できないため、ユーザは業務を停止しなければならないという課題があった。
また、RAID1からRAID5へRAIDタイプを変更する技術が、例えば特許文献1に開示されている(以下「第二従来技術」という。)。この第二従来技術では、ディスクを追加したり進捗を管理したりする必要があった。進捗管理が必要な場合、複数のマイクロプロセッサを持つような大規模システムにおいてプロセス間の同期処理が必要になるので、障害が発生しやすいという課題があった。
特開2004−213064号公報
このように、第一従来技術では、RAIDタイプを変更する場合にディスクを追加する必要があったり、記憶容量の増加作業をオンライン中に行えないため業務を一旦停止しなければならなかったりしていた。また、第二従来技術では、RAIDタイプを変更する場合にディスクを追加する必要があることはもちろんのこと、RAIDタイプのデータ移動の進捗を管理する必要があるため、IO処理プロセスの中で進捗状況を調査し、どのRAIDタイプでアクセスするかを決定していた。そのため、複数のプロセッサにより構成されている大規模なディスクアレイ装置では、制御しづらいものとなっていた。
そこで、本発明の主な目的は、ディスクを追加することなく、RAIDタイプを変更し得るRAID構成変換方法等を提供することにある。本発明の他の目的は、オンライン中でも実行でき、しかもIO処理プロセスの中で進捗状況を調査する必要もなく、RAIDタイプを変更し得るRAID構成変換方法等を提供することにある。
本発明に係るRAID構成変換方法は、複数の記憶媒体から成るとともに未使用領域及び第一のRAIDタイプのデータが書き込まれた使用領域を有する記憶媒体アレイに対して、前記未使用領域を第二のRAIDタイプに定義する第一ステップと、前記使用領域のデータを読み出す第二ステップと、この第二ステップで読み出されたデータを、前記第一ステップで前記第二のRAIDタイプに定義された前記未使用領域に書き込む第三ステップと、を含むことを特徴とする。このとき、前記第三ステップで前記未使用領域に書き込まれたデータがその直前に書き込まれていた前記使用領域を、新たな前記未使用領域とする第四ステップを、更に含むとしてもよい。ここで、第一ステップと第二ステップとは順番が逆でもよい。記憶媒体には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどのいわゆるディスクの他に、フラッシュメモリ、MRAMなどの半導体メモリなども含まれる。
また、本発明に係るRAID構成変換方法は、複数の記憶媒体から成るとともに未使用領域及び第一のRAIDタイプのデータが書き込まれた使用領域を有する記憶媒体アレイに対して、前記未使用領域を第二のRAIDタイプに定義する第一ステップと、前記使用領域のデータを部分的に読み出す第二ステップと、この第二ステップで読み出されたデータを、第一ステップで前記第二のRAIDタイプに定義された前記未使用領域に書き込む第三ステップとを含み、前記使用領域の全てのデータに対して前記第一乃至第三ステップの処理を繰り返す、ことを特徴とする。このとき、前記第三ステップで前記未使用領域に書き込まれたデータがその直前に書き込まれていた前記使用領域を、新たな前記未使用領域とする第四ステップを更に含み、前記使用領域の全てのデータに対して前記第一乃至第四ステップの処理を繰り返す、としてもよい。
更に、前記第一乃至第三ステップで処理中の前記データに対して新たなデータの書き込みコマンドがあった場合に、前記使用領域及び前記未使用領域の両方の前記データに対して前記新たなデータを書き込む第五ステップを、更に含むとしてもよい。
本発明に係るRAID構成変換装置は、本発明に係るRAID構成変換方法の各ステップを各手段として捉えたものである。本発明に係るRAID構成変換プログラムは、本発明に係るRAID構成変換装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのものである。本発明に係るディスクアレイ装置は、複数の記憶媒体としての複数のディスクから成るディスクアレイと、本発明に係るRAID構成変換装置と、を備えたものである。
換言すると、本発明は、ディスクアレイ装置において、既に構築されている一つ又は複数のRAID構成のRAIDタイプを変更することによって容量の増大を図ることと、それがオンライン中に可能であるということと、IO処理プロセスがデータコピーの進捗状況を認識しなくても良いこととを特徴としている。すなわち、本発明により、ディスクは既存のディスクを使用し、ライトコマンド時にデータを二重に行うことにより、オンライン中に行え、業務を停止する必要が無い。また、ライトコマンド時にデータを二重に行うことにより、データ移動の進捗をIO処理プロセスが管理する必要が無いため、複数のプロセッサを扱う装置に対しても有効となる。
本発明は特定のRAIDタイプに限定するものでは無いが、ここでは仮にRAID6を使用して説明する。RAID6とは、一つのRAID構成においてパリティを二つ設けて、同時に2台のディスク装置が故障してもデータ修復が可能となるようにして信頼性を向上させたものであり、以下の説明でRAID6(2D+2P)と表現する場合は、2つのデータと2つのパリティで構成することを意味する。冗長データを付加するため、ディスクの容量に対してユーザデータを記憶する容量がその分だけ減少し、RAID6(2D+2P)ではユーザ容量は50%、RAID6(4D+2P)ではユーザ容量は67%となる。従って、RAIDタイプを変更することでユーザ容量を増大させることができる。
更に換言すると、本発明は、任意の台数のディスクで一つのアレイグループを構成し、そのアレイグループの中を複数の冗長グループに分けて管理し、その個々の冗長グループの中をパーティションと呼ばれる小さな領域に等分してそのパーティションを組み合わせてエクステントと呼ばれるグループを作ってRAIDを構成し、それによってその冗長グループが特定のRAIDタイプに定義され、論理ボリュームを一つ又は複数のエクステントに割り当てることでデータを記憶する領域を管理することを特徴としている。また、アレイグループの中で最低一つの冗長グループを未使用にしておき、未使用の冗長グループにユーザ容量の割合が多いRAIDタイプを定義して、既存の一つの冗長グループのデータを移動させて、その既存の冗長グループのエリアを未使用に変更し、これを繰り返すことによって全冗長グループのRAIDタイプを変更することを特徴としている。また、冗長グループのデータを移動している最中にホストから該当冗長グループに受信したライトデータは、移動元と移動先の両方の冗長グループにライトすることによって、その冗長グループのデータの移動が完了したときにはその間に受信したライトデータも移動先に書き込まれるという仕組みを採用することで、オンライン中に移動が可能であることを特徴としている。また、IO処理プロセスはIOを受信したときに論理ボリュームとエクステントの割り当て情報からデータを記憶する領域を決定し、データの移動処理プロセスはデータの移動が完了したら論理ボリュームとエクステントの割り当て情報を更新することによって、IO処理プロセスがデータコピーの進捗状況を認識しなくても正しい記憶領域にアクセスできるということを特徴としている。
本発明によれば、違うRAID構成を同じディスク内で実行させることにより、装置の記憶容量を増やすことを可能としている。また、オンライン中に実行可能であるため、顧客の業務を停止せずに、記憶容量を増やすことができるという効果が得られる。更に、IO処理プロセスがRAID構成変更の進捗状況を認識しなくていいということは、複数のマイクロプロセッサを持つような大規模なシステムにおいてもプロセス間の同期処理が不要ということであるので、障害の発生しにくいシステムを構築可能になるという効果が得られる。
本発明によれば、記憶媒体アレイの未使用領域を第二のRAIDタイプに定義し、使用領域のデータを読み出して第二のRAIDタイプに定義された未使用領域に書き込むことにより、新たな記憶媒体を追加することなくRAID構成を変更できる。
以下、本発明に係るRAID構成変更方法、装置及びプログラム並びにディスクアレイ装置の第一実施形態について、図面を参照して、ハードウェア構成の説明、本発明を実現するためのRAID構成の定義方法の説明、本発明の装置容量増大方法の説明、各特徴の説明の順に記載する。
図1に示すように、第一実施形態におけるディスクアレイ装置は、ホストコンピュータ10とディスク20〜29との間に、ディスクアレイコントローラ11を有する。ディスクアレイコントローラ11は、ホストコンピュータ10からディスク20〜29に対して発行されるデータの読み出し指示及び書き込み指示を制御し、論理エクステント対応テーブル161及び物理エクステント対応テーブル162を格納している対応テーブル16を制御する制御部12と、データの読み出しを行う読み出し手段13と、データの書き込みを行う書き込み手段14と、既存のRAID構成から新たなRAID構成へデータのコピーを実行し、コピー中のアドレスに対して二重書きを行うコピー手段15とを有する。特許請求の範囲における第一乃至第五手段は、制御部12及びコピー手段15の各機能によって実現されている。
特許請求の範囲における第一乃至第五手段は、プログラムによってコンピュータに実現させてもよい。つまり、制御部12及びコピー手段15は、ディスク20〜29の未使用領域を第二のRAIDタイプに定義し、ディスク20〜29の使用領域の第一のRAIDタイプのデータを読み出して第二のRAIDタイプに定義された未使用領域に書き込むことにより、新たな記憶媒体を追加することなくRAID構成を変更できる。より詳しく言えば、制御部12及びコピー手段15は、ディスク20〜29の未使用領域を第二のRAIDタイプに定義し、ディスク20〜29の使用領域の第一のRAIDタイプのデータを読み出して第二のRAIDタイプに定義された未使用領域に書き込むことにより、新たな記憶媒体を追加することなくRAID構成を変更できる。
図2に、物理ディスクを分割管理する方法を示す。ここでは6台のディスク20〜25を用いてRAID6(2D+2P)を構成する例を示している。各ディスクの先頭から一定の領域を取り出して冗長グループ1とし、その続きから一定の領域を取り出して冗長グループ2とし、これを繰り返してn個の冗長グループを定義する。各冗長グループの容量は同一である。また、冗長グループnは未使用としておき、論理ボリュームを割り当てない。
図3に、冗長グループを管理単位エクステントに分割する方法を示す。まず、冗長グループの中の各ディスクの領域をRAIDタイプの構成数で等分して、その一つ一つをパーティションと定義する。本実施形態では、RAID6(2D+2P)を用いており、2つのデータと2つのパリティとの合計4つを構成数としているので、各ディスクの領域を4等分する。1段目のパーティション100と2段目のパーティション101と3段目のパーティション102と4段目のパーティション103とを一つにしたものを第一のエクステントと定義し、この4つの領域を使ってRAID6(2D+2P)を構成する。同様に、パーティション110,111,112,113で第二のエクステントを定義し、パーティション120,121,122,123で第三のエクステントを定義し、パーティション130,131,132,133で第四のエクステントを定義し、パーティション140,141,142,143で第五のエクステントを定義し、パーティション150,151,152,153で第六のエクステントを定義する。こうして第一から第六までのエクステントを冗長グループとして定義する。各々のエクステントの容量は同一である。
図4に、エクステント内部のデータマッピングを示す。ディスクはエクステントで選ばれているディスクを順番に当てはめる。ストライプはエクステントを分割した任意の値である。RAID6はパリティを2つ有し、第一パリティをP0x、第二パリティをP1xと表している。データ番号はマッピング内部の0,1,2,・・・と順番に割り振られていることを表しており、エクステント内部でのデータアドレスはデータ番号*ストライプで表される。
図5に、論理エクステントと物理エクステントとのそれぞれの対応表を示す。RAIDを構成する複数のディスクをRANKと定義し、番号を割り振り、物理空間はRANK毎に管理される。本実施形態では、6台のディスクで構築し、RANK番号00と定義する。論理エクステント対応表は論理毎に作成されており、LBA(logical block address)をエクステント単位で分割し、論理エクステント番号を順番に割り振る。それぞれの論理エクステント毎に物理エクステントを割り当てる。そのため、P−Extent1には、通常アクセスする物理エクステント情報を格納する。P−Extent2にはデータの移動先の物理エクステント情報を格納しており、データコピーが必要ないときなどは格納されていない。物理エクステント情報には、RANK番号、冗長グループ番号、エクステント番号が存在する。物理エクステント対応表は、RANK毎に作成され、冗長グループ番号、エクステント番号に分けられ、論理エクステント情報を格納する。論理エクステント情報には、論理番号、エクステント番号が存在する。図5の対応表では、論理エクステント対応表は論理番号00の表となり、物理エクステント対応表はRANK番号00の表となる。
論理エクステントと物理エクステントとの関連付けに関して説明する。例として、論理00のLBA0の関連付けは、LBAをエクステント容量で割ると、割った商は論理エクステント番号になる。LBA0であるため、論理エクステント番号は0であり、論理エクステント対応表より、物理エクステントが関連付けされていなかったら、存在する物理エクステント対応表より、論理エクステントに関連付けされていない物理エクステントを該当論理エクステントに関連付けする。今回は先頭のRANK00、冗長グループ番号00、物理エクステント00に割り当てる。これ以降、論理00のLBA0からエクステント容量までは、ホストからの読み出し要求、書き込み要求にはRANK00、冗長グループ番号00、物理エクステント00を使用する。他の論理エクステントも同様に、割り当てる。割り当て方法は空きが存在する物理エクステントを割り当てるため、論理エクステントと物理エクステントとの位置は固定では無い。このようにしてでき上がったのが、論理エクステント対応表及び物理エクステント対応表である。
図6に、論理アドレスから物理アドレスに変換する方法を示す。まず、論理アドレス(LBA)を受信する(ステップ300)。続いて、LBAをエクステント容量で割ることで、割り算の商は論理エクステント番号になる(ステップ301)。この割り算の余りは、エクステント内部の論理オフセットアドレスである(ステップ302)。続いて、論理エクステント対応表より、該当論理エクステントに存在する物理エクステント情報として、RANK番号、冗長グループ番号、物理エクステント番号を取り出す(ステップ303)。続いて、冗長グループ番号と物理エクステント番号とから、該当物理エクステントの物理ブロックアドレスを算出する(ステップ304)。続いて、論理オフセットアドレスから、ディスクストライプ表より物理オフセットアドレスを算出する(ステップ305)。これにより、物理ブロックアドレスに物理オフセットアドレスを加算し、物理BAを得ることができる。
図7[1]に、データ書き込み時の動作を示す。ホストからライトコマンドを受け取ると、図6に示す方法により、そのLBAから論理エクステントを算出し、それを物理エクステントに変換することで、ディスク上の領域を特定して、ライトデータをディスクに書き込む。論理エクステント対応表にはP−Extent1の情報しか有効になっていないため、ライトデータは一つの物理エクステント内のみのライトとなる。
図7[2]に、データ読み出し時の動作を示す。ホストからリードコマンドを受け取ると、図6に示す方法により、そのLBAから論理エクステントを算出し、それを物理エクステントに変換することで、ディスク上の領域を特定して、ディスクからデータを読み出す。
図8に、本実施形態において実現するための新たなRAID構成の物理エクステント対応表を作成することを示す。論理00とRANK00の関連付けに関しては図8のように関連付けられているものとし、新たなRAID構成である6台のディスクで構成されるRAID6(4D+2P)をRANK番号01と定義する。この物理エクステント対応表は物理的な領域がまだ確保されていないため、物理エクステントは全部無効な状態である。
図9に、図2で未使用状態の冗長グループを、新たなRAID構成の対応した冗長グループに変換することを示す。未使用冗長グループnを無効にすることで、RANK番号01の冗長グループ1を有効にすることが可能となり、図8で示されるRANK番号01の物理エクステント対応表の冗長グループ番号0が使用可能となる。
図10に、追加したRANK番号01の冗長グループ1とRANK番号00の冗長グループnとの大きさを、それぞれ示す。図10はRANK01のパーティションの大きさで表現している。RANK00ではRANK01のパーティション2つで1つのパーティションとなる。RANK番号00はRAID6(2D+2P)であり、エクステントにはデータ領域が2つ存在するため、一つのパーティションはエクステント容量の1/2の大きさである。RANK番号01はRAID6(4D+2P)であり、エクステントにはデータ領域が4つ存在するため、一つのパーティションはエクステント容量の1/4の大きさとなる。未使用状態であった冗長グループと新たな冗長グループとを重ねると図で示すとおりになり、RAID6(4D+2P)のディスク毎に2つのパーティションが余ることになる。この余った領域を、次のRAID6(4D+2P)の冗長グループの先頭として使用することが可能となる。
図11に、冗長グループを管理単位エクステントに分割する方法を示す。新たなRAIDタイプはRAID6(4D+2P)であるので、4つのデータと2つのパリティとの合計6つを構成数としているので、各ディスクの領域を6等分する。その一つ一つがRAID6(4D+2P)のパーティションである。1段目のパーティション200と2段目のパーティション201と3段目のパーティション202と4段目のパーティション203と5段目のパーティション204と6段目のパーティション205とで第一のエクステントを定義し、これらの6つの領域を使ってRAID6(4D+2P)を構成する。同様に、パーティション210,211,212,213,214,215で第二のエクステントを定義し、パーティション220,221,222,223,224,225で第三のエクステントを定義し、パーティション230,231,232,233,234,235で第四のエクステントを定義し、パーティション240,241,242,243,244,245で第五のエクステントを定義し、パーティション250,251,252,253,254,255で第六のエクステントを定義する。各々のエクステントの容量は同一であり、RAID6(2D+2P)のエクステントのデータ部の容量と、RAID6(4D+2P)のエクステントのデータ部の容量とは、同一である。
図12に、RAID構成変更時のエクステント対応表を示す。図8のエクステント対応表より、RANK00の物理エクステント対応表の冗長番号n−1のエクステント00からRANK01の物理エクステント対応表の冗長番号00のエクステント00にコピーを開始し、コピー完了後、データの有効性を変更し、2つ目のエクステントを変更するときの対応表を表している。RANK00の冗長番号n−1の物理エクステント01に関連付けられている論理エクステント01にRANK01の冗長番号N−1の物理エクステント01を関連付けたのが、論理00の論理エクステント対応表になる。対応表の論理エクステント番号01のP−Extent2に01−00−01と情報が入っており、P−Extent1と同様に関連付けられていることを示している。この情報が入っていればエクステントコピーしていることが分かり、論理エクステント01内のデータを更新するときにはP−Extent1とP−Extent2との両方のデータを更新する必要がある。このように、RANK00内で関連付けられている全ての物理エクステントを、RANK01の物理エクステントにデータコピーする。
図13に、2D+2P冗長グループn−1と4D+2P冗長グループ1との位置関係を示す。図13は2D+2P冗長グループn−1の変更が完了したあとのため、物理エクステントを解放してあり、パーティションの大きさは4D+2Pに合わせてある。このように、それぞれのRANKの冗長グループは前の冗長グループに詰めて作成されることにより、装置容量を増大させることが可能である。
図14は、RAID構成を変更しているときの冗長グループの動きを表している。本実施形態での図13のときの冗長グループの状態を表しており、RANK00は冗長グループ1からn−2までが有効で、冗長グループn−1,nは解放しており、無効になっている。そのときにRANK01は冗長グループ00,01が有効で、02以降は無効である。このようにディスク内のある領域がRANK00とRANK01の領域で共に有効であるという状態が無いように、冗長グループでの管理を行いながら、RAIDタイプの変更を行っている。
図15[1]は、論理エクステントが2つの物理エクステントに定義されている場合のデータの書き込みの動作を示す。ホストからライトコマンドを受け取ると、そのLBAから論理エクステントを算出し、それを物理エクステントに変換することで、ディスク上の領域を特定する。物理エクステントが2つ指定されているため、コピー手段15でデータのコピーを実行し、物理エクステント1に対して通常通りのデータ書き込みを実行し、物理エクステント2に対してはコピー手段15でコピーしたデータの書き込みを実行する。
図15[2]は、論理エクステントが2つの物理エクステントに定義されている場合のデータの読み出しの動作を示す。ホストからリードコマンドを受け取ると、そのLBAから論理エクステントを算出し、それを物理エクステントに変換することで、ディスク上の領域を特定する。物理エクステントが2つ有効になっているが、物理エクステント2へのコピー進捗の管理を行っていないため、データの読み出しは物理エクステント1から行う。
図15[3]は、物理エクステント1から物理エクステント2にデータをコピーしている動作を示す。物理エクステント1から論理エクステントに変換し、その領域のLBAを特定する。LBAから図6に示すように論理エクステントを算出し、P−Extrent1に示す物理エクステントからデータの読み出しを実施する。次に、P−Extent2に示す物理エクステントへデータを書き込む。この動作をエクステント内の全部のデータを行うことにより、データのコピーを実現する。データのコピーはエクステント内の全部のデータのコピーが終了するまで、論理エクステント対応表の物理エクステント1,2の関係を保持したままである。
図16に、装置容量を増大する手順を示す。最初に、RAID構成の変更の指示を受ける(ステップ600)。この変更の指示を受け、制御部12がRAIDタイプを変更する処理の流れを説明する。まず、RAID6(4D+2P)の物理エクステント対応表を作成する。続いて、RAID構成を構成変更中に設定し、RAID6(2D+2P)冗長グループnの領域に、RAID6(4D+2P)冗長グループ1を割り当てる(ステップ601)。RAID6(4D+2P)冗長グループの使用可能な領域はRAID6(2D+2P)冗長グループnが解放され、割り当てた冗長グループ1のみである。続いて、RAID6(2D+2P)の物理エクステントからRAID6(4D+2P)の物理エクステントへコピー指示を行う(ステップ602)。続いて、エクステントがコピー中であることを設定する(ステップ603)。これは、RAID6(4D+2P)冗長グループn−1の物理エクステント00とRAID6(4D+2P)冗長グループ1の物理エクステント00とを論理00の論理エクステント00に関連付けることを指しており、バックグラウンド処理のコピー手段15によるエクステント内のデータコピーの実施指示と、ライトデータ更新時にRAID6(4D+2P)への書き込みが必要であるという関係になったことを指す。続いて、データコピーを行うために、バッファを確保する(ステップ604)。続いて、バッファにRAID6(2D+2P)物理エクステントからデータ部をリードし(ステップ605)、バッファからRAID6(4D+2P)の物理エクステントにデータ部をライトする(ステップ606)。続いて、物理エクステント内の全データのコピーが完了すれば、バッファを開放する(ステップ607)。続いて、エクステントコピー中の設定を解除すると共に、論理00の論理エクステント対応表内の論理エクステント00のP−Extent1にRANK01の物理エクステントの情報を入れ、P−Extent2の情報を無効にする(ステップ608)。また、RANK00の物理エクステント対応表の物理エクステントのデータを無効に設定する。この設定にて、論理00の論理エクステント00へのライトコマンドはRAID6(4D+2P)の物理エクステントへのみライトを実行し、RAID6(2D+2P)への処理は行わない。
これを繰り返し、RAID6(2D+2P)冗長グループn−1内の物理エクステント全部のコピーが完了すれば、RAID6(2D+2P)冗長グループn−1の領域を解放し、RAID6(4D+2P)冗長グループ2を割り当て、冗長グループ2配下の物理エクステントの使用を可能にする。使用禁止にしたエクステント容量と使用可能にしたエクステント容量とは同じであるため、装置としてはオンライン中に論理として使用可能な領域が変更されないため、RAID構成の変更が可能である。図2で示すRAID構成の有効なエクステント全てに行い、全エクステントがコピー完了後、RANK00の物理エクステント対応表内のエクステントが全部無効になっているため、物理エクステント対応表自体も無効とし、RANK01の物理エクステント対応表で示す全物理エクステントが有効になる(ステップ609)。
次に、オンライン中に実行可能であるという特徴について説明する。RAID構成の変換に伴うデータのコピーは、IO処理に関係ないバックグラウンド処理で実行する。データコピーはコピー手段15により、RAID6(2D+2P)冗長グループの物理エクステントから読み出し、RAID6(4D+2P)冗長グループの物理エクステントに書き込みを実行する。IOプロセス処理によるライトコマンドがコピーを実行している論理エクステントの領域ならば、コピー手段15を使用し、データをコピーして、コピー元のRAID6(2D+2P)にデータを書き込みし、コピー先であるRAID6(4D+2P)にも、コピーデータを書き込みする。2つの領域にデータの書き込みを行うことにより、RAID構成の変換中であっても、IO処理プロセスでライトされたデータは全て新しいエクステントにも書き込まれる。そのため、オンライン中に構成変換が実行可能となる。
次に、IO処理プロセスが構成変換に伴うデータコピーの進捗状況を認識しなくても良いという特徴について説明する。前述のように構成変換中において、IO処理による2D+2P冗長グループのコピー中のエクステントへのライトは、コピー先である4D+2P冗長グループのエクステントへもライトされる。既にデータコピー済みの領域へのIO処理プロセスにライトコマンドは両方のエクステントに書き込まれ、まだデータコピーが実行されていない領域へのIO処理であっても両方のエクステントに書き込まれる。ライトコマンドを実行した後に、バッググラウンド処理にて同じデータをコピーする。IO処理と同じデータがライトされるが同じデータなので問題ない。つまり、IO処理プロセスは構成変換に伴うデータコピーの進捗状況を認識しなくてもデータが保証される。
次に、本実施形態のディスクアレイ装置の動作を説明する。図16は制御部12が実行する処理の流れを示す。RAID構成の変更の指示を受け、まず、RAID6(4D+2P)の物理エクステント対応表を作成する(ステップ600)。続いて、RAID構成を変更中に設定し、RAID6(2D+2P)冗長グループnの位置に、RAID6(4D+2P)冗長グループ1を割り当てる(ステップ601)。続いて、RAID6(4D+2P)冗長グループ1を使用可能な物理エクステントとする。RAID6(2D+2P)物理エクステントに関連付けられている論理00の論理エクステント00のP−Extent2にRAID6(4D+2P)物理エクステントを関連付け、バックグラウンド処理のコピー手段15によるエクステント内のデータコピーの実施指示と、IO処理プロセスのライトコマンドで該当論理エクステントの場合にはRAID6(2D+2P)物理エクステントとRAID6(4D+2P)物理エクステントを共にデータ更新を行うように指示とを出す(ステップ603)。続いて、バッファを確保し(ステップ604)、RAID6(2D+2P)物理エクステントからデータを読み込み(ステップ605)、RAID6(4D+2P)物理エクステントにデータを書き込む(ステップ606)。続いて、エクステント内の全てのデータのコピーが完了すれば、バッファを解放する(ステップ607)。続いて、物理エクステントのコピー中の設定を解除すると共に、論理00の論理エクステント対応表内の論理エクステント00のP−Extent1にRAID6(4D+2P)物理エクステントの情報を入れ、P−Extent2の情報はクリアする(ステップ608)。そして、RAID6(2D+2P)物理エクステントの情報であるRANK00の物理エクステント対応表の冗長グループn−1、物理エクステント00の関連付けをクリアする。
これを繰り返し、RAID6(2D+2P)冗長グループのn−1個目の冗長グループ内のエクステントを全部行う。全部のエクステントのコピーが完了すれば、RAID6(2D+2P)冗長グループn−1は使用禁止にし、RAID6(4D+2P)冗長グループ2内の物理エクステントを全て使用可能にする。使用禁止にしたエクステント数と使用可能にしたエクステント数は同じであるため、装置としては運用中に使用可能な領域を減らすことなく変更できる。続いて、図2で示すRAID6(2D+2P)構成が示す全ての有効なエクステントに行い、全エクステントがコピー完了後、RAID6(4D+2P)構成のみ有効となる(ステップ609)。RANK00の物理エクステント対応表に示されるエクステントは全て無効になっているため、対応表自身も情報のクリアをする。コピーした冗長グループ内のエクステント数は同じであるが、冗長グループで使用する容量はRAID6(4D+2P)の方が少ないため、冗長グループの数がRAID6(4D+2P)の方が多くなる。そのため、装置としての記憶容量が増大する。
次に、本発明に係るRAID構成変更方法、装置及びプログラム並びにディスクアレイ装置の第二実施形態について、図面を参照して説明する。
第二実施形態として、RAID5(4D+P)構成を持つ2つのRANKからRAID5(8D+P)構成を持つ1つのRANKへの構成変更が同様の手順で可能である。または、RAID5(4D+P)構成を持つ2つのRANKから、RAID6(8D+2P)構成を持つ1つのRANKへのRAID構成変更も可能である。この場合は、容量が増えない代わりに冗長度が増すという効果が得られる。
まず、RAID5(4D+P)構成2つからRAID5(8D+P)構成1つへの構成変更について、前述の第一実施形態と同様の手順で問題ないことを説明する。図17に示すようにディスク20〜24を使用したRAID5(4D+P)とディスク25〜29を使用したRAID5(4D+P)との構成があり、RANK内に冗長グループはn個取得が可能とする。2つのディスク構成が作成されているが、2つとも4D+Pで構成されているため、2つのディスク構成同士の冗長グループは等価である。
図18にディスク20〜24で構成されるRANKを00、ディスク25〜29で構成されるRANKを01とした物理エクステント対応表と、ホストからアクセス可能な論理00の論理エクステント対応表を示す。論理エクステントと物理エクステントの関連付けは図18の通りとする。第一実施形態と同じように、図16にて制御部12が実行する処理の流れを説明する。まず、RAID構成の変更の指示を受けると、制御部12はRAID5(8D+P)で構成されるRANK02の物理エクステント対応表を作成する(ステップ600)。図19に、新たに作成したRANK02の物理エクステント対応表を示す。続いて、RAID構成を構成変更中に設定し、RAID5(4D+P)冗長グループnの領域に、RAID5(8D+P)冗長グループ1を割り当てる(ステップ601)。図20で示すように、RAID5(4D+P)冗長グループn内をRAID5(8D+P)のRAID構成に分割して管理する。続いて、RANK00の物理エクステントからRANK02の物理エクステントへコピー指示を行う(ステップ602)。コピー指示を行ったエクステントの論理エクステント対応表のP−Extent2に、RAID5(8D+P)の物理エクステントの関連付けを行う。バックグラウンド処理のコピー手段15によるデータコピーの実施指示を出す。続いて、エクステントがコピー中であることを設定すると、ライトデータ更新時に論理エクステント対応表に示されるP−Extent2の物理エクステントへの書き込みを行う(ステップ604)。続いて、データコピーを行うために、バッファを確保する(ステップ604)。続いて、バッファにRANK00の物理エクステントからデータをリードし(ステップ605)、バッファからRANK02の物理エクステントにデータ部をライトする(ステップ606)。物理エクステント内の全データのコピーが完了すれば、607でバッファを開放する(ステップ607)。続いて、エクステントコピー中の設定を解除すると共に、論理00の論理エクステント対応表のP−Extent1にRANK02の物理エクステントの情報を設定し、P−Extent2の情報を無効にする(ステップ608)。また、RANK00の物理エクステント対応表の該当エクステントを無効に設定し、これ以降の論理エクステントへのライト/リードコマンドはRANK02の物理エクステントへのみアクセスし、RANK00の物理エクステントへは処理を行わない。
こうして、RANK00の冗長グループn−1のエクステント全部のコピーが完了すれば、次にRANK01の冗長グループn−1も同様にコピーを実施する。RANK00,01の冗長グループn−1が共にコピーが終了すると、4D+PのRAID構成としての冗長グループn−1を解放し使用禁止にすると同時に、8D+P冗長グループ2を使用可能にする。使用禁止と使用可能な冗長グループの容量は使用禁止の方が大きいため、装置としては運用中に使用可能な領域を減らすことなく変更できる。図19で示すRANK00,01のRAID構成の有効な物理エクステント全てに行い、全物理エクステントがコピー完了後、609でRANK02の物理エクステントのみ有効となる(ステップ609)。冗長グループ内に存在する物理エクステントの数は同じであるが、一つの冗長グループは8D+Pの方が小さいことは図20を見ても明らかであり、そのため、装置としての記憶容量が増大する。
次に、RAID5(4D+P)構成2つからRAID6(8D+2P)構成1つへの構成変更について、同様手順で問題ないことを説明する。図21に示すようにディスク20〜24を使用したRAID5(4D+P)とディスク25〜29を使用したRAID5(4D+P)の構成があり、RANK内に冗長グループはn個取得が可能とする。2つのディスク構成が作成されているが、2つとも4D+Pで構成されているため、2つのディスク構成同士の冗長グループは等価である。図18にディスク20〜24で構成されるRANKを00、ディスク25〜29で構成されるRANKを01とした物理エクステント対応表と、ホストからアクセス可能な論理の論理エクステント対応表を示す。論理エクステントと物理エクステントの関連付けは図18の通りとする。図22示すように、RAID5(4D+P)構成2つの冗長グループの大きさとRAID6(8D+2P)1つの冗長グループの大きさとを比べると、ともに同じ大きさになる。次に、図23に8D+2Pの物理エクステント対応表を追加するが、両者の冗長グループ内のエクステント数も同じになる。
図16で示す制御部12の動作を説明する。まず、RAID構成の変更の指示を受けると、制御部12はRAID6(8D+2P)で構成されるRANK02の物理エクステント対応表を作成する(ステップ600)。図23に、新たに作成したRANK02の物理エクステント対応表を示す。続いて、RAID構成を構成変更中に設定し、RAID5(4D+P)冗長グループnの領域に、RAID6(8D+2P)冗長グループ1を割り当てる(ステップ601)。図22で示すように、RAID5(4D+P)冗長グループn内をRAID6(8D+2P)のRAID構成に分割して管理する。続いて、RANK00の物理エクステントからRANK02の物理エクステントへコピー指示を行う(ステップ602)。コピー指示を行ったエクステントの論理エクステント対応表のP−Extent2に、RAID5(8D+P)の物理エクステントの関連付けを行う。バックグラウンド処理のコピー手段15によるデータコピーの実施指示を出す。続いて、エクステントがコピー中であることを設定すると、ライトデータ更新時に論理エクステント対応表に示されるP−Extent2の物理エクステントへの書き込みを行う(ステップ603)。続いて、データコピーを行うために、バッファを確保する(ステップ604)。続いて、バッファにRANK00の物理エクステントからデータをリードし(ステップ605)、バッファからRANK02の物理エクステントにデータ部をライトする(ステップ606)。物理エクステント内の全データのコピーが完了すれば、バッファを開放する(ステップ607)。続いて、エクステントコピー中の設定を解除すると共に、論理00の論理エクステント対応表のP−Extent1にRANK02の物理エクステントの情報を設定し、P−Extent2の情報を無効にする(ステップ608)。また、RANK00の物理エクステント対応表の該当エクステントを無効に設定し、これ以降の論理エクステントへのライト/リードコマンドはRANK02の物理エクステントへのみアクセスし、RANK00の物理エクステントへは処理を行わない。
こうして、RANK00の冗長グループn−1のエクステント全部のコピーが完了すれば、次にRANK01の冗長グループn−1も同様にコピーを実施する。RANK00,01の冗長グループn−1が共にコピーが終了すると、4D+PのRAID構成としての冗長グループn−1を解放し使用禁止にすると同時に、8D+2P冗長グループ2を使用可能にする(ステップ609)。使用禁止と使用可能な冗長グループの容量は同じため、装置としては運用中に使用可能な領域を減らすことなく変更できる。図23で示すRANK00,01のRAID構成の有効な物理エクステント全てに行い、全物理エクステントがコピー完了後、609でRANK02の物理エクステントのみ有効となる。冗長グループ内に存在する物理エクステントの数は同じであり、4D+P冗長グループの2つと8D+2P冗長グループは図22を見ても明らかなように同じ大きさである。そのため、装置容量は同じになるが、パリティが2つになるため、装置としての冗長度が大きくなる。
第一実施形態を示す機能ブロック図である。 第一実施形態における2D+2P冗長グループを示す概念図である。 第一実施形態における2D+2P冗長グループ内のエクステント及びパーティションを示す概念図である。 第一実施形態におけるエクステントを示す概念図である。 第一実施形態における論理エクステント対応表及び物理エクステント対応表を示す図表である。 第一実施形態における論理アドレスから物理アドレスへの変換を示すフローチャートである。 図7[1]は第一実施形態における通常時ライトデータの流れを示す説明図である。図7[2]は第一実施形態における通常時リードデータの流れを示す説明図である。 第一実施形態における論理エクステント対応表及び物理エクステント対応表並びに追加物理エクステント対応表を示す図表である。 第一実施形態におけるデータコピー実行時の冗長グループを示す概念図である。 第一実施形態における2D+2P冗長グループと4D+2P冗長グループとの大きさの違いを示す概念図である。 第一実施形態における4D+2P冗長グループ内のエクステント及びパーティションを示す概念図である。 第一実施形態におけるデータコピー時の各エクステント対応表の変更を示す図表である。 第一実施形態におけるデータコピー2つめの冗長グループを示す概念図である。 第一実施形態におけるデータコピー時の冗長グループの境界線の動きを示す概念図である。 図15[1]は第一実施形態におけるデータコピー時のライトデータの流れを示す概念図である。図15[2]は第一実施形態におけるデータコピー時のリードデータの流れを示す概念図である。図15[3]は第一実施形態におけるデータコピーの流れを示す概念図である。 第一実施形態における制御の流れ図を示すフローチャートである。 第二実施形態における冗長グループを示す概念図である。 第二実施形態における各エクステント対応表を示す図表である。 第二実施形態における追加エクステント対応表を示す図表である。 第二実施形態における冗長グループ内のエクステントを分割する方法を示す概念図である。 第二実施形態における冗長グループを示す概念図である。 第二実施形態における冗長グループ内のエクステントを分割する方法を示す概念図である。 第二実施形態における追加エクステント対応表を示す図表である。
符号の説明
10 ホストコンピュータ
11 ディスクアレイコントローラ
12 制御部
13 読み出し手段
14 書き込み手段
15 コピー手段
16 対応テーブル
161 論理エクステント対応テーブル
162 物理エクステント対応テーブル
20〜29 ディスク
100〜103 2D+2P冗長グループエクステント0を構成するパーティション
110〜113 2D+2P冗長グループエクステント1を構成するパーティション
120〜123 2D+2P冗長グループエクステント2を構成するパーティション
130〜133 2D+2P冗長グループエクステント3を構成するパーティション
140〜143 2D+2P冗長グループエクステント4を構成するパーティション
150〜153 2D+2P冗長グループエクステント5を構成するパーティション
200〜205 4D+2P冗長グループエクステント0を構成するパーティション
210〜215 4D+2P冗長グループエクステント1を構成するパーティション
220〜225 4D+2P冗長グループエクステント2を構成するパーティション
230〜235 4D+2P冗長グループエクステント3を構成するパーティション
240〜245 4D+2P冗長グループエクステント4を構成するパーティション
250〜255 4D+2P冗長グループエクステント5を構成するパーティション

Claims (18)

  1. 複数の記憶媒体から成るとともに未使用領域及び第一のRAIDタイプのデータが書き込まれた使用領域を有する記憶媒体アレイに対して、前記未使用領域を第二のRAIDタイプに定義する第一ステップと、
    前記使用領域のデータを読み出す第二ステップと、
    この第二ステップで読み出されたデータを、前記第一ステップで前記第二のRAIDタイプに定義された前記未使用領域に書き込む第三ステップと、
    を含むことを特徴とするRAID構成変換方法。
  2. 前記第三ステップで前記未使用領域に書き込まれたデータがその直前に書き込まれていた前記使用領域を、新たな前記未使用領域とする第四ステップを、
    更に含む請求項1記載のRAID構成変換方法。
  3. 複数の記憶媒体から成るとともに未使用領域及び第一のRAIDタイプのデータが書き込まれた使用領域を有する記憶媒体アレイに対して、前記未使用領域を第二のRAIDタイプに定義する第一ステップと、
    前記使用領域のデータを部分的に読み出す第二ステップと、
    この第二ステップで読み出されたデータを、第一ステップで前記第二のRAIDタイプに定義された前記未使用領域に書き込む第三ステップとを含み、
    前記使用領域の全てのデータに対して前記第一乃至第三ステップの処理を繰り返す、
    ことを特徴とするRAID構成変換方法。
  4. 前記第三ステップで前記未使用領域に書き込まれたデータがその直前に書き込まれていた前記使用領域を、新たな前記未使用領域とする第四ステップを更に含み、
    前記使用領域の全てのデータに対して前記第一乃至第四ステップの処理を繰り返す、
    請求項3記載のRAID構成変換方法。
  5. 前記第一乃至第三ステップで処理中の前記データに対して新たなデータの書き込みコマンドがあった場合に、前記使用領域及び前記未使用領域の両方の前記データに対して前記新たなデータを書き込む第五ステップを、
    更に含む請求項1乃至4のいずれかに記載のRAID構成変換方法。
  6. 複数の記憶媒体としての複数のディスクから一つのアレイグループが構成され、このアレイグループが複数の冗長グループに分けて管理され、これらの冗長グループがパーティションと呼ばれる小さな領域に等分され、これらのパーティションを組み合わせてエクステントと呼ばれるグループが作成されることにより、前記複数の冗長グループが第一のRAIDタイプに定義され、論理ボリュームを一つ又は複数の前記エクステントに割り当てることでデータを記憶する領域を管理するディスクアレイ装置に対して、
    前記冗長グループの少なくとも一つを未使用領域にしておき、
    この未使用領域を、前記第一のRAIDタイプよりもユーザ容量の割合が多い第二のRAIDタイプに定義し、
    前記第一のRAIDタイプの前記冗長グループの一つを前記未使用領域に移動し、当該移動された冗長グループが書き込まれていた領域を新たな前記未使用領域とし、これを繰り返すことによって前記冗長グループの全てを前記第二のRAIDタイプに変更する、
    ことを特徴とするRAID構成変換方法。
  7. 前記冗長グループの移動中にホストコンピュータから当該冗長グループに対する書き込みデータを受信したときは、
    移動元及び移動先の両方の領域に当該書き込みデータを書き込む、
    請求項6記載のRAID構成変換方法。
  8. 複数の記憶媒体から成るとともに未使用領域及び第一のRAIDタイプのデータが書き込まれた使用領域を有する記憶媒体アレイに対して、前記未使用領域を第二のRAIDタイプに定義する第一手段と、
    前記使用領域のデータを読み出す第二手段と、
    この第二手段で読み出されたデータを、前記第一手段で前記第二のRAIDタイプに定義された前記未使用領域に書き込む第三手段と、
    を含むことを特徴とするRAID構成変換装置。
  9. 前記第三手段で前記未使用領域に書き込まれたデータがその直前に書き込まれていた前記使用領域を、新たな前記未使用領域とする第四手段を、
    更に含む請求項8記載のRAID構成変換装置。
  10. 複数の記憶媒体から成るとともに未使用領域及び第一のRAIDタイプのデータが書き込まれた使用領域を有する記憶媒体アレイに対して、前記未使用領域を第二のRAIDタイプに定義する第一手段と、
    前記使用領域のデータを部分的に読み出す第二手段と、
    この第二手段で読み出されたデータを、第一手段で前記第二のRAIDタイプに定義された前記未使用領域に書き込む第三手段とを含み、
    前記使用領域の全てのデータに対して前記第一乃至第三手段の処理を繰り返す、
    ことを特徴とするRAID構成変換装置。
  11. 前記第三手段で前記未使用領域に書き込まれたデータがその直前に書き込まれていた前記使用領域を、新たな前記未使用領域とする第四手段を更に含み、
    前記使用領域の全てのデータに対して前記第一乃至第四手段の処理を繰り返す、
    請求項10記載のRAID構成変換装置。
  12. 前記第一乃至第三手段で処理中の前記データに対して新たなデータの書き込みコマンドがあった場合に、前記使用領域及び前記未使用領域の両方の前記データに対して前記新たなデータを書き込む第五手段を、
    更に含む請求項8乃至11のいずれかに記載のRAID構成変換装置。
  13. 複数の記憶媒体から成るとともに未使用領域及び第一のRAIDタイプのデータが書き込まれた使用領域を有する記憶媒体アレイに対して、前記未使用領域を第二のRAIDタイプに定義する第一手段、
    前記使用領域のデータを読み出す第二手段、及び、
    この第二手段で読み出されたデータを、前記第一手段で前記第二のRAIDタイプに定義された前記未使用領域に書き込む第三手段、
    としてコンピュータを機能させるためのRAID構成変換プログラム。
  14. 前記第三手段で前記未使用領域に書き込まれたデータがその直前に書き込まれていた前記使用領域を、新たな前記未使用領域とする第四手段、
    として更に前記コンピュータを機能させるための請求項13記載のRAID構成変換プログラム。
  15. 複数の記憶媒体から成るとともに未使用領域及び第一のRAIDタイプのデータが書き込まれた使用領域を有する記憶媒体アレイに対して、前記未使用領域を第二のRAIDタイプに定義する第一手段、
    前記使用領域のデータを部分的に読み出す第二手段、
    この第二手段で読み出されたデータを、第一手段で前記第二のRAIDタイプに定義された前記未使用領域に書き込む第三手段、
    前記使用領域の全てのデータに対して前記第一乃至第三手段の処理を繰り返す手段、
    としてコンピュータを機能させるためのRAID構成変換プログラム。
  16. 前記第三手段で前記未使用領域に書き込まれたデータがその直前に書き込まれていた前記使用領域を、新たな前記未使用領域とする第四手段、及び
    前記使用領域の全てのデータに対して前記第一乃至第四手段の処理を繰り返す手段、
    として更に前記コンピュータを機能させるための請求項15記載のRAID構成変換プログラム。
  17. 前記第一乃至第三手段で処理中の前記データに対して新たなデータの書き込みコマンドがあった場合に、前記使用領域及び前記未使用領域の両方の前記データに対して前記新たなデータを書き込む第五手段、
    として更に前記コンピュータを機能させるための請求項13乃至16のいずれかに記載のRAID構成変換プログラム。
  18. 前記複数の記憶媒体としての複数のディスクから成るディスクアレイと、
    請求項8乃至12のいずれかに記載のRAID構成変換装置と、
    を備えたことを特徴とするディスクアレイ装置。
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