JP2007213272A

JP2007213272A - データ記憶装置及び方法

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Publication number: JP2007213272A
Application number: JP2006031837A
Authority: JP
Inventors: Masao Sakitani; 政雄先谷; Susumu Hirofuji; 進廣藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Digital Solutions Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】レプリケーションにおける論理ディスク間のデータコピーやホストコンピュータからの記憶媒体に対するデータ書き込みの高速化や均一化を図ることができるデータ記憶装置及び方法を提供することである。
【解決手段】コントローラ１６は、メモリ２１に物理領域管理テーブル２３を有する。物理領域管理テーブル２３は記憶媒体１２ａ〜１２ｄの物理領域に対して所定の容量単位に分割する論理単位の値と分割数とを保持する。そして、コントローラ１６のマイクロプロセッサ２０は、記憶装置１１に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と、別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを連続した物理領域に交互に配置して管理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホストコンピュータと記憶装置との間のデータ送受信処理を行う機能を有したデータ記憶装置及び方法に関する。

昨今においては、ホストコンピュータと記憶装置との間のデータ送受信処理を行う機能を有したデータ記憶装置の記憶装置、例えばディスクアレイ装置のディスク容量は増大している。その増大のペースは著しく、それに伴いデータ量増大のペースも著しい。また、ディスクアレイ装置に実装されるハードディスクドライブＨＤＤの物理容量も大きくなり、ＲＡＩＤ構成を採ったディスクアレイ装置の場合の論理容量は、さらに大きくなってくる。そのため、一つのＲＡＩＤ構成のディスクアレイ装置における論理容量を必要な容量に分割（スライス）して使用するケースが増えている。

図８は従来のディスクアレイ装置の論理容量を必要な容量に分割して使用する場合の物理ディスクと論理ディスクとの関係の説明図である。この場合、ディスクアレイ装置は、物理ディスクとして複数個のＨＤＤで構成し、物理ディスクを複数個に分割して複数個の論理ディスク（ＬＵ）を形成する。図８では、記憶装置（ディスクアレイ装置）１１は、物理ディスク１１Ａとして４個の記憶媒体（ＨＤＤ）１２ａ〜１２ｄで構成し、この記憶装置１１の物理ディスク１１Ａを２個に分割して２個の論理ディスク（ＬＵ）１３ａ、１３ｂを形成した場合を示している。

このように、２分割された論理ディスク１３ａ、１３ｂの内からレプリケーションを構成する場合、データのマスタディスクとバックアップディスクとを定義し使用する場合がある。この場合、バックアップディスクの内容は、マスタディスクの内容からコピー（データの同期）され一致化される。また、ホストコンピュータからのライトデータは、マスタディスクとバックアップディスクとにディアルライト（同期状態の場合）されデータが一致化される。バックアップを採取する際には、バックアップディスクはマスタディスクから切り離され、バックアップを行うホストコンピュータからバックアップディスクの内容を読み出し、バックアップ装置に保存される。

図９は２分割された論理ディスクに対してレプリケーションを構成する場合の物理ディスクと論理ディスクとの関係の説明図である。図９に示すように、マスタディスク１４およびバックアップディスク１５は、スライスされた論理ディスクで構成されている。すなわち、物理ディスク１１Ａを構成する４個の各々の記憶媒体（ＨＤＤ）１２ａ〜１２ｄを物理的に２分割して２個の論理ディスク（マスタディスク１４、バックアップディスク１５）を形成している。

マスタディスク１４からバックアップディスク１５へのデータコピーやデュアルライトを行う際は、各々の記憶媒体（ＨＤＤ）１２ａ〜１２ｄのヘッドの移動量ｒは、記憶媒体（ＨＤＤ）１２ａ〜１２ｄを２分割している記憶媒体（ＨＤＤ）全領域の移動距離に対して半分となる。

図１０はスライスされた２個の論理ディスクのスライス定義による性能差の説明図である。記憶媒体（ＨＤＤ）１２には外周と内周とが存在し、各々の記憶密度の違いにより、外周へのアクセスは性能が早く、内周へのアクセスは遅いとされる。必要な容量でスライスされた論理ディスクでは、記憶媒体（ＨＤＤ）１２の外周により構成される論理ディスクのアクセス性能は早く、記憶媒体（ＨＤＤ）１２の内周により構成される論理ディスクのアクセス性能は遅くなる。

図１１は一つの記憶媒体（ＨＤＤ）にて２分割した論理ディスクを構成する場合の物理領域の割当ての説明図である。一つの物理ディスク１１Ａを２分割した論理ディスクｍ、ｓであり、それぞれ論理ディスクｍと論理ディスクｓの２つで構成されている。論理ディスクｍから論理ディスクｓにデータコピーを行う場合、物理ディスク１１Ａに対するヘッドのシーク量はａとなり、物理ディスク１１Ａ全領域の移動距離に対して半分となる。

ここで、複製用論理ボリュームの各分割領域に１対１に対応する管理データを記憶するデータマップを用意してマスタ論理ボリュームの複製を瞬時に生成するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１９２１３３号公報

しかし、２分割された論理ディスクに対してレプリケーションを構成する場合に、マスタディスク１４からバックアップディスク１５へのデータコピーやデュアルライトを行う際は、各々の記憶媒体（ＨＤＤ）１２ａ〜１２ｄのヘッドの移動量ｒが大きくなる。従って、その論理ディスクを構成する記憶媒体（ＨＤＤ）１２上でのアクセスに伴うシーク時間が長くなり、アクセス性能を低下させている。図１１に示すように、論理ディスクｍと論理ディスクｓの２つで構成されている場合にデータコピーを行うには、物理ディスク１１Ａに対するヘッドのシーク量はａとなり、物理ディスク１１Ａ全領域の移動距離に対して半分となる。

また、記憶媒体（ＨＤＤ）１２の中央部Ｃでスライス（分割）され、論理ディスク１３ａ、１３ｂが形成された場合、記憶媒体（ＨＤＤ）１２の外周へのアクセスは性能が早く、内周へのアクセスは遅いので、記憶媒体（ＨＤＤ）１２の外周により構成される論理ディスク１３ａは記憶媒体（ＨＤＤ）１２の内周により構成される論理ディスク１３ｂよりアクセス性能は遅くなる。

本発明の目的は、レプリケーションにおける論理ディスク間のデータコピーやホストコンピュータからの記憶媒体に対するデータ書き込みの高速化や均一化を図ることができるデータ記憶装置及び方法を提供することである。

請求項１の発明に係わるデータ記憶装置は、ホストコンピュータで演算処理するデータを記憶する単一または複数の記録媒体からなり所定数に分割して論理ディスクを構成する記憶装置と、ホストコンピュータと記憶装置との間のデータ転送を処理するコントローラとを備え、コントローラは、記憶媒体の物理領域に対して所定の容量単位に分割する論理単位の値と分割数とを保持する物理領域管理テーブルを有したメモリと、記憶装置に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と記憶装置に構成された別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを連続した物理領域に交互に配置して管理するマイクロプロセッサとを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係わるデータ記憶方法は、ホストコンピュータで演算処理するデータを記憶する単一または複数の記録媒体からなる記憶装置を所定数に分割して論理ディスクを構成し、記憶装置とホストコンピュータとの間のデータ転送をコントローラで処理するにあたり、記憶媒体の物理領域に対して所定の容量単位に分割する論理単位の値と分割数とを保持する物理領域管理テーブルを設け、記憶装置に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と記憶装置に構成された別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを連続した物理領域に交互に配置し、レプリケーションにおける論理ディスク間のデータコピーを高速化することを特徴とする。

請求項３の発明に係わるデータ記憶方法は、ホストコンピュータで演算処理するデータを記憶する単一または複数の記録媒体からなる記憶装置を所定数に分割して論理ディスクを構成し、記憶装置とホストコンピュータとの間のデータ転送をコントローラで処理するにあたり、記憶媒体の物理領域に対して所定の容量単位に分割する論理単位の値と分割数とを保持する物理領域管理テーブルを設け、記憶装置に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と記憶装置に構成された別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを連続した物理領域に交互に配置し、ホストコンピュータからの記憶媒体に対するデータ書き込み読み出しを高速化することを特徴とする。

請求項４の発明に係わるデータ記憶方法は、ホストコンピュータで演算処理するデータを記憶する単一または複数の記録媒体からなる記憶装置を所定数に分割して論理ディスクを構成し、記憶装置とホストコンピュータとの間のデータ転送をコントローラで処理するにあたり、記憶媒体の物理領域に対して所定の容量単位に分割する論理単位の値と分割数とを保持する物理領域管理テーブルを設け、記憶装置に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と記憶装置に構成された別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを連続した物理領域に交互に配置し、複数台のコントローラからの記憶媒体に対するデータ書き込み書き込みを均一化することを特徴とする。

本発明によれば、記憶装置に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と記憶装置に構成された別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを連続した物理領域に交互に配置して管理するので、記憶媒体（ＨＤＤ）の特徴であるシーク移動量による性能差、外周、内周による性能差を均一化することができる。これにより、レプリケーションのコピー性能やデュアルライトの性能を高速化でき、また均一化にすることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わるデータ記憶装置の構成図である。コントローラ１６はホストコンピュータ１７とホストインタフェース１８を介して接続され、記憶装置１１とディスクインタフェース１９を介して接続されている。そして、コントローラ１６はホストコンピュータ１７と記憶装置１１との間のデータ転送を処理する。記憶装置１１はホストコンピュータ１７で演算処理するデータを記憶する単一または複数の記録媒体からなり、所定数に分割して論理ディスクを構成する。図１では４個の記録媒体１２ａ〜１２ｄから構成されたものを示している。

コントローラ１６は、各種演算処理を実行するマイクロプロセッサ２０、プログラムとデータ領域を格納するメモリ２１、ホストコンピュータ１７から記憶装置１１の記憶媒体１２ａ〜１２ｄに対する入出力要求のバッファの役目を提供するキャッシュメモリ２２を有する。

キャッシュメモリ２２は、例えば、ホストコンピュータ１７からの記憶媒体１２ａ〜１２ｄへの書き込み処理をエントリして、ホストコンピュータ１７に対して書き込み完了を返却し、その後に、キャッシュメモリ２２から記憶媒体１２ａ〜１２ｄに対して実際に書き込みを行う。逆に、ホストコンピュータ１７からの記憶媒体１２ａ〜１２ｄへの読み込み処理は、キャッシュメモリ２２にキャッシュエントリされているか否かを判定し、キャッシュメモリ２２にエントリされていればそのデータを返却し、キャッシュメモリ２２にエントリされていない場合は、記憶媒体１２ａ〜１２ｄからキャッシュメモリ２２に読み出して、その後にホストコンピュータ１７に読み出しデータを返却する。

メモリ２１は物理領域管理テーブル２３を有し、この物理領域管理テーブル２３は記憶媒体１２ａ〜１２ｄの物理領域に対して所定の容量単位に分割する論理単位の値と分割数とを保持する。

そして、マイクロプロセッサ２０は記憶装置１１に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と記憶装置１１に構成された別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを、連続した物理領域に交互に配置して管理する。

図２は本発明の実施の形態における物理領域管理テーブル２３の説明図、図３は本発明の実施の形態における記憶媒体（ＨＤＤ）１２の物理領域の説明図、図４は本発明の実施の形態における論理ディスク１３ａ、１３ｂの説明図、図５は本発明の実施の形態における記憶媒体（ＨＤＤ）１２のヘッドのシーク時間の説明図、図６は本発明の実施の形態における論理ディスクの性能差の説明図である。

図２において、物理領域管理テーブル２３は、各々の記憶媒体（ＨＤＤ）１２ａ〜１２ｄに対して、一つの論理ディスクに割当てる最小単位である分割領域と、割当てる全体のスライス数（論理ディスクの数）を定義する。図２では、一つの論理ディスクに割当てる最小単位である分割領域として「ｈ」が定義され、スライス数として「２」が定義されている。

図３に示すように、一つの記憶媒体（ＨＤＤ）１２にて、２分割（スライス数２）した論理ディスクｍ、ｓを構成した場合には、一つの記憶媒体（ＨＤＤ）１２の物理領域は、論理ディスクｍ、ｓが分割領域ｈ毎に交互に配置される。すなわち、分割領域ｈの論理ディスクｍ０、分割領域ｈの論理ディスクｓ０、分割領域ｈの論理ディスクｍ１、分割領域ｈの論理ディスクｓ１、以下同様に、分割領域ｈの論理ディスクｍｎ−１、分割領域ｈの論理ディスクｓｎ−１のように、論理ディスクｍ、ｓが分割領域ｈ毎に交互に配置される。この場合、図４に示すように、論理ディスクは１３ａは論理ディスクｍ０〜論理ディスクｍｎ−１となり、論理ディスク１３ｂは論理ディスクｓ０〜論理ディスクｓｎ−１となり、連続したものとなる。

このように、一つの物理ディスク１２に対して分割領域ｈを２スライス分単位に分割した場合には、各論理ディスク１２ａ〜１２ｄの先頭は、ｍ０、ｓ０であり、それぞれｍｎ−１、ｓｎ−１までを論理ディスクｍと論理ディスクｓの領域として定義される。

この論理ディスクｍから論理ディスクｓにデータコピーを行う場合には、図５に示すように、隣り合う分割領域ｈ分の論理ディスクｍｉ、ｓｉ間であるので、物理ディスクに対するヘッドのシーク量は分割領域ｈ分の距離ｂとなり、物理ディスク全領域の１／ｎとなる。従来は物理ディスク全領域の半分であるので、従来のものに比較し大幅にシーク量を短縮できる。

これにより、図６に示すように、２つの論理ディスク１３ａ、１３ｂは、外周と内周とによる論理ディスクの性能差のばらつきが削減され、アクセス性能の均一な論理ディスクの提供が可能となる。従って、レプリケーションにおける論理ディスク間のデータコピーを高速化することができ、ホストコンピュータ１７からの記憶媒体１２ａ〜１２ｄに対するデータ書き込みも高速化できる。

次に、図７は一つの記憶装置１１に対し複数のコントローラ１６ａ、１６ｂからアクセスできるようにしたデータ記憶装置の構成図である。コントローラ１６ａ、１６ｂには、それぞれホストコンピュータ１７ａ、１７ｂが接続されている。この場合においても、一つの論理ディスク１３ａに格納される１次データの論理単位の領域と、別の論理ディスク１３ｂに格納される２次データの論理単位の領域とを、図３に示すように、連続した物理領域に交互に配置しているので、複数台のコントローラ１６ａ、１６ｂからの記憶媒体１２ａ〜１２ｄに対するデータ書き込み読み出しを均一化できる。

本発明の実施の形態に係わるデータ記憶装置の構成図。本発明の実施の形態における物理領域管理テーブルの説明図。本発明の実施の形態における記憶媒体（ＨＤＤ）の物理領域の説明図。本発明の実施の形態における論理ディスクの説明図。本発明の実施の形態における記憶媒体（ＨＤＤ）のヘッドのシーク時間の説明図。本発明の実施の形態における論理ディスクの性能差の説明図。本発明の実施の形態におけるデータ記憶装置の他の一例の構成図。従来のディスクアレイ装置の論理容量を必要な容量に分割して使用する場合の物理ディスクと論理ディスクとの関係の説明図。従来例での２分割された論理ディスクに対してレプリケーションを構成する場合の物理ディスクと論理ディスクとの関係の説明図。従来例でのスライスされた２個の論理ディスクのスライス定義による性能差の説明図。従来例での一つの記憶媒体（ＨＤＤ）にて２分割した論理ディスクを構成する場合の物理領域の割当ての説明図。

符号の説明

１１…記憶装置、１２…記憶媒体、１３…論理ディスク、１４…マスタディスク、１５…バックアップディスク、１６…コントローラ、１７…ホストコンピュータ、１８…ホストインタフェース、１９…ディスクインタフェース、２０…マイクロプロセッサ、２１…メモリ、２２…キャッシュメモリ、２３…物理領域管理テーブル

Claims

ホストコンピュータで演算処理するデータを記憶する単一または複数の記録媒体からなり所定数に分割して論理ディスクを構成する記憶装置と、前記ホストコンピュータと前記記憶装置との間のデータ転送を処理するコントローラとを備えたデータ記憶装置において、前記コントローラは、前記記憶媒体の物理領域に対して所定の容量単位に分割する論理単位の値と分割数とを保持する物理領域管理テーブルを有したメモリと、前記記憶装置に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と前記記憶装置に構成された別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを連続した物理領域に交互に配置して管理するマイクロプロセッサとを備えたことを特徴とするデータ記憶装置。
ホストコンピュータで演算処理するデータを記憶する単一または複数の記録媒体からなる記憶装置を所定数に分割して論理ディスクを構成し、前記記憶装置と前記ホストコンピュータとの間のデータ転送をコントローラで処理するデータ記憶方法において、前記記憶媒体の物理領域に対して所定の容量単位に分割する論理単位の値と分割数とを保持する物理領域管理テーブルを設け、前記記憶装置に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と前記記憶装置に構成された別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを連続した物理領域に交互に配置し、レプリケーションにおける論理ディスク間のデータコピーを高速化することを特徴とするデータ記憶方法。
ホストコンピュータで演算処理するデータを記憶する単一または複数の記録媒体からなる記憶装置を所定数に分割して論理ディスクを構成し、前記記憶装置と前記ホストコンピュータとの間のデータ転送をコントローラで処理するデータ記憶方法において、前記記憶媒体の物理領域に対して所定の容量単位に分割する論理単位の値と分割数とを保持する物理領域管理テーブルを設け、前記記憶装置に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と前記記憶装置に構成された別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを連続した物理領域に交互に配置し、ホストコンピュータからの前記記憶媒体に対するデータ書き込み読み出しを高速化することを特徴とするデータ記憶方法。
ホストコンピュータで演算処理するデータを記憶する単一または複数の記録媒体からなる記憶装置を所定数に分割して論理ディスクを構成し、前記記憶装置と前記ホストコンピュータとの間のデータ転送をコントローラで処理するデータ記憶方法において、前記記憶媒体の物理領域に対して所定の容量単位に分割する論理単位の値と分割数とを保持する物理領域管理テーブルを設け、前記記憶装置に構成された一つの論理ディスクに格納される１次データの論理単位の領域と前記記憶装置に構成された別の論理ディスクに格納される２次データの論理単位の領域とを連続した物理領域に交互に配置し、複数台のコントローラからの前記記憶媒体に対するデータ書き込み読み出しを均一化することを特徴とするデータ記憶方法。