JP2007310618A - 階層型ストレージ装置及びその記録媒体管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運用を継続したまま二次階層ストレージの媒体の世代を交代させること。
【解決手段】ホストと接続され情報を格納する一次階層ストレージ１と、情報を格納する二次階層ストレージ３、４と、前記一次階層ストレージ１と前記二次階層ストレージ３、４の制御を行う階層制御手段２と、階層ストレージ装置上の記録空間である論理ボリュームに関する情報を管理する管理テーブルとを備え、前記二次階層ストレージ３の記録媒体を同一あるいは異なる二次階層ストレージ４の記録媒体に交代させる場合、前記階層制御手段２は前記管理テーブルに前記交代させる二次階層ストレージの記録媒体の識別情報を記録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、大容量の情報管理システムにおいて、ハードディスク装置の一次階層ストレージとテープライブラリ装置等の二次階層ストレージを階層制御プロセッサ（サーバ）により階層的に構成した階層型ストレージ装置及びその記録媒体管理方法に関する。

従来の情報管理システムとしては、大容量かつ高速アクセスが可能なハードディスクアレイ装置が主であり、磁気テープ媒体は、バックアップ先の媒体とされてきた（特許文献１参照）。

情報ライフサイクル管理に基づく階層型ストレージシステム（装置）の登場により、テープライブラリ装置をハードディスク装置の一部として仮想的に使用する装置が開発されている。それにより、磁気テープ媒体を、従来のバックアップ先の媒体ではなく、論理ボリュームとして複数本組み合わせて使用するといった利用方法が必要となってきている。このようなシステムにおいて使用されるテープライブラリ装置とテープ媒体は、ハードディスク等に記録されたデータに比べると寿命が短い。そのため、新たなテープライブラリやテープ媒体へデータを移行させる必要がある。しかし、従来技術ではそのような場合は新たなテープライブラリやテープ媒体を使用して、ホストからの操作等で論理ボリュームを作成し論理ボリューム間でデータをコピーしてから新しい論理ボリュームへ運用を切り替える必要があった。

また、従来では、追記型書き込みであるテープカートリッジにおいて、無効となったガーベジデータを除き、有効データのみを再配置してコピーを行うガーベジコレクションを行ってからデータ移行を行うか、あるいはデータ移行を行ってからガーベジコレクションを行うしかなかったので、２つの操作を別々に行う必要があった。そのため、コピー元テープカートリッジ、中継テープカートリッジ、コピー先テープカートリッジの３本のテープカートリッジが必要となり、テープカートリッジ1 本（中継テープカートリッジ）を余分に使用していた。
特開平９−５０３５１号公報

前記従来のものは次のような課題があった。

（１）：新たなテープライブラリやテープ媒体へデータを移行させる場合、新たなテープライブラリやテープ媒体を使用して、ホストからの操作等で論理ボリュームを作成し論理ボリューム間でデータをコピーしてから新しい論理ボリュームへ運用を切り替える必要があった。

（２）：追記型書き込みであるテープカートリッジにおいて、有効データのみを再配置してコピーを行う場合、ガーベジコレクションを行ってからデータ移行を行うか、あるいはデータ移行を行ってからガーベジコレクションを行うしかなかったので、コピー元テープカートリッジ、中継テープカートリッジ、コピー先テープカートリッジの３本のテープカートリッジが必要となり、テープカートリッジ1 本（中継テープカートリッジ）を余分に使用していた。

本発明は、このような従来の課題を解決し、階層型ストレージ装置（システム）において、論理ボリュームの使用を継続したまま、新しいテープライブラリやテープ媒体への交代を行うこと、及び、新しいテープカートリッジへのデータ移行とガーベジコレクションを同時に行うようにすることを目的とする。

図１は本発明の階層型ストレージ装置の説明図である。図１中、１はディスクアレイ装置（一次階層ストレージ）、２は階層制御サーバ（階層制御手段）、３、４はテープライブラリ装置（二次階層ストレージ）、２１はハードディスク、２２は階層制御用の専用ソフトウェア、２３はデータベース、２４、２５はテープ媒体（記録媒体）である。

本発明は、上記従来の課題を解決するため、次のように構成した。

（１）：ホストと接続され情報を格納する一次階層ストレージ１と、情報を格納する二次階層ストレージ３、４と、前記一次階層ストレージ１と前記二次階層ストレージ３、４の制御を行う階層制御手段２と、階層ストレージ装置上の記録空間である論理ボリュームに関する情報を管理する管理テーブルとを備え、前記二次階層ストレージ３の記録媒体を同一あるいは異なる二次階層ストレージ４の記録媒体に交代させる場合、前記階層制御手段２は前記管理テーブルに前記交代させる二次階層ストレージの記録媒体の識別情報を記録する。このため、運用を継続したまま二次階層ストレージの記録媒体の世代を交代させることができる。

（２）：前記（１）の階層型ストレージ装置において、前記二次階層ストレージ３、４の記録媒体はテープ媒体であることを特徴とする。このため、安価で記憶容量の大きい媒体を使用することができる。

（３）：前記（１）又は（２）の階層型ストレージ装置において、前記二次階層ストレージ３、４に追記型書き込み記録媒体を使用し、前記追記型書き込み記録媒体を別の記録媒体に交代させる場合、前記階層制御手段２は前記追記型書き込み記録媒体の管理テーブルからガーベジデータの情報を削除し、該削除した記録媒体の管理テーブルに従って前記交代させる別の記録媒体にデータを移行する。このため、運用を継続したままで、新しい記録媒体（テープカートリッジ等）へのデータの移行とガーベジコレクションを同時に行うことができる。

本発明によれば次のような効果がある。

（１）：二次階層ストレージの記録媒体を同一あるいは異なる二次階層ストレージの記録媒体に交代させる場合、階層制御手段で前記管理テーブルに前記交代させる二次階層ストレージの記録媒体の識別情報を記録するため、運用を継続したまま二次階層ストレージの記録媒体の世代を交代させることができる。

（２）：二次階層ストレージの記録媒体はテープ媒体であることを特徴とするため、安価で記憶容量の大きい媒体を使用することができる。

（３）：追記型書き込み記録媒体を別の記録媒体に交代させる場合、階層制御手段は追記型書き込み記録媒体の管理テーブルからガーベジデータの情報を削除し、該削除した記録媒体の管理テーブルに従って前記交代させる別の記録媒体にデータを移行するため、運用を継続したままで、新しい記録媒体（テープカートリッジ等）へのデータの移行とガーベジコレクションを同時に行うことができる。

テープライブラリ装置を利用した情報管理システムで、ハードディスク装置とテープライブラリ装置を階層制御サーバ（プロセッサ）を介して階層的に構成し、大容量の記憶領域を利用可能とした階層型仮想ストレージ（階層型ストレージ装置）において、運用を継続したままテープライブラリ装置に装填されているテープを別のライブラリまたは別の世代のテープに交代させる機能を実現するものである。

（１）：階層型ストレージ装置の説明
図１は階層型ストレージ装置の説明図である。図１において、階層型ストレージ装置には、ディスクアレイ装置１、階層制御サーバ（階層制御手段）２、テープライブラリ装置３、４が設けてある。ディスクアレイ装置１には、複数のハードディスク２１が設けてある。階層制御サーバ（階層制御手段）２には、階層制御用の専用ソフトウェア２２とデータベース２３が設けてある。テープライブラリ装置３には、テープ媒体２４が設けてある。テープライブラリ装置４には、テープ媒体２５が設けてある。

ディスクアレイ装置１は、ＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks ）装置を構成する複数のハードディスク２１が設けてあり、図示しない利用者のホスト（ホストコンピュータ）と階層制御サーバ２に接続される１次階層ストレージ（ハードディスク装置）である。階層制御サーバ（階層制御手段）２は、必要に応じてディスクアレイ装置１とテープライブラリ装置３の間でデータを移動するものである。テープライブラリ装置３、４は、１台以上の複数個で構成され、テープライブラリ装置３、４のテープ媒体２４、２５には階層型ストレージ装置利用者の全データが格納されるものである。

テープライブラリ装置３、４のテープ媒体に本装置利用者の全データが格納されており、利用者のホストはディスクアレイ装置１に接続され、必要に応じて階層制御サーバ２がディスクアレイ装置１とテープライブラリ３、４の間でデータを移動することによりホストからテープ媒体２４、２５上のデータへアクセスが行われる。

（２）：データベースの説明
階層型ストレージ装置（階層型仮想ストレージ装置）上の記録空間は、論理ボリュームという単位で制御が行われており、論理ボリュームに関連する情報はすべて階層制御サーバ２のデータベース２３により管理が行われている。

図２はデータベースの説明図である。図２において、データベース２３には、論理ボリューム管理テーブル３１、テープ媒体管理テーブル３２、ＭＲＢ管理テーブル３３の３個の管理テーブルが設けてある。

論理ボリューム管理テーブル３１は、論理ボリューム管理情報を格納する各論理ボリュームの管理テーブルであり、データを保存するのに使用するテープライブラリ装置３、４の種別（テープライブラリ識別情報）とテープ媒体２４、２５の種別（使用テープ媒体種別情報）が設定されている。

テープ媒体管理テーブル３２は、テープ媒体管理情報を格納する管理テーブルであり、データを保存するのに使用するテープライブラリ装置３、４の種別（テープライブラリ識別情報）と論理ボリュームの種別（論理ボリューム識別情報）が設定されている。

論理ボリュームは、ＭＲＢ（Migration Recall Block）という一定のサイズのブロック単位で管理が行われており、ＭＲＢ管理テーブル３３では、対応する論理ボリューム管理テーブル３１の識別情報（論理ボリューム識別情報）とテープ媒体管理テーブル３２の種別情報（テープ媒体識別情報）が設定されている。

ある論理ボリュームがテープライブラリ装置３のテープ媒体種別２４を使用するように論理ボリューム管理テーブル３１に設定されている場合、ホストコンピュータからの書き込み等によりハードディスク装置２１からＭＲＢの書き込み要求が行われてテープ媒体が必要となったとき、テープライブラリ装置３のテープ媒体種別２４が使用され、書き込んだＭＲＢ管理テーブル３３に論理ボリュームの識別情報とテープ媒体の識別情報が記録される。

（３）：テープ世代交代の説明
(1) ここで、論理ボリューム管理テーブル３１の情報をテープライブラリ装置３のテープ媒体種別２４からテープライブラリ４のテープ媒体種別２５を使用するように変更する。こうすると、それ以降にＭＲＢの書き込み要求が行われて新たなテープ媒体が必要となったとき、階層制御ソフトウェア２２は、テープライブラリ４のテープ媒体種別２５を使用するようになる。

(2) また、ホストコンピュータからＭＲＢの読み込みが要求された場合、階層制御ソフトウェア２２は、対応するＭＲＢ管理テーブル３３のテープ媒体識別情報からテープ媒体を特定し、さらに対応するテープ媒体管理テーブルのテープライブラリ識別情報からテープライブラリを特定することが可能である。これにより論理ボリュームのデータが複数のテープライブラリ（３、４）のテープ媒体に離散している状態でもＭＲＢが書かれているライブラリとテープ媒体を認識してデータを読み込むことが可能である。

(3) さらに、階層制御ソフトウェア２２は、論理ボリュームが使用しているテープライブラリ３のテープ媒体２４上にあるＭＲＢをテープライブラリ４のテープ媒体２５にコピーしてＭＲＢ管理テーブルのテープ媒体識別情報を変更する。こうすることによりテープライブラリ３内のテープ媒体のデータをテープライブラリ４へ完全に移動させることが可能である。テープライブラリ４へ全てのデータが移動した後にはテープライブラリ装置３は切り離しても問題ない。

(4) ホストコンピュータからのアクセスなど、データ移動対象のテープ媒体を他の用途にも使う必要がある場合は、各処理の優先度にしたがって制御を行なう。例えば、データ移動を行っている最中に優先度の高い処理（例、ホストからの読み出し）によりそのテープ媒体へのアクセス要求が発生した場合は、データ移動を中断して優先度の高い処理を行う。ただし、テープ媒体を他の処理に使う場合、テープの巻き戻しや頭出しなどが必要になり、頻繁に処理の中断が発生すると時間のオーバヘッドが大きくなってしまう可能性があるため、中断は即座には行わず、動作中のデータ移動処理を一定時間は継続（例えば、１５分であり、これはテープの性能により変わる）させる。

優先度の高い処理が既にコピーされたデータへの書き込み要求だった場合、コピー元のテープ媒体へ書き込みを行う（追記型の記憶手段のため）が、読み込み要求だった場合は、コピー元とコピー先の両方のどちらかが選択される。また、中断されたデータ移動処理は、優先度の高い処理が完了した時点で、中断した場所から処理が継続される。

こうして、本発明によれば、現在使用中のテープライブラリまたは、テープ媒体が古くなり性能の良い次世代のテープライブラリまたは、テープ媒体を使いたい場合などに運用を継続したままテープライブラリまたは、テープ媒体の移行をすることが可能となる。また、本発明のテープライブラリ装置３とテープライブラリ装置４は、それぞれＤＶＤライブラリやハードディスク（ＨＤＤ）ライブラリなど異なる種類のストレージ装置でも同様の方法で媒体間のデータ移動が可能である。また、複数のライブラリ間だけでなく、単一ライブラリ内の別の媒体間でデータの移動を行なうことも可能である。

（４）：ガーベジコレクションを伴うデータ移行機能の説明
ディスク装置を一次階層ストレージに、テープライブラリ装置を二次階層ストレージに用いたペタバイト規模の階層ストレージ分野において、アクセス性能／容量の特性の異なるストレージ素材を組み合わせ、仮想ディスク空間を実現することによって、ホストに通常のディスクアクセスにて、二次階層ストレージの記憶容量と同等のディスク空間を提供することができる。すなわち、一次階層ストレージを二次階層ストレージのキャッシュメモリのように使用するものである。

図３はペタバイト規模の階層型ストレージ装置の説明図である。図３において、ペタバイト規模の階層型ストレージ装置は、ＬＡＮで管理端末７と接続され、また、ＦＣスイッチ１１を通して利用者のホストであるサーバ１０（ここでは実験データ管理サーバ、文書データ管理サーバ、画像データ管理サーバ）と接続されている。この階層型ストレージ装置には、ディスクアレイ装置１、階層制御サーバ（階層制御手段）２、テープライブラリ装置３、４、光ディスクライブラリ装置５、６、ＦＣスイッチ１２、１３、１４が設けてある。

ディスクアレイ装置１には、記憶媒体である複数のハードディスク２１が設けてある。階層制御サーバ（階層制御手段）２は、階層制御用のソフトウェア及びデータベース（格納手段）を備えるものである。ここでは２個の階層制御サーバ２が設けてあり冗長化されている。テープライブラリ装置３には、テープ媒体２４が設けてある。テープライブラリ装置４には、テープ媒体２５が設けてある。光ディスクライブラリ装置５には、光ディス媒体２６が設けてある。光ディスクライブラリ装置６には、光ディス媒体２７が設けてある。管理端末７は、オペレータがペタバイト規模の階層型ストレージ装置の操作を行うための管理手段である。

ＦＣスイッチ１１は、ディスクアレイ装置１と各サーバ１０とのデータ転送を行う接続手段である。なお、ここでＦＣ（Fibre Channel ）は、ファイバチャネルのプロトコルであることを示している。ＦＣスイッチ１２は、ディスクアレイ装置１と階層制御サーバ２とのデータ転送を行う接続手段である。ＦＣスイッチ１３は、階層制御サーバ２とテープライブラリ装置４、５とのデータ転送を行う接続手段である。ＦＣスイッチ１４は、階層制御サーバ２と光ディスクライブラリ装置５、６とのデータ転送を行う接続手段である。

ディスク装置とテープライブラリ装置を組み合わせた階層型ストレージでは、テープカートリッジの寿命を考慮し、すでにテープカートリッジに格納されたユーザデータを新しいテープカートリッジにデータを移行させる必要がある。また、追記型書き込み（例えば、修正書き込みは前のデータは無効（消さないで）新しい場所に書き込む）であるテープカートリッジにおいて、無効となったガーベジデータを除き、有効データのみを再配置してコピーを行うことも必要である（ガーベジコレクション）。このため、本発明では、新しいテープカートリッジへのデータ移行と、ガーベジコレクションを同時に行う機能を提示するものである。

本発明は、すでにテープカートリッジに格納されたユーザデータについて、新規にサポートしたテープカートリッジに移行するための仕組みと、同時にガーベジコレクションを行う仕組みを提供する。コピー先テープカートリッジは、管理端末７（ＧＵＩ画面上）等からオペレータの指定したライブラリ種別、テープカートリッジ種別とすることができ、筐体の異なるライブラリ、世代の異なるテープカートリッジへのデータ移行を実現するものである。

階層ストレージシステムであるペタバイト規模の階層型ストレージ装置は、二次階層ストレージであるテープライブラリ装置３、４を仮想ディスクとして論理ボリュームを定義することができる。テープカートリッジ（媒体）へのアクセスがあった場合には、テープライブラリ種別（識別）情報およびテープカートリッジ種別（識別）情報が格納されている論理ボリューム管理テーブルにより、必要なテープカートリッジを判断し、使用する。

データ移行実施後は、論理ボリュームを構成しているテープカートリッジ種別情報およびそのテープカートリッジが格納されているテープライブラリ種別情報を、論理ボリューム管理テーブルに更新する。同時にコピー元のテープカートリッジは論理ボリュームから切り離され、以後のアクセスはコピーが完了した新しいテープカートリッジに対して行われることになる。したがって、データ移行は活性（運用中）で行うことができる。

（ガーベジコレクション機能についての説明）
次に、データ移行を行う際のガーベジコレクション機能について説明する。図４は有効データ一覧表の作成処理のフローチャートである。ガーベジコレクションは、データ移行を実施する際に、図４の処理を行なうことで実現する。

Ｓ１：まず、階層制御サーバ２は、階層制御サーバ２内のデータベース（DataBase）を参照し、コピー元テープにあるＭＲＢデータをそのままの配列で一覧表（データベース（格納手段）管理テーブル）に登録する。ここでＭＲＢとは、一次階層ストレージと二次階層ストレージ間のマイグレーション（移行）やリコールでデータをやり取りする最小単位である（例、１ＭＲＢ＝２５６ＭＢ）。

Ｓ２：次に、階層制御サーバ２は、一覧表の中からガーベジデータを削除し、一覧表が空になったかどうかを判定する。ここで空になっていた場合は、すべてガーベジデータであるので（コピーする必要はない）、コピー元テープおよびコピー先テープ共に空きテープとする。これは、複数のテープで一つの論理ボリュームを構成する場合、他のテープにのみデータがあり、あるテープでは全部ガーベジデータ（ゴミ）となることがある。

Ｓ３：また、階層制御サーバ２は、前記ガーベジデータを削除した一覧表に基づいてデータ移行を行う。ガーベジコレクションを伴うデータ移行中にテープカートリッジ故障、あるいは、テープミラーリングのリビルド（再構築）が発生した場合は処理を中断させる。処理再開時、一覧表には、コピー済みのＭＲＢがあるため、コピー先に格納されているＭＲＢ情報は一覧表から削除する。

以上のような仕組みにより、活性（運用を継続したまま）にてガーベジコレクションを伴うデータ移行機能を実現することができる。

なお、図３では二次階層ストレージとして、テープライブラリ装置と光ライブラリ装置を用いる説明をしたが、ＤＶＤや低価格のハードディスク装置等の他のライブラリ装置を使用することもできる。

本発明の階層型ストレージ装置の説明図である。 本発明のデータベースの説明図である。 本発明のペタバイト規模の階層型ストレージ装置の説明図である。 本発明の有効データ一覧表の作成処理のフローチャートである。

符号の説明

１ ディスクアレイ装置（一次階層ストレージ）
２ 階層制御サーバ（階層制御手段）
３、４ テープライブラリ装置（二次階層ストレージ）
２１ ハードディスク
２２ 階層制御用の専用ソフトウェア
２３ データベース
２４、２５ テープ媒体（記録媒体）

Claims (4)

1. ホストと接続され情報を格納する一次階層ストレージと、
   情報を格納する二次階層ストレージと、
   前記一次階層ストレージと前記二次階層ストレージの制御を行う階層制御手段と、
   階層ストレージ装置上の記録空間である論理ボリュームに関する情報を管理する管理テーブルとを備え
   前記二次階層ストレージの記録媒体を同一あるいは異なる二次階層ストレージの記録媒体に交代させる場合、前記階層制御手段は前記管理テーブルに前記交代させる二次階層ストレージの記録媒体の識別情報を記録することを特徴とした階層型ストレージ装置。
2. 前記二次階層ストレージの記録媒体はテープ媒体であることを特徴とした請求項１記載の階層型ストレージ装置。
3. 前記二次階層ストレージに追記型書き込み記録媒体を使用し、前記追記型書き込み記録媒体を別の記録媒体に交代させる場合、前記階層制御手段は前記追記型書き込み記録媒体の管理テーブルからガーベジデータの情報を削除し、該削除した記録媒体の管理テーブルに従って前記交代させる別の記録媒体にデータを移行することを特徴とした請求項１又は２記載の階層型ストレージ装置。
4. ホストと接続され情報を格納する一次階層ストレージと、
   情報を格納する二次階層ストレージと、
   前記一次階層ストレージと前記二次階層ストレージの制御を行う階層制御手段と、
   階層ストレージ装置上の記録空間である論理ボリュームに関する情報を管理する管理テーブルとを備えた階層型ストレージ装置において、
   前記二次階層ストレージの記録媒体を同一あるいは異なる二次階層ストレージの記録媒体に交代させる場合、前記階層制御手段で前記管理テーブルに前記交代させる二次階層ストレージの記録媒体の識別情報を記録することを特徴とした階層型ストレージ装置の記録媒体管理方法。

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