JP2008026970A

JP2008026970A - Storage device

Info

Publication number: JP2008026970A
Application number: JP2006195810A
Authority: JP
Inventors: Taiichiro Izumi; 泰一郎泉
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Digital Solutions Corp
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-02-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a storage device capable of easily fixing a specific area of a file to a cache memory. <P>SOLUTION: When an area notifying instruction 19 specifying a file area for cache fixation is input from a host computer 12, a physical disk 14 is notified of the area notifying instruction 19, and then the file area to be fixed to the cache memory 17 are actually read. After reading all the file areas, the area notifying instruction 19 is issued again, and blocks in the physical disk 14 of a read request processed between the two area notifying instructions 19 are fixed to the cache memory 17. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ホスト計算機コンピュータとデータ送受信処理を行いデータを記憶するストレージ装置に関する。 The present invention relates to a storage apparatus that performs data transmission / reception processing with a host computer computer and stores data.

ストレージ装置はキャッシュメモリを持ちデータをキャッシュして、ストレージ装置上のデータのRead/Writeアクセスを高速化するようにしている。キャッシュメモリのサイズに比べて、ディスクメモリのサイズは遥かに大きいので、すべてのデータがキャッシュメモリ上で高速にアクセスできるわけではない。一般的には、アクセス頻度の高いデータがキャッシュされるように制御されている。 The storage device has a cache memory and caches data so as to speed up read / write access of data on the storage device. Since the size of the disk memory is much larger than the size of the cache memory, not all data can be accessed at high speed on the cache memory. In general, control is performed so that frequently accessed data is cached.

このようなキャッシュ制御に頼らずに、常にデータをキャッシュメモリ上に確保するような仕組み（固定化）も実現されている。これは、論理ユニット全体を保管できるだけのメモリを用意して、そこに論理ユニット全体のデータを常に存在させるものである。 A mechanism (fixation) that always secures data on the cache memory without relying on such cache control is also realized. In this method, a memory capable of storing the entire logical unit is prepared, and data of the entire logical unit is always present there.

一般的にキャッシュの固定化とは、キャッシュメモリに保存したデータをキャッシュに常駐化させることである。そして常駐とは、常駐させるデータを追い出しするデータの対象としないことである。すなわち、キャッシュメモリをアクセスしてキャッシュミスヒットが発生したときに、ミスヒットしたデータをキャッシュメモリに保存する際に、キャッシュメモリにそのデータを保存するだけの空き容量が不足して、既に保存しているデータをキャッシュメモリから追い出して、その容量を確保する場合に、常駐させるデータを追い出しするデータの対象としないことである。 Generally, cache fixation means making data stored in a cache memory resident in the cache. Resident means not to make the data to be resident the target of the data to be expelled. In other words, when a cache miss occurs when the cache memory is accessed, when the missed data is stored in the cache memory, there is not enough free space to store the data in the cache memory and the data is already stored. In the case where the existing data is evicted from the cache memory and its capacity is secured, the resident data is not the target of the evicted data.

このキャッシュの固定化は、ストレージ装置のキャッシュメモリを制御するファームウェアが実現している。ファームウェアにとってストレージ装置上のデータは単なるブロックであって、ホスト計算機のファイルとの関連は全くわからない。従って、ある特定のファイルのデータをキャッシュメモリに固定化しようとしても、それがどのブロックに相当するのかストレージ装置のファームウェアにはわからない。従って、これまでは論理ユニット全体のデータをキャッシュメモリに固定化させていた。 This cache fixation is realized by firmware that controls the cache memory of the storage apparatus. For the firmware, the data on the storage device is just a block, and the relation to the file of the host computer is completely unknown. Therefore, even if the data of a specific file is to be fixed in the cache memory, the storage device firmware does not know which block it corresponds to. Therefore, until now, the data of the entire logical unit has been fixed in the cache memory.

メモリサイズには限度があるので、あまり大きな論理ユニットは固定化できない。また、論理ユニット単位でのキャッシュ固定化では、アプリケーション側の自由度が低くなる。ファイルシステムを介してデータにアクセスする場合、通常、ファイルシステムは論理ユニット単位で構築するため、ファイルシステム全体をキャッシュ固定化せざるを得ない。従って、キャッシュ化するファイルを特定のファイルシステムに集める必要がある。ファイルの利用者としては、ファイルシステム単位（論理ユニット単位）ではなく、ファイル単位にストレージ装置上のキャッシュメモリに固定化できた方が便利である。 Since the memory size is limited, a very large logical unit cannot be fixed. In addition, the cache fixing in units of logical units reduces the degree of freedom on the application side. When accessing data via a file system, the file system is usually constructed in units of logical units, so the entire file system must be cache-fixed. Therefore, it is necessary to collect files to be cached in a specific file system. As a file user, it is more convenient that the file can be fixed in the cache memory on the storage device in units of files, not in units of file systems (units of logical units).

ここで、ストレージ装置のキャッシュ制御方法として、複数の計算機に接続されたストレージ装置の制御装置におけるディスクキャッシュメモリ内にそれぞれの計算機に対応した最低保証値の大きさの格納領域を設定し、それぞれの計算機に対応した優先度に応じてそれぞれの計算機に格納領域を割り当てるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３３９２９９号公報 Here, as a cache control method of the storage device, a storage area of the size of the minimum guaranteed value corresponding to each computer is set in the disk cache memory in the control device of the storage device connected to a plurality of computers. There is one in which a storage area is allocated to each computer in accordance with the priority corresponding to the computer (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-339299 A

ところが、ファイルシステム上のファイルはブロック単位に分割され、それらのブロックは物理ディスク上にばらばらに配置される。物理ディスク上のデータは、このブロック単位で管理され、ファイルという概念は存在しない。従って、ファイルシステム上のファイル領域を物理ディスク上のキャッシュに固定化しようとしても、物理ディスクでは、どのブロックをキャッシュに固定化すべきかわかり得ないという問題がある。 However, the file on the file system is divided into blocks, and these blocks are arranged separately on the physical disk. Data on the physical disk is managed in units of blocks, and there is no concept of files. Therefore, even if an attempt is made to fix the file area on the file system in the cache on the physical disk, there is a problem in the physical disk that it is impossible to know which block should be fixed in the cache.

本発明の目的は、ファイルの特定領域のキャッシュメモリへの固定化が容易に行えるストレージ装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a storage apparatus that can easily fix a specific area of a file to a cache memory.

請求項１の発明に係わるストレージ装置は、ホスト計算機からキャッシュ固定化のファイル領域を指定した領域通知命令を入力すると、領域通知命令を物理ディスクに通知し、その後にキャッシュメモリに固定化したいファイル領域を実際にReadし、すべてのファイル領域をReadした後に再度領域通知命令を発行し、２つの領域通知命令の間に処理したRead要求の物理ディスクでのブロックをキャッシュメモリに固定化することを特徴とする
請求項２の発明に係わるストレージ装置は、請求項１の発明において、キャッシュ固定化するファイル領域のRead要求については、ある特定のパターンを与えることによって、他のRead要求と識別できるようにしたことを特徴とする。 When the storage device according to the first aspect of the present invention receives an area notification command designating a file area for cache fixation from the host computer, it notifies the physical disk of the area notification instruction, and then the file area to be fixed in the cache memory. Is actually read, after all the file areas are read, the area notification command is issued again, and the block on the physical disk of the read request processed between the two area notification commands is fixed in the cache memory The storage apparatus according to the second aspect of the invention provides the storage apparatus according to the first aspect of the invention, wherein the read request for the file area to be fixed in the cache can be distinguished from other read requests by giving a specific pattern. It is characterized by that.

本発明によれば、ファイルシステムの特定ファイルの特定領域が格納される物理ディスク上のデータをキャッシュメモリに固定化させるので、その特定領域の物理ディスクへのRead/Writeアクセスを高速に行うことができる。 According to the present invention, data on a physical disk in which a specific area of a specific file of a file system is stored is fixed in the cache memory, so that read / write access to the physical disk in the specific area can be performed at high speed. it can.

図１は本発明の実施の形態に係わるストレージ装置の構成図である。ストレージ装置１１はホスト計算機１２に接続されている。ホスト計算機１２上にはファイルシステム１３があって、ストレージ装置１１上のデータをファイルとして管理している。ファイルのデータは、ストレージ装置１１内の物理ディスク１４に格納されるが、それはデータブロック１５単位で格納される。 FIG. 1 is a configuration diagram of a storage apparatus according to an embodiment of the present invention. The storage device 11 is connected to the host computer 12. A file system 13 is provided on the host computer 12 and manages data on the storage apparatus 11 as files. The file data is stored in the physical disk 14 in the storage device 11 and is stored in units of data blocks 15.

ファイルのデータブロック１５が物理ディスク１４上のどの位置に格納されるか管理しているのは、ホスト計算機１２のファイルシステム１３であり、ストレージ装置１１は関知しない。ホスト計算機１２のファイルシステム１３がストレージ装置１１に対してデータブロック１５のI/Oを行うとき、ストレージ装置１１側ではファームウェア１６がそのI/O要求を処理している。その際、ファームウェア１６は、何らかのアルゴリズムをもって、キャッシュメモリ１７上に一部のデータブロック１５を残し、ホスト計算機１２からのI/O要求が高速に処理されるようにしている。 It is the file system 13 of the host computer 12 that manages where the data block 15 of the file is stored on the physical disk 14, and the storage apparatus 11 is not concerned. When the file system 13 of the host computer 12 performs I / O of the data block 15 to the storage apparatus 11, the firmware 16 processes the I / O request on the storage apparatus 11 side. At that time, the firmware 16 leaves some data blocks 15 on the cache memory 17 with some algorithm so that I / O requests from the host computer 12 are processed at high speed.

ファームウェア１６は通常のI/O要求とは別に、データブロック１５のキャッシュ固定化のための領域通知命令１９をホスト計算機１２から受け取れるようになっている。ホスト計算機１１上には制御コマンド１８があり、この制御コマンド１８が領域通知命令１９とストレージ装置１１へのファイル領域のReadとを組み合わせて実行することで、ストレージ装置１１のファームウェア１６が、指定されたファイル領域をストレージ装置１１内のキャッシュメモリ１７に固定化できるようになる。 The firmware 16 can receive an area notification command 19 for fixing the cache of the data block 15 from the host computer 12 separately from the normal I / O request. There is a control command 18 on the host computer 11, and the control command 18 executes a combination of the area notification command 19 and the read of the file area to the storage apparatus 11, whereby the firmware 16 of the storage apparatus 11 is designated. The file area can be fixed in the cache memory 17 in the storage apparatus 11.

制御コマンド１８を実行し、キャッシュメモリ１７に固定化したいファイル領域をストレージ装置１１のファームウェア１６に通知し、ファームウェア１６は通知されたファイル領域（＝データブロック）をキャッシュメモリ１７に固定化する。これは次のような手順で行われる。 The control command 18 is executed to notify the firmware 16 of the storage apparatus 11 of the file area to be fixed in the cache memory 17, and the firmware 16 fixes the notified file area (= data block) in the cache memory 17. This is done in the following procedure.

（１）制御コマンド１８は領域通知命令１９をストレージ装置１１に発行する。 (1) The control command 18 issues an area notification command 19 to the storage apparatus 11.

領域通知命令１９を受け取ったファームウェア１６は、次に領域通知命令１９を受け取るまでに処理する次の（２）のRead要求のデータブロック１５をキャッシュメモリ１７に固定化する。 The firmware 16 that has received the area notification instruction 19 fixes the data block 15 of the next read request (2) to be processed until the next area notification instruction 19 is received in the cache memory 17.

（２）制御コマンド１８はファイル領域をReadする。 (2) The control command 18 reads the file area.

（３）ファイル領域のReadがホスト計算機１２のキャッシュではなく、ストレージ装置１１に対して発行されるように、制御コマンド１８はホスト計算機１２のキャッシュフラッシュなどの操作を行う。これはホスト計算機１１のOSやファイルシステム１３に依存した操作である。 (3) The control command 18 performs operations such as cache flushing of the host computer 12 so that a read of the file area is issued to the storage apparatus 11 instead of the cache of the host computer 12. This operation depends on the OS of the host computer 11 and the file system 13.

（４）制御コマンド１８は領域通知命令１９をストレージ装置１１に発行する。領域通知命令１９を受け取ったファームウェア１６は、データブロック１５のキャッシュ固定化処理を終了する。 (4) The control command 18 issues an area notification command 19 to the storage apparatus 11. The firmware 16 that has received the area notification command 19 ends the cache fixing process of the data block 15.

ここで、上記（２）の処理に関して、制御コマンド１８によるファイル領域のReadと並行して、別のプロセスによって全く無関係のデータブロック１５のReadが行われることが考えられる。上記の手順では、そのような無関係のデータブロックもキャッシュメモリ１７に固定化されてしまう。 Here, regarding the process (2), it is conceivable that a completely unrelated data block 15 is read by another process in parallel with the reading of the file area by the control command 18. In the above procedure, such an irrelevant data block is also fixed in the cache memory 17.

そこで、これを避けるため、領域通知命令１９のオプションとして、（２）のReadのパターンを指定できるようにする。パターンの一つの例としては、Readの２回実行が考えられる。（２）の期間中に２回のReadが行われたデータブロック１５についてのみキャッシュメモリ１７に固定化することで、無関係のデータブロック１５のキャッシュ固定化を極力排除することができる。 Therefore, in order to avoid this, the Read pattern of (2) can be designated as an option of the area notification command 19. As an example of the pattern, two executions of Read can be considered. By fixing only the data block 15 that has been read twice during the period (2) in the cache memory 17, it is possible to eliminate the cache fixing of the irrelevant data block 15 as much as possible.

また、領域通知命令１９の別のオプションとして、キャッシュ固定化の解除指定も用意する。上記手順の（１）と（４）とにおいて、領域通知命令１９を解除指定で発行することによって、キャッシュ固定化と同様の手順で、それまでにキャッシュ固定化していたデータブロック１５のキャッシュ固定化解除を行えるようにする。（２）でReadされるデータブロック１５について、それがキャッシュメモリ１５に固定化されていれば、ファームウェア１６は固定化の解除を行う。この際、前述のようなReadパターンの指定を考慮することは有効である。 In addition, as another option of the area notification command 19, a cache fixation release designation is also prepared. In (1) and (4) of the above procedure, by issuing the area notification command 19 with the release designation, the cache fixing of the data block 15 that has been cache-fixed so far is performed in the same procedure as the cache fixing. Enable release. If the data block 15 read in (2) is fixed in the cache memory 15, the firmware 16 cancels the fixation. At this time, it is effective to consider the designation of the read pattern as described above.

このように本発明の実施の形態では、キャッシュ固定化するファイル領域を物理ディスク１４に通知するための領域通知命令１９を用意する。ホスト計算機１１からこの領域通知命令１９を物理ディスク１４に発行した後、キャッシュメモリ１７に固定化したいファイル領域を実際にホスト計算機１１からReadする。すべてのファイル領域をReadしたら、再度、領域通知命令１９を発行する。物理ディスク１４では、２つの領域通知命令１９の間に処理したRead要求のブロック１５をキャッシュメモリ１７に固定化する。 As described above, in the embodiment of the present invention, the area notification command 19 for notifying the physical disk 14 of the file area to be cache-fixed is prepared. After issuing this area notification command 19 from the host computer 11 to the physical disk 14, the file area to be fixed in the cache memory 17 is actually read from the host computer 11. When all the file areas have been read, the area notification command 19 is issued again. In the physical disk 14, the read request block 15 processed between the two area notification commands 19 is fixed in the cache memory 17.

この際、キャッシュメモリ１７に固定化するつもりのないファイル領域のReadがホスト計算機１１から発行されることも考えられるので、キャッシュ固定化するファイル領域のRead要求については、ある特定のパターン（例えば２回Readする）を与えることによって、他のRead要求と識別できるようにする。 At this time, a read of a file area that is not intended to be fixed in the cache memory 17 may be issued from the host computer 11, so a read request for a file area to be fixed in the cache may have a specific pattern (for example, 2 It is possible to distinguish from other read requests.

本発明の実施の形態に係わるストレージ装置の構成図。The block diagram of the storage apparatus concerning embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１１…ストレージ装置、１２…ホスト計算機、１３…ファイルシステム、１４…物理ディスク、１５…データブロック、１６…ファームウェア、１７…キャッシュメモリ、１８…制御コマンド、１９…領域通知命令
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Storage apparatus, 12 ... Host computer, 13 ... File system, 14 ... Physical disk, 15 ... Data block, 16 ... Firmware, 17 ... Cache memory, 18 ... Control command, 19 ... Area notification command

Claims

When an area notification command specifying the cache fixation file area is input from the host computer, the area notification instruction is notified to the physical disk, then the file area to be fixed in the cache memory is actually read, and all file areas are read. A storage apparatus characterized by issuing an area notification command again after reading and fixing a block on a physical disk of a read request processed between two area notification commands to a cache memory.

2. The storage apparatus according to claim 1, wherein a read request for a file area to be cache-fixed can be distinguished from other read requests by giving a specific pattern.