JP2008250715A - データ配置管理システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バックアップデータに対する初期アクセスを高速化し、データの不正取得を防止するデータ配置管理システムを提供する。
【解決手段】低性能記憶領域にデータをバックアップする際、高性能記憶領域にデータの先頭ブロックを含む一部のブロックを残すことにより、バックアップデータの初期アクセスの高速化を可能としている。また、再割り当てされた記憶領域にアクセスされたとき、書き込みが行われていない領域の読み出しに対して、一定の値を返すことにより、記憶領域の再割当てに伴うデータの不正取得の防止を可能としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、記憶装置で構成されるネットワークにおいてデータの保存場所並びにデータの内容を管理するシステム及び方法に関するものである。

情報データ管理のコンセプトとして情報ライフサイクル管理（ＩＬＭ、Information Lifecycle Management）というものがある。使用頻度の高いデータをファイバチャネル接続ストレージなどの性能の高い場所に置き、高速にアクセスできるようにして、逆に使用頻度の落ちたデータをＡＴＡ（Advanced Technology Attachment）規格のディスクやテープ・ドライブなどの安価であるが低速なストレージに自動的に移動させるという考え方である。これによって、プロセス管理などを簡素化させ、管理コストなどを削減させることができる。

このＩＬＭを実現するために、特許文献１や特許文献２では、性能が異なる複数の記憶領域が存在している場合に、アクセス頻度に応じてデータを保存する領域を変更することにより、データの重要性に応じた保存場所の管理を行っている。

また、ＩＬＭでは高性能な記憶領域の利用率向上も重要なポイントである。それを実現するために特許文献３、特許文献４及び特許文献５では、記憶装置を複数の領域に事前に分割してプールとして用意し、必要に応じて計算機に領域を割り当てる機能を提供している。さらに、不要となった領域については解放を行い別の計算機に割り当てることも考慮されている。このようにして高性能な記憶領域の利用率の向上を図ってきた。

また、特許文献６、特許文献７では、ＳＡＮ（Storage Area Network）でのアドレスであるＷＷＮ（World
Wide Name）及び記憶領域のアドレスであるＬＵＮ（Logical Unit Number）などを用いて記憶領域へのアクセス権を管理し、不正アクセスを排除している。

特開２００４−２７２３２４号公報 特開２００５−３０１６２７号公報 特開２００５−０３１９２９号公報 特開２００５−０３８０７１号公報 特開２００６−３３８３４１号公報 特開２００３−２４２０３９号公報 特開２００６−０９２５６２号公報

しかし、特許文献１や特許文献２の方法ではアクセスされない情報については全て低性能の記憶領域に保存されるため、アクセス時の読み出し時間が長くなってしまうという課題を有している。

また、特許文献３、特許文献４又は特許文献５の方法を用いることで、アクセスされなくなったデータを低性能の記憶領域に移動させ、高性能の記憶領域を再利用することが可能であるが、領域が再割当てされた際に以前のデータにアクセスができてしまうという課題を有している。

特許文献５では、データが領域に残っている場合は領域を解放しないとして、不正アクセスを防止している。しかしながら、通常の記憶装置にはファイルシステムのようなデータ管理機能がないため、記憶領域に保存されているデータが意味を成すものかどうかを判断することは困難である。

また、特許文献６、特許文献７では、ＷＷＮやＬＵＮを用いてアクセス管理を行っているが、記憶領域を再利用する場合、記憶領域に対してアクセス権がある場合でもデータが変更されていないため、意図しないデータの取得が行える可能性があるという課題を有している。

したがって、本発明は、低性能の記憶領域にバックアップされたデータに対する初期アクセスを高速化し、さらに再割り当てされた記憶領域からデータの不正取得を防止したデータ配置管理システム及びその方法を提供することを目的とする。

上記目的を実現するため本発明によるデータ配置管理システムは、少なくとも１つ以上の高性能記憶領域と低性能記憶領域とで構成されるストレージネットワークのデータ配置管理システムにおいて、高性能記憶領域と低性能記憶領域の間でデータを複写する機能を備えているコピー部と、前記高性能記憶領域内のデータのアクセスパターンを解析して、同時にアクセスされるブロック集合を把握する機能と、前記ブロック集合を前記低性能記憶領域に複写する際、前記ブロック集合の一部のブロックを前記高性能記憶領域に残すように複写命令を発行する機能と、を備えている制御部と、前記ブロック集合にアクセスがあったとき、前記一部のブロックを、前記高性能記憶領域からアクセスする機能を備えているルーティング部と、から構成されている。

また、前記制御部は、前記ブロック集合の中で最初にアクセスされるブロックを把握する機能をさらに備え、前記一部のブロックは、前記最初にアクセスされるブロックであることも好ましい。

また、前記制御部は、前記ブロック集合の中で最初にアクセスされるブロックを把握する機能と、前記ブロック集合を、最初にアクセスされるブロックを含む先頭ブロック集合とこれ以外の非先頭ブロック集合とに分割する機能と、をさらに備え、前記一部のブロックは、前記先頭ブロック集合であることも好ましい。

また、前記制御部は、前記高性能記憶領域の性能、前記低性能記憶領域の性能、前記ブロック集合のアクセス頻度、及び前記ブロック集合の大きさに基づいて、前記ブロック集合を前記先頭ブロック集合と前記非先頭ブロック集合とに分割することも好ましい。

また、前記制御部は、前記ブロック集合のアクセス頻度を監視する機能をさらに備え、該アクセス頻度が一定以下の前記ブロック集合を前記低性能記憶領域への複写命令を発行することも好ましい。

また、前記制御部は、前記ブロック集合にアクセスがあったとき、前記低性能記憶領域に複写されたブロックを、前記低性能記憶領域から前記高性能記憶領域への複写命令を発行することも好ましい。

また、前記ルーティング部は、前記高性能記憶領域から解放されたブロックに対して読み出し処理が行われた場合、解放後書き込みが行われていないブロックの読み出しに対して、特定の値を返却する機能をさらに備えていることも好ましい。

上記目的を実現するため本発明による方法は、少なくとも１つ以上の高性能記憶領域と低性能記憶領域とで構成されるストレージネットワークのデータ配置管理方法において、 前記高性能記憶領域内のデータのアクセスパターンを解析して、同時にアクセスされるブロック集合を把握するステップと、前記ブロック集合を前記低性能記憶領域に複写する際、前記ブロック集合の一部のブロックを前記高性能記憶領域に残すステップと、前記ブロック集合にアクセスがあったとき、前記一部のブロックを、前記高性能記憶領域からアクセスするステップと、を含む。

本発明によれば、低性能記憶領域にデータをバックアップする際、高性能記憶領域にデータの先頭ブロックを含む一部のブロックを残すことにより、バックアップデータの初期アクセスの高速化を可能としている。また、再割り当てされた記憶領域にアクセスされたとき、書き込みが行われていない領域の読み出しに対して、一定の値を返すことにより、記憶領域の再割当てに伴うデータの不正取得の防止を可能としている。本発明では、再割当てされた領域を無効データで書き込む必要がなく、不正取得防止処理が高速に実現することが可能になる。

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態のデータ配置管理システムを含むストレージネットワークの構成例を示す。本発明のデータ配置管理システムは、図１ではスイッチ装置中に実装される。スイッチ装置は、ＳＡＮではファイバチャネルスイッチに該当している。ストレージ機器におけるコントローラ部に実装してもよい。データ配置管理システムは、アクセス頻度に応じてデータの保存場所を制御する制御部と、制御部からの複写命令に応じてデータの複写を行うコピー部と、データの保存場所に応じて各計算機からの要求を適切な記憶領域に転送するルーティング部とから構成される。この図で、記憶領域がストレージを示しており、高性能記憶領域と低性能記憶領域の性能の異なる２つストレージが本実施形態に含まれている。記憶領域の性能の違いは、利用しているディスク性能の違い（例えば、ファイバチャネル接続のディスクとＳＡＴＡ（Serial ATA）接続のディスク）、ＲＡＩＤの構成ディスク数、ネットワーク帯域、又はネットワーク遅延などが考えられる。

本実施形態のストレージは、ブロック単位でアクセスされ、ブロックにより管理されている。そのため、計算機１および２上のＯＳで、どのファイルがどのブロックで構成されているかを管理している。ストレージ及びスイッチ装置はどのブロックとどのブロックとが合わさってファイルを構成しているか関知していない。

計算機１又は２からストレージへのアクセス毎に制御部は、アクセスログを記録している。スイッチ装置はファイルを認識しないため、ファイルに割り当てられているブロック、特にファイルの先頭ブロックを認識することはできない。しかし、アクセスログより、データのアクセスパターンを解析することより、ある一定区間のブロックがほぼ同時にアクセスされていることを検出することは可能である。制御部はこの解析を行って、同時にアクセスされるブロックの集合及び同時にアクセスされるブロックの集合の中で最初にアクセスされるブロックを把握する。さらに、このブロックの集合を最初にアクセスされるブロック（先頭ブロック）を含む先頭ブロック集合とこれ以外の非先頭ブロック集合とに分割する。

また制御部は、一定時間毎にアクセスログを解析しアクセス頻度を算出する。アクセス頻度の低いブロックの集合を高性能記憶領域に残したままにすると、利用率が悪くなってしまうため、あるブロックの集合のアクセス頻度が一定の値以下になると、制御部はそのブロックの集合を低性能記憶領域への複写命令をコピー部に発行する。同時に制御部はどのブロックの集合をコピーしたかをルーティング部に通知する。ルーティング部は、この通知を基に計算機から、ブロックへのアクセスを適切な記憶領域に転送する。

この後、コピーが済んだ高性能記憶領域のブロックは、解放され他の計算機に割り当てることができる。しかしながら、本実施形態では、すべてのブロックを解放せず、非先頭ブロック集合のみを解放する。つまり、先頭ブロック集合は高性能記憶領域に残ったままである。

図２は、本実施形態で高性能記憶領域から低性能記憶領域へのブロック集合のコピーの例を示す。最初図２（ａ）のように、高性能記憶領域のブロック１〜４が計算機１に割り当てられて計算機１が利用しているとする。このブロック１〜４が同時にアクセスされるブロック集合であり、先頭ブロックがブロック１であると制御部により、把握されたとする。なお、本例では、先頭ブロック集合は先頭ブロックのみの集合とするため、ブロック１が先頭ブロック集合、ブロック２〜４が非先頭ブロック集合となる。

計算機１からブロック１〜４に対するアクセス頻度が減ってきて、一定の値以下になった場合、高性能記憶領域の利用率を上げるためにブロック１〜４のデータが、図２（ｂ）のように低性能記憶領域にコピーされる。

この際、ブロック１が先頭ブロック集合であるため、図２（ｃ）のように、ブロック１は解放されず、ブロック２〜４のみが解放される。つまり、ブロック１については計算機１に割り当てられたままである。

次に、アクセス頻度が低いため、低性能記憶領域にコピーされたデータに対して計算機から再度アクセスがあった場合を考える。通常、アクセスはデータの先頭ブロックから行われる。この先頭ブロックは高性能記憶領域に残ったままであるため、ルーティング部は高性能記憶領域からアクセスを行う。そのため、計算機は高速にアクセス可能である。また、先頭ブロックにアクセスがあった場合、このブロック集合内の他のブロックも、次にアクセスされる可能性が高いため、制御部は、コピー部に非先頭ブロック集合を低性能記憶領域から高性能記憶領域の未割り当ての領域にコピーすることを指示する。コピー部はこのコピーを行う。これにより計算機が先頭ブロック集合の以外のブロックにアクセスした場合も、高性能記憶領域から読み出し又は書き込みを行うことができ、高速なアクセスが可能になる。

図３は、本実施形態で低性能記憶領域にコピーされたデータにアクセスされた時のデータのコピーの例を示す。図３（ａ）のようにブロック２〜４が解放され、この領域が計算機２に割り当てられている状態の場合、計算機１がブロック１にアクセスしたとき、ブロック１は高性能記憶領域にあるため、計算機１は高速にアクセス可能である。このアクセスの間、制御部は、コピー部にブロック２〜４のコピーを指示して、コピー部は、図３（ｂ）のように、高性能記憶領域で未割当ての領域であるブロック５〜７を計算機１に割り当て、低性能記憶領域のブロック２〜４を事前にコピーする。この後、計算機１からブロック２にアクセスがあった場合、ルーティング部は高性能記憶領域のブロック５にアクセスさせ、計算機１は、ブロック２に対しても高速にアクセスすることが可能になる。

なお、図２、図３の例では、高性能記憶領域に残す先頭ブロック集合は１ブロックとしていたが、１ブロックにする必要はない。先頭ブロック集合のブロック数は、高性能記憶領域の性能、低性能記憶領域の性能、ブロック集合のアクセス頻度、ブロック集合のサイズを考慮して制御部が決定する。高性能記憶領域に残っているデータにアクセスしている間に、高性能記憶領域に残っていないブロックを低性能記憶領域からコピーすることができれば、計算機は常に高性能記憶領域からデータにアクセス可能になる。ただし、すべてのブロック集合に対して、このように行っていると高性能記憶領域に残す量が多くなるため、高性能記憶領域の利用率が悪くなる。このため、アクセス頻度も考慮して、この量を決定する。アクセス頻度がある程度高い場合は、高性能記憶領域に多くの量を残し、次のアクセスを高速にして、アクセス頻度が低い場合は、高性能記憶領域に残す量を少なくして、次のアクセスでの高速性を犠牲にする。

次に、ある計算機から解放されたブロックが、他の計算機に割り当てられた場合を考える。この場合、通常利用者が異なるため、解放されたブロックを読み出すことはセキュリティ上許されない。そこで、解放された後まだ書き込みが行われていないブロックに対して、読み出しが行われた場合、ルーティング部は、記憶領域にアクセスすることなく明示的に全てのアドレスに対して０データを返す。このようにして、再割り当てされる前のデータにアクセスする不正アクセスを防止する。また、ルーティング部で０データを返す処理を行うことで、既存データの削除方法によく用いられる０データの書き込み処理によるディスクＩ／Ｏを行う必要がなくなり、削除領域だけでなくストレージ全体のスループットの向上が図れる。また、書き込みが行われた場合に初めて記憶領域にアクセスする。

図４は、本実施形態で再割り当てされた領域に対する読み出し処理の例を示す。計算機１から解放されたブロック２〜４が計算機２に再割り当てされて、計算機２が未だに書き込みを行っていないブロック２に対して、読み出しを行った場合、図の太線のようにルーティング部は０データを返す。一方、既に書き込みが行われたブロック３に対して、読み出しを行った場合、図の点線のようにルーティング部は高性能記憶領域にアクセスを行い実際のデータを返す。

なお、本実施形態では、ルーティング部は０データを返す処理を行ったが、返すデータは他の数値であってもかまわないし、乱数値であってもかまわない。

また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

本実施形態のデータ配置管理システムを含むストレージネットワークの構成例を示す。 本実施形態で高性能記憶領域から低性能記憶領域へのブロック集合のコピーの例を示す。 本実施形態で低性能記憶領域にコピーされたデータにアクセスされた時のデータのコピーの例を示す。 本実施形態で再割り当てされた領域に対する読み出し処理の例を示す。

Claims (8)

1. 少なくとも１つ以上の高性能記憶領域と低性能記憶領域とで構成されるストレージネットワークのデータ配置管理システムにおいて、
   前期高性能記憶領域と前期低性能記憶領域に記録されているデータを相互に複写する機能
   を備えているコピー部と、
   前記高性能記憶領域内のデータのアクセスパターンを解析して、同時にアクセスされるブロック集合を把握する機能と、
   前記ブロック集合を前記低性能記憶領域に複写する際、前記ブロック集合の一部のブロックを前記高性能記憶領域に残して複写命令を発行する機能と、
   を備えている制御部と、
   前記制御部へデータのアクセスパターンを通知する機能と、
   前記ブロック集合にアクセスがあったとき、前記一部のブロックを、前記高性能記憶領域へのアクセスに変更する機能と、
   を備えているルーティング部と、
   から構成されていることを特徴とするデータ配置管理システム。
2. 前記制御部は、前記ブロック集合の中で最初にアクセスされるブロックを把握する機能
   をさらに備え、前記一部のブロックは、前記最初にアクセスされるブロックであることを特徴とする請求項１に記載のデータ配置管理システム。
3. 前記制御部は、前記ブロック集合の中で最初にアクセスされるブロックを把握する機能と、
   前記ブロック集合を、最初にアクセスされるブロックを含む先頭ブロック集合とこれ以外の非先頭ブロック集合とに分割する機能と、
   をさらに備え、前記一部のブロックは、前記先頭ブロック集合であることを特徴とする請求項１に記載のデータ配置管理システム。
4. 前記制御部は、前記高性能記憶領域の性能、前記低性能記憶領域の性能、前記ブロック集合のアクセス頻度、及び前記ブロック集合の大きさに基づいて、前記ブロック集合を前記先頭ブロック集合と前記非先頭ブロック集合とに分割することを特徴とする請求項３に記載のデータ配置管理システム。
5. 前記制御部は、前記ブロック集合のアクセス頻度を監視する機能をさらに備え、該アクセス頻度が一定以下の前記ブロック集合を前記低性能記憶領域に複写する命令を発行することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のデータ配置管理システム。
6. 前記制御部は、前記ブロック集合にアクセスがあったとき、前記低性能記憶領域に複写されたブロックを、該当ブロックに対するアクセス要求が発行される前に前記低性能記憶領域から前記高性能記憶領域への複写命令を発行することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のデータ配置管理システム。
7. 前記ルーティング部は、前記高性能記憶領域から解放されたブロックに対して読み出し処理が行われた場合、解放後書き込みが行われていないブロックの読み出しに対して、特定の値を返却する機能をさらに備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のデータ配置管理システム。
8. 少なくとも１つ以上の高性能記憶領域と低性能記憶領域とで構成されるストレージネットワークのデータ配置管理方法において、
   前記高性能記憶領域内のデータのアクセスパターンを解析して、同時にアクセスされるブロック集合を把握するステップと、
   前記ブロック集合を前記低性能記憶領域に複写する際、前記ブロック集合の一部のブロックを前記高性能記憶領域に残すステップと、
   前記ブロック集合にアクセスがあったとき、前記一部のブロックを、前記高性能記憶領域からアクセスするステップと、
   を含むことを特徴とするデータ配置管理方法。

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