JP2010205208A - ホストコンピュータ、マルチパスシステム、パス割当方法およびプログラム - Google Patents

ホストコンピュータ、マルチパスシステム、パス割当方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】複数の論理パーテーションを有するホストコンピュータとシステム資源とが複数のパスを介して接続され、該複数の論理パーテーションがシステム資源を共有するマルチパスシステムにおいて、I/O量の少ない論理パーテーションに対してもI/O応答性を保障する。
【解決手段】n本(n≧2)のパスを介してシステム資源190と接続されたホストコンピュータ110は、システム資源190にアクセス可能な複数の論理パーテーション論理パーテーション121〜124と、該複数の論理パーテーションに対してパスの割当てを行う割当部130有する。割当部130は、1つの論理パーテーションに少なくともm本(1≦m<n)のパスが割り当てられるように、パスの割当てを行う。
【選択図】図1

Description

本発明は、マルチパスシステムにおけるパス割当技術に関する。
ホストコンピュータと、ホストコンピュータが使用するシステム資源(例えばストレージ装置)とを有してなるコンピュータシステムの効率向上のために、様々な試みがなされている。
例えば、特許文献1には、ストレージ装置を論理的に分割して複数の論理区画を作成し、各論理区画がそれぞれ独立した個別のストレージシステムとして動作するように制御し、各論理区画に分割する割合を、ホストコンピュータからのアクセス量に応じて変化させる手法が開示されている。こうすることにより、アクセス量の少ない論理区画が所有するストレージ装置の資源を、アクセス量の多い論理区画に割り当てることができるため、ストレージの資源を有効に利用することができる。
また、ホストコンピュータとシステム資源とが複数のパスを介して接続されるマルチパスシステムが知られている。マルチパスシステムによれば、パスの冗長化またはI/O(入出力)負荷の分散を図ることができる。このようなマルチパスシステムの構築や運用についても、種々の手法が提案されている。
例えば、特許文献2には、複数のパスを同時に使用するマルチパスシステムに対して、ホストコンピュータとシステム資源間の送受信のためのI/0動作を複数のパスのうちのいずれに割り当てるかについて工夫した手法が開示されている。この手法は、具体的には、各パスが現在行っているI/O動作の完了時間を予測し、I/O動作が最も早く完了すると予測されるパスに次のI/O動作を割り当てる。こうすることにより、I/O動作を複数のパスに順次割り当てる従来のラウンド・ロビン技法より、複数のパスの利用効率を高めることができ、ひいては、システム全体の効率アップを図ることができる。
また、特許文献3には、通常使用されるパス(正パス)と、正パスに障害が生じた時に使用されるパス(副パス)とを備えたマルチパスシステムにおいて、正パスに障害が検知されたときに、副パスに切替えると共に、正パスの障害が解消されるまで正パスを閉塞する手法が開示されている。
正パスに障害が生じている間に正パスを閉塞しないと、ホストコンピュータからストレージ装置へのアクセスは、「正パスを介してアクセスする」、「正パスに障害があるため、アクセスできない」、「副パスに切替える」の順を踏むことになる。特許文献3の手法によれば、復旧するまで正パスが閉塞されるため、この間に、ホストコンピュータからシステム資源へのアクセスは常に「副パスを介してアクセスする」ことになる。従って、正パスに障害が生じている間のアクセス効率を高めることができる。
また、例えば複数のOS(Operating System)毎に構成された複数の論理パーテーションを有するホストコンピュータとシステム資源とが複数のパスを介して接続され、該複数の論理パーテーションがシステム資源を共有するマルチパスシステムも知られている。
特開2008−257572号公報 特表2002−533831号公報 特開2007−157089号公報
複数の論理パーテーションを有するホストコンピュータとシステム資源とが複数のパスを介して接続され、該複数の論理パーテーションがシステム資源を共有するマルチパスシステムにおいて、夫々の論理パーテーションのI/O量にばらつきがあるとき、システム全体の処理は、I/O量の多い論理パーテーションの要求に偏り、I/O量の少ない論理パーテーションにおけるアプリケーションの処理が滞ってしまう恐れがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、このようなシステムにおいて、I/O量の少ない論理パーテーションに対してもI/O応答性を保障するパス割当技術を提供する。
本発明の1つの態様は、n本(n≧2)のパスを介してシステム資源と接続されたホストコンピュータであって、システム資源にアクセス可能な複数の論理パーテーションと、該複数の論理パーテーションに対してパスの割当てを行う割当部をする。
割当部は、1つの論理パーテーションに少なくともm本(1≦m<n)のパスが割り当てられるように、パスの割当てを行う。
なお、上記態様のホストコンピュータを装置や方法、該ホストコンピュータを備えたマルチパスシステム、該ホストコンピュータが行うパスの割当てをコンピュータに実行せしめるプログラムなどに置き換えて表現したものも、本発明の態様として有効である。
本発明にかかるパスの割当技術によれば、複数の論理パーテーションを有するホストコンピュータとシステム資源とが複数のパスを介して接続され、該複数の論理パーテーションがシステム資源を共有するマルチパスシステムにおいて、I/O量の少ない論理パーテーションに対してもI/O応答性を保障できる。
本発明にかかる技術の原理を説明するためのマルチパスシステムの模式図である。 本発明の第1の実施の形態にかかるマルチパスシステムを示す図である。 図2に示すマルチパスシステムのサーバにおけるパス制御ドライバが作成した割当テーブルの例を示す図である。 図2に示すマルチパスシステムのサーバにおけるパス制御ドライバによるパスの割当てを示すフローチャートである。 図2に示すマルチパスシステムのサーバにおけるパス制御ドライバによる割当テーブルの更新を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施の形態にかかるマルチパスシステムを示す図である。
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、同様の構成または機能を有する部分に対しては、各図面において同一の符号を付与している。
なお、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、CPU、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。
本発明の具体的な実施の形態を説明する前に、まず、本発明にかかるパス割当技術の原理を説明する。
図1は、本発明の原理を説明するためのマルチパスシステム100の模式図を示す。マルチパスシステム100は、ホストコンピュータ110と、ホストコンピュータ110が使用するシステム資源(例えばストレージ装置)190と、ホストコンピュータ110とシステム資源190を接続する複数本例えば8本のパス(パス1〜パス8)を備える。
ホストコンピュータ110は、複数例えば4つの論理パーテーション(論理パーテーション121〜論理パーテーション124)と、論理パーテーション121〜論理パーテーション124に対してパスの割当てを行う割当部130を備える。
割当部130は、1つの論理パーテーションに少なくともm本のパスが割り当てられるように、各論理パーテーションに対してパスの割当てを行う。なお、mは、1以上、パスの総数(ここでは8)より小さい整数である。
すなわち、ホストコンピュータ110の各論理パーテーションは、いかなる状況においても必ずm本以上のパスが割り当てられている。これにより、ある論理パーテーションからシステム資源190へのアクセス量(I/O量)が多いときにおいても、I/O量の少ない論理パーテーションに対してパスが割り当てられており、該論理パーテーションにおけるアプリケーションの処理の滞りを回避できる。
以上の原理を踏まえて、本発明の実施の形態について説明する。
<第1の実施の形態>
図2は、本発明の第1の実施の形態にかかるマルチパスシステム200を示す。マルチパスシステム200は、サーバ210と、サーバ210が使用するストレージ装置290と、サーバ210とストレージ装置290とを接続する複数本(例として12本)のパスを備える。
サーバ210は、例えばWindows(登録商標)のHyper−VやLinux(登録商標)のXenといった仮想環境を実装されており、OS毎に構成された複数(例として5つ)の論理パーテーションを有する。これらは、論理パーテーション220、230、240、250と、この4つの論理パーテーションを管理する管理パーテーション260である。さらに、サーバ210には、仮想環境を実現するための仮想マシンモニタ(VMM)280とハードウェア282が備えられている。
論理パーテーション220は、OS222と、アプリケーション226が実装されており、OS222は、仮想化環境を実現するための仮想化ドライバ(フロンドエンドドライバ)224を備える。論理パーテーション230、論理パーテーション240、論理パーテーション250は、論理パーテーション220と同様に、図示しないOSとアプリケーションが実装されており、ここではそれらの詳細な説明と図示を省略する。
管理パーテーション260は、管理用OSが実装されており、仮想化環境を実現するための仮想化ドライバ(バックエンドドライバ)262と、制御部270と、ドライバ264を有する。
制御部270を除き、サーバ210の各構成要素は、同種の仮想環境を有するホストコンピュータの相対応するものと同様であるので、ここで制御部270についてのみ詳細に説明する。
制御部270は、パス制御ドライバ272と、割当テーブル274と、I/O負荷情報テーブル276を有する。制御部270は、図1に示すマルチパスシステム100におけるホストコンピュータ110の割当部130の機能を兼ねており、論理パーテーション220〜250に対してパス1〜12の割当てをしてドライバ264と仮想化ドライバ262のマッピングを行う機能や、パスの冗長化機能などを備える。
割当テーブル274は、論理パーテーション220〜250毎に、論理パーテーションを示す情報と、該情報が示す論理パーテーションに割り当てるパスの数を示し得る情報とを対応付けて格納している。
マルチパスシステム200において、割当テーブル274は、マルチパスシステム200の初期化時にパス制御ドライバ272により作成され、その後、パス制御ドライバ272により変更可能である。また、本実施の形態において、論理パーテーションに割り当てるパスの数を示し得る情報として、パスそのものを示す情報例えばパスIDが用いられる。
パス制御ドライバ272は、マルチパスシステム200の初期化時に、下記の2つの条件を満たすように、割当テーブル274を作成する。
1.1つの論理パーテーションには、少なくともm本のパスが割り当てられる。mは、1以上、パスの総数(ここでは12)より小さい整数である。本実施の形態において、各論理パーテーションに対してパスの冗長機能を提供するために、mは2である。
すなわち、本実施の形態において、1つの論理パーテーションに、少なくとも2本のパスが割り当てられる。なお、「冗長機能」とは、複数のパスのうちの少なくとも1本を副パスとしてとっておき、いずれかの正パスに障害が生じたときに、該正パスの代わりに副パスを使用する機能である。
2.優先度が高い論理パーテーションほど、多くのパスを割り当てる。
ここで、「優先度」とは、当該論理パーテーションのI/O応答性を保障する上での優先順位を意味し、ユーザにより設定されたものであってもよいし、当該論理パーテーションのOSの種類や、論理パーテーションが担う処理の種類などに基づいたものであってもよい。
図3は、パス制御ドライバ272が作成した割当テーブル274の一例を示す。これは、論理パーテーション230と論理パーテーション250が、論理パーテーション220と論理パーテーション240より高い優先度を有する場合の例である。図示のように、割当テーブル274において、各論理パーテーションに対して2本以上のパスが対応付けられている。また、優先度の高い論理パーテーション230と論理パーテーション250は、優先度の低い論理パーテーション220と論理パーテーション240より多くのパスと対応付けられている。
本実施の形態において、パス制御ドライバ272は、その後割当テーブル274を更新する処理も行うが、更新するまでの間は、割当テーブル274に従って、各論理パーテーションにパスを割り当てる。例えば、現在の割当テーブル274が図3に示す例である場合に、パス制御ドライバ272は、論理パーテーション220にパス1とパス2(2本)、論理パーテーション230にパス3〜6(4本)、論理パーテーション240にパス7とパス8(2本)、論理パーテーション250にパス9〜12(4本)を夫々割り当てる。
図4は、パス制御ドライバ272が論理パーテーション220〜250にパスを割り当てる際の処理を示すフローチャートである。いずれかの論理パーテーションからI/O要求が発行された際に、パス制御ドライバ272は、割当テーブル274を読み込み(S10)、割当テーブル274に従って、当該論理パーテーションに対応付けられたパスを割り当てて、ドライバ264と仮想化ドライバ262のマッピングを行う(S20)。
パス制御ドライバ272は、割当テーブル274を更新するために、各論理パーテーションから発行されるI/O量をサンプリングして、I/O負荷情報テーブル276に格納する。なお、I/O量としては、例えば当該論理パーテーションのI/O発行回数や、発行したI/Oサイズなどの負荷情報を用いることができる。
そして、パス制御ドライバ272は、例えば一定の時間間隔毎に、I/O負荷情報テーブル276に格納された各論理パーテーションのI/O量に応じて割当テーブル274を更新する。なお、パス制御ドライバ272は、下記の2つの条件を満たすように、割当テーブル274を更新する。
1.1つの論理パーテーションには、少なくとも2本のパスが割り当てられる。
3.I/O量の多い論理パーテーションほど、多くのパスを割り当てる。
図5は、パス制御ドライバ272による割当テーブル274の更新処理を示すフローチャートである。なお、図示の更新は、所定の時間間隔毎に行われる。
パス制御ドライバ272は、論理パーテーション220のI/O量をサンプリングしてI/O負荷情報テーブル276に格納する(S30)。更新に際しては、I/O負荷情報テーブル276からI/O負荷情報を読み出して、各論理パーテーションに割り当てるパス数を算出すると共に、算出した各々のパス数でパス制御ドライバ272を更新する(S40、S50)。
ここで、パス制御ドライバ272が行うステップS40の処理、すなわち、論理パーテーションのI/O量に応じて各論理パーテーションに割り当てるパス数を算出するアルゴリズムの一例を説明する。
パス制御ドライバ272は、まず、式(1)に従って、I/O負荷情報テーブル276に格納された各論理パーテーションのI/O量Skと、論理パーテーション毎の、該論理パーテーションに割り当てられる最少パス本数minPiから、夫々の論理パーテーションに割り当てるパス数Pkを算出する。なお、最少パス本数MinPiは、該論理パーテーションからI/Oが発行されなかった場合も最低割り当てるパスの数であり、本実施の形態においては、各論理パーテーションについて、同一の最少パス数はm(ここでは2)を用いる。
Figure 2010205208
式(1)に従って算出したパス数Pkの総和は、必ずしもパス総数になるとは限らない。パス制御ドライバ272は、算出したパス数Pkが式(2)を満たす場合、すなわち残余パスが生じていない場合には、式(1)に従って算出したパス数Pkで割当テーブル274を更新すると共に、次の更新までの間に、割当テーブル274に従って論理パーテーション220〜250にパスの割当てを行う。
Figure 2010205208
一方、式(1)に従って算出したパス数Pkが式(3)を満たす場合、すなわち残余パスが生じた場合には、パス制御ドライバ272は、I/O量の多い論理パーテーション順に、該論理パーテーションのパス数Pkに残余パスを1本ずつ加算してから割当テーブル274を更新する。その後、次の更新までの間に、割当テーブル274に従って論理パーテーション220〜250にパスの割当てを行う。
Figure 2010205208
本実施の形態のマルチパスシステム200は、図1に示すマルチパスシステム100を具現化したものであり、マルチパスシステム100が得られるすべての効果を得ることができる。
また、本実施の形態のマルチパスシステム200において、パス制御ドライバ272は、優先度が高い論理パーテーションほど、該論理パーテーションに多くのパスを割り当てるようにしている。こうすることにより、システム全体のI/Oパフォーマンスの向上が期待でき、柔軟な運用が可能である。
さらに、パス制御ドライバ272は、実際に運用を開始した後に、各論理パーテーションのI/O量に応じて、I/O量が多い論理パーテーションほど、該論理パーテーションに多くのパスを割り当てるようにしている。こうすることにより、論理パーテーションの実際のI/O状況に応じてパスの割当てを最適化し、システム全体のI/Oパフォーマンスを向上させることができる。
<第2の実施の形態>
本発明にかかるパス割当技術は、ゲストOS・ホストOS型の仮想環境を実装したサーバを備えたマルチパスシステムにも適用することができる。これについて、図6を参照して説明する。
図6は、本発明の第2の実施の形態にかかるマルチパスシステム300を示す。マルチパスシステム300は、サーバ310と、サーバ310が使用するストレージ装置290と、サーバ310とストレージ装置290とを接続する複数本(例として12本)のパスを備える。
サーバ310は、ゲストOS・ホストOS型の仮想環境を実装されており、ホストOS360と、複数(ここでは例として4つ)のゲストOS320〜350と、ハードウェア382を備える。
ゲストOS320は、エミュレータ322と、OS324と、アプリケーション326が実装されている。ゲストOS330、ゲストOS340、ゲストOS350は、ゲストOS320と同様の構成を有し、ここではそれらの詳細な説明および図示を省略する。
ホストOS360は、ドライバ364、制御ソフトウェア372、割当テーブル374、I/O負荷情報テーブル376を備える。
制御ソフトウェア372の一部、および割当テーブル374とI/O負荷情報テーブル376を除き、サーバ310の各構成要素は、同種の仮想環境を有するホストコンピュータの相対応するものと同様である。
制御ソフトウェア372は、割当テーブル374とI/O負荷情報テーブル376に基づいて、各ゲストOSに対してパス1〜12の割当てを行う。パスの割当てに関しては、マルチパスシステム200におけるパス制御ドライバ272と同様に動作する。また、割当テーブル374とI/O負荷情報テーブル376も、マルチパスシステム200における割当テーブル274とI/O負荷情報テーブル276と夫々同様である。
すなわち、本実施の形態のような、サーバとストレージ装置とを複数のパスを介して接続され、サーバがゲストOS・ホストOS型の仮想環境を有するマルチパスシステムにおいても、本発明にかかる技術を適用することができる。
また、適用することにより、マルチパスシステム200のときと同様の効果を得ることができる。
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、さまざまな変更、増減を加えてもよい。これらの変更、増減が加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
例えば、図2に示すマルチパスシステム200において、パス制御ドライバ272は、各論理パーテーションに対して割り当てる最少パス数が同一のm(2)である。例えば、論理パーテーションの優先度に応じて、優先度が高い論理パーテーションほど、該論理パーテーションに対して割り当てる最少パス数が多くなるようにしてもよい。
また、マルチパスシステム200において、まず論理パーテーションの優先度に応じて各論理パーテーションに割り当てるパス数を定め、その後、各論理パーテーションのI/O量に応じてパス数を定めている。例えば、各論理パーテーションに割り当てるパス数が該論理パーテーションの最少パス数以下にならない前提で、優先度のみ、またはI/O量のみに応じて割り当てるパス数を決めるようにしてもよい。
勿論、各論理パーテーションに割り当てるパス数が該論理パーテーションの最少パス数以下にならない前提さえ守れば、優先度やI/O量などを考慮しなくても、I/O量の少ない論理パーテーションに対してI/O応答性を保障することができる。
1〜12 パス 100 マルチパスシステム
110 ホストコンピュータ 121〜124 論理パーテーション
130 割当部190 システム資源
200 マルチパスシステム 210 サーバ
220 論理パーテーション 222 OS
224 仮想化ドライバ 226 アプリケーション
230〜250 論理パーテーション 260 管理パーテーション
262 仮想化ドライバ 264 ドライバ
270 制御部 272 パス制御ドライバ
274 割当テーブル 276 I/O負荷情報テーブル
280 仮想マシンモニタ 282 ハードウェア
290 ストレージ装置 300 マルチパスシステム
310 サーバ 320 ゲストOS
322 エミュレータ 324 OS
326 アプリケーション 330〜350 ゲストOS
360 ホストOS 364 ドライバ
372 制御ソフトウェア 374 割当テーブル
376 I/O負荷情報テーブル 382 ハードウェア

Claims (14)

  1. n本(n≧2)のパスを介してシステム資源と接続されたホストコンピュータであって、
    前記システム資源にアクセス可能な複数の論理パーテーションと、
    前記複数の論理パーテーションに対してパスの割当てを行う割当部とを有し、
    前記割当部は、1つの論理パーテーションに少なくともm本(1≦m<n)のパスが割り当てられるように、前記割当てを行うことを特徴とするホストコンピュータ。
  2. 前記割当部は、前記システム資源へのアクセス量が多い論理パーテーションほど、該論理パーテーションに多くのパスを割り当てることを特徴とする請求項1に記載のホストコンピュータ。
  3. 前記割当部は、優先度が高い論理パーテーションほど、該論理パーテーションに多くのパスを割り当てることを特徴とする請求項1に記載のホストコンピュータ。
  4. 前記mは、2以上の整数であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のホストコンピュータ。
  5. 前記複数の論理パーテーションは、複数のOS(Operating System)毎に構成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のホストコンピュータ。
  6. ゲストOS・ホストOS型の仮想環境を有するものであって、
    前記複数の論理パーテーションは、複数の前記ゲストOSにより構成され、
    前記割当部は、前記ホストOS側に設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のホストコンピュータ。
  7. 請求項1から6のいずれか1項に記載のホストコンピュータと、
    前記システム資源と、
    前記ホストコンピュータと前記システム資源とを接続する前記n本(n≧2)のパスとを備えることを特徴とするマルチパスシステム。
  8. 前記システム資源は、ストレージ装置であることを特徴とする請求項7に記載のマルチパスシステム。
  9. n本(n:2以上の整数)のパスを介してシステム資源と接続されたホストコンピュータに備えられた、前記システム資源にアクセス可能な複数の論理パーテーションに対して、パスの割当てを行うパス割当方法において、
    1つの論理パーテーションに少なくともm本(1≦m<n)のパスが割り当てられるように、前記割当てを行うことを特徴とするパス割当方法。
  10. 前記システム資源へのアクセス量が多い論理パーテーションほど、該論理パーテーションに多くのパスを割り当てることを特徴とする請求項9に記載のパス割当方法。
  11. 優先度が高い論理パーテーションほど、該論理パーテーションに多くのパスを割り当てることを特徴とする請求項9に記載のパス割当方法。
  12. n本(n:2以上の整数)のパスを介してシステム資源と接続されたホストコンピュータに備えられた、前記システム資源にアクセス可能な複数の論理パーテーションに対するパス割当処理をコンピュータに実行せしめるプログラムであって、
    前記パス割当処理は、1つの論理パーテーションに少なくともm本(1≦m<n)のパスが割り当てられるように、パスの割当てを行うことを特徴とするプログラム。
  13. 前記パス割当処理は、前記システム資源へのアクセス量が多い論理パーテーションほど、該論理パーテーションに多くのパスを割り当てることを特徴とする請求項12に記載のプログラム。
  14. 前記割当処理は、優先度が高い論理パーテーションほど、該論理パーテーションに多くのパスを割り当てることを特徴とする請求項12に記載のプログラム。
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