JP2013161185A - 磁気テープ装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気テープ上のファイルへのアクセス時間を短縮することを可能にすること。
【解決手段】本発明は、上位装置に接続可能に構成され、マウントされた磁気テープに対してヘッドを用いてデータアクセスを行う磁気テープ装置であって、ファイルに関するインデックス情報を格納する手段と、前記磁気テープ上にキャッシュパーティションを作成する手段と、前記インデックス情報に基づいて所定のコピー条件を満たす前記磁気テープ上のデータパーティションにあるファイルを前記キャッシュパーティションにコピーする手段と、前記上位装置によるアクセス要求に基づくアクセス対象ファイルが、前記キャッシュパーティションにある場合に、前記データパーティション及び前記キャッシュパーティションのうち前記ヘッドからの相対的距離が近い方に選択的にデータアクセスする磁気テープ装置である。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、上位装置に接続可能に構成され、マウントされた磁気テープに対してヘッドを用いてデータアクセスを行う磁気テープ装置であって、ファイルに関するインデックス情報を格納する手段と、前記磁気テープ上にキャッシュパーティションを作成する手段と、前記インデックス情報に基づいて所定のコピー条件を満たす前記磁気テープ上のデータパーティションにあるファイルを前記キャッシュパーティションにコピーする手段と、前記上位装置によるアクセス要求に基づくアクセス対象ファイルが、前記キャッシュパーティションにある場合に、前記データパーティション及び前記キャッシュパーティションのうち前記ヘッドからの相対的距離が近い方に選択的にデータアクセスする磁気テープ装置である。
【選択図】図1
Description
本発明は、磁気テープ装置及びその制御方法に関する。
コンピュータシステムが扱うデータ量が増大するに伴い、データを格納するストレージ装置の記憶容量も増大しており、ストレージ装置の一つである磁気テープも大容量化が望まれている。磁気テープによる記憶技術では、大容量化の手段の一つとして、典型的には、磁気テープを長大にして記録面積を増やすことが挙げられる。
また、磁気テープは、高いエラー訂正や低いビット単価といった長所があることから、一度だけファイルの書き込みを行い、参照(読み出し)を何度も行うといったアーカイブ用途に磁気テープが用いられることが増えてきている。
一方、磁気テープへのファイルアクセスの一つとして、位置付け命令と読み出し命令とを実行することでファイルのアクセスを行う方法があり、例えば、近年提唱されたLTFS(Linear Tape File System)のファイルアクセスがそれに該当する。
ファイルアクセスに占める位置付け時間は、ヘッドとの相対移動距離が長くなると増えるため、長大な磁気テープではファイルのアクセス時間が増大する傾向になる。特に、アーカイブ用途では、複数のファイルを参照することが多く、参照のたびに磁気テープの位置付けも頻繁に発生し、ファイルアクセスに占める位置付け時間が増加する。
このように、磁気テープのLTFSに代表されるファイルアクセス方法において、磁気テープが長大になると、ファイルに位置付けるための移動距離が長くなるため、ファイルのアクセスにかかる時間の増大化が懸念されている。
下記特許文献1は、不揮発メモリに各パーティションのアクセス頻度に関する情報を記録しておき、磁気テープを複製する際に、この情報を読み取り、アクセス頻度の高い順に再配置することでファイルアクセスを効率化する方法を開示する。
また、下記特許文献2は、MIC(Memory In Cassette)と呼ばれる不揮発性メモリを備えるテープカセットを用いて、アプリケーションデータを磁気テープに記録する際に、MICにも記録しておき、データにアクセスする際にはMICに記憶されているデータを使うことで、アプリケーションデータへのアクセスを高速化する方法を開示している。
上記のように、磁気テープに対するアクセス時間を短縮する各種の方法が提案されている。しかしながら、特許文献1のような方法では、複製先の磁気テープを別途に用意する必要があった。
また、特許文献2のような方法でアプリケーションデータ全体を不揮発性メモリに記録するためには、大容量の不揮発性メモリが必要であり、高コストになる。また、アプリケーションデータの一部を不揮発性メモリに記録する場合、長大な磁気テープを使用していると、位置付けまでの移動時間を不揮発性メモリ内にコピーされたデータでは吸収しきれない可能性が大きい。
そこで、本発明は、磁気テープ上のファイルへのアクセス時間を短縮することを可能にする磁気テープ装置及びその制御方法を提案することを目的とする。
上記課題を解決する本発明は、上位装置に接続可能に構成され、マウントされた磁気テープに対してヘッドを用いてデータアクセスを行う磁気テープ装置であって、ファイルに関するインデックス情報を格納する手段と、前記磁気テープ上にキャッシュパーティションを作成する手段と、前記インデックス情報に基づいて所定のコピー条件を満たす前記磁気テープ上のデータパーティションにあるファイルを前記キャッシュパーティションにコピーする手段と、前記上位装置によるアクセス要求に基づくアクセス対象ファイルが、前記キャッシュパーティションにある場合に、前記データパーティション及び前記キャッシュパーティションのうち前記ヘッドからの相対的距離が近い方に選択的にデータアクセスするように位置付けをする手段と、を含む磁気テープ装置である。
ここで、前記インデックス情報は、最終アクセスファイル情報を含み、前記コピーする手段は、前記最終アクセスファイル情報に基づいて、該当するファイルを前記キャッシュパーティションにコピーする。
また、前記インデックス情報は、ファイルアクセス頻度情報及び記録位置情報を含んでよい。
また、前記コピーする手段は、前記ファイルアクセス頻度情報及び前記記録位置情報に基づいて、該当するファイルを前記キャッシュパーティションにコピーするようにしてもよいし、前記コピーする手段は、前記ファイルアクセス頻度情報が所定値より高いファイルのうち、磁気テープ始端側のファイルは磁気テープ終端側に対応するキャッシュパーティションの部分にコピーし、磁気テープ終端側のファイルは磁気テープ始端側に対応するキャッシュパーティションにコピーするようにしてもよい。
本発明は、方法の発明としても把握することができる。即ち、本発明は、マウントされた磁気テープに対してヘッドを用いてデータアクセスを行う磁気テープ装置の制御方法であって、マウントされた前記磁気テープから読み込まれるファイルに関するインデックス情報をメモリに格納するステップと、前記磁気テープ上にキャッシュパーティションを作成するステップと、前記メモリに格納された前記インデックス情報に基づいて所定のコピー条件を満たす前記磁気テープ上のデータパーティションにあるファイルを前記キャッシュパーティションにコピーするステップと、上位装置によるアクセス要求に基づくアクセス対象ファイルが、前記キャッシュパーティションにある場合に、前記データパーティション及び前記キャッシュパーティションのうち前記ヘッドからの相対的距離が近い方に選択的にデータアクセスするステップと、を含む磁気テープ装置の制御方法である。
さらに、本発明は、磁気テープ装置を制御し、上記方法を実現させるプログラム及びこれを記録した記録媒体としても成立する。
本発明によれば、磁気テープ上にキャッシュパーティションを設け、最終アクセスファイルをキャッシュパーティションにコピーしているので、最終アクセスファイルに毎回アクセスする可能性が高い場合は、アクセス時間を短縮できるようになる。
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
[第1の実施形態]
[第1の実施形態]
図1は、本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムの構成を示すブロックダイアグラムである。
同図に示すように、コンピュータシステム100は、上位装置110とこれに接続された磁気テープ装置120とを含んで構成されている。上位装置110は、典型的には、ホストコンピュータであり、磁気テープ装置120に対して、書き込み命令や読み出し命令、位置づけ命令等の各種命令を発行する。
磁気テープ装置120は、例えば、制御部121、キャッシュ管理部122、ヘッド機構123、インデックス情報格納部124及びマウント部125を備える。カートリッジ130は磁気テープ131を含む記憶媒体である。カートリッジ130は、マウント部125にマウントされると、磁気テープ131が引き出され、ヘッド機構123による電磁気的なデータアクセスが可能になる。
制御部121及びキャッシュ管理部122のそれぞれは、ヘッド機構123を介して磁気テープ131上に記憶されたファイル(データ)の読み出し/書き込みを行うことができる。インデックス情報格納部124は、磁気テープ131に記録されているインデックス情報を格納するメモリである。インデックス情報格納部124に格納されたインデックス情報は、制御部121及び/又はキャッシュ管理部122によって更新される。
キャッシュ管理部122は、磁気テープ131上の最後のラップ(トラックの一往復分)をキャッシュパーティションとして生成する機能と、キャッシュパーティションにコピーすべきファイルを決定し、そのファイルをコピーする機能とキャッシュパーティションに対してアクセスする機能とを有する。本実施形態では、最後にアクセスしたファイルが再びアクセスされる可能性が高いという前提の下、最後にアクセスしたファイルをコピー元ファイルとみなす。キャッシュ管理部122は、例えば、カートリッジ130へのデマウント動作を契機として、コピー動作を開始する。
図2は、本発明の一実施形態に係るストレージシステムにおいて使用される磁気テープのパーティションの構成を示す図である。
同図に示すように、磁気テープは、同時にデータを書き込むトラックの一往復分を示すラップと、テープの長手方向の物理位置を示すために一定間隔で区切ったセクターで分割されている。このラップ及びセクターにより、磁気テープ上のファイルの読み出し/書き込み位置が特定される。
本実施形態では、ファイルアクセス方法としてLTFSが採用されている。LTFSでは、ファイルシステムに相当するファイルの記録位置情報(インデックス情報)がインデックスパーティションに、ファイルをデータパーティションが記録される。本実施形態の磁気テープは4つのラップで構成され、第1のラップをインデックスパーティション、第2と第3のラップをデータパーティション、及び第4ラップをキャッシュパーティションとする。
各ラップは往路方向のハーフラップと、復路方向のハーフラップとに分割される。また、各ハーフラップは8つのセクターで区切られている。データパーティションの先頭(以下、「BOP」という。)は、第2ラップの先頭にあり、データパーティションの終端(以下、「EOP」という。)は第3ラップの終端に設定されている。セクターは、テープの始端側から順次割り当てられ、第1セクターから始まり、第8セクターまである。これらは、全てのハーフラップで共通のアドレスとなる。
ファイルの記録(書き込み)は、BOPから始まり、往路方向側ハーフラップの始端からハーフラップの終端に向かって行われる。書き込みがハーフラップの終端に到達すると、復路方向側ハーフラップに切り替わることで継続される。そして、書き込みが復路方向側ハーフラップの終端に到達すると、次のラップに切り替わる。このように往路方向のハーフラップ、復路方向のハーフラップ、次のラップの往路方向のハーフラップへとファイルの書き込みが行われる。
インデックスパーティションには、ファイルのインデックス情報が記録される。インデックス情報は、例えば図3に示すように、ファイル名301、記録位置302、データ長303、キャッシュ情報304、及び最終アクセスファイル情報305からなる。制御部121及びキャッシュ管理部122のそれぞれは、インデックス情報を参照することによって、所望のファイルにアクセスすることができる。キャッシュ情報304は、キャッシュパーティションに記録されているファイルの情報を一つだけ格納する。最終アクセスファイル情報305は、最後に読み出し又は書き込みをしたファイルの情報を格納する。インデックス情報は、カートリッジ130がマウントされる時点で、インデックス情報格納部124にコピーされる。従って、制御部121及びキャッシュ管理部122は、カートリッジ130がマウントされている間は、インデックス情報格納部124に対してアクセスすることになる。インデックス情報は、カートリッジ130がデマウントされる時点で、磁気テープ131のインデックスパーティションに書き戻される。従って、インデックス情報の参照を高速に行うことができ、ファイルアクセス速度に影響を与えない。
図4は、本発明の一実施形態に係るストレージシステムにおいて使用される磁気テープの状態の一例を示す図であり、具体的には、キャッシュコピー処理が開始される前の状態を示している。
同図に示すように、磁気テープ131には、ラップ2の往路セクター1からラップ3の復路セクター7まで計20個のファイル#1〜#20が記録されているとする。また、キャッシュパーティションには何も記録されていない状態である。キャッシュパーティションのファイルをキャッシュファイル、データパーティションのファイルをオリジナルファイルと呼ぶことにする。
図5は、本発明の一実施形態に係る磁気テープ装置のキャッシュ管理部122によるコピー処理を説明するためのフローチャートである。具体的には、同図は、キャッシュ管理部122が、磁気テープ131のデータパーティションからキャッシュパーティションへファイルをコピーする処理の流れを示している。
同図に示すように、キャッシュ管理部122は、最終アクセスファイル情報305を参照し、当該ファイルをキャッシュパーティションにコピーする(STEP501)。続いて、キャッシュ管理部122は、キャッシュ情報304を最終アクセスファイルのファイル名で更新し(STEP502)、処理を終了する。コピー完了後は、図6に示すように、キャッシュ情報304が最終アクセスファイル(ファイル#20)で更新され、図7に示すようにキャッシュパーティションにファイル#20がコピーされる。
次に、ファイルアクセス処理について説明する。図8は、本発明の一実施形態に係る磁気テープ装置のキャッシュ管理部122によるファイルアクセス処理を説明するためのフローチャートである。
まず、図7に示したように、現在、ヘッド機構123がファイル先頭に位置付けされており(図中、符号71)、また、キャッシュファイルとしてファイル#20がコピーされているとする。制御部121は、上位装置110からファイル#20への位置付け命令を受信すると、現在のヘッド機構123の位置がオリジナルファイルよりキャッシュファイルの方が近いかどうかを判断する(STEP801)。制御部121は、キャッシュファイルの方が近いと判断すると(STEP801のYes)、キャッシュ管理部122はヘッド機構123をキャッシュパーティションのファイル#20に位置付ける(STEP802)(図7の符号73)。その後、読み出し命令を受信した制御部121は、キャッシュ管理部122を介してファイル#20を読み出し、上位装置110に送信する(STEP804)。そして、制御部121は、最終アクセスファイル情報305を更新し(STEP805)、処理を終了する。
以上のように、本実施形態によれば、キャッシュ管理部122がキャッシュパーティションを設け、最終アクセスファイルをキャッシュパーティションにコピーし、最終アクセスファイルに毎回アクセスする可能性が高い場合、アクセス時間を短縮することができる。つまり、本実施形態によらない場合、図7の符号72の位置にヘッド13が位置付けられなければならず、ヘッド機構123をセクター1からセクター8まで移動する必要がある。
[第2の実施形態]
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。上記第1の実施形態では、最終アクセスファイル情報を参照してキャッシュパーティションにファイルをコピーする。しかしながら、最終アクセスファイルがテープ始端近くの場合には、キャッシュファイルへのアクセスが行われても、アクセス時間短縮の効果が大きくならない可能性がある。
そこで、本実施形態では、最終アクセスファイル以外もコピーの対象とし、コピーする条件としてインデックス情報に記録したアクセス頻度と記録位置を用いることとする。これにより、高頻度でアクセスされるテープ終端付近のファイルへのアクセス時間を短縮することができる。
本実施形態のシステムは、第1の実施形態と同様の構成をとることができる。インデックス情報には、図9に示すように、アクセス回数901及びキャッシュ情報902が追加される。アクセス回数901及びキャッシュ情報902はそれぞれ、ファイルへのアクセスの回数及び対応するキャッシュファイルの記録位置を記録する。
次に、本実施形態におけるキャッシュ管理部122によるキャッシュパーティションへのコピー処理を説明する。このコピー動作の開始は、例えば、カートリッジ130へのデマウント動作を契機とする。
図10は、本発明の一実施形態に係る磁気テープ装置のキャッシュ管理部122によるコピー処理を説明するためのフローチャートである。
図10を参照して、制御部121は、インデックス情報を読み出して、キャッシュ情報902を全てクリアする(STEP1001)。
続いて、キャッシュ管理部122は、アクセス回数及びセクター位置をキャッシュパーティションへのコピー条件を満たすか否かを判断する(STEP1002)。なお、本実施形態では、コピー条件アクセス回数の閾値を200回以上、セクターの閾値を5以上としている。キャッシュ管理部122は、当該コピー条件に一致するならば(STEP1002のYes)、キャッシュパーティションにファイルをコピーし、インデックス情報のキャッシュ情報902にキャッシュファイルの記録位置を設定する(STEP1003)。キャッシュ管理部122は、以上の処理を全ファイルについて繰り返した後、コピー処理は完了となる(STEP1004:Yes)。
以上のようなコピー動作が、図9に示したインデックス情報に基づいて実行されると、コピーされるファイルは#7になるので、図11に示すようにキャッシュパーティションにファイル#7がコピーされ、キャッシュ管理部122は、図12に示すように、キャッシュ情報1201に「第4ラップ往路セクター1」と書き込む。
図13は、本発明の一実施形態に係る磁気テープ装置のキャッシュ管理部122によるファイルアクセス処理を説明するためのフローチャートである。上記第1の実施形態と異なる点は、最終アクセスファイル情報の更新処理の代わりに、インデックス情報のアクセス回数を増加させる点である(STEP1305)。その他の処理(STEP1305〜1304)は、上記第1の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
以上のように、本実施形態によれば、キャッシュ管理部122は、アクセス頻度の高くテープ始端から遠いファイルを選択し、キャッシュパーティションにコピーする。第1の実施形態では、最終アクセスファイルだけがコピーの対象だったが、テープ始端から遠く、アクセス頻度の高いファイルをコピー対象にすることで、最終アクセスファイル以外へのアクセス時間を短縮できるようになる。
[第3の実施形態]
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。上記第2の実施形態は、キャッシュパーティションへ配置するオリジナルファイルのコピー条件として、テープ始端より遠いファイルを選択しており、テープ始端付近のファイルは対象外となっている。そのため、ヘッド機構123がテープ終端付近に位置づいている状態でテープ始端付近のファイルをアクセスした場合は、キャッシュファイルがないため、アクセス時間は短縮されない。
そこで、本実施形態は、オリジナルファイルのコピー条件にテープ始端付近のファイルも対象に含め、テープ終端側のオリジナルファイルは、キャッシュパーティションのテープ始端側へ、テープ始端側のオリジナルファイルは、キャッシュパーティションのテープ終端側に配置する。これにより、テープ始端付近のファイルについてもアクセス時間を短縮することができるようになる。
本実施形態は、キャッシュパーティションにコピーするファイルの選択動作を変更している点で、上記第2の実施形態と異なる。
次に、本実施形態におけるキャッシュ管理部122によるキャッシュパーティションへのコピー処理を説明する。このコピー動作の開始は、例えば、カートリッジ130へのデマウント動作を契機とする。
図14は、本発明の一実施形態に係る磁気テープ装置のキャッシュ管理部122によるコピー処理を説明するためのフローチャートである。
同図に示すように、制御部121は、インデックス情報のキャッシュ情報902を全てクリアする(STEP1401)。
次に、キャッシュ管理部122は、インデックス情報を参照し、アクセス回数901が200回以上のファイルのうち、磁気テープ始端側のオリジナルファイルは磁気テープ終端側のキャッシュへ、磁気テープ終端側のオリジナルファイルは磁気テープ始端側のキャッシュへと集めるように、キャッシュにコピーするオリジナルファイルの選択及びコピーする順番を計画する(STEP1402)。
なお、本実施形態では、アクセス回数の閾値を200回としているが、キャッシュコピー処理の許容時間によっては、閾値を高めて対象とするファイルを減らしてもよいし、閾値をなくしてキャッシュパーティションを全て使用するように計画を立ててもかまわない。
続いて、キャッシュ管理部122は、キャッシュパーティションに書き込むファイルがあれば(STEP1403のYes)、キャッシュパーティションにコピーの計画にしたがってファイルをコピーし、インデックス情報のキャッシュ情報902にキャッシュファイルの記録位置を設定する(STEP1404)。計画したファイルのコピーが全て完了したら、コピー処理は完了となる。
以上のようなコピー動作が、図15に示すインデックス情報に適用されると、キャッシュ管理部122は、テープ始端からファイル#19、ファイル#8の順にキャッシュパーティションにコピーし、テープ終端からファイル#1,ファイル#13の順にキャッシュパーティションにコピーする。その結果、キャッシュパーティションのイメージは、図16に示すようになる。
なお、ファイルアクセス処理は、第2の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
以上のように、本実施形態によれば、テープ始端付近のファイルもキャッシュの対象に含めるので、テープ始端付近のファイルへのアクセス時間を短縮することができるようになる。
本発明は、パーティション分割可能な磁気テープ媒体のデータ読み出し機構をもつ磁気テープ装置及びデータ読み出し制御に広く適用できる。
100…コンピュータシステム
110…上位装置
120…磁気テープ装置
121…制御部
122…キャッシュ管理部
123…ヘッド機構
124…インデックス情報格納部
125…マウント部
130…カートリッジ
131…磁気テープ
110…上位装置
120…磁気テープ装置
121…制御部
122…キャッシュ管理部
123…ヘッド機構
124…インデックス情報格納部
125…マウント部
130…カートリッジ
131…磁気テープ
Claims (8)
- 上位装置に接続可能に構成され、マウントされた磁気テープに対してヘッドを用いてデータアクセスを行う磁気テープ装置であって、
ファイルに関するインデックス情報を格納する手段と、
前記磁気テープ上にキャッシュパーティションを作成する手段と、
前記インデックス情報に基づいて所定のコピー条件を満たす前記磁気テープ上のデータパーティションにあるファイルを前記キャッシュパーティションにコピーする手段と、
前記上位装置によるアクセス要求に基づくアクセス対象ファイルが、前記キャッシュパーティションにある場合に、前記データパーティション及び前記キャッシュパーティションのうち前記ヘッドからの相対的距離が近い方に選択的にデータアクセスするように位置付けをする手段と、
を含む磁気テープ装置。 - 前記インデックス情報は、最終アクセスファイル情報を含み、
前記コピーする手段は、前記最終アクセスファイル情報に基づいて、該当するファイルを前記キャッシュパーティションにコピーする、請求項1記載の磁気テープ装置。 - 前記インデックス情報は、ファイルアクセス頻度情報及び記録位置情報を含み、
前記コピーする手段は、前記ファイルアクセス頻度情報及び前記記録位置情報に基づいて、該当するファイルを前記キャッシュパーティションにコピーする、請求項1記載の磁気テープ装置。 - 前記コピーする手段は、前記ファイルアクセス頻度情報が所定値より高いファイルのうち、磁気テープ始端側のファイルは磁気テープ終端側に対応するキャッシュパーティションの部分にコピーし、磁気テープ終端側のファイルは磁気テープ始端側に対応するキャッシュパーティションにコピーする、請求項3記載の磁気テープ装置。
- マウントされた磁気テープに対してヘッドを用いてデータアクセスを行う磁気テープ装置の制御方法であって、
マウントされた前記磁気テープから読み込まれるファイルに関するインデックス情報をメモリに格納するステップと、
前記磁気テープ上にキャッシュパーティションを作成するステップと、
前記メモリに格納された前記インデックス情報に基づいて所定のコピー条件を満たす前記磁気テープ上のデータパーティションにあるファイルを前記キャッシュパーティションにコピーするステップと、
上位装置によるアクセス要求に基づくアクセス対象ファイルが、前記キャッシュパーティションにある場合に、前記データパーティション及び前記キャッシュパーティションのうち前記ヘッドからの相対的距離が近い方に選択的にデータアクセスするステップと、
を含む磁気テープ装置の制御方法。 - 前記インデックス情報は、最終アクセスファイル情報を含み、
前記コピーするステップは、前記最終アクセスファイル情報に基づいて、該当するファイルを前記キャッシュパーティションにコピーする、請求項5記載の磁気テープ装置。 - 前記インデックス情報は、ファイルアクセス頻度情報及び記録位置情報を含み、
前記コピーするステップは、前記ファイルアクセス頻度情報及び前記記録位置情報に基づいて、該当するファイルを前記キャッシュパーティションにコピーする、請求項5記載の磁気テープ装置。 - 前記コピーするステップは、前記ファイルアクセス頻度情報が所定値より高いファイルのうち、磁気テープ始端側のファイルは磁気テープ終端側に対応するキャッシュパーティションの部分にコピーし、磁気テープ終端側のファイルは磁気テープ始端側に対応するキャッシュパーティションにコピーする、請求項7記載の磁気テープ装置。
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