JP2020091554A - マルチノードストレージシステム、及びマルチノードストレージシステムのキュー制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、Software Defined Storage(SDS)、hyper converged infrastructure (HCI環境)のようなマルチノードストレージシステム環境では、プロセッサ(MP)数が増加するため、NVMeドライブを制御するキューの数(本数)より、MPの数の方が多くなることが想定される。
NVMe(Non-Volatile Memory Express):PCI Expressを通じて不揮発性ストレージメディア(SSD)を接続するための論理デバイスインタフェース規格。
SQ(Submission Queue):NVMeドライブに対しコマンドを格納するためのキュー。
CQ(Completion Queue): NVMeドライブからの応答を格納するためのキュー。SQとCQはそれぞれ一本ずつでペアを構成する。
本明細書では、SQとCQを実キューと呼ぶ。
VCQ(Virtual Completion Queue): MP毎に割り当てられた仮想的なCQ。
本明細書では、VSQとVCQを仮想キューと呼ぶ。
DKB:CTLとNVMeドライブを接続するためのボード。
使用VSQ/VCQ番号:MPに対して一意に割り振られるVSQ/VCQの番号。
使用SQ/CQ番号:実際にNVMeドライブとのコマンドの受け渡しを行う際に使用するSQ/CQの番号。
VSQ用Consumer:VSQに格納されたコマンドをどこまで刈り取ったか管理するためのインデックス。
VCQ用Consumer:VCQに格納されたコマンドをどこまで刈り取ったか管理するためのインデックス。
まず、本発明の一実施形態に係るマルチノードストレージシステムについて説明する。
複数のモジュール102a、102b、103cは、インテリジェントシステムスイッチ(ISW)101を介して、相互に接続されている。一つのモジュール102には、二つのノード103が収容され、各ノード103には、二つのコントローラ104が収容されている。各コントローラ104は、ISW101を介して、同一のノード103の他のコントローラ、同一のモジュールの他のノードのコントローラ、或いは、他のモジュールのコントローラと接続される構成となる。
ストレージ装置102は、サーバ等の計算機からのI/O要求を処理し、NVMeドライブ107にデータを格納、或いは、NVMeドライブ107からデータを読み出し、計算機に送る処理を行うコントローラ104と、1以上のNVMeドライブ107とを有する。図2では、NVMeドライブボックスと、コントローラの一つを省略している。
ノード102は、複数のMP205、メモリ204、PCI-SW302を有し、NVMeドライブ107にアクセスする。PCI−SW302は、図2の下記I/F206とNVMeドライブ107の間に存在する。
このSQ3012に格納されたコマンドは、NVMeドライブ107が刈り取って処理を行う。VSQとSQとの対応は、図13に示すドライブ毎に管理されるキュー管理テーブルによって管理されている。
メモリ204には、仮想的なキューであるVCQとNVMeドライブからの応答を格納するためのキューであるCQの領域が設けられ、各MP205に対して一つの仮想的なキューであるVCQ4011が割り当てられている。例えば、MP番号[0]のMP205aには、VCQ番号[0]のVCP4011aが割り当てられている。
図5は、リード時の動作(ストレート転送)を説明する図である。ここで、ストレート転送とは、I/Oを処理するMPとI/Oのアクセス対象となるNVMeドライブ107がPCI接続されている場合をいう。
図6は、リード時の動作(クロス)を説明する図である。クロス転送とは、リードコマンドの処理が異なるコントローラを跨ぐ動作であり、所謂他系への処理依頼動作をいう。そのため、マルチノードストレージシステムにおいては、クロス転送となる他系処理には、同一ノードの異なるコントローラの他、異なるモジュールのコントローラがI/O処理を行う場合も含まれる。
図7は、ストレート転送の場合であって、キャッシュミス時のリードシーケンス図である。キャッシュミス判定により、キャッシュミスの場合、図5に示す動作と同様である。本図では、図13の情報を用いながら、処理のシーケンスを説明する。
図8は、キャッシュミス時(クロス)のリードシーケンスを示す図である。図8は、図6のクロスの動作にキャッシュヒット判定の説明も加えたシーケンス図である。本図では、図13の情報を用いながら、処理のシーケンスを説明する。
図9は、IO要求受領時のVSQ格納処理フローを示す図である。この処理フローは、MPがMP処理プログラム2045を実行することで実現される。I/O要求を受けると、図14のストレージ構成テーブルを参照して、I/O要求に含まれるLUN等からアクセス先ドライブを特定する(S901)。
各MPは、VSQからポーリング処理を開始する(S1002)。VSQからSQ(またはCQからVCQ)に対して、代表して要求を格納するMPであることを管理するための情報である図13のキュー管理テーブルの代表フラグ1309をポーリングし、自身が代表MPかどうかを判断する(S1003)。
マンドを転送(クロス転送)するため、I/O処理性能の向上させることができる。
Claims (10)
- 計算機に論理的な記憶領域としてボリュームを提供し、計算機からI/O要求を処理するコントローラを有するノードを複数備えたマルチノードストレージシステムであって、
前記マルチノードストレージシステムは、
前記ノードの前記コントローラの何れかにPCI接続される複数のNVMeドライブと、
前記複数のノードの前記コントローラを相互に接続するスイッチとを備え、
前記コントローラは、計算機からのI/O要求を処理する複数のプロセッサと、メモリを有し、
前記メモリには、前記複数のNVMeドライブ毎に、
前記マルチノードストレージシステムを構成する複数のコントローラのプロセッサ数の仮想キューと、
前記複数のNVMeドライブの何れかに対しコマンドを格納する、前記仮想キューの数よりも少ない、実キューを、有することを特徴とするマルチノードストレージシステム。 - 前記仮想キューは、コマンドを格納するVSQと、応答を格納するVCQとを有し、
前記実キューは、コマンドを格納するSQと、応答を格納するCQとを有し、
前記複数のプロセッサの第1のプロセッサは、前記計算機からリード要求を受領すると、前記第1のプロセッサに割り当てられた第1のVSQにリード要求を格納し、
前記第1のプロセッサを収容する、前記複数のコントローラの第1のコントローラに、収容される代表プロセッサは、前記第1のVSQからリード要求を刈り取り、前記リード要求の対象データを格納する、前記複数のNVMeドライブの第1のNVMeドライブ、に対して設定されている第1のSQにリード要求を格納し、
前記第1のNVMeドライブは、前記第1のSQに格納されたリード要求を刈り取り、リード要求を実行することを特徴とする請求項1に記載のマルチノードストレージシステム。 - 前記第1のNVMeドライブは、リード要求を実行すると、応答を第1のコントローラのCQに格納すると共に、リードデータをキャッシュメモリに格納し、
前記代表プロセッサは、前記第1のCQに格納された応答を刈り取り、前記第1のプロセッサに割り当てられた第1のVCQに応答を格納し、
前記第1のプロセッサは、前記第1のVCQに格納された応答を刈り取り、前記キャッシュメモリからリードデータを読み出すことを特徴とする請求項2に記載されたマルチノードストレージシステム。 - 前記第1のプロセッサは、前記計算機からリード要求を受領すると、前記第1のプロセッサに割り当てられた第1のVSQにリード要求を格納する前に、キャッシュメモリにリード要求に対応するデータが格納されているか判定することを特徴とする請求項2に記載のマルチノードストレージシステム。
- 前記仮想キューは、コマンドを格納するVSQと、応答を格納するVCQとを有し、
前記実キューは、コマンドを格納するSQと、応答を格納するCQとを有し、
前記複数のプロセッサの第1のプロセッサは、
前記計算機からリード要求を受領すると、前記リード要求からアクセス先NVMeドライブを算出し、
算出されたNVMeドライブが前記第1のプロセッサを収容する第1のコントローラ以外の第2のコントローラにPCI接続されている場合、
前記第1のプロセッサに割り当てられた前記第2のコントローラの第2のVSQにリード要求を格納し、
前記第2のコントローラに、収容される代表プロセッサは、前記第2のVSQからリード要求を刈り取り、前記リード要求の対象データを格納する、前記複数のNVMeドライブの第2のNVMeドライブ、に対して設定されている第2のSQにリード要求を格納し、
前記第2のNVMeドライブは、前記第2のSQに格納されたリード要求を刈り取り、リード要求を実行することを特徴とする請求項1に記載のマルチノードストレージシステム。 - 前記第2のNVMeドライブは、リード要求を実行すると、応答を第2のCQに格納すると共に、リードデータを前記第2のコントローラのキャッシュメモリと前記第1のコントローラのキャッシュメモリに格納し、
前記第2のコントローラの代表プロセッサは、前記第2のCQに格納された応答を刈り取り、前記第1のプロセッサに割り当てられた第1のVCQに応答を格納し、
前記第1のプロセッサは、第1のVCQに格納された応答を刈り取り、前記キャッシュメモリからリードデータを読み出すことを特徴とする請求項5に記載されたマルチノードストレージシステム。 - 前記第1のプロセッサは、前記計算機からリード要求を受領すると、前記第1のプロセッサに割り当てられた第1のVSQにリード要求を格納する前に、キャッシュメモリにリード要求に対応するデータが格納されているか判定することを特徴とする請求項5に記載のマルチノードストレージシステム。
- 前記メモリは、
I/O要求に含まれる論理的アドレスとデータが格納されるNVMeドライブとの対応を管理するストレージ構成テーブルと、
前記複数のNVMeドライブ毎に、プロセッサ、仮想キュー、実キューとの対応関係、プロセッサが代表プロセッサであることを管理するキュー管理テーブルと、
仮想キューを設定する仮想キュー領域と、
実キューを設定する実キュー領域を有することを特徴とする請求項1に記載のマルチノードストレージシステム。 - 計算機に論理的な記憶領域としてボリュームを提供し、計算機からI/O要求を処理するコントローラを有するノードを複数備えたマルチノードストレージシステムのキュー制御方法であって、
前記マルチノードストレージシステムは、
前記ノードの前記コントローラの何れかにPCI接続される複数のNVMeドライブと、
前記複数のノードの前記コントローラを相互に接続するスイッチとを備え、
前記コントローラは、計算機からのI/O要求を処理する複数のプロセッサと、メモリを有し、
前記メモリには、前記複数のNVMeドライブ毎に、
前記マルチノードストレージシステムを構成する複数のコントローラのプロセッサ数の仮想キューと、
NVMeドライブに対しコマンドを格納し、前記仮想キューの数よりも少ない実キューとをと有し、
前記仮想キューは、コマンドを格納するVSQと、応答を格納するVCQとを有し、
前記実キューは、コマンドを格納するSQと、応答を格納するCQとを有し、
前記複数のプロセッサの第1のプロセッサは、
前記計算機からリード要求を受領すると、前記第1のプロセッサに割り当てられた第1のVSQにリード要求を格納し、
前記第1のプロセッサを収容する、前記複数のコントローラの第1のコントローラに、収容される代表プロセッサは、
前記第1のVSQからリード要求を刈り取り、前記リード要求の対象データを格納する、前記複数のNVMeドライブの第1のNVMeドライブ、に対して設定されている第1のSQにリード要求を格納し、
前記第1のNVMeドライブは、
前記第1のSQに格納されたリード要求を刈り取り、リード要求を実行することを特徴とするマルチノードストレージシステムのキュー管理方法。 - 計算機に論理的な記憶領域としてボリュームを提供し、計算機からI/O要求を処理するコントローラを有するノードを複数備えたマルチノードストレージシステムのキュー制御方法であって、
前記マルチノードストレージシステムは、
前記ノードの前記コントローラの何れかにPCI接続される複数のNVMeドライブと、
前記複数のノードの前記コントローラを相互に接続するスイッチとを備え、
前記コントローラは、計算機からのI/O要求を処理する複数のプロセッサと、メモリを有し、
前記メモリには、前記複数のNVMeドライブ毎に、
前記マルチノードストレージシステムを構成する複数のコントローラのプロセッサ数の仮想キューと、
NVMeドライブに対しコマンドを格納し、前記仮想キューの数よりも少ない実キューとを有し、
前記仮想キューは、コマンドを格納するVSQと、応答を格納するVCQとを有し、
前記実キューは、コマンドを格納するSQと、応答を格納するCQとを有し、
前記複数のプロセッサの第1のプロセッサは、
前記計算機からリード要求を受領すると、前記リード要求からアクセス先NVMeドライブを算出し、
算出されたNVMeドライブが前記第1のプロセッサを収容する第1のコントローラ以外の第2のコントローラにPCI接続されている場合、
前記第1のプロセッサに割り当てられた前記第2のコントローラの第2のVSQにリード要求を格納し、
前記第2のコントローラに、収容される代表プロセッサは、
前記第2のVSQからリード要求を刈り取り、前記リード要求の対象データを格納する、前記複数のNVMeドライブの第2のNVMeドライブ、に対して設定されている第2のSQにリード要求を格納し、
前記第2のNVMeドライブは、前記第2のSQに格納されたリード要求を刈り取り、リード要求を実行することを特徴とするマルチノードストレージシステムのキュー管理方法。
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