JP2021135538A - ストレージ制御装置及びストレージ制御プログラム - Google Patents

ストレージ制御装置及びストレージ制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ストレージ装置の装置性能を有効に発揮させるストレージ制御装置及びストレージ制御プログラムを提供する。【解決手段】入出力制御部１２１は、データの書込命令を受信し、ストレージ装置の格納領域に対するデータの書込処理を実行し、書込処理を実行した場合、書込処理の内容に応じて格納領域における使用中データによる第１使用量を取得する。ガベージコレクション制御部１２２は、入出力制御部１２１により取得された第１使用量及び格納領域に格納された全データによる第２使用量を基に、空き容量確保処理の設定を決定し、決定した設定で前記空き容量確保処理を実行する。【選択図】図２

Description

本発明は、ストレージ制御装置及びストレージ制御プログラムに関する。
ストレージ装置には、一度書き込んだデータの消去変更を禁止する追記型の記憶方式を採用した装置が存在する。さらに、追記型のストレージ装置の中には、重複排除機能及び圧縮機能を有する装置もある。
重複解除機能及び圧縮機能を有する追記型の排除ストレージでは、重複しない新規の書込データは物理ディスクに上書きせずに追記される。また、追記型の削除や上書きが行われることで参照されなくなった物理ディスク上のデータは、ガベージコレクションと呼ばれる不要データ削除機能によってデータのインプット及びアウトプットとは非同期に、物理ディスクからの削除が行われる。このため、物理ディスクの使用量は、書き込み時に一時的に増加し、その後ガベージコレクションの動作によって減少するといった経過をたどる。
ストレージ装置において物理ディスクの使用量は重要な性能指標であり、使用量が少ないほどデータの格納と言うストレージ装置本来の機能を十分に活用することができる。そのため、ストレージ装置では、物理ディスクの使用量はなるべく小さく抑えられることが好ましい。物理ディスクの使用量をなるべく抑えるためには、追記型のストレージ装置ではガベージコレクションを動作させることとなる。
このようなガベージコレクションの技術として、書き込み領域が不足した時点でガベージコレクションを動作させる従来技術がある。また、新しい圧縮データを格納するための十分な大きさの空き領域が物理ディスクに存在しない場合に、ガベージコレクションを動作させる従来技術がある。さらに、物理ディスクにおける未使用領域が一定値以下になり、ホスト装置からのアクセスが一定時間到来しない場合に、ガベージコレクションを実行する従来技術がある。
国際公開第２０１５／０９７７３９号 特開平７−１２９４７０号公報 特開平９−３３０１８５号公報
しかしながら、ストレージ装置では、ガベージコレクションを動作させた場合の負荷による性能影響が大きい。そのため、ガベージコレクションを頻繁に実行することはなるべく避けることが好ましい。
一方で、ガベージコレクションの実行頻度を低下させると、物理ディスクの使用量が実際に使用可能なデータに比べて大きくなってしまうという問題がある。また、ガベージコレクションを実施しなければ、削除すべきデータが存在するかどうか判定困難であり、ガベージコレクションの頻度を下げた場合、不要なデータの増加に気づかず、物理ディスク上に無駄な領域が増えてしまう。さらに、参照されない不要なデータを除いたディスク実使用量もガベージコレクションを実行しないと不明であり、物理ディスクの容量不足などの事態の発生を迅速に把握することが困難となる。これらの事態が発生すると、ストレージ装置において記憶領域の確保が不十分となり、装置性能を向上させることが困難となる。
この点、書き込み領域が不足した時点でガベージコレクションを動作させる従来技術では、書き込み領域が不足する以前に不要なデータの増加を検出することは困難であり、ガベージコレクションの実行が遅れる場合がある。その場合、ストレージ装置の装置性能を向上させることが困難となるおそれがある。これは、新しい圧縮データの格納領域の存否に応じてガベージコレクションを動作させる従来技術や、物理ディスクにおける未使用領域及びアクセス頻度応じてガベージコレクションを実行する従来技術でも同様である。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ストレージ装置の装置性能を向上させるストレージ制御装置及びストレージ制御プログラムを提供することを目的とする。
本願の開示するストレージ制御装置及びストレージ制御プログラムの一つの態様において、書込処理部は、データの書込命令を受信し、ストレージ装置の格納領域に対する前記データの書込処理を実行し、前記書込処理を実行した場合、前記書込処理の内容に応じて前記格納領域における使用中データによる第１使用量を取得する。容量確保実行部は、書込処理部により取得された前記第１使用量及び前記格納領域に格納された全データによる第２使用量を基に、空き容量確保処理の設定を決定し、決定した前記設定で前記空き容量確保処理を実行する。
１つの側面では、本発明は、ストレージ装置の記装置性能を向上させることができる。
図１は、ストレージシステムのハードウェア構成図である。 図２は、実施例１に係るコントローラモジュールのブロック図である。 図３は、論理ボリューム側管理テーブルの一例を表す図である。 図４は、物理ボリューム側管理テーブルの一例を表す図である。 図５は、新規データ書き込み時の管理テーブルの遷移を表す図である。 図６は、重複データ書き込み時の管理テーブルの遷移を表す図である。 図７は、データ上書き時の管理テーブルの遷移を表す図である。 図８は、ガベージコレクション処理が割り当てられない場合の処理割り当てを表す図である。 図９は、ガベージコレクション処理の優先度が通常の場合の処理割り当てを表す図である。 図１０は、ガベージコレクション処理の優先度が高い場合の処理割り当てを表す図である。 図１１は、ガベージコレクション処理の全体のフローチャートである。 図１２は、プール使用量算出処理のフローチャートである。 図１３は、実施例１に係る優先度設定処理のフローチャートである。 図１４は、実施例２に係るコントローラモジュールのブロック図である。 図１５は、実施例２に係る優先度設定処理のフローチャートである。
以下に、本願の開示するストレージ制御装置及びストレージ制御プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示するストレージ制御装置及びストレージ制御プログラムが限定されるものではない。
図１は、ストレージシステムのハードウェア構成図である。図１に示すように、ストレージシステム１は、サーバなどのホスト２と接続される。そして、ストレージシステム１は、コントローラモジュール（Controller Module）１０及びディスク（Disk）２０を有する。
ホスト２は、ストレージシステム１に対して命令を送信する。ストレージシステム１は、ホスト２から受信した命令を処理し、その命令に対する応答をホスト２へ返す。ホスト２からの命令は、データの書込命令や読出命令がなどである。データの書込命令には、ストレージシステム１が保持しないデータを書き込む新規データの書込命令及び既にストレージシステム１が保持する既存データに重複するデータを書き込む重複データの書込命令が含まれる、さらに、書込命令には、既にストレージシステム１が保持する既存データを更新する上書命令が含まれる。
コントローラモジュール１０は、ディスク２０の論理構成の生成やディスク２０に対するデータの読み出し及び書き込みを実行するストレージ制御装置である。コントローラモジュール１０は、チャネルアダプタ（Channel Adapter）１１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）１３、ディスクインタフェース１４を有する。
チャネルアダプタ１１は、ホスト２に接続されるホスト２との間の通信インタフェースである。チャネルアダプタ１１は、ＣＰＵ１２に接続され、ホスト２から受信した命令をＣＰＵ１２へ出力する。また、チャネルアダプタ１１は、ホスト２から受信した命令に対する応答をＣＰＵ１２から受信する。そして、チャネルアダプタ１１は、受信した応答をホスト２へ送信する。
ＣＰＵ１２は、ホスト２から送信された命令の入力をチャネルアダプタ１１から受ける。そして、ＣＰＵ１２は、受信した命令を処理する。例えば、ＣＰＵ１２は、ディスクインタフェース１４を介してディスク２０にアクセスし、データの書き込みや読み出しの処理を実行する。そして、ＣＰＵ１２は、処理結果を命令に対する応答としてチャネルアダプタ１１を介してホスト２へ送信する。また、ＣＰＵ１２は、複数のディスク２０をまとめてプール２００を形成する。このプール２００が、「格納領域」の一例にあたる。さらに、ＣＰＵ１２は、プール２００の中にディスク２０をまとめた論理構成を構築する。例えば、ＣＰＵ１２は、複数のディスク２０を使用してＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）を構築して論理ボリュームを構成する。
ＣＰＵ１２は、実際には物理的なディスクであるディスク２０に対してデータの書き込み及び読み出しを行う。例えば、ＣＰＵ１２は、ホスト２からの命令では論理的なディスクであるボリュームに対しての書き込みや読み出しが指示される。そこで、ＣＰＵ１２は、ホスト２からの命令で指定されたボリュームにおけるアクセス先の情報をディスク２０におけるアドレスに変換して、ディスク２０に対して書込処理や読出処理を実行する。すなわち、書込処理や読出処理は、ホスト２からは論理ボリュームに対する処理として指定され、コントローラモジュール１０により実際のデータは物理ボリュームであるディスク２０に格納される。
また、ＣＰＵ１２は、ストレージシステム１の制御プログラムをＤＲＡＭ１３上に展開して実行する。ストレージシステム１の制御プログラムとしては、例えば、ガベージコレクションなどを動作させるためのプログラムなどがある。
ＤＲＡＭ１３は、主記憶装置である。ＤＲＡＭ１３は、ストレージシステム１におけるキャッシュとしても使用される。
ディスクインタフェース１４は、ディスク２０との間の通信インタフェースである。ディスクインタフェース１４は、ＣＰＵ１２とディスク２０との間のデータの送受信を仲介する。
ディスク２０は、ハードディスクなどの物理ディスクであり補助記憶装置である。ディスク２０は、複数まとまって１つのプール２００を形成する。さらに、ディスク２０はコントローラモジュール１０により論理的構成が構築される。例えば、複数のディスク２０を用いて１つの論理ボリュームが構築される。
次に、図２を参照して、コントローラモジュール１０の詳細について説明する。図２は、実施例１に係るコントローラモジュールのブロック図である。
コントローラモジュール１０は、ＣＰＵ１２により実現される、重複圧縮制御部１０２、キャッシュメモリ制御部１０４及びバックエンド制御部１０５を有する。また、ＤＲＡＭ１３には、メタデータテーブル１０３が格納される。
メタデータテーブル１０３は、図３に示す論理ボリューム側の管理テーブル１３１及び図４に示す物理ボリューム側の管理テーブル１３２を含む。図３は、論理ボリューム側管理テーブルの一例を表す図である。また、図４は、物理ボリューム側管理テーブルの一例を表す図である。
管理テーブル１３１は、論理的なディスクである論理ボリュームにおけるデータの格納位置を表すテーブルである。管理テーブル１３１には、図３に示すように、論理ボリュームＬＢＡ（Logical Block Addressing）とその論理ボリュームＬＢＡで示される領域に格納されたデータの識別情報であるデータ番号とが対応付けられて格納される。管理テーブル１３１に登録されたデータ番号により、物理ボリューム側の管理テーブル１３２を介して、ディスク２０の集まりである物理ボリューム上のどのデータを参照しているかが確認可能となる。
管理テーブル１３２は、物理ディスクであるディスク２０におけるデータの格納位置を表すテーブルである。管理テーブル１３２には、図４に示すように、データ番号、参照カウンタ、物理ディスクアドレス及びデータサイズが対応付けられて格納される。データ番号は、論理ボリューム側の管理テーブル１３１に格納されたデータ番号が用いられる。参照カウンタは、そのデータが参照される参照数を表す。本実施例に係るストレージシステム１は重複排除機能を有するため、１つのデータが複数の異なる情報として参照される場合がある。物理ディスクアドレスは、そのデータが格納されたディスク２０におけるアドレスを表す。そして、管理テーブル１３２の物理ディスクアドレスで指定されたディスク２０上の領域にデータ番号に対応するデータが格納される。格納データ２１０は、管理テーブル１３２に登録された各情報に対応するディスク２０に格納された実際のデータを表す。
重複圧縮制御部１０２は、入出力制御部１２１及びガベージコレクション制御部１２２を有する。入出力制御部１２１は、論理ボリュームＬＢＡを用いて指定されることで参照されているデータ、すなわち使用中のデータによるプール２００の使用量を表す使用中データ使用量を保持する。言い換えれば、プール使用量は、プール２００の記憶領域に格納された全データから参照されないデータである不要データを除いたデータの使用量である。このプール使用量が、「第１使用量」の一例にあたる。ここで、本実施例では、プール２００を基準として記憶領域の使用量を算出しているが、データを格納する記憶領域を対象とするものであれば他の記憶領域を基準としてもよく、例えば、論理ボリュームを基準としてもよい。入出力制御部１２１は、プール２００の作成時にプール使用量を初期化して０にする。
入出力制御部１２１は、チャネルアダプタ１１を介してホスト２から送信された命令の入力を受ける。そして、入出力制御部１２１は、取得した命令を処理する。以下に入出力制御部１２１の命令処理の動作について説明する。
読出命令の場合、入出力制御部１２１は、メタデータテーブル１０３を参照して、読み出す対象のデータの格納先を特定する。そして、入出力制御部１２１は、キャッシュメモリ制御部１０４に特定した格納先のデータの読み出しを依頼する。その後、入出力制御部１２１は、読み出し対象のデータの入力をキャッシュメモリ制御部１０４から受ける。そして、入出力制御部１２１は、取得したデータをホスト２へチャネルアダプタ１１を介して送信する。
書込命令の場合、入出力制御部１２１は、既存データに対する上書き命令であるか、又は、データを追加する書込み命令であるかを判定する。さらに、データを追加する書込み命令である場合、入出力制御部１２１は、書込み対象のデータが既存データと重複しない新規データであるか又は重複する重複データであるかを判定する。
データを追加する書込命令であって書き込み対象のデータが新規データである場合、入出力制御部１２１は、書き込み対象の新規データのディスク２０における格納先を決定する。次に、入出力制御部１２１は、書き込み対象の新規データを圧縮しキャッシュメモリ制御部１０４へ出力して決定した格納先への格納を依頼する。さらに、入出力制御部１２１は、メタデータテーブル１０３を更新する。この場合のメタデータテーブル１０３の詳細を以下に説明する。
図５は、新規データ書き込み時の管理テーブルの遷移を表す図である。ここでは、新規データを書き込む以前の管理テーブル１３１及び１３２の状態が、図３及び図４で示される状態であった場合で説明する。
入出力制御部１２１は、論理ボリューム側の管理テーブル１３１の行３０１に、新規データのデータ番号とともにその新規データの論理ボリュームＬＢＡを登録する。また、入出力制御部１２１は、物理ボリューム側の管理テーブル１３２に新規データのための新しい行３０２を作成し、データ番号を登録するとともに、物理ディスクアドレス及びデータサイズを格納する。さらに、入出力制御部１２１は、新たに追加した論理ボリュームＬＢＡにより格納した新規データが参照されるので、管理テーブル１３２における新規データの行３０２の参照カウンタを１に設定する。この場合、行３０２の新規データの情報に対応するデータ２１１が格納データ２１０として物理ボリュームに格納される。
この場合、参照されているデータである新規データがプール２００に追加格納されるので、入出力制御部１２１は、プール使用量に新規データによる使用量を加算する。
一方、データを追加する書込命令であって書き込み対象のデータが重複データである場合、入出力制御部１２１は、書き込み対象の重複データのディスク２０における格納先を決定する。次に、入出力制御部１２１は、決定した格納先に対する重複した既存データを示す情報の格納をキャッシュメモリ制御部１０４へ出力する。その後、入出力制御部１２１は、書き込み完了の応答をキャッシュメモリ制御部１０４から受ける。そして、入出力制御部１２１は、チャネルアダプタ１１を介してホスト２へ書き込み完了の応答を送信する。また、入出力制御部１２１は、メタデータテーブル１０３を更新する。メタデータテーブル１０３を更新する。この場合のメタデータテーブル１０３の詳細を以下に説明する。
図６は、重複データ書き込み時の管理テーブルの遷移を表す図である。ここでは、重複データを書き込む以前の管理テーブル１３１及び１３２の状態が図５で示される状態であった場合で説明する。
入出力制御部１２１は、論理ボリューム側の管理テーブル１３１を参照して、重複する既存データである元データを表す行を特定する。そして、入出力制御部１２１は、特定した行のデータ番号を表す欄３０４から元データのデータ番号を取得する。次に、入出力制御部１２１は、論理ボリューム側の管理テーブル１３１の新たな行３０３に、重複データのデータ番号として元データのデータ番号を登録し、且つ、重複データの論理ボリュームＬＢＡを登録する。また、入出力制御部１２１は、物理ボリューム側の管理テーブル１３２における元データを表す行を特定する。そして、入出力制御部１２１は、元データに対して今回格納したアドレスからの参照が１つ増えたので、特定した行の参照カウンタの欄３０５の値を１つインクリメントする。この場合、格納データ２１０には重複データの新たな格納は行われない。
この場合、重複データによるプール２００の使用量の増加は発生しないため、入出力制御部１２１は、プール使用量をそのままの値で維持する。
これに対して、データを上書きする書込命令である場合、入出力制御部１２１は、更新データについては、新規データか重複データかを判定し、それぞれの場合について上述した方法でデータの格納、並びに、管理テーブル１３１及び１３２の更新を実行する。一方、上書きされる元データについては、入出力制御部１２１は、メタデータテーブル１０３を参照して上書き対象の元データの情報を管理テーブル１３２の中から特定する。そして、入出力制御部１２１は、管理テーブル１３２における上書き対象の元データの参照カウンタを１つデクリメントする。この場合のメタデータテーブル１０３の詳細を以下に説明する。
図７は、データ上書き時の管理テーブルの遷移を表す図である。ここでは、データの上書きを行う以前の管理テーブル１３１及び１３２の状態が図６で示される状態であった場合で説明する。図７は、更新データが重複データの場合の上書きを表す。
入出力制御部１２１は、論理ボリューム側の管理テーブル１３１を参照して、上書き対象の元データを表す行を特定する。以降の処理は、更新データが重複データか新規データかで処理が異なる。
更新データが重複データの場合、入出力制御部１２１は、特定した行のデータ番号を表す欄３０６のデータ番号に、更新データが重複する元データのデータ番号を登録する。また、入出力制御部１２１は、物理ボリューム側の管理テーブル１３２における更新データが重複する元データを表す行を特定する。そして、入出力制御部１２１は、更新データが重複する元データに対して今回の更新データのアドレスからの参照が１つ増えるので、特定した行の参照カウンタの欄３０８における値を１つインクリメントする。この場合、格納データ２１０には更新データの新たな格納は行われない。
この場合、更新データによるプール２００の使用量の増加は発生しないため、入出力制御部１２１は、プール使用量をそのままの値で維持する。
これに対して、更新データが新規データの場合、入出力制御部１２１は、新たにデータ番号を割り当てて論理ボリューム側の管理テーブル１３１に新たに更新データの情報を登録する。また、入出力制御部１２１は、更新データの情報を物理ボリューム側の管理テーブル１３２にも登録する。
この場合、参照されているデータである新規データがプール２００に追加格納されるので、入出力制御部１２１は、プール使用量に新規データによる使用量を加算する。
さらに、更新データが新規データ又は重複データのいずれの場合においても、入出力制御部１２１は、以下の処理を実行する。入出力制御部１２１は、上書き対象の元データを表す行を特定する。そして、入出力制御部１２１は、上書き対象の元データに対して今回の更新データのアドレスからの参照が１つ減るので、特定した行の参照カウンタの欄３０７における値を１つデクリメントする。その後、入出力制御部１２１は、上書き対象の元データの参照カウンタが０か否かを判定する。
参照カウンタが０でなければそのデータはいずれかの論理ボリュームＬＢＡを用いて参照されているので、入出力制御部１２１は、上書き対象の元データを使用中のデータであると判定する。この場合、入出力制御部１２１は、プール使用量をそのまま維持する。これに対して、上書き対象の元データの参照カウンタが０である場合、入出力制御部１２１は、上書き対象の元データは参照されておらず不要なデータであると判定する。この場合、上書き対象の元データが不要なデータとなったため、入出力制御部１２１は、プール使用量から上書き対象の元データによる使用量を減算する。
また、入出力制御部１２１は、例えば、ホスト２からプール使用量の通知要求を受けた場合、保持するプール使用量の情報をホスト２へチャネルアダプタ１１を介して送信する。これにより、管理者は、プール使用量を確認することができ、ある時点での圧縮重複排除後の使用中のデータ量を判断することができる。
図２に戻って説明を続ける。ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの定期実行を判定するためのタイマを有する。そして、ガベージコレクション制御部１２２は、タイマを用いてガベージコレクションの定期実行のタイミングの到来を検知して、ガベージコレクションの実行を開始する。ここで、本実施例では、ガベージコレクションは定期実行されるが、不定期の実行でもよい。例えば、プール２００の使用量に基づいてガベージコレクションを実行してもよいし、管理者からの指示によりガベージコレクションを実行してもよい。
ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションを実行する場合に、ガベージコレクションの設定を決定して、決定した設定に基づいてガベージコレクションを実行する。本実施例では、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの設定として、ストレージシステム１で実行される処理全体におけるガベージコレクション処理が実行される割合を表す優先度を用いる。すなわち、本実施例に係る特定の処理の優先度とは、優先度が高くなるほど、ストレージシステム１で実行される処理全体におけるその特定の処理が実行される割合が上昇することを表す指標である。以下に、ガベージコレクション制御部１２２によるガベージコレクション処理の詳細について説明する。
ガベージコレクション制御部１２２は、ストレージシステム１のシステム負荷が閾値以下か否かを判定する。システム負荷が閾値より大きい場合、ガベージコレクションを優先的に処理するための処理能力や資源の余裕をストレージシステム１が有さないと考えられるため、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクション処理の優先度を通常に設定する。
これに対して、システム負荷が閾値以下の場合、ガベージコレクション制御部１２２は、入出力制御部１２１からプール使用量を取得する。また、ガベージコレクション制御部１２２は、プール２００に格納された全てのデータによる使用量であるディスク実使用量をバックエンド制御部１０５から取得する。このディスク実使用量が、「第２使用量」の一例にあたる。
次に、ガベージコレクション制御部１２２は、ディスク実使用量からプール使用量を減算する。そして、ガベージコレクション制御部１２２は、ディスク実使用量とプール使用量との差を表す減算結果が閾値以上か否かを判定する。
ディスク実使用量とプール使用量との差が閾値未満の場合、不要データが少ないと考えられ、ガベージコレクションを実行しても未使用領域の増加はそれほど見込めない。そのため、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を通常に設定する。
これに対して、ディスク実使用量とプール使用量との差が閾値以上の場合、不要データが多いと考えられ、ガベージコレクションを実行することで未使用領域のある程度の増加が見込まれる。そのため、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を高くする。本実施例では、ガベージコレクションの優先度として、通常の優先度及び高い優先度の２種類が存在する場合で説明する。
その後、ガベージコレクション制御部１２２は、設定した優先度でガベージコレクションをＣＰＵコアに割り当てるとともにバックエンド制御部１０５に実行させる。ここで、本実施例に係る処理の優先度について説明する。
本実施例に係る優先度設定は、ストレージシステム１におけるタスクスケジューラによるＣＰＵ１２のコア割り当ての優先度やバックエンド制御部１０５によるディスクへのコマンド発行優先度に反映される。
ストレージシステム１に搭載されるＣＰＵ１２は、複数のコアを有する。そして、タスクスケジューラと呼ばれる制御が、ストレージシステム１が実行する処理を、各コアに割り当てて実行させる。この割り当ての際に、タスクスケジューラは、特定のタスクについて割り当てるコアを固定したり、あるいは優先度の高い処理を優先度が低い処理より先に実行させたりする。
例えば、ＣＰＵ１２がコア＃１〜＃９を有し、コア＃１〜＃９が、ホスト２からの読み出し命令及び書き込み命令を処理するＩＯ処理及びガベージコレクション処理を実行する場合で説明する。例えば、ガベージコレクションが実行されていない場合、コア＃１〜＃９には、図８のようにＩＯ処理が割り当てられる。図８は、ガベージコレクション処理が割り当てられない場合の処理割り当てを表す図である。図８における実行中処理にあたる処理が、各コア＃１〜＃９が実行している処理である。そして、実行待ち処理行列にあたる処理が、各コア＃１〜＃９のそれぞれに既に割り当てられて実行中処理が終了すると順次紙面に向かって上から処理されていく処理である。
図９は、ガベージコレクション処理の優先度が通常の場合の処理割り当てを表す図である。図９においてＣＧ処理と記載したものがガベージコレクション処理にあたる。ガベージコレクションの優先度が通常の場合、例えば、コア＃９にガベージコレクション処理を割り当て、残りのコア＃１〜＃８は、ＩＯ処理を割り当てる。他にも、ガベージコレクション処理が通常の優先度に設定された場合に、ＩＯ処理がガベージコレクション処理よりも優先して実行され、ガベージコレクション処理はＩＯ処理が空いたタイミングで実施されるように設定してもよい。このように、通常の優先度にガベージコレクションが設定された場合、ＩＯ処理を阻害することなくガベージコレクション処理が実行される。
図１０は、ガベージコレクション処理の優先度が高い場合の処理割り当てを表す図である。ガベージコレクション処理の優先度が高い場合、ガベージコレクション処理はＩＯ処理と均等に各コア＃１〜＃９に割り当てられる。すなわち、平均すると、５つのコアでＩＯ処理が実施され、残りの５つのコアでガベージコレクション処理が実施されることになる。この場合、ＩＯ処理又はガベージコレクション処理のうち、先に登録されたものが先に実行される。これによって、ガベージコレクション処理の処理速度は通常時と比べて大きく向上する。逆に、ＩＯ処理は実行がある程度阻害される。ただし、コア＃１〜＃９に対する処理割り当ては固定されないため、ＩＯ処理が無い場合には、全てのコア＃１〜＃９でガベージコレクション処理が動作することが可能である。逆に、ガベージコレクション処理が無い場合には、全てのコア＃１〜＃９でＩＯ処理が動作することが可能である。
ここで、ＣＰＵ１２のそれぞれのコアは、入出力制御部１２１、キャッシュメモリ制御部１０４、バックエンド制御部１０５及びディスクインタフェース１４の機能をそれぞれが実現する。すなわち、ガベージコレクション制御部１２２は、各コアで動作する入出力制御部１２１、キャッシュメモリ制御部１０４、バックエンド制御部１０５及びディスクインタフェース１４に対して設定した優先度を通知して処理を実行させるといえる。このように、本実施例において優先度を上げるということは、具体的には、ガベージコレクションの実行の設定を変更して、コントローラモジュール１０が実行する処理全体のうちのガベージコレクション処理の割合を上昇させることにあたる。
さらにタスクスケジューリングに加えて、本実施例に係るストレージシステム１では、バックエンド制御部１０５が実行するディスク２０に対するデータの流量制御時の割合にも優先度が反映される。バックエンド制御部１０５は、ＲＡＩＤグループを構成する複数のディスク２０へのコマンド発行の際に、ガベージコレクション処理対する延長コマンドをどの程度発行するかを優先度に応じて決定する。ガベージコレクション処理の優先度が通常の場合、バックエンド制御部１０５は、ＩＯ処理のコマンドの発行を優先して行い、ＩＯ処理のコマンド発行後にガベージコレクション処理の延長コマンドを発行する。これに対して、ガベージコレクション処理の優先度が高い場合、バックエンド制御部１０５は、ガベージコレクション処理の延長コマンドをＩＯ処理のコマンドと均等に発行する。
このガベージコレクション制御部１２２が、「容量確保実行部」の一例にあたる。また、ガベージコレクション制御部１２２により実行されるガベージコレクションが、「空き容量確保処理」の一例にあたる。ただし、プール使用量とディスク実使用量との差を基に実行させる空き容量確保処理は、ディスク２０の空き容量を増やすことができれば他の処理を対象としてもよい。
以上の説明では、ガベージコレクションの優先度として、通常の優先度及び高い優先度の２種類が存在する場合で説明したが、優先度は通常の優先度から最高の優先度まで複数段階あってもよい。ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を高くする場合、複数段階の優先度のうち通常の優先度よりも高い優先度を選択して設定する。ガベージコレクション制御部１２２は、この優先度の選択を、ディスク実容量の大きさやディスク実容量とプール使用量との差の大きさに応じて選択してもよい。
図２に戻って説明を続ける。キャッシュメモリ制御部１０４は、データの書込命令の入力を入出力制御部１２１から受ける。そして、キャッシュメモリ制御部１０４は、書き込み対象のデータをＤＲＡＭ１３のキャッシュ領域に書き込み、書き込み完了の応答を入出力制御部１２１へ出力する。その後、キャッシュメモリ制御部１０４は、非同期でＤＲＡＭ１３のキャッシュ領域から書き込み対象のデータを読み出して、バックエンド制御部１０５に書込命令を出力する。
また、キャッシュメモリ制御部１０４は、データの読出命令の入力を入出力制御部１２１から受ける。そして、キャッシュメモリ制御部１０４は、ＤＲＡＭ１３のキャッシュ領域に読み出し対象のデータが存在するか否かを確認する。キャッシュヒットした場合、キャッシュメモリ制御部１０４は、ＤＲＡＭ１３のキャッシュ領域から読み出し対象のデータを読み出して入出力制御部１２１へ出力する。
これに対して、キャッシュミスヒットの場合、キャッシュメモリ制御部１０４は、データの読出命令をバックエンド制御部１０５へ出力する。その後、キャッシュメモリ制御部１０４は、読み出し対象のデータの入力をバックエンド制御部１０５から受ける。そして、キャッシュメモリ制御部１０４は、取得した読み出し対象のデータをＤＲＡＭ１３のキャッシュ領域に格納するとともに、キャッシュがフルであれば不要なデータを削除する。さらに、キャッシュメモリ制御部１０４は、読み出し対象のデータを入出力制御部１２１へ出力する。
バックエンド制御部１０５は、ホスト２から送信されたディスク２０の構成情報に基づいてプール２００及び論理ボリュームを生成する。この際、バックエンド制御部１０５は、プール２００における全てのデータによる使用量であるディスク実使用量を初期化して０とする。
バックエンド制御部１０５は、データの書込命令をキャッシュメモリ制御部１０４から受ける。そして、バックエンド制御部１０５は、データの書込コマンドをディスクインタフェース１４を介してディスク２０に発行してデータを格納させる。
また、バックエンド制御部１０５は、データの読出命令をキャッシュメモリ制御部１０４から受ける。そして、バックエンド制御部１０５は、データの読出コマンドをディスクインタフェース１４を介してディスク２０に発行してデータを取得する。その後、バックエンド制御部１０５は、読み出したデータをキャッシュメモリ制御部１０４へ出力する。
また、バックエンド制御部１０５は、ガベージコレクションの実行の指示をガベージコレクション制御部１２２から受ける。そして、バックエンド制御部１０５は、メタデータテーブル１０３を参照して参照が無いデータである不要データを特定する。そして、バックエンド制御部１０５は、不要データを削除する。この時、バックエンド制御部１０５は、ガベージコレクション実行の指示で指定されたガベージコレクションの優先度に応じてガベージコレクション処理の延長コマンドの発行を行う。
次に、図１１を参照して本実施例に係るコントローラモジュール１０によるガベージコレクション処理の全体の流れを説明する。図１１は、ガベージコレクション処理の全体のフローチャートである。
入出力制御部１２１は、ホスト２から送信された書込命令をチャネルアダプタ１１を介して受信する（ステップＳ１）。
次に、入出力制御部１２１は、保持するプール使用量を更新する（ステップＳ２）。
ガベージコレクション制御部１２２は、タイマを使用してガベージコレクションの動作タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ３）。ガベージコレクションの動作タイミングが到来しない場合（ステップＳ３：否定）、重複圧縮制御部１０２の処理はステップＳ１へ戻る。
これに対して、ガベージコレクションの動作タイミングが到来したい場合（ステップＳ３：肯定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの定期動作を開始する（ステップＳ４）。
次に、ガベージコレクション制御部１２２は、ストレージシステム１のシステム負荷を確認する。また、ガベージコレクション制御部１２２は、ディスク実使用量をバックエンド制御部１０５から取得して確認する（ステップＳ５）。
次に、ガベージコレクション制御部１２２は、入出力制御部１２１からプール使用量を取得する（ステップＳ６）。
次に、ガベージコレクション制御部１２２は、プール使用量及びディス実使用量を用いてガベージコレクションの優先度を設定する（ステップＳ７）。
その後、ガベージコレクション制御部１２２は、設定した優先度でのガベージコレクションの実行を入出力制御部１２１、キャッシュメモリ制御部１０４及びバックエンド制御部１０５に指示する。入出力制御部１２１、キャッシュメモリ制御部１０４及びバックエンド制御部１０５は、ＩＯ処理を実行しつつ、設定された優先度でガベージコレクションを実行する（ステップＳ８）。
ここで、図１１のステップＳ４〜Ｓ８においてガベージコレクション処理の実行中にも、コントローラモジュール１０は、ＩＯ処理を並行して実施する。
次に、図１２を参照して、プール使用量算出処理の流れについて説明する。図１２は、プール使用量算出処理のフローチャートである。図１２に示した処理は、図１１におけるステップＳ１及びＳ２で実行される処理の一例にあたる。
入出力制御部１２１は、ホスト２から送信された書込命令をチャネルアダプタ１０１を介して受信する（ステップＳ１０１）。
次に、入出力制御部１２１は、重複排除圧縮処理を実行し指定されたデータの書込みを実行する（ステップＳ１０２）。
次に、入出力制御部１２１は、書き込み対象のデータが既存データと重複しないか否かを判定する（ステップＳ１０３）。書き込み対象のデータが既存データと重複する場合（ステップＳ１０３：否定）、入出力制御部１２１は、ステップＳ１０５へ進む。
これに対して、書き込み対象のデータが既存データと重複しない場合（ステップＳ１０３：肯定）、入出力制御部１２１は、プール使用量に書き込み対象のデータによる使用量を加算する（ステップＳ１０４）。
その後、入出力制御部１２１は、書き込みが上書きの場合の元データの参照カウンタが０か否かを判定する（ステップＳ１０５）。元データの参照カウンタが０でない場合（ステップＳ１０５：否定）、入出力制御部１２１は、ステップ１０７へ進む。
これに対して、元データの参照カウンタが０の場合（ステップＳ１０５：肯定）、入出力制御部１２１は、プール使用量から元データによる使用量を減算する（ステップＳ１０６）。
その後、入出力制御部１２１は、重複する既存データが無い場合は書き込むデータをキャッシュメモリ制御部１０４へ出力する。そして、キャッシュメモリ制御部１０４は、キャッシュにデータを書き込む（ステップＳ１０７）。
その後、キャッシュメモリ制御部１０４は、非同期で書き込むデータをキャッシュから読み出し、バックエンド制御部１０５へ出力する。バックエンド制御部１０５は、キャッシュメモリ制御部１０４から入力されたデータを書き込む書込コマンドをディスクインタフェース１４を介してディスク２０に発行してディスク２０にデータを書き込む（ステップＳ１０８）。
次に、図１３を参照して、実施例１に係るコントローラモジュール１０による優先度設定処理の流れについて説明する。図１３は、実施例１に係る優先度設定処理のフローチャートである。図１３に示した処理は、図１２におけるステップＳ４〜Ｓ８で実行される処理の一例にあたる。
ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの定期動作を開始する（ステップＳ２０１）。
次に、ガベージコレクション制御部１２２は、ストレージシステム１のシステム負荷を取得し、システム負荷が負荷閾値以下か否かを判定する（ステップＳ２０２）。システム負荷が負荷閾値以下の場合（ステップＳ２０２：肯定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ディスク使用量からプール使用量を減算し、プール使用量とディスク使用量の差が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２０３）。
プール使用量とディスク使用量の差が閾値以上の場合（ステップＳ２０３：肯定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を高に設定する（ステップＳ２０４）。
一方、システム負荷が負荷閾値より大きい場合（ステップＳ２０２：否定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を通常に設定する（ステップＳ２０５）。同様に、プール使用量とディスク使用量の差が閾値未満の場合（ステップＳ２０３：否定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を通常に設定する（ステップＳ２０５）。
その後、ガベージコレクション制御部１２２は、設定した優先度でのガベージコレクションの実行を入出力制御部１２１、キャッシュメモリ制御部１０４及びバックエンド制御部１０５に指示する。入出力制御部１２１、キャッシュメモリ制御部１０４及びバックエンド制御部１０５は、ＩＯ処理を実行しつつ、設定された優先度でガベージコレクションを実行する（ステップＳ２０６）。
以上に説明したように、本実施例に係るコントローラモジュールは、使用中のデータによる使用量であるプール使用量と、全データによる使用量であるディスク実使用量との差を算出する。そして、コントローラモジュールは、ディスク実使用量とプール使用量との差が閾値以上であれば、ガベージコレクションの実行の優先度を上昇させる。すなわち、コントローラモジュールは、ガベージコレクションの実行の設定を変更して、コントローラモジュールが実行する処理全体のうちのガベージコレクションの割合を上昇させる。
これにより、ガベージコレクションの実行によるディスクの空き容量の確保の効果が高い場合に、ガベージコレクションの割合を上げることができ、迅速に空き容量を確保することができる。言い換えれば、ガベージコレクションを事項しても十分な効果を得られない場合には、ガベージコレクションの処理の割合を維持することで、より多くのＣＰＵ性能をホストコンピュータからのＩＯ処理に割くことが可能となる。結果的に、限りあるディスクのリソースを効率的に使用することが可能となり、ストレージシステムの装置性能を有効に発揮させることができる。
また、システム負荷を用いてガベージコレクションの設定を変更することで、例えば、システム負荷が低く余裕があるタイミングで、ガベージコレクションを優先的に動作させてディスクの空き容量を確保することができ、ＩＯ処理への影響を抑えることができる。
以上のように、本実施例に係るコントローラモジュールは、ストレージ装置における空き容量の確保と処理負荷とのバランスを適切に保つことができ、ストレージ装置の装置性能を向上させることができる。
図１４は、実施例２に係るコントローラモジュールのブロック図である。本実施例に係るコントローラモジュール１０は、ディスク実使用量が閾値以上の場合にガベージコレクションの優先度を高に設定した上で管理者に通知を行うことが実施例１と異なる。本実施例に係るコントローラモジュール１０は、実施例１の各部に加えて報知部１０６を有する。以下の説明では、実施例１で説明した各部の動作については説明を省略する。
ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの定期動作を開始すると、ディスク実使用量をバックエンド制御部１０５から取得する。そして、ガベージコレクション制御部１２２は、ディスク実使用量が予め決められた使用量閾値以上か否かを判定する。
ディスク実使用量が使用量閾値以上の場合、ディスク２０の空き容量が僅少であり危険であると判定できることから、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を高に設定する。次に、ガベージコレクション制御部１２２は、プール使用量を入出力制御部１２１から取得する。そして、ガベージコレクション制御部１２２は、ディスク実使用量からプール使用量を減算して、減算結果であるプール使用量とディスク実使用量との差が閾値以上か否かを判定する。そして、ガベージコレクション制御部１２２は、判定結果を報知部１０６に通知する。
一方、ディスク実使用量が使用量閾値未満の場合はディスク２０の空き容量に余裕があるので、ガベージコレクション制御部１２２は、実施例１と同様にシステム負荷及びプール使用量とディスク実使用量との差を用いてガベージコレクションの優先度を決定する。
報知部１０６は、プール使用量とディスク実使用量との差が閾値以上か否かの判定結果の通知をガベージコレクション制御部１２２から受ける。
プール使用量とディスク実使用量との差が閾値以上の場合、ガベージコレクションを実行することでディスクの空き容量がある程度確保できることが想定できるので、報知部１０６は、ストレージシステム１の性能低下の通知を管理者に通知する。
これに対して、プール使用量とディスク実使用量との差が閾値未満の場合、ガベージコレクションを実行してもディスクの空き容量の確保が困難であると想定できるので、報知部１０６は、ディスク２０の追加推奨を管理者に通知する。この報知部１０６の機能も、ＣＰＵ１２により実現される。
次に、図１５を参照して、本実施例に係るコントローラモジュール１０による優先度設定処理の流れについて説明する。図１５は、実施例２に係る優先度設定処理のフローチャートである。
ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの定期動作を開始する（ステップＳ３０１）。
次に、ガベージコレクション制御部１２２は、ディスク実使用量をバックエンド制御部１０５から取得する。そして、ガベージコレクション制御部１２２は、ディスク実使用量が使用量閾値以上か否かを判定する（ステップＳ３０２）。
ディスク実使用量が使用量閾値以上の場合（ステップＳ３０２：否定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ストレージシステム１のシステム負荷を取得し、システム負荷が負荷閾値以下か否かを判定する（ステップＳ３０３）。システム負荷が負荷閾値以下の場合（ステップＳ３０３：肯定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ディスク使用量からプール使用量を減算し、プール使用量とディスク使用量の差が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ３０４）。
プール使用量とディスク使用量の差が閾値以上の場合（ステップＳ３０４：肯定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を高に設定する（ステップＳ３０５）。
一方、システム負荷が負荷閾値より大きい場合（ステップＳ３０３：否定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を通常に設定する（ステップＳ３０６）。同様に、プール使用量とディスク使用量の差が閾値未満の場合（ステップＳ３０４：否定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を通常に設定する（ステップＳ３０６）。
一方、ディスク実使用量が使用量閾値以上の場合（ステップＳ３０２：肯定）、ガベージコレクション制御部１２２は、ガベージコレクションの優先度を高に設定する（ステップＳ３０７）。
次に、ガベージコレクション制御部１２２は、プール使用量を入出力制御部１２１から取得する。そして、ガベージコレクション制御部１２２は、ディスク実使用量からプール使用量を減算して、プール使用量とディスク実使用量との差が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ３０８）。そして、ガベージコレクション制御部１２２は、判定結果を報知部１０６へ通知する。
プール使用量とディスク実使用量との差が閾値以上の場合（ステップＳ３０８：肯定）、報知部１０６は、ストレージシステム１の性能低下を管理者に通知する（ステップＳ３０９）。
これに対して、プール使用量とディスク実使用量との差が閾値未満の場合（ステップＳ３０８：否定）、報知部１０６は、ディスク２０の追加推奨を管理者に通知する（ステップＳ３１０）。
その後、ガベージコレクション制御部１２２は、設定した優先度でのガベージコレクションの実行を入出力制御部１２１、キャッシュメモリ制御部１０４及びバックエンド制御部１０５に指示する。入出力制御部１２１、キャッシュメモリ制御部１０４及びバックエンド制御部１０５は、ＩＯ処理を実行しつつ、設定された優先度でガベージコレクションを実行する（ステップＳ３１１）。
以上に説明したように、本実施例に係るコントローラモジュールは、ディスク実使用量が使用量閾値以上の場合、ガベージコレクションの優先度を高に設定する。さらに、コントローラモジュールは、プール使用量とディスク実使用量の差から判定される現在のストレージシステムの状態を管理者に通知する。
これにより、ディスクの空き容量が僅少な場合に、ガベージコレクション処理を優先させることができ、迅速にディスクの空き容量を確保することができる。また、ディスクの空き容量が僅少で危険な状態と考えられる場合に、管理者にストレージシステムの状態を通知することで障害発生前の対応を促すことができ、ストレージシステムの運転の継続性を維持して信頼性を確保することができる。
１ ストレージシステム
２ ホスト
１０ コントローラモジュール
１１ チャネルアダプタ
１２ ＣＰＵ
１３ ＤＲＡＭ
１４ ディスクインタフェース
２０ ディスク
１０２ 重複圧縮制御部
１０３ メタデータテーブル
１０４ キャッシュメモリ制御部
１０５ バックエンド制御部
１０６ 報知部
２００ プール

Claims (10)

  1. データの書込命令を受信し、ストレージ装置の格納領域に対する前記データの書込処理を実行し、前記書込処理を実行した場合、前記書込処理の内容に応じて前記格納領域における使用中データによる第１使用量を取得する書込処理部と、
    書込処理部により取得された前記第１使用量及び前記格納領域に格納された全データによる第２使用量を基に、空き容量確保処理の設定を決定し、決定した前記設定で前記空き容量確保処理を実行する容量確保実行部と
    を備えたことを特徴とするストレージ制御装置。
  2. 前記容量確保実行部は、前記第１使用量及び前記第２使用量に加えて、前記ストレージ装置の処理負荷を基に、空き容量確保処理の設定を決定することを特徴とする請求項１に記載のストレージ制御装置。
  3. 前記容量確保実行部は、前記第１使用量と前記第２使用量との差を基に、前記設定を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のストレージ制御装置。
  4. 前記設定は、前記ストレージ装置が実行する処理における前記空き容量確保処理の割合であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のストレージ制御装置。
  5. 前記容量確保実行部は、前記第１使用量と前記第２使用量との差が閾値未満の場合に、前記空き容量確保処理の前記割合を上昇させることを特徴とする請求項４に記載のストレージ制御装置。
  6. 前記書込処理部は、前記書込処理において重複排除処理及び圧縮処理を実行し、既存データと重複しない場合はデータを書き込み且つ書き込んだデータへの参照情報を格納し、前記既存データと重複する場合は前記既存データへの前記参照情報を格納し、前記既存データを上書きする場合は前記既存データへの前記参照情報を削除し、前記参照情報を基に前記参照情報を有するデータを使用中データとすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のストレージ制御装置。
  7. 前記容量確保実行部は、前記空き容量確保処理として前記格納領域における前記使用中データ以外の不要データの削除を実行することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のストレージ制御装置。
  8. 前記容量確保実行部は、前記第１使用量が閾値未満の場合、前記空き容量確保処理の前記割合を上昇させることを特徴とする請求項４又は５に記載のストレージ制御装置。
  9. 前記第１使用量が使用量閾値未満の場合、前記第１使用量と前記第２使用量との差を基にストレージ装置の状態を判定して報知する報知部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のストレージ制御装置。
  10. データの書込命令を受信し、ストレージ装置の格納領域に対する前記データの書込処理を実行し、
    前記書込処理を実行した場合、前記書込処理の内容に応じて前記格納領域における不要データを除いた使用可能データによる第１使用量を取得し、
    取得した前記第１使用量及び前記格納領域に格納された全データによる第２使用量を基に、空き容量確保処理の設定を決定し、
    決定した前記設定で前記空き容量確保処理を実行する
    処理をコンピュータに実行させることを特徴とするストレージ制御プログラム。
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