JP2024000105A - 計算機システム、及び冗長化要素構成方法 - Google Patents

計算機システム、及び冗長化要素構成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】容易且つ適切にストレージシステムにおける信頼性を向上できるようにする。【解決手段】複数のインスタンス４０をリスク境界で区分された複数のサブゾーンのいずれかに配置可能なストレージシステムを含む計算機システムにおいて、計算機システムのプロセッサを、複数のストレージ（７３）から提供される容量プールに基づくボリュームに対するＩ／Ｏ処理を制御するストレージコントローラ（７２）を、複数のサブゾーン３０に配置された複数のインスタンス４０に冗長化して構成させるようにする。【選択図】図６

Description

本発明は、リスク境界で区分された複数のサブゾーンに複数のインスタンスを配置可能なストレージシステムを含む計算機システムにおけるデータの管理に関わる構成要素の構成技術に関する。
例えば、汎用サーバ上でストレージソフトを動作させることによりストレージを構成するＳＤＳ（Software Defined Storage）技術を応用して、パブリッククラウド上で動作させるクラウドＳＤＳサービスが提案されている。
パブリッククラウドで高い可用性を実現するために、例えばアベイラビリティゾーンまたはゾーンとよばれるデータセンタを複数用意し、データやサービスを複数のデータセンタにまたがるように構成することが行われている。
また、近年では、アベイラビリティゾーン内においても、電源境界やラック境界等のリスク境界で区分されたサブゾーンを活用して可用性を高めることができるようになっている。
関連する技術としては、特許文献１には、それぞれが異なるサブゾーンに配置された複数のインスタンスから構成されるスプレッドプレースメントグループ（ＳＰＧ）の技術が開示されている。また、特許文献２には、電源境界をまたいでボリュームのパーティションのレプリカを配置する技術が開示されている。また、特許文献３には、一定の障害耐性を確保しつつ、自由度が高いストレージシステムを構築する技術が開示されている。
米国特許第１０５３６３４０号明細書 米国特許第９８２６０４１号明細書 特開２０２０－６４４７３号公報
ストレージシステムにおいては、管理するデータの高可用化等の信頼性を向上することが要請されている。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、容易且つ適切にストレージシステムにおける信頼性を向上させることのできる技術を提供することにある。
上記目的を達成するため、一観点に係る計算機システムは、複数のインスタンスをリスク境界で区分された複数のサブゾーンのいずれかに配置可能なストレージシステムを含む計算機システムであって、前記計算機システムのプロセッサは、複数のストレージから提供される容量プールに基づくボリュームに対するＩ／Ｏ処理を制御するストレージコントローラを、複数のサブゾーンに配置された複数のインスタンスに冗長化して構成させる。
本発明によれば、容易且つ適切にストレージシステムにおける信頼性を向上させることができる。
図１は、一実施形態に係る計算機システムの全体構成図である。 図２は、一実施形態に係るアベイラビリティゾーンの構成図である。 図３は、一実施形態に係るアベイラビリティゾーンにおけるストレージクライアントとＳＤＳクラスタとの構成図である。 図４は、一実施形態に係るスプレッドプレースメントグループの配置を説明する図である。 図５は、一実施形態に係るベアメタルサーバの構成図である。 図６は、一実施形態に係るＳＤＳクラスタの構成図である。 図７は、一実施形態に係るＳＤＳクラスタのスケールアウトを説明する図である。 図８は、一実施形態に係る冗長グループの他の構成例を示す図である。 図９は、一実施形態に係る冗長容量プール機能の構成例を示す図である。 図１０は、一実施形態に係る冗長容量プール機能の他の構成例を示す図である。 図１１は、一実施形態に係るグローバル容量プールの構成を示す図である。 図１２は、一実施形態に係る冗長ストレージコントローラ機能の構成図である。 図１３は、一実施形態に係る冗長ストレージコントローラ機能のフェイルオーバを説明する図である。 図１４は、一実施形態に係る冗長ＳＤＳクラスタ管理機能の構成図である。 図１５は、一実施形態に係るＳＤＳクラスタデプロイ管理機能を有するインスタンスのメモリの構成図である。 図１６は、一実施形態に係る冗長ＳＤＳクラスタ管理機能を有するインスタンスのメモリの構成図である。 図１７は、一実施形態に係る冗長グループ－スプレッドプレースメントグループマッピングテーブルの構成図である。 図１８は、一実施形態に係るスプレッドプレースメントグループ－インスタンスマッピングテーブルの構成図である。 図１９は、一実施形態に係るスプレッドプレースメントグループ構成テーブルの構成図である。 図２０は、一実施形態に係るＳＤＳクラスタデプロイ処理のフローチャートである。 図２１は、一実施形態に係るオプション計算処理のフローチャートである。 図２２は、一実施形態に係るインスタンスデプロイ処理のフローチャートである。 図２３は、一実施形態に係るＳＤＳクラスタ拡張処理のフローチャートである。 図２４は、一実施形態に係るサービスボリューム生成処理のフローチャートである。
実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
以下の説明では、「ＡＡＡテーブル」の表現にて情報を説明することがあるが、情報は、どのようなデータ構造で表現されていてもよい。すなわち、情報がデータ構造に依存しないことを示すために、「ＡＡＡテーブル」を「ＡＡＡ情報」と呼ぶことができる。
また、以下の説明では、「プログラム」を動作の主体として処理を説明する場合があるが、プログラムは、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit））によって実行されることで、定められた処理を、適宜に記憶部（例えばメモリ）及び／又はインターフェース（例えばポート）を用いながら行うため、処理の動作の主体がプログラムとされてもよい。プログラムを動作の主体として説明された処理は、プロセッサ或いはそのプロセッサを有する計算機（例えば、サーバ）が行う処理としてもよい。また、プロセッサが行う処理の一部又は全部を行うハードウェア回路を含んでもよい。また、プログラムは、プログラムソースからインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバ又はコンピュータ読取可能な（例えば非一時的な）記録メディアであってもよい。また、以下の説明において、２以上のプログラムが１つのプログラムとして実現されてもよいし、１つのプログラムが２以上のプログラムとして実現されてもよい。
図１は、一実施形態に係る計算機システムの全体構成図である。
計算機システム１は、ストレージシステムが動作する環境の一例であり、１以上のユーザ端末３と、１以上のリージョン１０とを含む。ユーザ端末３と、リージョン１０とは、ネットワークの一例としてのインターネット２を介して接続されている。
ユーザ端末３は、リージョン１０が提供する各種サービスを利用するユーザの端末である。リージョン１０が複数ある場合には、リージョン１０は、例えば、異なる国に配置される。
リージョン１０は、リージョンゲートウェイ１１と、１以上のアベイラビリティゾーン２０とを含む。リージョンゲートウェイ１１は、各アベイラビリティゾーン２０とインターネット２とを通信可能に接続する。
リージョン１０における複数のアベイラビリティゾーン２０は、例えば、異なる建物に配置されており、それぞれが他のアベイラビリティゾーン２０に影響を与えないように、電源、空調、及びネットワークが独立している。
アベイラビリティゾーン２０は、アベイラビリティゾーンゲートウェイ２１と、計算、ネットワーク、ストレージ等のリソース２９とを含む。
図２は、一実施形態に係るアベイラビリティゾーンの構成図である。
アベイラビリティゾーン２０は、アベイラビリティゾーンゲートウェイ２１と、スパインネットワークスイッチ２２と、クラウドストレージサービス２３と、複数のサブゾーン３０とを含む。
アベイラビリティゾーンゲートウェイ２１は、リージョンゲートウェイ１１と、スパインネットワークスイッチ２２との間を通信可能に接続する。
クラウドストレージサービス２３は、複数の記憶デバイス等を含み各種データを格納する機能をサブゾーン３０に対して提供する。
スパインネットワークスイッチ２２は、アベイラビリティゾーンゲートウェイ２１と、クラウドストレージサービス２３と、複数のサブゾーン３０との間の通信を仲介する。スパインネットワークスイッチ２２と、複数のサブゾーン３０との間は、スパインリーフ型で接続されている。
サブゾーン３０は、リーフネットワークスイッチ３１と、１以上のベアメタルサーバ３２と、ＰＤＵ（Power Distribution Unit）３３とを含む。なお、サブゾーン３０に無停電電源装置（UPS）を備えてもよい。各サブゾーン３０は、電源やネットワークのリスク境界で区分されている。すなわち、各サブゾーン３０は、他のサブゾーン３０に障害の影響が及ばないように、ＰＤＵ３３と、リーフネットワークスイッチ３１とがサブゾーン３０ごとに独立して設けられている。サブゾーン３０は、例えば、１つのサーバラックとして構成されてもよく、複数のサーバラックとして構成されてもよい。
ベアメタルサーバ３２は、１以上のインスタンス４０を含む。インスタンス４０は、処理を実行する機能部であり、例えば、ベアメタルサーバ３２上で稼働する仮想マシーン（ＶＭ）であってもよい。
リーフネットワークスイッチ３１は、各ベアメタルサーバ３２をスパインネットワークスイッチ２２と通信可能に接続する。ＰＤＵ３３は、各ベアメタルサーバ３２に電源（例えば、商用電源）からの電力を分配して供給するユニットである。
図３は、一実施形態に係るアベイラビリティゾーンにおけるストレージクライアントとＳＤＳクラスタとの構成図である。
アベイラビリティゾーン２０は、ストレージクライアント４２が構成されたインスタンス４０と、ＳＤＳ（Software Defined Storage）クラスタデプロイ管理機能４１が構成されたインスタンス４０と、ＳＤＳクラスタ４５を構成する複数のインスタンス４０と、各インスタンス４０とを通信可能に接続する仮想ネットワークスイッチ４４とを含む。
ストレージクライアント４２は、ＳＤＳクラスタ４５が提供する記憶領域を利用した各種処理を実行する。ＳＤＳクラスタデプロイ管理機能４１は、ＳＤＳクラスタ４５のデプロイを管理する処理を実行する。
ＳＤＳクラスタ４５は、複数のインスタンス４０によって構成されている。ＳＤＳクラスタ４５はデータを管理するストレージシステムとして各種処理を行う。ＳＤＳクラスタ４５の各インスタンスでは、後述する冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１、冗長ストレージコントローラ機能７２、冗長容量プール機能７３などが動作する。ＳＤＳクラスタ４５が管理するデータは、インスタンス４０の内部の記憶デバイスに格納してもよいし、インスタンス４０の外部の記憶デバイスに格納してもよい。外部の記憶デバイスとは、例えばクラウドストレージサービス２３が提供するボリュームである。
なお、図３では、ストレージクライアント４２が稼働するインスタンス４０と、ＳＤＳクラスタ４５を構成するインスタンス４０とを同一のアベイラビリティゾーン２０に、配置している例を示しているが、本発明はこれに限られず、それらが別のアベイラビリティゾーン２０に配置されていてもよい。
図４は、一実施形態に係るスプレッドプレースメントグループの配置を説明する図である。
ここで、スプレッドプレースメントグループ（ＳＰＧ：Spread Placement Group）５０とは、１つのサブゾーン３０については１つのインスタンス４０として、複数のサブゾーン３０の複数のインスタンス４０で構成されるグループである。
図４に示す例においては、アベイラビリティゾーン２０において、６つのインスタンス４０で構成されたＳＰＧ５０が、４つ構成されている状態を示している。このような構成では、各ＳＰＧ５０においては、いずれかのサブゾーン３０において電源やネットワークの障害が発生しても、他のサブゾーン３０の電源やネットワークに影響が及ばず、他のサブゾーン３０のインスタンス４０は処理を継続して行うことができる。
次に、ベアメタルサーバ３２のハードウェア構成について説明する。
図５は、一実施形態に係るベアメタルサーバの構成図である。
ベアメタルサーバ３２は、ＮＩＣ（Network Interface Card）６１と、プロセッサの一例としてのＣＰＵ６２と、メモリ６３と、記憶デバイス６４とを含む。
ＮＩＣ６１は、例えば有線ＬＡＮカードや無線ＬＡＮカードなどのインターフェースである。
ＣＰＵ６２は、メモリ６３に格納されているプログラムに従って各種処理を実行する。
メモリ６３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）であり、ＣＰＵ６２で実行されるプログラムや、必要な情報を記憶する。
記憶デバイス６４は、ＮＶＭｅドライブや、ＳＡＳドライブや、ＳＡＴＡドライブのいずれであってもよい。記憶デバイス６４は、ＣＰＵ６２で実行されるプログラムや、ＣＰＵ６２に利用されるデータを記憶する。なお、ベアメタルサーバ３２においては、記憶デバイス６４を備えていなくてもよい。
ベアメタルサーバ３２の各構成については、ベアメタルサーバ３２上で構成されるインスタンス４０に対して仮想的に割り当てられる。
図６は、一実施形態に係るＳＤＳクラスタの一例の構成図である。
ＳＤＳクラスタ４５は、１以上（図６の例では、３つ）の冗長グループ７０を含む。冗長グループ７０は、容量プールの機能と、ストレージコントローラの機能と、ＳＤＳクラスタの管理機能との冗長化を完結するインスタンス４０のグループである。
冗長グループ７０は、１以上（図６では、１つ）のＳＰＧ５０を含む。ＳＰＧ５０は、複数（図６の例では、６つ）のインスタンス４０を含む。
１つの冗長グループ７０（図６では、ＲＧ＃１）においては、複数のインスタンス４０により、ＳＤＳクラスタ管理機能を冗長化させた機能である冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１が構成されている。また、各ＲＧ７０においては、複数のインスタンス４０により、ストレージコントローラを冗長化させた機能である冗長ストレージコントローラ機能７２と、容量プールを冗長化させた機能である冗長容量プール機能７３とが構成されている。
図６の例では、冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１と、冗長ストレージコントローラ機能７２と、冗長容量プール機能７３とが、同一のＳＰＧ５０内のインスタンス４０により構成されており、いずれかのインスタンス４０のサブゾーン３０に障害が発生しても、他のサブゾーン３０のインスタンス４０に機能をフェイルオーバすることができる。
次に、ＳＤＳクラスタ４５のスケールアウトについて説明する。
図７は、一実施形態に係るＳＤＳクラスタのスケールアウトを説明する図である。図７は、図７（１）に示す３つのＲＧ７０（ＲＧ＃１，ＲＧ＃２，ＲＧ＃３）を有するＳＤＳクラスタ４５をスケールアウトする場合の例を示している。
冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１は、ＳＤＳクラスタ４５をスケールアウトする場合には、図７（２）に示すように、ＲＧ７０単位で増設する。具体的には、冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１は、ＲＧ７０（ＲＧ＃４）を構成するＳＰＧ５０を決定し、ＳＰＧ５０の複数のインスタンス４０により、冗長ストレージコントローラ機能７２と、冗長容量プール機能７３とを構築する。
次に、冗長グループ７０の他の構成例について説明する。
図８は、一実施形態に係る冗長グループの他の構成例を示す図である。
ＲＧ７０として、図６では、１つのＳＰＧ５０で構成する例を示していたが、例えば、ＳＤＳクラスタ管理機能、ストレージコントローラ、容量プールの冗長度が２以上である場合には、ＲＧ７０を複数のＳＰＧ５０で構成しても一部の障害に対して対処できるので、複数のＳＰＧ５０で構成するようにしてもよい。例えば、冗長度がｎの場合には、ＲＧ７０をｎ個のＳＰＧ５０で構成してもよい。ここで、冗長度とは、同時に障害が発生しても耐えられる数である。
また、ＲＧ７０として必要なインスタンス４０の数が、ＳＰＧとしてサポート可能なインスタンス数よりも大きい場合や、ＳＰＧで実際に割り当て可能なインスタンスの数より大きい場合には、ＲＧ７０を複数のＳＰＧ５０で構成してもよい。この場合には、ＳＤＳクラスタのデプロイや、ＳＤＳクラスタの拡張の失敗を抑制することができる。
図８の例では、ＲＧ７０は、２つのＳＰＧ５０（ＳＰＧ＃ａ１，ＳＰＧ＃ａ２）により構成されている。各ＳＰＧ５０は、３つのインスタンス４０を含んでいる。なお、各ＳＰＧ５０におけるインスタンス４０の数は、同数としているが、これに限らず、インスタンス４０の数が異なっていてもよい。
次に、冗長容量プール機構の構成例を説明する。
図９は、一実施形態に係る冗長容量プール機能の構成例を示す図である。図９は、冗長容量プール８０において、ミラーリングによる冗長化を利用した例である。
図９の例では、ＲＧ７０を構成する複数のインスタンス４０のそれぞれにクラウドストレージサービス２３により提供される１以上の記憶デバイス２４が接続されている。これらインスタンス４０において、別のインスタンス４０に接続された記憶デバイス２４の記憶領域に基づくチャンクにより、プライマリチャンク８１とセカンダリチャンク８２とのペアを構成している。冗長容量プール８０は、プライマリチャンク８１の記憶領域に基づいて構成されている。冗長容量プール機能７３は、冗長容量プール８０の記憶領域に基づいて、クライアントに利用させるボリュームであるサービスボリューム８３を冗長ストレージコントローラ機能７２に提供する。なお、記憶デバイス２４に代えて、各インスタンス４０の内部の記憶デバイス６４を用いるようにしてもよい。
次に、冗長容量プール機構の他の構成例を説明する。
図１０は、一実施形態に係る冗長容量プール機能の他の構成例を示す図である。図１０は、冗長容量プール８０において、Ｅｒａｓｕｒｅ Ｃｏｒｄｉｎｇ（４Ｄ２Ｐ）による冗長化を利用した例である。
図１０の例では、ＲＧ７０を構成する複数のインスタンス４０のそれぞれにクラウドストレージサービス２３により提供される１以上の記憶デバイス２４が接続されている。これらインスタンス４０において、複数（図では、６つ）のインスタンス４０に接続された記憶デバイス２４の記憶領域を用いて４Ｄ２Ｐ構成が構築されている。４つのＤはデータチャンク、２つのＰはパリティデータを格納するパリティチャンクである。冗長容量プール８０は、データチャンクのデータ領域に基づいて構成されている。冗長容量プール機能７３は、冗長容量プール８０の記憶領域に基づいて、クライアントに利用させるボリュームであるサービスボリューム８３を冗長ストレージコントローラ機能７２に提供する。なお、記憶デバイス２４に代えて、各インスタンス４０の内部の記憶デバイス６４を用いるようにしてもよい。
次に、ＳＤＳクラスタ４５が複数のＲＧ７０で構成される場合におけるグローバル容量プール８４について説明する。
図１１は、一実施形態に係るグローバル容量プールの構成を示す図である。
各冗長容量プール機能７３は、各ＳＰＧ５０で構成される複数の冗長容量プール８０をＳＤＳクラスタ４５が提供する１つのグローバル容量プール８４として管理する。
次に、冗長ストレージコントローラ機能７２について説明する。
図１２は、一実施形態に係る冗長ストレージコントローラ機能の構成図である。
図１２の例では、ＲＧ７０を構成する複数のインスタンス４０により、冗長ストレージコントローラ機能７２が構成されている。冗長ストレージコントローラ機能７２においては、各インスタンス４０にサービスボリューム８３をクライアントに提供する稼働系のコントローラ９０（ストレージコントローラの一例：アクティブコントローラ）を配置され、他の１以上（図１２の例では、２つ）のインスタンス４０に稼働系のコントローラ９０のフェイルオーバ先となる待機系のコントローラ９０（ストレージコントローラの一例：スタンバイコントローラ）が配置されている。コントローラ９０は、サービスボリューム８３に対するＩ／Ｏ処理等を実行する。アクティブコントローラと、スタンバイコントローラとは、管理対象のサービスボリュームの管理情報（アクティブコントローラのＩＤ，サービスボリュームへの接続情報、冗長容量プールにおけるサービスボリュームのデータレイアウト等）を同期している。
図１２の例では、インスタンス＃１に、サービスボリューム＃１－ｘを管理するアクティブコントローラ＃１が配置され、インスタンス＃２，＃３に、アクティブコントローラ＃１に対応する待機系のスタンバイコントローラ＃１－１，＃１－２がそれぞれ配置されている。また、インスタンス＃２に、サービスボリューム＃２－ｘを管理するアクティブコントローラ＃２が配置され、インスタンス＃３，＃１に、アクティブコントローラ＃２に対応する待機系のスタンバイコントローラ＃２－１，＃２－２がそれぞれ配置されている。また、インスタンス＃３に、サービスボリューム＃３－ｘを管理するアクティブコントローラ＃３が配置され、インスタンス＃１，＃２に、アクティブコントローラ＃３に対応する待機系のスタンバイコントローラ＃３－１，＃３－２がそれぞれに配置されている。
次に、一実施形態に係る冗長ストレージコントローラ機能のフェイルオーバについて説明する。
図１３は、一実施形態に係る冗長ストレージコントローラ機能のフェイルオーバを説明する図である。図１３は、図１２に示すインスタンス＃１においてインスタンス障害が発生した場合の例を示している。
インスタンス＃１に障害が発生した場合には、アクティブコントローラ＃１の待機系のスタンバイコントローラ＃１－１がアクティブコントローラ＃１に昇格して動作することとなる。そして、インスタンス＃１で管理されていたサービスボリューム＃１－ｘは、インスタンス＃２のアクティブコントローラ＃１により管理されることとなる。
フェイルオーバした際のストレージクライアント４２からのサービスボリューム８３へのアクセス先の切り替えについては、公知の技術であるＡＬＵＡ（Asymmetric Logical Unit Access）等の仕組みを利用することができる。したがって、ストレージクライアント４２は、インスタンス＃１に対して発行していたサービスボリューム＃１－ｘへのＩＯリクエストを切替後のインスタンス＃２に対して発行することとなる。
この後、さらにインスタンス＃２に障害が発生した場合には、スタンバイコントローラ＃１－２がアクティブコントローラ＃１に昇格し、スタンバイコントローラ＃２－１がアクティブコントローラ＃２に昇格し、これらインスタンス＃３のアクティブコントローラが、サービスボリューム＃１－ｘ，＃２－ｘを管理するようになる。
次に、冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１について説明する。
図１４は、一実施形態に係る冗長ＳＤＳクラスタ管理機能の構成図である。
図１４の例では、ＲＧ７０を構成する複数のインスタンス４０により、冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１が構成されている。冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１においては、１つのインスタンス４０にＳＤＳクラスタを管理する稼働系のクラスタ管理部９２（プライマリマスタ）が配置され、他の１以上（図１４の例では、２つ）のインスタンス４０に稼働系のクラスタ管理部９２のフェイルオーバ先となる待機系のクラスタ管理部９２（セカンダリマスタ１，セカンダリマスタ２）が配置されている。クラスタ管理部９２は、ストレージクラスタ管理部の一例である。
インスタンス＃１，＃２，＃３のすべてが稼働している場合には、インスタンス＃１のクラスタ管理部９２（プライマリマスタ）がクラスタ管理を行う。この場合、クラスタ管理情報（クラスタを構成するインスタンス、サービスボリューム等の情報）は、インスタンス＃２，＃３に同期される。
ここで、インスタンス＃１が停止した場合には、インスタンス＃２のクラスタ管理部９２（セカンダリマスタ１）がプライマリマスタに昇格して、クラスタ管理を行い、さらに、インスタンス＃２が停止した場合には、インスタンス＃３のセカンダリマスタ２がプライマリマスタに昇格して、クラスタ管理を行うこととなる。
次に、ＳＤＳクラスタデプロイ管理機能４１を有するインスタンス４０のメモリ６３の構成について説明する。
図１５は、一実施形態に係るＳＤＳクラスタデプロイ管理機能を有するインスタンスのメモリの構成図である。
ＳＤＳクラスタデプロイ管理機能４１を有するインスタンス４０のメモリ６３は、冗長グループ（ＲＧ）－スプレッドプレースメントグループ（ＳＰＧ）マッピングテーブル１０１と、スプレッドプレースメントグループ（ＳＰＧ）－インスタンスマッピングテーブル１０２と、スプレッドプレースメントグループ構成テーブル１０３と、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４と、ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５とを格納する。
ＲＧ－ＳＰＧマッピングテーブル１０１は、ＲＧと、ＲＧに含まれるＳＰＧとの対応関係を格納する。ＳＰＧ－インスタンスマッピングテーブル１０２は、ＳＰＧとＳＰＧを構成するインスタンスの対応関係を格納する。ＳＰＧ構成テーブル１０３は、ＳＰＧの構成の候補の情報を格納する。ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、インスタンス４０のＣＰＵ６２に実行されることによりＳＤＳクラスタをデプロイするＳＤＳクラスタデプロイ処理（図２０参照）を実行する。ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５は、インスタンス４０のＣＰＵ６２に実行されることによりＳＤＳクラスタ４５を拡張するＳＤＳクラスタ拡張処理（図２３参照）を実行する。
次に、冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１を有するインスタンス４０のメモリ６３の構成について説明する。
図１６は、一実施形態に係る冗長ＳＤＳクラスタ管理機能を有するインスタンスのメモリの構成図である。
冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１を有するインスタンス４０のメモリ６３は、サービスボリューム生成プログラム１１１を格納する。サービスボリューム生成プログラム１１１は、インスタンス４０のＣＰＵ６２に実行されることにより、サービスボリュームを生成するサービスボリューム生成処理（図２４参照）を実行する。
次に、ＲＧ－ＳＰＧマッピングテーブル１０１について説明する。
図１７は、一実施形態に係る冗長グループ－スプレッドプレースメントグループマッピングテーブルの構成図である。
ＲＧ－ＳＰＧマッピングテーブル１０１のエントリは、冗長グループＩＤ１０１ａと、スプレッドプレースメントグループ（ＳＰＧ）ＩＤ１０１ｂとのフィールドを含む。
冗長グループＩＤ１０１ａには、冗長グループの識別子（冗長グループＩＤ：ＲＧ ＩＤ）が格納される。ＳＰＧ ＩＤ１０１ｂには、同一エントリの冗長グループに含まれるＳＰＧの識別子（ＳＰＧ ＩＤ）が格納される。
例えば、図１７のＲＧ－ＳＰＧマッピングテーブル１０１の例によると、ＲＧ ＩＤが２のＲＧには、ＳＰＧ ＩＤが２２，３１のＳＰＧが含まれていることがわかる。
次に、ＳＰＧ－インスタンスマッピングテーブル１０２について説明する。
図１８は、一実施形態に係るスプレッドプレースメントグループ－インスタンスマッピングテーブルの構成図である。
ＳＰＧ－インスタンスマッピングテーブル１０２のエントリは、スプレッドプレースメントグループＩＤ１０２ａと、インスタンスＩＤ１０２ｂと、冗長ＳＤＳクラスタ管理機能１０２ｃとのフィールドを含む。
スプレッドプレースメントグループＩＤ１０２ａには、ＳＰＧ ＩＤが格納される。インスタンスＩＤ１０２ｂには、エントリにおけるＳＰＧ ＩＤのＳＰＧに含まれるインスタンスのＩＤ（インスタンスＩＤ）が格納される。冗長ＳＤＳクラスタ管理機能１０２ｃには、エントリに対応するインスタンスにおいて稼働する冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１のクラスタ管理部９２の種別が格納される。種別としては、稼働中のクラスタ管理部であることを示すプライマリマスタと、待機中のクラスタ管理部であることを示すセカンダリマスタ（セカンダリマスタが複数ある場合には、セカンダリマスタ１，セカンダリマスタ２，・・・）とがある。なお、冗長ＳＤＳクラスタ管理機能１０２ｃの情報は、ＳＰＧ－インスタンスマッピングテーブル１０２とは別に管理されてもよい。
次に、ＳＰＧ構成テーブル１０３について説明する。
図１９は、一実施形態に係るスプレッドプレースメントグループ構成テーブルの構成図である。図１９（１）は、ＲＧのインスタンス数がＳＰＧの数で割り切れる場合の例であり、図１９（２）は、ＲＧのインスタンス数がＳＰＧの数で割り切れない場合の例である。
ＳＰＧ構成テーブル１０３は、ＳＤＳクラスタ４５を構成するＲＧ毎に対応付けて設けられている。ＳＰＧ構成テーブル１０３は、ＲＧにおけるＳＰＧの構成のオプション毎のエントリを格納する。ＳＰＧ構成テーブル１０３のエントリは、オプション＃１０３ａと、グループ数１０３ｂと、エレメント数１０３ｃとを含む。
オプション＃１０３ａには、エントリに対応するオプションの番号が格納される。グループ数１０３ｂには、エントリに対応するオプションの構成におけるＳＰＧの数が格納される。エレメント数１０３ｃには、エントリに対応するオプションでのＳＰＧに含まれるエレメント（構成要素、本例では、インスタンス）の数が格納される。
ここで、図１９（１）に示すようにオプションでのＲＧのインスタンス数（６）がＳＰＧの数（２）で割り切れる場合には、２つ目のエントリに示すように、エレメント数１０３ｃには、１つのエレメント数が格納される。図１９（２）に示すように、オプションでのＲＧのインスタンス数（７）がＳＰＧの数（２）で割り切れない場合には、２つ目のエントリに示すように、エレメント数１０３ｃには、複数のグループについてのエレメント数が格納される。
次に、ＳＤＳクラスタデプロイ処理について説明する。ＳＤＳクラスタデプロイ処理は、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４が、例えば、ユーザ端末３からＳＤＳクラスタのデプロイの指示があった場合に実行される。
図２０は、一実施形態に係るＳＤＳクラスタデプロイ処理のフローチャートである。
ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４（厳密には、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４を実行するＣＰＵ６２）は、ＳＰＧのグループ数と、ＳＰＧにおけるエレメント（インスタンス）の数とのオプションを計算するオプション計算処理（図２１参照）を実行する（Ｓ１１）。
次いで、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、ＳＰＧを用いたインスタンスのデプロイを行うインスタンスデプロイ処理（図２２参照）を実行する（Ｓ１２）。
次いで、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、インスタンスがデプロイされたＳＰＧと、そのＳＰＧを含むＲＧとの対応関係のマッピング（ＲＧ－ＳＰＧマッピングテーブル１０１）を作成する（Ｓ１３）。
次いで、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、いずれか１つの冗長グループの複数のインスタンス４０で、冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１を構築する（Ｓ１４）。ここで、冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１の各ＳＤＳクラスタ管理部は、冗長グループのすべてのインスタンス４０で構築しなくてもよく、例えば、必要な冗長度＋１のインスタンス４０に構築すればよい。
次いで、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、各冗長グループを対象にループ１の処理（Ｓ１５～Ｓ１７）を実行する。ここで、ループ１において処理対象の冗長グループを対象冗長グループということとする。
ループ１の処理では、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、対象冗長グループの複数のインスタンス４０で冗長ストレージコントローラ機能７２を構築する（Ｓ１５）。次いで、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、対象冗長グループの複数のインスタンス４０で冗長容量プール機能７３を構築する（Ｓ１６）。次いで、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、対象冗長グループの冗長容量プール８０をグローバル容量プール８４に登録する（Ｓ１７）。
ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、各冗長グループを対象にループ１の処理を行い、すべての冗長グループに対して処理を終えた場合には、ＳＤＳクラスタデプロイ処理を終了する。
このＳＤＳクラスタデプロイ処理によると、障害に耐えうる冗長化が行われたＳＤＳクラスタを作成することができる。
次に、オプション計算処理（Ｓ１１）について説明する。
図２１は、一実施形態に係るオプション計算処理のフローチャートである。
ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、冗長グループのグループ数と、各冗長グループのインスタンス数ＩＲを決定する（Ｓ２１）。ここで、冗長グループのグループ数と、インスタンス数ＩＲとは、例えば、ユーザから指定されたＳＤＳクラスタにおける全インスタンス数と、指定されたデータの保護（冗長化）を実現するために必要な最少のインスタンス数（必要最少インスタンス数）とに基づいて決定してもよい。
例えば、全インスタンス数が１２であり、データ保護として、４Ｄ２Ｐ構成が指定されている場合には、必要最少インスタンス数が６であるので、冗長グループ数は、１２／６＝２としてもよい。また、全インスタンス数が２０である場合には、冗長グループ数は、２０／６＝３．３３・・の小数部分を切り捨てて３としてもよい。この場合には、各冗長グループのインスタンス数は、７，７，６としてもよいし、８，６，６としてもよい。また、全インスタンス数が、必要最少インスタンス数よりも少ない場合には、冗長グループ数を１として、インスタンス数を必要最少インスタンス数としてもよい。また、冗長グループのグループ数と、各冗長グループのインスタンス数ＩＲの指定をユーザから受け付けるようにしてもよい。
次いで、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、最大グループ数Ｇｍａｘを計算する（Ｓ２２）。ここで、Ｇｍａｘ＝ｍａｘ（Ｒｄ，Ｒｃ，Ｒｍ）であり、Ｒｄは、指定されたデータ保護でのデータの冗長度であり、Ｒｃは、冗長ストレージコントローラ機能の冗長度であり、Ｒｍは、冗長ＳＤＳクラスタ管理機能の冗長度である。
ここで、冗長度とは、障害が発生しても耐えうる数である。例えば、データをミラー構成とする場合には、データの冗長度は１であり、４Ｄ２Ｐ構成とする場合には、データの冗長度は２である。また、ストレージコントローラを、アクティブ、スタンバイ、スタンバイの３つで構成する場合には、冗長ストレージコントローラ機能の冗長度は２である。
次いで、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、グループ数ｉ（ｉは、１からＧｍａｘまでの昇順）のそれぞれについて、ループ２の処理（Ｓ２３～Ｓ２６）を実行する。
ループ２の処理では、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、冗長グループのインスタンス数ＩＲをｉで割った値を、ＳＰＧの基本エレメント数ｅｉとする（Ｓ２３）。なお、ＩＲをｉで割り切れない場合には、割った値の小数部分を切り上げた値を、ＳＰＧの基本エレメント数ｅｉとする。
次いで、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、所定のオプション除外条件に合致するか否かを判定する（Ｓ２４）。ここで、オプション除外条件は、適切なＳＤＳクラスタが構築できないオプションと判断できる条件であり、具体的には、例えば、基本エレメント数ｅｉがＳＰＧでサポートされる最大のエレメント数（最大サポートエレメント数）よりも大きいこと、ＳＤＳクラスタ管理機能を構築する冗長グループであって、ｉがＲｍよりも大きいこと、ｉがＲＣ，ＲＤより大きいこと等がある。
この結果、所定のオプション除外条件に合致しないと判定した場合（Ｓ２４：Ｎｏ）には、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、グループ数をグループ数ｉとし、エレメント数を基本エレメント数ｅｉとするオプションのエントリをＳＰＧ構成テーブル１０３に登録する（Ｓ２５）。なお、ステップＳ２３でＩＲをｉで割り切れなかった場合には、いくつかのＳＰＧについては、基本エレメント数ｅｉとなるが、１つのＳＰＧについては、残りのエレメント数とする。例えば、インスタンス数ＩＲが７であり、ｉが２の場合には、基本エレメント数ｅｉは４となるので、１つのＳＰＧについては、エレメント数を基本エレメント数ｅｉの４とし、残りのＳＰＧについては、エレメント数をインスタンス数ＩＲから基本エレメント数ｅｉを減算した３とする。
一方、所定のオプション除外条件に合致すると判定した場合（Ｓ２４：Ｙｅｓ）には、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、このグループ数ｉのケースをオプションから除外するとし（Ｓ２６）、このグループ数ｉに対するループ２の処理を終了する。
ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、各グループ数ｉを対象にループ２の処理を行い、すべてのグループ数に対して処理を終えた場合には、オプション計算処理を終了する。
次に、インスタンスデプロイ処理（Ｓ１２）について説明する。
図２２は、一実施形態に係るインスタンスデプロイ処理のフローチャートである。
ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、全冗長グループの各冗長グループを対象に、ループ３の処理（ループ４(Ｓ３１，Ｓ３２)）を実行する。
ループ３の処理では、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、オプション番号ｉのそれぞれのオプションを対象（オプション番号の昇順）にループ４の処理（Ｓ３１，Ｓ３２）を実行する。
ループ４の処理では、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、オプション番号ｉのグループ数分について、オプション番号ｉのエレメント数のＳＰＧを指定し、インスタンスのデプロイを試みる（Ｓ３１）。
次いで、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、ステップＳ３１のインスタンスのデプロイが成功したか否かを判定する（Ｓ３２）。
この結果、インスタンスのデプロイが成功した場合（Ｓ３２：Ｙｅｓ）には、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、ループ４を抜けて、次の冗長グループを処理対象としてループ３の処理を実行し、すべての冗長グループに対して処理を実行した場合には、ループ３の処理を抜けて、インスタンスデプロイ処理を終了する。
一方、全てのオプション番号を試してもインスタンスのデプロイが成功しなかった場合（Ｓ３２：Ｎｏ）には、ＳＤＳクラスタデプロイプログラム１０４は、ループ４を抜けて異常終了としてインスタンスデプロイ処理を終了する。
次に、ＳＤＳクラスタ拡張処理について説明する。ＳＤＳクラスタ拡張処理は、ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５が、例えば、ユーザ端末３からＳＤＳクラスタの拡張の指示があった場合に実行される。
図２３は、一実施形態に係るＳＤＳクラスタ拡張処理のフローチャートである。なお、図２０に示すＳＤＳクラスタデプロイ処理と同様なステップについては、同一の符号を付すこととする。
ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５（厳密には、ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５を実行するＣＰＵ６２）は、クラスタにおける拡張分を対象に、ＳＰＧのグループ数と、ＳＰＧにおけるエレメント（インスタンス）の数とのオプションを計算するオプション計算処理（図２１参照）を実行する（Ｓ４１）。
次いで、ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５は、クラスタにおける拡張分を対象とする、ＳＰＧを用いたインスタンスのデプロイを行うインスタンスデプロイ処理（図２２参照）を実行する（Ｓ４２）。
次いで、ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５は、クラスタにおける拡張分であるインスタンスがデプロイされたＳＰＧと、そのＳＰＧを含むＲＧとの対応関係をマッピング（ＲＧ－ＳＰＧマッピングテーブル１０１）に追加する（Ｓ４３）。
次いで、ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５は、追加された冗長グループを対象にループ５の処理（Ｓ４４，Ｓ１５～Ｓ１７）を実行する。ここで、ループ５において処理対象の冗長グループを対象冗長グループということとする。
ループ５の処理では、ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５は、対象冗長グループのインスタンスを冗長ＳＤＳクラスタ管理機能７１の管理対象に追加する（Ｓ４４）。次いで、ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５は、ステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ１７の処理を実行する。
ＳＤＳクラスタ拡張プログラム１０５は、追加された各冗長グループを対象にループ５の処理を行い、すべての冗長グループに対して処理を終えた場合には、ＳＤＳクラスタ拡張処理を終了する。
このＳＤＳクラスタ拡張処理によると、ＳＤＳクラスタを障害に耐えうるように拡張することができる。
次に、サービスボリューム生成処理について説明する。
図２４は、一実施形態に係るサービスボリューム生成処理のフローチャートである。
サービスボリューム生成プログラム１１１（厳密には、サービスボリューム生成プログラム１１１を実行するＣＰＵ６２）は、作成するサービスボリュームとして指定された空き容量を持つ冗長容量プール８０をグローバル容量プール８４から選択する（Ｓ５１）。
次いで、サービスボリューム生成プログラム１１１は、選択した冗長容量プール８０からサービスボリューム８３に容量を割り当てる（Ｓ５２）。
次いで、サービスボリューム生成プログラム１１１は、選択した冗長容量プール８０が提供される冗長グループ７０に所属するインスタンス４０のいずれかのアクティブコントローラを選択し、作成したサービスボリューム８３を割り当て（Ｓ５３）、処理を終了する。なお、この処理の後に、公知の技術により、サービスボリューム８３に対してアクセス可能なようにストレージクライアント４２に対してパス等を登録する処理が行われることとなる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、上記実施形態において、ＣＰＵが行っていた処理の一部又は全部を、ハードウェア回路で行うようにしてもよい。また、上記実施形態におけるプログラムは、プログラムソースからインストールされてよい。プログラムソースは、プログラム配布サーバ又は記憶メディア（例えば可搬型の記憶メディア）であってもよい。
１…計算機システム、２…インターネット、１０…リージョン、２０…アベイラビリティゾーン、３０…サブゾーン、３２…ベアメタルサーバ、４０…インスタンス、４５…ＳＤＳクラスタ、５０…ＳＰＧ、６２…ＣＰＵ、６３…メモリ、７０…冗長グループ、７１…冗長ＳＤＳクラスタ管理機構、７２…冗長ストレージコントローラ機能、７３…冗長容量プール機能

Claims (9)

  1. 複数のインスタンスをリスク境界で区分された複数のサブゾーンのいずれかに配置可能なストレージシステムを含む計算機システムであって、
    前記計算機システムのプロセッサは、
    複数の記憶デバイスから提供される容量プールに基づくボリュームに対するＩ／Ｏ処理を制御するストレージコントローラを、複数のサブゾーンに配置された複数のインスタンスに冗長化して構成させる
    計算機システム。
  2. 前記計算機システムは、
    それぞれが異なるサブゾーンに配置された複数のインスタンスから構成される１以上のスプレッドプレースメントグループ（ＳＰＧ）を作成可能であり、
    前記プロセッサは、１つの前記ＳＰＧに含まれる複数の前記インスタンスに、前記ストレージコントローラを構成する
    請求項１に記載の計算機システム。
  3. 前記プロセッサは、
    前記ＳＰＧの１つのインスタンスに稼働系のストレージコントローラを構成し、他の１以上のインスタンスに待機系のストレージコントローラを構成する
    請求項２に記載の計算機システム。
  4. 前記プロセッサは、
    前記ストレージコントローラが構成されるインスタンスと同一の前記ＳＰＧの複数の前記インスタンスに、前記複数の記憶デバイスを構成し、
    前記複数の記憶デバイスのうち、二つ以上にデータもしくはデータより生成されるパリティデータを格納することでデータを冗長化して構成する
    請求項２に記載の計算機システム。
  5. 前記プロセッサは、
    前記複数のＳＰＧの少なくとも１つに、前記複数のＳＰＧの前記ストレージコントローラをクラスタ化して管理するストレージクラスタ管理部を冗長化して構成する
    請求項４に記載の計算機システム。
  6. それぞれが異なるサブゾーンに配置された複数のインスタンスから構成される１以上のスプレッドプレースメントグループ（ＳＰＧ）を作成可能であり、
    前記プロセッサは、
    １つの前記ＳＰＧに配置可能なインスタンスの数が、前記容量プールのデータ保護に必要なインスタンス数に満たない場合に、前記容量プールのデータ保護での冗長度以下の複数の前記ＳＰＧの複数のインスタンスに、前記記憶デバイス及び前記ストレージコントローラを構成する
    請求項１に記載の計算機システム。
  7. それぞれが異なるサブゾーンに配置された複数のインスタンスから構成される複数のスプレッドプレースメントグループ（ＳＰＧ）を作成可能であり、
    前記プロセッサは、
    冗長化に必要なインスタンスの数の指定を受け付け、受け付けたインスタンスの数に基づいて、前記ＳＰＧで作成可能な最大のインスタンスの数以内のインスタンスを含む冗長グループを１以上構成し、各冗長グループにおいて、前記記憶デバイス上のデータ及び前記ストレージコントローラを冗長化して構成する
    請求項１に記載の計算機システム。
  8. それぞれが異なるサブゾーンに配置された複数のインスタンスから構成される複数のスプレッドプレースメントグループ（ＳＰＧ）を作成可能であり、
    前記プロセッサは、
    前記容量プールのデータの保護及び前記ストレージコントローラの冗長化における冗長度に基づいて、前記容量プールのデータの保護及び前記ストレージコントローラの冗長化を行う複数のインスタンスを含む冗長グループにおけるＳＰＧの最大のグループ数を特定し、
    特定した最大グループ数以下の範囲で、前記冗長グループを構成するＳＰＧの数及びＳＰＧにおけるインスタンス数を決定し、決定したＳＰＧの数及びインスタンス数のインスタンスに基づいて、前記記憶デバイス上のデータ及び前記ストレージコントローラを冗長化して構成する
    請求項１に記載の計算機システム。
  9. 複数のインスタンスをリスク境界で区分された複数のサブゾーンのいずれかに配置可能なストレージシステムを含む計算機システムによる冗長化要素構成方法であって、
    前記計算機システムは、
    複数の記憶デバイスから提供される容量プールに基づくボリュームに対するＩ／Ｏ処理を制御するストレージコントローラを、複数のサブゾーンに配置された複数のインスタンスに冗長化して構成させる
    冗長化要素構成方法。

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