JP3714046B2 - 仮想テープ記憶装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、計算機システムにおける情報の記憶装置に係り、特に、記録媒体として、着脱が可能な円盤状の記録媒体を用いた記憶装置において、テープ状の記録媒体を用いる記憶装置をエミュレーションすることのできる記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
計算機システム等で用いられる記録媒体は、年々高密度化、大容量化している。例えば、従来から用いられている3.5インチのフロッピーディスクは360KB、720KB、1440KB、2880KBと大容量化してきた。また、1998年から市場に出回り始めたDVD−RAM(Digital Versatile Disc Random Access Memory)は、当初2.6GBの容量を持ち、4.7GB、15GBへと、大容量化が予定されている。記録媒体の大容量化のメリットは、記憶装置の設置面積当りの記録容量を大きくできることにある。これは、企業などが保持するデジタルデータの維持管理コストに大きく影響する。
【0003】
一方、大型コンピュータの分野では、古くから記録媒体として磁気テープが用いられてきた。磁気テープも年々記録密度が向上し、大容量化が図られてきた。このため、過去の資産は、記録密度の低い、例えば、一巻当り200MBの磁気テープに記録されている。このように記録密度の低い磁気テープに記憶された過去の資産を、現在の高記録密度の磁気テープに移し変えれば、設置面積当りの記録密度を大幅に向上することができる。例えば、一巻当り50GBのテープを使用すると、200MBの磁気テープ250巻分のデータを一巻の磁気テープに集約することができる。単純に磁気テープ一巻あたりの大きさが同じであるとすれば、設置面積当りの記録容量は250倍になる。
【0004】
ここで、一巻の磁気テープAにT1からT250までの情報(T1、T2…T250は、それぞれ従来の磁気テープ一巻分の情報とする)を、従来の磁気テープを単位として記録することを考える。この場合、上述したように、設置面積当りの記録容量を大きくすることができる。しかし、一巻のテープAに記録されているT10とT240のデータに対してほぼ同時に読み出しの処理が起こった場合、磁気テープの早送り、あるいは巻き戻しが発生し、記憶装置の読み出し性能(アクセス性能)は、大幅に低下する。すなわち、テープ状の記録媒体の特性により、一巻のテープに複数の読み出しが発生するような事態に対しては、基本的に対応することができない。
【0005】
このような問題を解決し、記憶装置の設置面積当りの記録容量を向上するための技術として、例えば、「Virtual Tape: What It Is And Its Performance Considerations」(Kuntal G. Rawal, Steven A. Johnson, CMG97)に開示されるような「バーチャルテープ」という技術が考えられている。ここには、磁気ディスク装置をバッファとして使用し、複数の読み出し要求に対応する方法が開示されている。
【0006】
具体的には、例えば、上述した例において、T10のマウントがホストコンピュータから要求されると、バーチャルテープ装置では、T10のデータを含む磁気テープAのマウントが行われる。そして、マウントされた磁気テープAからテープラベルが読み出され、T10のデータ位置が獲得される。バーチャルテープ装置は、このデータ位置に基づいて、T10まで磁気テープAを早送りし(もしくは巻き戻し)、T10のデータを磁気ディスク装置に書き出す。ホストコンピュータからのT10に対する読み出しは、磁気ディスク装置に書き出されたデータ対して行われる。次に、同じ磁気テープAのT240に読み出し要求が来た場合には、T240のデータが磁気ディスク装置に書き出される。磁気ディスク装置のアクセス時間は10ms以下と磁気テープに比べて桁違いに速いため、T10に対する読み出しと、T240に対する読み出しがほぼ同時に発生しても、運用上問題のない速度で、T10とT240の読み出しを同時並列的に行うことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術によるバーチャルテープ装置では、大容量の磁気テープに保存された低容量の磁気テープのデータが同時アクセスされる場合に備えて、磁気ディスク装置が必要とされる。このため、記憶装置システムのコストが高くなってしまうという問題がある。また、磁気テープに記録されているデータの読み出しに先だって、磁気テープから磁気ディスク装置へのデータの書き出しが必要になるため、目的とするデータに到達できるまでの時間(アクセス時間)が長くなってしまうという問題もある。
【0008】
本発明の目的は、従来のバーチャルテープ装置における磁気ディスク装置を不要とし、システムコストの低減を図ることにある。
【0009】
また、本発明の他の目的は、バーチャルテープ装置のアクセス時間を短縮することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による仮想テープ記憶装置は、上位装置に接続する制御装置と、この制御装置により制御され、データの記憶位置にランダムにアクセス可能な可搬型の円盤状記録媒体に対するデータの記録、読み出しを行う記憶装置とを有して構成される。
【0011】
制御装置は、磁気テープ装置と上位装置との間のインタフェースを模擬するテープ接続手段、テープ接続手段を介して上位装置から受け取ったコマンドを解釈し、記憶装置を制御するコマンドを生成する要求変換手段、及び要求変換手段により生成されたコマンドを用いて記憶装置を制御する制御手段を有する。
【0012】
本発明の好ましい態様において、記憶装置としては、可搬型の円盤状記録媒体を保持する複数の収納庫、可搬型の円盤状記録媒体を装着し、制御装置の指示に従ってデータをアクセスするドライブ装置、及び収納庫とドライブ装置との間で可搬型の円盤状記録媒体を搬送する搬送手段とを有するチェンジャ装置が用いられる。
【0013】
可搬型の円盤状記録媒体には、上位装置によって認識される記録媒体に対応した複数の記憶領域と、上位装置によって指定される記録媒体の識別情報とそれに対応する記憶領域とを対応づける管理情報を保持する見出し領域とが設けられる。
【0014】
制御装置は、上位装置から可搬型の円盤状記録媒体を直接アクセスするためのコマンドを受け取るダイレクト接続手段を有し、上位装置からの選択に応じて、テープ接続手段、及びダイレクト接続手段のいずれかの手段により上位装置からのコマンドを受け取るよう構成される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【0016】
《第1の実施形態》
図1は、本発明の第1の実施形態による計算機システムの構成を示すブロック図である。
【0017】
図において、99は、ホストコンピュータであり、100は、記録媒体の自動交換機構を有するチェンジャ装置である。ホストコンピュータ99とチェンジャ装置100との間には、仮想化テープ制御装置200が接続される。仮想化テープ制御装置200とホストコンピュータ99との接続には、ファイバチャネル92が使用される。また、仮想化テープ制御装置200とチェンジャ装置100との間は、SCSI(Small Computer System Interface)90により接続される。
【0018】
仮想化テープ制御装置200は、従来の磁気テープ装置の動作をエミュレートする。したがって、ホストコンピュータ200からは、従来の磁気テープに記憶されたデータに対するアクセスと同様にして、チェンジャ装置100内のDVD−RAMに記憶されたデータにアクセスすることができる。
【0019】
なお、本実施形態では、仮想化テープ制御装置と、記録媒体を有するチェンジャ装置とが別装置として構成されているが、これらを独立の装置としてではなく、同一の筐体内にこれらの装置の機能を収め、単体の装置として構成されても構わない。
【0020】
図2は、チェンジャ装置100の内部構成を示す概略図である。
【0021】
本実施の形態において、チェンジャ装置100は、2台のDVD−RAMドライブ(以下、単にドライブと呼ぶ)501、502と、複数の格納庫111〜116を有する。ドライブ501、502は、本実施の形態で記録媒体として用いられるDVD−RAMメディア(以下、単にメディアと呼ぶ)10を装填し、そこに記録されたデータの読み出し、及びメディア10へのデータの書込を行う。格納庫111〜116は、各々1枚ずつのメディア10をトレイ900に載せて保持する。ここでは、説明を簡略なものとするため、ドライブの台数を2題、格納庫の数を6個としているが、ドライブの台数、及び格納庫の個数は、任意であってよい。
【0022】
チェンジャ制御回路120は、仮想化テープ制御装置200からの媒体搬送要求を受け取り、上下に移動可能な駆動ベルト130とメディア搬送ユニット140によるメディア10の搬送を制御する。例えば、格納庫111からドライブ501へのメディア10の搬送要求を受け取ると、チェンジャ制御回路120は、駆動ベルト130を制御し、メディア搬送ユニット140を目的のメディア10のある格納庫111に移動し、目的のメディア10を取り出す。本実施形態では、メディア10はトレイ90にのせて保持されており、メディア搬送ユニット140は、トレイ900ごとメディア10を取り出す。その後、チェンジャ制御回路120は、再度駆動ベルト130を制御し、メディア搬送ユニット140を目的のドライブ501へ移動する。そして、メディア搬送ユニット140によって搬送されたメディア10をドライブ501に挿入する。
【0023】
仮想化テープ制御装置200との接続には、SCSI90が使用される。チェンジャ制御回路120と2台のドライブ501、502は、SCSI90にデージーチェーン接続(芋蔓式接続)される。
【0024】
図3は、ドライブ500の内部構成を示すブロック図である。このドライブ500は、図2に示したドライブ501と502に相当する。
【0025】
ドライブ500は、メディア10を回転させるためのスピンドルモータ510、スピンドルモータ制御512、回転するメディア10に対するデータの読み書きを実施する光ピックアップヘッド520、ヘッド520を目的のメディア位置に位置付けるサーボ制御回路522、データをメディア10に書き込むためのデータ変換と信号処理、およびメディアから読み出したデータの信号処理とデータ変換を実施するDVDデータ処理回路530、要求を受け取りデータ転送を司るSCSIインタフェース580、DVDデータ処理回路530とSCSIインタフェース580との間のデータ転送速度差を吸収するためのバッファメモリ540、及び、これら各部位の動作を制御するためのCPU(Central Processing Unit)590を含んで構成される。
【0026】
光ピックアップヘッド520は、回転するメディア10に対して、その半径方向に移動可能に構成される。CPU590は、目的のデータにアクセスするために、サーボ制御回路520により光ピックアップヘッド520を目的のデータのあるトラックと呼ばれる円周上の位置に位置付ける。そして、目的のデータが光ピックアップヘッド520の位置に来たときに、データのアクセスを行う。
【0027】
磁気テープの場合、記録媒体が帯状であるため、目的のデータにアクセスするには、テープの早送りや巻き戻しが必要になる。このため、データのアクセスには、数秒から数十秒、長いときには数分もかかることがある。これに対して、DVD−RAMドライブの場合、光ピックアップヘッドを目的のトラックに位置付ける時間(シーク時間)は、平均で100msから200ms程度である。また、目的のデータが光ピックアップヘッドの直下に来るまでの待ち時間(回転待ち時間)は、例えば30ms程度である。回転待ち時間は回転数により異なり、メディア10の回転速度が速くなるほど短くなる。このシーク時間と回転待ち時間の合計は、アクセス時間と呼ばれ、目的のデータを得るまでの時間になる。DVD−RAMドライブのアクセス時間は、テープに比べ桁違いに速い。
【0028】
データは、32KB(32768バイト)をエラー訂正単位とするブロックに分けられてメディア10に記録される。32KBのブロックは、さらに、2KB(2048バイト)単位で16個の論理ブロックに分けられている。メディア10にデータ書き込むときには、少なくともこの2KBを単位として書き込みを行う必要がある。メディア10からデータを読み出すときにも、同様に、少なくとも2KB単位にデータを読み出す必要がある。メディア10には、幾つかのタイプがあるが、本実施形態では1218960個の論理ブロック(記憶容量2.3GB)を持つメディアを使用する。2KBを単位とする論理ブロックには、先頭から連続して論理ブロックアドレス(LBA)と呼ばれる番号が割り当てられている。本実施形態では、メディア10の各ブロックに0〜1218959の論理ブロックアドレスが割り当てられる。ドライブ500にマウントされたメディア10からデータを読み出したり、メディア10にデータを書き込む場合には、このLBAを指定することで、目的の論理ブロックのデータをアクセスすることができる。
【0029】
図4は、メディア10の論理的な内部構成図である。
【0030】
メディア10の記憶領域は、大きく12個の領域に分けて使用される。12個の記憶領域のうち、11個はデータを記録するためのデータ領域(領域1001〜1011)、残りの1つはデータを管理するための見出し領域(領域1020)として使用される。11個のデータ領域1001〜1011はそれぞれ200MBの容量を持ち、ちょうど200MBテープ一巻分のデータを保持することができる。
【0031】
図5は、見出し領域に記録される変換テーブルの概念図である。変換テーブルには、各データ領域に対応する領域先頭の論理ブロックアドレスと、データ領域内のデータの切れ目を示す「ファイルマーク」に対応する論理ブロックアドレスが保持される。「ファイルマーク」については後述する。
【0032】
次に、再び図1を参照し、仮想化テープ制御装置200について説明する。
【0033】
テープ接続手段210は、ホストコンピュータ99がチェンジャ装置100内に保持されているデータを従来の磁気テープ上のデータとしてアクセスする場合に利用される。
【0034】
メディア10は、1枚当り11個のデータ領域を持つので、6枚のメディアを格納できる本実施形態のチェンジャ装置100では、総計66個のデータ領域を持つことができる。ホストコンピュータ99は、テープ接続手段210を介して仮想化テープ制御装置200を利用した場合、200MBの磁気テープ66巻を格納しているように認識する。本実施形態では、66個のデータ領域に0〜65までの番号を与え区別する。
【0035】
ホストコンピュータ99が認識する磁気テープのデータ領域と実際のメディア10との対応関係を図6に示す。例えば、ホストコンピュータから見たテープ0番は、格納庫111のメディア10のデータ領域1001に相当する。また、テープ12番は、格納庫112のメディア10のデータ領域1002に相当する。
【0036】
ホストコンピュータ99は、その起動時に、接続されているデバイスのタイプを確認するために、INQUIRYコマンドを発行する。テープ接続手段210は、ホストコンピュータからのINQUIRYコマンドに対して、磁気テープ装置を示す「01」を含む情報を返す。
【0037】
テープ接続手段210を介して接続する場合、ホストコンピュータ99は、目的のデータを読み出すために、REWIND(巻き戻し)コマンドやSPACEコマンドを使用して目的のデータの記録されている開始位置を見つけ出し、READコマンドによりデータを読み出す。テープ接続手段210を介する場合、テープ先頭への移動は、REWINDコマンドにより行われ、現在のデータ位置からの相対的移動は、SPACEコマンドにより行われる。テープ接続手段210に対するREADコマンドやWRITEコマンドでは、読み書きするデータ量のみを指定し、データの位置を指定することができない。
【0038】
ダイレクト接続手段220は、ホストコンピュータ99がチェンジャ装置100内のメディア10に対して、直接的、すなわち、6個のメディアとして認識してアクセスする場合に利用される。
【0039】
ダイレクト接続手段220は、ホストコンピュータ99からのINQUIRYコマンドに対しては、「00」もしくは「07」を含む情報を返送する。これらの情報は、ハードディスクドライブ(HDD)やDVD−RAMドライブのように、LBAを指定してデータのアクセスが行われる記憶装置であることを示すデバイスタイプを示す。
【0040】
ダイレクト接続手段220を介してデータにアクセスする場合、目的のデータを読み出す場合には、READコマンド内でLBAを指定する。ドライブ501、502は、指定されたLBAからトラック位置を判定し、光ピックアップヘッドを目的のトラックへ移動し、直下に目的の論理ブロックが来るのを待って、データを読み出す。書き込みの場合もWRITEコマンド内でLBAを指定できる。
【0041】
要求変換手段215は、テープ接続手段21を介してホストコンピュータ99から送られてくるコマンド解釈し、チェンジャ装置100を制御するためのコマンドを生成する。
【0042】
アクセス位置保持手段217は、ホストコンピュータ99がテープ接続手段210を介してデータにアクセスする場合に、ホストコンピュータ99が認識している仮想的な磁気テープ上でのデータ位置を保持する。アクセス位置保持手段217には、ホストコンピュータ99が記憶装置内でマウントしていると認識している仮想的な磁気テープの各々についてそのアクセス位置が保持される。このデータ位置は、それぞれの領域における先頭位置からの相対的なアドレスにより示される。
【0043】
変換テーブル保持手段218は、ドライブ501、502にマウントされているメディア10の見出し領域1020に記録されている変換テーブルのコピーを保持するために使われる。
【0044】
DVDドライブ制御手段280は、要求変換手段215により変換されたホストコンピュータ99からのコマンドに応じて、ドライブ501、502を制御し、ドライブ501、502にマウントされているメディア10からデータを読み出し、あるいは、メディア10へのデータの書き込みを行う。
【0045】
チェンジャ制御手段290は、要求変換手段215により変換されたホストコンピュータ99からのコマンドに応じて、チェンジャ制御回路100に対し、ドライブ501、あるいは502へのメディア10のマウント、デマウントを指示する。
【0046】
接続情報管理手段295は、ドライブ501、502にマウントされたメディア10が、ホストコンピュータ99がデータアクセスに使用している接続手段、すなわち、テープ接続手段210、あるいは、ダイレクト接続手段220を介してアクセス可能なものであるか否か判別する機能を有する。ドライブ501、502にマウントされているメディア10が、使用されている接続手段からのアクセスが許されない場合は、後述するように、その接続手段に対して、エラーを通知する。
【0047】
次に、テープ接続手段210を介してチェンジャ装置100内のメディア10に保持されているデータを読み出すリード処理について説明する。
【0048】
先に説明したように、本実施形態の場合、仮想化テープ制御装置200及びチェンジャ装置100は、ホストコンピュータ99からは、66巻のテープを格納した記憶装置として認識される。ホストコンピュータ99が、例えば、磁気テープ5番をマウントするように指示すると、要求変換手段215は、その指示に応答して、チェンジャ制御手段290を介して、チェンジャ装置100に対して格納庫111のメディア10をドライブ501に搬送するように指示する。図6に示したように、磁気テープ5番は、格納庫111に保持されたメディア10に記録されている。メディア10がドライブ501に搬送されたことを確認すると、要求変換手段215は、メディア10の見出し領域1020から変換テーブルを読み出し、変換テーブル保持手段218に保持する。また、アクセス位置保持手段217には、テープの先頭を示す「0」を登録する。
【0049】
ホストコンピュータ99がREADコマンドによりデータの読み出しを要求してきた場合、要求変換手段215は、アクセス位置保持手段217に保持したアクセス位置と、変換テーブル保持手段218に保持した変換テーブルを使用して、目的のデータのある論理ブロックのLBAを算出し、ドライブ501に対するREADコマンドを作成する。具体的には、図7に示すように、アクセス位置保持手段217に保持されているアクセス位置を論理ブロック数に変換する(1つの論理ブロックは2048バイトなので11ビット右にシフトする)。ここで得られた論理ブロック数に、変換テーブル保持手段218に保持している磁気テープ5番のデータ領域の先頭LBAの値を加算し、読み出すデータが保持された論理ブロックのLBAを算出する。要求変換手段215は、算出したLBAを用いてREADコマンドを作成し、DVDドライブ制御手段280を介してドライブ501に発行する。ドライブ501は、このリードコマンドを受けて、目的とするデータを読み出し、DVDドライブ制御手段280に転送する。このようにして読み出されたデータはテープ接続手段210を介してホストコンピュータ99に転送される。
【0050】
ホストコンピュータ99へのデータ転送が完了すると、要求変換手段215は、アクセス位置保持手段217に保持されているアクセス位置を、転送したデータの分だけ加算する。例えば、2KB(2048バイト)のデータを転送した場合には、アクセス位置保持手段217に保持されているアクセス位置に2048が加算される。ホストコンピュータ99は、READコマンドを必要なデータ分繰り返して発行し、データを読み出す。アクセス位置保持手段に保持されているアクセス位置は、READコマンドのたびに転送したバイト分だけ増加する。
【0051】
最後にホストコンピュータがREWINDコマンドを発行し、巻き戻しを指示すると、要求変換手段215は、アクセス位置保持手段217に、テープの先頭を示す「0」を登録する。
【0052】
次に、同一メディア10に記録された複数の仮想化テープのデータに対して同時に読み出し要求が発生した場合の処理について説明する。
【0053】
ホストコンピュータ99が磁気テープ5番をドライブ501にマウントし、データを読み出している最中に、ホストコンピュータ99が、さらに、磁気テープ6番のマウント要求を発行することを考える。この場合、要求変換手段215は、変換テーブル保持手段218を参照し、磁気テープ6番のデータを含むメディア10が既にドライブ501にマウントされていることを確認する。そして、アクセス位置保持手段217に、テープの先頭を示す「0」を登録する。アクセス位置保持手段217には、各データ領域(仮想的な磁気テープ)毎にアクセス位置が保持されるので、この情報は、磁気テープ5番のアクセス位置とは別の情報としてアクセス位置保持手段217に保持される。
【0054】
磁気テープ6番のマウント要求の後、要求変換手段215は、ホストコンピュータ99から磁気テープ5番と磁気テープ6番に対するリード要求を受け取る。要求変換手段215は、磁気テープ5番に対するリード要求と磁気テープ6番に対するリード要求をそれらの到着順に変換し、DVDドライブ制御手段280を介してドライブ501に発行する。ドライブ501では、磁気テープ5番及び磁気テープ6番に相当するデータ領域1005と1006の読み出しが交互に発生することになるが、ドライブ500のアクセス時間は磁気テープ装置のアクセス時間に比べて十分に短いためそれらの処理をすることができる。もちろん、さらに同一メディア内の他の仮想化テープに対して、さらに、読み出しが発生しても処理することが可能である。
【0055】
従来のバーチャルテープ装置では、このように、実際には同一の記録媒体に記憶されているにもかかわらず、ホストコンピュータが異なる記録媒体上のデータであると認識しているデータに対して同時にアクセスが要求された場合には、予め用意されたハードディスクを用いることで対処していた。これは、ハードディスクのアクセス時間が十数msと高速であり、複数の仮想化テープに対する同時アクセスを処理できることによる。しかし、ハードディスクを用いると、システムコストが高くなるだけでなく、記録媒体上のデータを一旦ハードディスクにデータを書き出す必要があるため、記録媒体をドライブにマウントした直後のアクセス時間が長くなるという問題が生じていた。本実施形態に示すように、記録媒体にDVD−RAMドライブを使用することで、従来のバーチャルテープ装置におけるこのような問題(コストと書き出し時間)を解決することができる。
【0056】
同一メディア内の複数の仮想化テープに対して同時に読み出しが発生した場合の性能は、ドライブから読み出される一回当りのデータ量と、ドライブのアクセス時間によって決まる。ドライブから一回当りに読み出される(若しくは書き込まれる)データ量を多くするほど、性能は向上する。このため、ホストコンピュータ99は、READコマンド(もしくはWRITEコマンド)当りの要求データ量を多くすることで、性能の低下を低減することができる。
【0057】
一方、ホストコンピュータ99が磁気テープ5番に対するアクセスを実施しているときに、磁気テープ5番とは異なるメディアに記録されている磁気テープ65番のマウント要求が出されると、要求変換手段215は、まだ占有されていないドライブを探し出し、空いているドライブに該当するメディア、すなわち、格納庫116に保持されているメディア10を搬送する。空いているドライブがない場合、要求変換手段215は、テープ接続手段210を介してホストコンピュータ99に記録媒体をマウントできない旨のエラーを報告する。
【0058】
次に、テープ接続手段210を介した仮想化テープ制御装置200への書き込み処理について説明する。
【0059】
書き込み処理では、ホストコンピュータ99は、まず、仮想化テープ制御装置200に対し、書き込みを行う磁気テープをマウントするように指示する。ここでは、ホストコンピュータ99が磁気テープ5番をマウントするように指示した場合について説明する。要求変換手段215は、チェンジャ制御手段290を介して、チェンジャ装置100に対して格納庫111のメディア10をドライブ501に搬送するように指示する。メディア10がドライブ501に搬送されたことを確認すると、要求変換手段215は、メディア10の見出し領域1020から変換テーブルを読み出し、変換テーブル保持手段218に保持する。また、アクセス位置保持手段217には、磁気テープの先頭を示す「0」を登録する。
【0060】
記録媒体のマウントが完了すると、通常、ホストコンピュータ99は、磁気テープを先頭から使用するためにREWINDコマンドを発行し、磁気テープの巻き戻しを指示する。この指示に応答して、要求変換手段215は、アクセス位置保持手段217に保持されている現在のアクセス位置を参照する。この時点ではマウントした直後なので、アクセス位置保持手段217には、磁気テープの先頭を示す「0」が保持されている。要求変換手段215は、テープ接続手段210を介してRIWINDコマンドの完了を報告する。このとき、アクセス位置保持手段217に保持されているアクセス位置が「0」以外の場合には、「0」を登録する。このように、仮想化テープ制御装置200は、実際にテープを巻き戻す必要がないため、すぐに頭出しができ、書き込みを開始する準備が整う。
【0061】
この後、ホストコンピュータ99は、WRITEコマンドによりデータの書き込みを開始する。要求変換手段215は、テープ接続手段210を介してWRITEコマンドを受け取ると、アクセス位置保持手段217に保持したアクセス位置と、変換テーブル保持手段218に保持した変換テーブルを使用して、データを書き込む論理ブロックのLBAを算出し、DVDドライブに対するWRITEコマンドに作成する。具体的には、読み出し処理の場合と同様、図7に示すように、アクセス位置保持手段217に保持されているアクセス位置を論理ブロック数に変換(1つの論理ブロックは2048バイトなので11ビット右にシフト)し、変換テーブル保持手段218に保持されている磁気テープ5番のデータ領域の先頭LBAを加算して、データを書き込むLBAを算出する。要求変換手段215は、算出したLBAを用いてWRITEコマンドを作成し、ホストコンピュータ99からのデータをドライブ501にマウントされたメディア10に書き込む。データの書き込みが終了すると、要求変換手段215は、アクセス位置保持手段217に保持されているアクセス位置を、データを書き込んだ分だけ増加して更新する。例えば、2KBのデータを転送した場合には2048が加算される。ホストコンピュータ99は、WRITEコマンドを繰り返し発行し、データを書き込む。
【0062】
次に、ファイルマークの書き込みについて説明する。なお、「ファイルマーク」とは、ホストコンピュータからのSAPCEコマンドにより、データの頭出しをするために使われるデータである。
【0063】
ホストコンピュータ99は、データを書き込む途中で、WRITE FILEMARKコマンドを発行し、「ファイルマーク」の書き込みを要求する。要求変換手段215は、テープ接続手段210を介してWRITE FILEMARKコマンドを受け取ると、アクセス位置保持手段217に保持したアクセス位置を、次の32KBのエラー訂正単位であるブロックの先頭まで進める。この処理をバウンダリ調整という。そして、バウンダリ調整を済ませたアクセス位置を変換テーブル保持領域218の変換テーブルに登録する。要求変換手段215は、更新した変換テーブルをメディアの見出し領域1020に書き込む。
【0064】
例えば、図8に示すように、現在のアクセス位置が32KBエラー訂正単位の12論理ブロック目(32KBエラー訂正単位は16の論理ブロック)を示している場合、要求変換手段215は、次のエラー訂正単位の先頭まで3論理ブロック分アクセス位置を進め、アクセス位置保持手段217に保持されているアクセス位置を更新する。具体的にはN×2048の演算により求まる結果がアクセス位置保持手段217に格納される。ここで、Nはバウンダリ調整後の論理ブロックアドレス(LBA)である。さらに、要求変換手段215は、このLBAを変換テーブルに記録し、更新した変換テーブルをメディアの見出し領域1020に書き込む。
【0065】
ホストコンピュータ99は、SPACEコマンドを発行し「ファイルマーク」によるデータの頭出しを行うことができる。
【0066】
要求変換手段215は、テープ接続手段210を介して、SPACEコマンドを受け取ると、アクセス位置保持手段217に保持されている現在のアクセス位置と、変換テーブル保持手段218の変換テーブルを比較する。受け取ったSPACEコマンドが巻き戻し方向に一つ目の「ファイルマーク」への頭出しを要求している場合には、現在のアクセス位置の手前にあるファイルマークのLBAを変換テーブルから獲得し、アクセス位置保持手段217に登録する。例えば、現在のアクセス位置を150とし、変換テーブルに、50、100、200、250、500が「ファイルマーク」として登録されている場合には、100をアクセス位置保持手段217に登録する。また、SPACEコマンドが早送り方向に二つ目の頭出しを要求している場合には、250をアクセス位置保持手段217に登録する。
【0067】
ホストコンピュータ99からのREADコマンドやWRITEコマンドに対して、要求変換手段215は、アクセス位置保持手段217に保持されたアクセス位置を用いて、DVDドライブへのコマンドを作成するので、SPACEコマンド後のドライブに対する読み書きは、指定された「ファイルマーク」の位置から開始されることになる。仮想化テープ制御装置200では、SPACEコマンドを変換テーブルの参照とアクセス位置の登録により処理できるため、データの頭出しが高速化できる。
【0068】
次に、ダイレクト接続手段220を介してのリード/ライト処理について説明する。ダイレクト接続手段220を介した場合、仮想化テープ制御装置200は、ホストコンピュータ99からは、6枚のメディアを格納した記憶装置として認識される。この場合、ホストコンピュータ99は、LBAを指定して必要とするデータに直接アクセスすることができる。
【0069】
ダイレクト接続手段220が受け取ったホストコンピュータ99からの要求は、DVDドライブ制御手段280を介して、直接ドライブに発行される。このため、ホストコンピュータ99は、見出し領域に保持されている変換テーブルを読み出すこともできる。ホストコンピュータ99は、読み出した変換テーブルをもとに、目的のデータの位置を算出し、メディア10に対して読み書きを行う。これにより、テープ接続手段210を介しての読み書きとの混在が可能になる。例えば、記録媒体として磁気テープしか扱えない旧型のアプリケーションでは、テープ接続手段210を介してアクセスを行い、DVD−RAMの扱える新型のアプリケーションでは、ダイレクト接続手段220を介してアクセスを行うといったことができる。この場合、新型のアプリケーションが、変換テーブルを参照し、テープのフォーマットを遵守してアクセスを行うことで、旧型のアプリケーションは、新型のアプリケーションによって更新されたデータを参照することができる。
【0070】
本実施の形態において、仮想化テープ制御装置200は、マウントしたメディアによって、テープ接続手段210を介してのみホストコンピュータ99と接続したり、また逆に、ダイレクト接続手段220を介してのみホストコンピュータ99と接続することができる。
【0071】
仮想化テープ制御装置200では、テープ接続手段210、若しくはダイレクトアクセス手段220を介してマウント要求を受け取ると、チェンジャ制御手段290が目的のメディア10をドライブに搬送する。チェンジャ制御手段290は、メディア10のマウントが完了すると、接続情報管理手段295に通知する。この通知を受けると、接続情報管理手段295は、メディア10から接続情報1021を読み出し、テープ接続手段210とダイレクト接続手段220に対して、接続の許可または不許可を指示する。テープ接続手段210及びダイレクト接続手段220は、接続の不許可が指示された場合、ホストコンピュータ99からそれ以降発行されるリード/ライト等の要求に対してエラーを返す。例えば、図9に示す接続情報1021を持つメディア10がマウントされた場合、ホストコンピュータ99からのテープ接続手段210に対するリード/ライトの要求は実行されるが、ダイレクト接続手段220に対するリード/ライトの要求にはエラーが返される。
【0072】
接続情報1021の管理の仕方としては、メディア10の見出し領域1020に接続情報を記録する方法の他、メディア10を保持しているトレイ900に記録する方法などが考えられる。もちろん、メディア10をトレイではなく、カートリッジに保持する場合には、そのカートリッジに記録することが考えられる。さらに、接続情報管理手段295は、メディア10が接続情報を持たないことを認識すると、あらかじめ接続情報管理手段295に設定されている接続手段のみを使用する。
【0073】
以上説明した実施の形態では、メディア10の記憶領域を12個の領域に分けて使用している。メディア10の記憶領域を12個の領域に分けるには、例えば、要求変換手段215にその機能を持たせて、ホストコンピュータ99からの指示でメディア10に領域を作成する。また、あらかじめ領域が作成されたメディアを本仮想化テープ制御装置のユーザに提供することで、ユーザは領域作成処理を行うことなく、データの書き込みを開始できる。ここでいう領域作成処理とは、変換テーブルを作成し、メディアの見出し領域1020に書き込むことである。
【0074】
さらに、接続情報を見出し領域内1020に持たせ、接続情報もあらかじめ作成しておくこともできる。この場合、テープ接続手段専用のメディアや、ダイレクト接続手段専用のメディアを提供することができる。
【0075】
《第2の実施形態》
図10は、本発明の第2の実施形態における計算機システムの構成を示すブロック図である。
【0076】
本実施形態における仮想化テープ制御装置201は、第1の実施形態の仮想化テープ制御装置200とほぼ同様の構成を有する。相違点は、DVDドライブ制御手段280に代えてアレイドライブ制御手段281を、チェンジャ制御手段290に代えてアレイチェンジャ制御手段291を有する点にある。また、仮想化テープ制御装置201には、複数のチェンジャ装置100(ここでは4台)が接続される。
【0077】
各チェンジャ装置100の構成は、第1の実施形態のものと同じである。チェンジャ装置100は、各々、2台のドライブを有する。したがって、システム全体としては、合計8台のドライブを有することになる。本実施形態では、各チェンジャ装置100の一方のドライブを選択し、4台のドライブでいわゆるRAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)を構成する。RAIDの制御では、複数台の記憶装置にデータが分散して格納される。また、冗長なデータが生成されて記憶装置に格納される。このような制御により、RAIDでは、高速なデータ転送と信頼性の高いデータ保持を実現することができる。
【0078】
図11は、4枚のメディアで構成されるRAIDの様子を示す説明図でる。本実施形態では図11に示すように、4台のドライブにマウントされる4枚のメディアを使用してRAID3を構築する。4枚のメディアのうち、3枚のメディアがデータ用に、1枚がパリティ用に使用される。ここでは、図中最も右に位置するチェンジャ装置100内のメディアをパリティ用、他のチェンジャ装置100のメディアをデータ用としている。また、各チェンジャ装置100の同一位置にある格納庫に保持されるメディアを組としてデータが記録される。例えば、各チェンジャ装置100内の最上段の格納庫111に保持される4枚のメディアが組として用いられ、データの記録、及び読み出しの際には、これら4枚のメディアがそれぞれのチェンジャ装置100内のドライブ501、または502に共にマウントされる。
【0079】
RAID3では、大量のデータを転送するシーケンシャルアクセスに対して性能の向上が見込まれる。パリティを用いてデータの保護を実現しているので、3枚のデータ用メディアのうち、一枚のメディアが使用できなくなっても、他の1枚に記録されているパリティを使用してデータの読み書きを続行することができる。
【0080】
4枚のメディアを使用してRAID3を構築すると、パリティ用に1枚のメディアが使われるため、記憶容量は第1の実施例に比べ3倍になる。つまり、4枚一組のメディアを用いて、従来の磁気テープ33巻分のデータを記録することができる。このために、本実施形態では、各メディアに、34個の領域が設けられる。34個の領域のうち、33個は、データを記録するためのデータ領域に、残りの1つはデータを管理するための見出し領域に使用される。各記憶領域は、200MBの1/3の記憶容量を持ち、データ記憶用の3枚のメディアそれぞれから1つの領域を選んで構成される3つの領域からなるグループに、200MBの磁気テープ一巻分のデータを保持することができる。
【0081】
アレイドライブ制御手段281は、複数台のドライブに対するデータの分散・集合処理や、冗長データの生成処理を行う。また、アレイチェンジャ制御手段291は、アレイチェンジャ制御手段291は、ホストコンピュータ99からメディアのマウント要求を受け取ると、4台のチェンジャ装置に対して、格納庫111からドライブ501へのメディアの搬送要求を発行する。
【0082】
本実施の形態におけるリードライト処理は、DVDドライブ制御手段280に代えてアレイドライブ制御手段281を、チェンジャ制御手段290に代えてアレイチェンジャ制御手段291を使用する以外は、第1の実施形態と同じである。
【0083】
アレイドライブ制御手段281による処理で、DVDドライブ制御手段280と異なるところは、主に、次の点である。アレイドライブ制御手段281は、メディアへのデータの書き込みを行う際には、書き込みデータを順次3つに分割し、分割された3つのデータからパリティを生成して、これらの書き込みをチェンジャ装置の各ドライブに指示する。また、データの読み込みの際には、3つのメディアからデータを読み出す。このとき、いずれかのメディア、あるいはチェンジャ装置に不具合があり、ホストコンピュータ99から要求されたデータが読み出せない場合には、他の正常な3枚のメディアのデータからこのデータを生成する。
【0084】
アレイドライブ制御手段281は、ドライブとの間のデータ転送を並列に行うため、高速なデータ転送が実現できる。メディアのアクセスに要する時間にくらべ、アレイドライブ制御手段281と各ドライブとの間でのデータ転送時間が無視し得る程度であると考えれば、約3倍の転送速度が見込まれる。また、冗長データ(パリティ)によりデータが保護されているので、データ保持の高信頼化が実現できる。第1の実施形態では、1枚のメディアにテープ11巻分のデータを保持しているので、1枚のメディアが使えなくなると、11巻分のデータを失うことになる。これに対し、本実施形態では、4枚一組のメディアのうち、1枚のメディアが使えなくなっても、同一の組に属する他の3枚のメディアから、使えなくなったメディアに記録されていたデータを復元することができる。
【0085】
以上説明した実施形態によれば、従来のテープ記憶装置とのインタフェースと互換性を維持しつつ、DVD−RAMドライブを記録媒体に使用したバーチャルテープ記憶装置を実現できる。
【0086】
大容量の磁気テープに代えて、DVD−RAMドライブを記録媒体に使用することで、「バーチャルテープ装置」では必要不可欠であったハードディスク(HDD)を備える必要なしに、ホストコンピュータからの同一メディア上の複数の仮想化テープに対するアクセスを処理することができる。
【0087】
また、巻き戻しや「ファイルマーク」の検索を瞬時に行うことができるので、目的のデータにすばやくアクセスすることができる。ダイレクト接続手段を併用することで、ホストコンピュータからのLBAによる直接的なデータアクセスも可能である。
【0088】
さらに、RAID構成にすることで、データ転送の高速化とデータ保持の高信頼化を図ることができる。
【0089】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のバーチャルテープ装置において必要とされた磁気ディスク装置を不要とし、システムコストの低減を図ることができる。
【0090】
また、従来のバーチャルテープ装置に比べ、目的のデータへのアクセス時間を短縮することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態による計算機システムの構成を示すブロック図である。
【図2】チェンジャ装置100の内部構成を示す概略図である。
【図3】DVD−RAMドライブの内部構成を示すブロック図である。
【図4】DVD−RAMメディアの論理的な内部構成図である。
【図5】DVD−RAMメディアの見出し領域に記録される変換テーブルの概念図である。
【図6】チェンジャ装置内の格納庫および格納庫に保持されたDVD−RAMメディアと、ホストコンピュータによって認識される仮想的な磁気テープとの対応関係を示す説明図である。
【図7】論理ブロックアドレスの生成方式を示す説明図である。
【図8】バウンダリ調整の一例を説明するための説明図である。
【図9】接続情報の一例を示す示す概念図である。
【図10】第2の実施形態による計算機システムの構成を示すブロック図である。
【図11】ドライブとメディアのRAID構成を示す説明図である。
【符号の説明】
10…DVD−RAMメディア、
90…SCSI、
92…ファイバチャネル、
99…ホストコンピュータ、
100…チェンジャ装置、
111〜116…格納庫、
120…チェンジャ制御回路、
130…駆動ベルト、
140…メディア搬送ユニット、
200…仮想化テープ制御装置、
210…テープ接続手段、
215…要求変換手段、
217…アクセス位置保持手段、
218…変換テーブル保持手段、
220…ダイレクト接続手段、
280…DVDドライブ制御手段、
281…アレイドライブ制御手段、
290…チェンジャ制御手段、
291…アレイチェンジャ制御手段、
295…接続情報管理手段。
Claims (11)
- 上位装置に接続する制御装置と、該制御装置により制御され、データの記憶位置にランダムにアクセス可能な可搬型の円盤状記録媒体に対するデータの記録、読み出しを行う記憶装置とを備える仮想化テープ記憶装置であって、
前記円盤状記録媒体が前記上位装置により認識される複数の記録媒体のそれぞれに対応する複数の記憶領域を有し、
前記制御装置は、磁気テープ装置と前記上位装置との間のインタフェースを模擬するテープ接続手段と、
前記上位装置により認識される記録媒体と前記円盤状記録媒体の記憶領域とを対応づける情報と、前記テープ接続手段を介して前記上位装置から受け取った、前記記録媒体に対する第一のコマンドと、前記記憶装置の前記円盤上記録媒体に対するデータの記録、読出し状況と、に基づいて前記記憶装置を制御するための第二のコマンドを、前記第一のコマンドごとに生成する要求変換手段と、
及び、該要求変換手段により生成された前記第二のコマンドを用いて前記記憶装置を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする仮想化テープ記憶装置。 - 前記記憶装置として、前記円盤状記録媒体を保持する複数の収納庫、前記円盤状記録媒体を装着し、制御装置の指示に従ってデータをアクセスするドライブ装置、及び収納庫とドライブ装置との間で可搬型の円盤状記録媒体を搬送する搬送手段とを有するチェンジャ装置を用い、
前記要求変換手段は、前記第一のコマンドが、他の第一のコマンドに基づいて生成された第二のコマンドにより既に前記ドライブ装置に装着されている円盤状記録媒体とは、異なる前記円盤状記録媒体が有する記憶領域に対応する記録媒体に対するコマンドであった場合、前記搬送手段に対し、前記円盤状記録媒体を搬送するよう制御する第二のコマンドを生成する、
ことを特徴とする請求項1記載の仮想化テープ記憶装置。 - 前記記憶装置として、前記円盤状記録媒体を保持する複数の収納庫、前記円盤状記録媒体を装着し、制御装置の指示に従ってデータをアクセスするドライブ装置、及び収納庫とドライブ装置との間で可搬型の円盤状記録媒体を搬送する搬送手段とを有するチェンジャ装置を用い、
前記要求変換手段は、前記第一のコマンドが、他の第一のコマンドに基づいて生成された第二のコマンドにより既に前記ドライブ装置に装着されている円盤状記録媒体が有する記憶領域に対応する記録媒体に対するコマンドであった場合、既にドライブに装着されている円盤状記録媒体が有する記憶領域にアクセスを行う第二のコマンドを生成する、ことを特徴とする請求項1記載の仮想化テープ記憶装置。 - 前記対応づける情報は、前記上位装置が認識する記録媒体の識別情報と、該識別情報によって識別される記録媒体に対応した前記円盤状記録媒体の記憶領域の先頭アドレスとを対応づける情報を含むこと特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の仮想化テープ記憶装置。
- 前記対応づける情報は、前記上位装置がマウントを要求した記録媒体に対応する前記円盤状記録媒体の記憶領域ごとに、最後にアクセスされたデータの位置を表す情報を含むことを特徴とする請求項4記載の仮想化テープ記憶装置。
- 前記データの位置を表す情報は、対応する前記円盤状記録媒体の記憶領域の先頭からの相対的な位置を示す情報であることを特徴とする請求項5記載の仮想化テープ記憶装置。
- 前記対応づける情報は、前記第一のコマンドに基づいて記録媒体ごとに生成することを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載の仮想化テープ記憶装置。
- 上位装置に接続される制御装置と、該制御装置により制御され、データの記憶位置にランダムにアクセス可能な可搬型の円盤状記録媒体に対するデータの記録、読み出しを行う記憶装置とを備える仮想化テープ記憶装置であって、
前記円盤状記録媒体が前記上位装置により認識される複数の記録媒体のそれぞれに対応する複数の記憶領域を有し、
前記制御装置は、
磁気テープ装置と前記上位装置との間のインタフェースを模擬し、前記上位装置から、前記記憶領域に対応する記録媒体に対する第一のコマンドを受け取るテープ接続手段と、
前記上位装置により認識される記録媒体と前記円盤状記録媒体の記憶領域とを対応づける情報と、前記第一のコマンドと、に基づいて前記記憶装置を制御するための第二のコマンドを生成する要求変換手段と、
前記上位装置から前記円盤状記録媒体に対する第三のコマンドを受け取るダイレクト接続手段と、
前記第三のコマンドあるいは該要求変換手段により生成された前記第二のコマンドを用いて前記記憶装置を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする仮想化テープ記憶装置。 - 上位装置に接続する制御装置と、該制御装置により制御され、データの記憶位置にランダムにアクセス可能な可搬型の円盤状記録媒体に対するデータの記録、読み出しを行う記憶装置とを備える仮想化テープ記憶装置であって、
前記円盤状記録媒体が前記上位装置により認識される複数の記録媒体のそれぞれに対応する複数の記憶領域を有し、
前記制御装置は、
磁気テープ装置と前記上位装置との間のインタフェースを模擬するテープ接続手段と、
前記上位装置から前記円盤状記録媒体を直接アクセスするためのコマンドを受け取るダイレクト接続手段と、
前記上位装置により認識される記録媒体と前記円盤状記録媒体の記憶領域とを対応づける情報と前記テープ接続手段を介して前記上位装置から受け取ったコマンドとに基づいて前記記憶装置を制御するためのコマンドを生成する要求変換手段と、
該要求変換手段により生成されたコマンドを用いて前記記憶装置を制御する制御手段とを有し、
上位装置からの選択に応じて、前記テープ接続手段、及び前記ダイレクト接続手段のいずれかの手段により前記上位装置からのコマンドを受け取るよう構成されたことを特徴とする仮想化テープ記憶装置。 - 前記制御装置は、前記テープ接続手段、及び前記ダイレクト接続手段のいずれの手段を利用するかを、前記円盤状記録媒体の所定の領域に記憶された管理情報に基づいて決定することを特徴とする請求項9記載の仮想化テープ記憶装置。
- 前記記憶装置は、前記円盤状記録媒体を装着して当該円盤状記録媒体に対するデータの読み出しを行う複数のドライブ装置を有し、
前記制御装置は、データを分散して記憶して記憶する複数の円盤状記録媒体と、該複数の円盤状記録媒体に記録されたデータと対をなすパリティデータを記憶した円盤状記録媒体とを組として前記複数のドライブ装置に装着させ、前記複数のドライブを制御して前記組をなす円盤状記録媒体のデータをアクセスすることを特徴とする請求項1記載の仮想化テープ記憶装置。
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