JP4615595B2

JP4615595B2 - ストレージスイッチ、ストレージシステム、データコピー方法

Info

Publication number: JP4615595B2
Application number: JP2008325318A
Authority: JP
Inventors: 宏太郎捧
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2028-12-22
Also published as: US20100161924A1; US8180985B2; JP2010146450A

Description

本発明は、仮想スイッチで仮想ボリュームをコピーする際にコピーの進捗状態を管理するビットマップ情報の管理単位を動的に変更するストレージスイッチ、ストレージシステム、データコピー方法に関する。

ストレージスイッチ（以下、仮想スイッチ）は、ＳＡＮ（Storage Area Network）を介してスイッチに接続されるストレージの物理ボリュームを切り出しや連結を行うことで、仮想的なボリュームをサーバに提供している。

図１８に一般的な仮想スイッチを用いた仮想ストレージシステムの構成を示す。仮想スイッチは、少なくとも一つまたは複数の磁気ディスク装置（図中ストレージと表記）の磁気媒体（図中物理ボリュームと表記）を、切り出しや連結を行うことで仮想ボリュームを運用サーバに提供する。また、仮想スイッチによって構成される仮想ボリュームの切り出し、連結の設定指示等、仮想スイッチに対する指示は、管理サーバから行われる。尚、運用サーバ、仮想スイッチ、ストレージはＳＡＮによって接続されており、管理サーバ、仮想スイッチはＬＡＮ（Local Area Network）によって接続されている。

仮想スイッチには、管理サーバからの指示に応じて、または定期的に仮想ボリュームの複製を作成するコピー機能を有するものがある。仮想スイッチは、仮想ボリュームのコピーをする際、仮想ボリュームのコピー対象領域を一定サイズの複数のブロックに分割し、ブロック単位でコピー処理を行う。また、仮想スイッチは、仮想ボリュームのコピー対象領域を分割したブロックを１ビットに対応させたビットマップ情報を作成し、ビットのＯＮとＯＦＦによってコピー済みかコピー未実施かを管理する。コピー開始時は、ビットマップ情報の全ビットをＯＮにしておき、コピーが完了したブロックのビットをＯＦＦにする。全ビットがＯＦＦになるとコピー完了となる。

仮想ボリュームのコピー処理は、運用サーバへの影響を与えないように行うため、コピー中でも運用サーバからのＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）が実行可能なように制御されている。コピー中に運用サーバからＲｅａｄＩ／Ｏが発行された場合は、コピー元の仮想ボリュームからデータが読み出される。一方、コピー処理中に運用サーバからＷｒｉｔｅＩ／Ｏが発行された場合は、コピー元とコピー先の両方の仮想ボリュームにデータが書き込まれる。

コピー処理は、仮想ボリュームのコピー領域の全てのデータのコピーが完了した後もコピー完了が指示されるまでコピー元とコピー先の等価が維持される（等価維持状態）。しかし、コピー中や等価維持状態の仮想ボリュームのコピー処理を一時停止（サスペンド）するサスペンド中は、コピー先へのデータの書き込みは行われない。そのため、サーバからコピー中の仮想ボリュームにＷｒｉｔｅＩ／Ｏが発行された場合、コピー元の仮想ボリュームのみにデータを書き込み、そのブロックのビットマップ情報をコピー未実施状態（ＯＮ）に設定する。コピー処理再開（レジューム）が行われるとビットマップ情報のコピー未実施状態のブロックについてコピー処理が再開される。

また、本発明の関連ある従来技術として、以下の文献が開示されている。
特開２００１−１６６９７号公報特開２００２−２９７４５５号公報

ビットマップ情報のサイズは、仮想ボリュームのサイズと分割するブロックのサイズによって決定する。例えば、２Ｔバイトの仮想ボリュームを３２Ｍバイトのブロックに分割した場合は、ビットマップ情報のサイズは８Ｋバイトとなる。仮想ボリュームのサイズが同じならば、ブロックサイズが大きいほどビットマップ情報のサイズは小さく、ブロックサイズが小さいほどビットマップ情報のサイズは大きくなる。

ブロックサイズは、小さいほど効率的にコピーの進捗状態を制御することが可能となる。例えばサスペンド中に所定ブロック内の１Ｍバイト分、運用サーバ（ホスト）からＷｒｉｔｅＩ／Ｏがコピー元へ行われた場合を考える。ＷｒｉｔｅＩ／Ｏによって更新されたデータを含むブロックはコピー未実施状態に変更されるので、ブロックサイズが３２Ｍバイトである場合、３１Ｍバイト分はデータが更新されていないにも関わらず、無駄なコピーを行ってしまう。さらに、更新されたデータが２つのブロックに跨っていた場合は、６３Ｍバイト分はデータが更新されていないにも係わらず、無駄なコピーを行ってしまう。一方、ブロックサイズが１Ｍバイトで更新されたデータが１つのブロック内に収まる場合、無駄なコピーは全く行わなくても済む。

また、あるブロックのコピー実施中は排他制御を行う必要があるため、運用サーバからの当該ブロックに対するＷｒｉｔｅＩ／Ｏを待たせる必要がある。このとき、ブロックサイズが小さいほどコピーとＷｉｒｔｅＩ／Ｏとの競合が発生しにくく、たとえ競合した場合でもＷｒｉｔｅＩ／Ｏを待たせる時間が短くて済む。

一般的に仮想スイッチにおいてはビットマップ情報のようなシステム情報に使用できる領域はあまり大きくない。そのため、ビットマップ情報のサイズは決まっており、仮想ボリュームのサイズによりブロックサイズが決定する。仮想ボリュームのサイズが大きくなると、ブロックサイズも大きな値にせざるを得ないのが実状である。

一方、ビットマップ情報のようなシステム情報を記録しているメモリやディスクは年々安価になっており、システムハードウェアの活性交換や追加などが行われたり、システムファームウェアの改善によりシステム情報の領域に余裕ができる場合がある。しかし、領域の追加によりシステム情報に使用できる領域が大きくなっても、コピー処理が実行されている最中にビットマップ情報を動的に変えることはできないためビットマップ情報のサイズを変えることができなかった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、コピー処理実行中でも動的にビットマップ情報のサイズを変更することができるストレージスイッチ、ストレージシステム、データコピー方法を提供することを目的とする。

ストレージスイッチは、記憶領域が所定サイズで分割され、該分割された領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップに基づき、前記記憶領域に保持されているデータを他の記憶領域にコピーするストレージスイッチであって、現在の分割サイズよりも小さい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成する第１ビットマップ作成部と、前記第１ビットマップに対し、前記記憶領域内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更する第１ビット変更部と、前記第１ビットマップと分割サイズが同一の第２ビットマップを作成する第２ビットマップ作成部と、前記記憶領域のコピー中にホストから該記憶領域にライト要求が発生した場合、前記第２ビットマップに対し、ライト要求が発生した前記記憶領域内の領域に対応するビットを変更する第２ビット変更部と、前記第１ビット変更部によって変更された第１ビットマップと、前記第２ビット変更部によって変更された第２ビットマップとをマージするビットマップマージ部とを備える。

ストレージシステムは、仮想ボリュームが所定サイズで分割され、該分割された領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップに基づき、前記仮想ボリュームに保持されているデータを他の仮想ボリュームにコピーするストレージシステムであって、前記仮想ボリューム内のデータを保持する記憶装置と、現在の分割サイズよりも小さい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成する第１ビットマップ作成部と、前記第１ビットマップに対し、前記仮想ボリューム内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更する第１ビット変更部と、前記第１ビットマップと分割サイズが同一の第２ビットマップを作成する第２ビットマップ作成部と、前記仮想ボリュームのコピー中にホストから該仮想ボリュームにライト要求が発生した場合、前記第２ビットマップに対し、ライト要求が発生した前記仮想ボリューム内の領域に対応するビットを変更する第２ビット変更部と、前記第１ビット変更部によって変更された第１ビットマップと、前記第２ビット変更部によって変更された第２ビットマップとをマージするビットマップマージ部とを備える。

データコピー方法は、記憶領域が所定サイズで分割され、該分割された領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップに基づき、前記記憶領域に保持されているデータを他の記憶領域にコピーするデータコピー方法であって、現在の分割サイズよりも小さい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成する第１ビットマップ作成ステップと、前記第１ビットマップに対し、前記記憶領域内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更する第１ビット変更ステップと、前記第１ビットマップと分割サイズが同一の第２ビットマップを作成する第２ビットマップ作成ステップと、前記記憶領域のコピー中にホストから該記憶領域にライト要求が発生した場合、前記第２ビットマップに対し、ライト要求が発生した前記記憶領域内の領域に対応するビットを変更する第２ビット変更ステップと、前記第１ビット変更ステップによって変更された第１ビットマップと、前記第２ビット変更ステップによって変更された第２ビットマップとをマージするビットマップマージステップと、を実行する。

ホストからのＩ／Ｏや動作中のコピー処理を継続したまま、ビットマップ情報のサイズを変更することができる。

（実施の形態１）
実施の形態１では、ビットマップサイズを大きくする（すなわち、分割サイズを小さくする）場合について述べる。

図１に、本実施の形態に係るストレージシステムの構成を示す。ストレージシステム６００は、仮想スイッチ（ストレージスイッチ）１００、少なくとも１つの磁気ディスク装置４００（記憶装置）から構成される。またストレージシステム６００は、運用サーバ４０１（ホスト）、管理サーバ４０２と接続されている。運用サーバ４０１は、仮想スイッチによって管理されている仮想ボリュームに対しデータ書き込み、読み込みをＳＡＮを経由して実行し、管理サーバ４０２は、仮想スイッチ１００に対する処理実行指示をＬＡＮを経由して発行し、処理結果を取得する。

仮想スイッチ１００の機能構成について説明する。仮想スイッチ１００は、拡大ビットマップ作成部１（第１ビットマップ作成部）、拡大ビットマップ変更部２（第１ビット変更部）、ライト用ビットマップ作成部３（第２ビットマップ作成部）、ライト用ビットマップ変更部４（第２ビット変更部）、ビットマップマージ部５、ビットマップ切替え部６を備える。

拡大ビットマップ作成部１は、現在の分割サイズよりも小さい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップ（ここでは第１ビットマップとする）を作成する。

拡大ビットマップ変更部２は、第１ビットマップに対し、仮想ボリューム内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更する。

ライト用ビットマップ作成部３は、第１ビットマップと分割サイズが同一のビットマップ（ここでは第２ビットマップとする）を作成する。尚、第２ビットマップは、少なくとも運用サーバからライト要求が発生したときに作成できていればよい。

ライト用ビットマップ変更部４は、仮想ボリュームのコピー中に運用サーバから仮想ボリュームにライト要求が発生した場合、第２ビットマップに対し、ライト要求が発生した仮想ボリューム内の領域に対応するビットを変更する。

ビットマップマージ部５は、拡大ビットマップ変更部２によって変更された第１ビットマップと、ライト用ビットマップ変更部４によって変更された第２ビットマップとをマージする。

ビットマップ切替え部６は、現在の分割サイズのビットマップからビットマップマージ部５によってマージされたビットマップに切り替える。

次に、仮想スイッチ１００のハードウェア構成を図２に示す。仮想スイッチ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１、主記憶装置であるメモリ５０２、フラッシュＲＯＭ等の不揮発性記憶装置５０３を備える。また仮想スイッチ１００は、磁気ディスク装置４００、および運用サーバ４０１とＳＡＮ接続を可能にし、磁気ディスク装置４００とのデータ入出力を制御するＳＡＮインターフェイス５０４を備え、管理サーバ４０２と接続可能なＬＡＮインターフェイス５０５を備える。

上述の図１で示した各機能は、不揮発性記憶装置５０３に予め備えられたファームウェアが、ＣＰＵ５０１、メモリ５０２の各ハードウェアと協働することで実現される。

ここで、図３を参照しつつ、拡大されたビットマップについて説明する。ここでは、６４Ｍバイトの仮想ボリュームを２バイトのビットマップで管理している状態から、４バイトのビットマップに切り替える場合を例として説明する。拡大ビットマップ作成部１は、ブロックサイズ２ＭＢの現在のビットマップ（図３（Ａ）参照）に対し、ブロックサイズ１ＭＢのビットマップ（図３（Ｂ）参照）を作成する。仮想ボリュームサイズの総量は６４Ｍバイトであるため、作成されたビットマップのサイズは２バイトから４バイトへ拡張されたものとなる。このように、ビットマップサイズが２倍になると管理できるブロック数が２倍になるため、ブロックサイズは反比例して２分の１となる。

切替前のビットマップの１ビットは切替え後のビットマップの２ビットで表されるため、拡大ビットマップ変更部２は、切替え後のビットマップに対し、切替時には切替え前のビットマップのＯＮのビットに対応するビットをすべてＯＮにする。

上述の例では、簡単のためビットマップサイズが整数倍になる例を示したが、整数倍でない場合の例を図４に示す。整数倍でない場合、切替前のブロックと切替後のブロックが整数倍と異なり対応関係が複雑になる。すなわち、切替後のビットマップ（図４（Ｂ）参照）の１ビットに対し、切替前のビットマップ（図４（Ａ）参照）の複数ビットが関連するようになる。その場合、拡大ビットマップ変更部２は、関連する切替前の複数ビットの一部でもＯＮである場合は、切替後のビットマップのビットをＯＮにする。

また、運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏやコピー処理を行うとビットマップの状態が変わってしまうため、ビットマップの切替中はそのボリュームに対するＷｒｉｔｅＩ／Ｏとコピーを停止するのが望ましい。しかし、ビットマップの切替は、ビットマップサイズが大きくなるほど変換に時間がかかってしまう。そのため、運用を継続させながら切替えを行うにはＷｒｉｔｅＩ／Ｏとコピーを停止せずにビットマップの切替えを行う必要がなる。

運用を継続させながら切替えを行う方法について、図５を参照しつつ説明する。実施の形態１では、ビットマップの切替中は、切替後のビットマップ（図５（ｂ）参照）と同じサイズ（切替前よりもブロックサイズが小さい）のＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用のビットマップ（図５（Ｃ）参照）を用意する。すなわち、ライト用ビットマップ作成部３は、拡大ビットマップ作成部１によって作成されたビットマップと同じサイズ、同じブロックサイズのＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを作成する。

ここで、運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏによりコピー元のデータが更新された場合、ライト用ビットマップ変更部４は、このＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップに対し更新された領域に対応するビットをＯＮからＯＦＦに書き換えることで、仮想ボリュームの更新領域を管理する。そして、ビットマップの変換が終わった後に、ビットマップマージ部５は、拡大ビットマップ変更部２によってビット変更されたビットマップ（変換後のビットマップ）と、ライト用ビットマップ変更部４によってビット変更されたビットマップとを融合する（図５（Ｄ）参照）。

上述処理を図６のフローチャートに基づき説明する。仮想ボリューム内のデータを他の仮想ボリュームにコピーする処理が行われている最中に、ビットマップ拡大変更処理が行われる際、拡大ビットマップ作成部１は、現在のビットマップサイズよりも大きいサイズの拡大ビットマップを作成する（以下、現在のビットマップを切替前ビットマップ、拡大ビットマップを切替後ビットマップと称す）。

ここで、ライト用ビットマップ作成部３は、運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏの処理を一時停止させ（Ｓ１）、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを作成する（Ｓ２）。ライト用ビットマップ作成部３は、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを作成した後、停止していたＷｒｉｔｅＩ／Ｏの処理を再開する（Ｓ３）。一方、拡大ビットマップ変更部２は、切替後ビットマップに対し、切替前ビットマップでＯＦＦになっているビットに対応したビットをＯＦＦにする（Ｓ４）。拡大ビットマップ変更部２は、Ｓ４の処理を全てのビット変換が終わるまで繰り返し実施する。

他方、ライト用ビットマップ変更部４は、ライト用ビットマップに対し、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏが発生した際に更新されたブロックと対応するビットをＯＮからＯＦＦに変更する。

拡大ビットマップ変更部２による、切替後ビットマップに対するビット変更処理が完了した場合、ビットマップマージ部５は運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏやコピー処理を一時停止させ（Ｓ５）、ビットマップの更新が行われないようにする。ビットマップマージ部５は、切替後ビットマップとライト用ビットマップとを融合する（Ｓ６）。その後、ビットマップ切替え部６は、切替前ビットマップを削除し、融合されたビットマップを仮想ボリュームのコピー処理の管理情報とすることで切替前ビットマップと融合されたビットマップとを切り替える（Ｓ７）。ビットマップ切替え部６は、停止していたＷｒｉｔｅＩ／Ｏを再開させる（Ｓ８）。

以降、ビットマップマージ部５によって融合されたビットマップが仮想ボリュームのコピー処理の管理情報となることで、仮想ボリュームのコピー処理やＷｒｉｔｅＩ／Ｏが引き続き行われる。

ここで、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを用意せず、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏによるデータ更新を変換前のビットマップで管理した場合の例を図７に示す。例えば変換前のビットマップの状態が図７（Ａ）に示すような状態である場合、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏによるデータ更新をそのまま変換前のビットマップで管理する場合、変更前のビットマップの状態は図７（Ｂ）に示すような状態になる。かかる状態のビットマップをそのまま変換した場合、図７（Ｃ）に示す状態である。ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを用いることによる処理後の結果と（図５（Ｄ）参照）、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを用いない方法での結果（図７（Ｃ）参照）を対比すると、本例では仮想ボリュームに対し３ブロック分無駄なコピーを行わなければならないことになる。

ここで、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを用意しない上述例の処理を図８のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、仮想ボリュームのコピー処理および運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏ処理が停止し（Ｓ１１）、ビットマップ変換処理が行われる（Ｓ１２）。ビットマップ変換処理の後に停止していた仮想ボリュームのコピー処理および運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏ処理が再開される（Ｓ１３）。Ｓ１１からＳ１３の処理が全てのビット変換が終わるまで繰り返し行われる。

全てのビット変換が終わった場合、ビットマップの切替が行われ（Ｓ１４）、仮想ボリュームのコピー処理および運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏ処理が再開する（Ｓ１５）。以降、変換後ビットマップが仮想ボリュームのコピー処理の管理情報となることで、仮想ボリュームのコピー処理やＷｒｉｔｅＩ／Ｏが引き続き行われる。

尚、Ｓ１１からＳ１４までは、運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏが発生した場合は変換前ビットマップが更新され、Ｓ１５以降、運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏが発生した場合は変換後ビットマップが更新される。

次に、図９を用いて切替前ビットマップ、切替後ビットマップ、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを対比させることで、コピー実施を行ったブロックのビットをＯＦＦにする処理について説明する。

ビットマップ切替中のコピー処理は、切替前のブロック単位で実施する。すなわち、拡大ビットマップ変更部２は、まず、切替前ビットマップに対し、コピーが完了したブロックのビットをＯＦＦにする（図９（Ａ）、図９（Ｂ）参照）。続いて拡大ビットマップ変更部２は、切替後ビットマップに対し、変換前ビットマップのビットが全てＯＦＦになっている関連するビットをＯＦＦにする（図９（Ｃ）、図９（Ｄ）参照）。

このとき、ライト用ビットマップ作成部３は、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップに対し、コピーが完了した切替前ブロックに含まれるビットをＯＦＦにしない（図９（Ｅ）、図９（Ｆ）参照）。これは、コピーが完了してビットをＯＦＦにする狭間に運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏが行われた場合、コピーが必要にもかかわらずコピー済みとなってしまうのを避けるためである。

次に、仮想ボリュームのコピー処理を図１０のフローチャートを参照しつつ説明する。

拡大ビットマップ変更部２は、変換前ビットマップにＯＮビットがあるかを判定し（Ｓ２１）、ＯＮビットが無い場合（Ｓ２１、Ｎｏ）、コピー処理は終了する。

一方、ＯＮビットがある場合（Ｓ２１、Ｙｅｓ）、ＯＮビットに対応する仮想ボリュームのブロックがコピーされる（Ｓ２２）。拡大ビットマップ変更部２は、変換前のビットマップの対象ビットをＯＦＦにし（Ｓ２３）、変換後ビットマップの対象ビットをＯＦＦにする（Ｓ２４）。

（実施の形態２）
実施の形態１では、ビットマップサイズを大きくする（分割サイズを小さくする）方法について述べてきたが、ビットマップサイズを小さくする（分割サイズを大きくする）ことにより仮想スイッチ内の制御データ領域不足時に領域確保を行うことも可能である。実施の形態２では、ビットマップを小さくすることを可能にした仮想スイッチについて説明する。

図１１に実施の形態２における仮想スイッチの機能構成を示す。仮想スイッチ２００は、実施の形態１で示した仮想スイッチ１００に対し、さらに縮小ビットマップ作成部１１、縮小ビットマップ変更部１２を備える。

縮小ビットマップ作成部１１は、現在の分割サイズよりも大きい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップ（ここでは第３ビットマップ）を作成する。

縮小ビットマップ変更部１２は、第３ビットマップに対し、仮想ボリューム内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更し、さらに、仮想ボリュームのコピー中に運用サーバ４０１から仮想ボリュームにライト要求が発生した場合、現在の分割サイズのビットマップに対し、ライト要求が発生した仮想ボリューム内の領域に対応するビットを変更する。

尚、実施の形態１の説明と同一符号の機能部は、実施の形態１と同一であるためここでの説明を割愛する。また、仮想スイッチ２００のハードウェア構成も実施の形態１と同様であるためここでの説明を割愛する。

次に、図１２を参照しつつビットマップサイズの縮小について説明する。ここでは、６４Ｍバイトのボリュームを４バイトのビットマップで管理している状態から、２バイトのビットマップに切り替える場合を例として記述する。

縮小ビットマップ作成部１１は、ブロックサイズ１ＭＢの現在のビットマップ（図１２（Ａ）参照）に対し、ブロックサイズ２ＭＢのビットマップ（図１２（Ｂ）参照）を作成する。仮想ボリュームサイズの総量は６４Ｍバイトであるため、作成されたビットマップのサイズは４バイトから２バイトへ縮小されたものとなる。このように、ビットマップサイズが２分の１になると管理できるブロック数が２分の１になるため、ブロックサイズは反比例して２倍となる。

切替前のビットマップの２ビットは切替後のビットマップの１ビットと対応するため、縮小ビットマップ変更部１２は、切り替え前のビットマップのＯＮのビットに関連するビットをすべてＯＮにする。

上述の例では、簡単のため切替前のビットマップサイズが切替後のビットマップの整数倍である例を示したが、整数倍でない場合の例を図１３に示す。整数倍でない場合、切替前のビットマップ（図１３（Ａ）参照）の１ビットに対し、切替後のビットマップ（図１３（Ｂ）参照）の複数ビットが関連する。その場合、縮小ビットマップ変更部１２は、関連する切替前の複数ビットの一部でもＯＮである場合は、切替後のビットマップのビットをＯＮにする。

図１４のフローチャートに仮想ボリュームのコピーを実施している最中にビットマップ縮小処理を行った場合の動作を示す。尚、ビットマップを縮小する場合は、変換前のビットマップのほうが細かなデータ管理が可能であるため、ビットマップ縮小処理ではＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップは作成されない。

仮想ボリュームのコピーが行われている最中に、ビットマップ縮小変更処理が行われる際、縮小ビットマップ作成部１１は、現在のビットマップサイズよりも小さいサイズの縮小ビットマップを作成する（以下、現在のビットマップを切替前ビットマップ、縮小ビットマップを切替後ビットマップと称す）。

縮小ビットマップ変更部１２は、運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏの処理、仮想ボリュームのコピー処理を停止させ（Ｓ３１）、切替後ビットマップに対し、切替前ビットマップでＯＮになっているビットに対応したビットをＯＮにする（Ｓ３２）。縮小ビットマップ変更部１２は、Ｓ３２の処理の後、停止していた運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏの処理、仮想ボリュームのコピー処理を再開させる（Ｓ３３）。縮小ビットマップ変更部１２は、全てのビット変換が終わるまでＳ３１からＳ３３までの処理を繰り返す。

このように縮小ビットマップの変更処理が行われた後に、ビットマップ切替え部６は、ビットマップの切替えを行う（Ｓ３４）。このとき、ビットマップ切替え部６は、一時的にＷｒｉｔｅＩ／Ｏとコピーを停止し、切替前のビットマップを削除する。その後、停止された運用サーバ４０１からのＷｒｉｔｅＩ／Ｏの処理、および仮想ボリュームのコピー処理が再開される（Ｓ３５）。

以降、切替後のビットマップ情報にしたがってＷｒｉｔｅＩ／Ｏやコピー処理が行われる。

ビットマップの切替中に、その仮想ボリュームに対するＷｒｉｔｅＩ／Ｏを受信した場合は、縮小ビットマップ変更部１２は切替前のビットマップのＷｒｉｔｅされた領域のブロックのビットをＯＮにする。尚、ビットマップの切替中のコピー処理は、切替前のビットマップのブロック単位で実施される。

また、実施の形態２に記載した仮想スイッチに、少なくとも１つの磁気ディスク装置を接続することで、ストレージシステムとして提供することもできる。

（実施の形態３）
ビットマップで管理するブロックサイズは、細かいほどＷｒｉｔｅＩ／Ｏによって生ずるビットのＯＮによる無駄なコピー処理が発生しなくなる。しかし、ブロックサイズが細かくなるほどビットマップサイズが大きくなってしまう。そのため、運用サーバからのＩ／Ｏ傾向にあわせてブロックサイズを決定することが望ましい。

そこで、実施の形態３では、運用サーバからのＩ／Ｏ傾向の分析を行うことで上述実施の形態１、実施の形態２で説明したビットマップサイズの変換を自動的に行う方法を提案する。

実施の形態３に係る仮想スイッチの機能構成を図１５に示す。仮想スイッチ３００は、実施の形態２で示した仮想スイッチ２００に対し、さらに分割サイズ算出部２１を備える。

分割サイズ算出部２１は、運用サーバ４０１から仮想ボリュームに対しライトされるデータサイズの統計情報を保持し、その統計情報に基づき仮想ボリュームを分割するサイズを算出する。また、拡大ビットマップ作成部１、縮小ビットマップ作成部１１のいずれかが、算出された分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップを作成する。以降、実施の形態１、２で説明したようにビットマップを切り替える。

尚、実施の形態１、２の説明と同一符号の機能部は、実施の形態１、２と同一であるためここでの説明を割愛する。また、仮想スイッチ３００のハードウェア構成も実施の形態１と同様であるためここでの説明を割愛する。

ここで、分割サイズ算出部２１による処理について説明する。運用サーバ４０１からのＩ／Ｏの統計は、仮想ボリューム毎に管理がなされる。分割サイズ算出部２１は、仮想ボリュームに対してＷｒｉｔｅＩ／Ｏを受信すると、その仮想ボリュームに書き込まれるサイズを統計情報として蓄積する。

図１６に、分割サイズ算出部２１によって蓄積された統計情報を示す。図１６で示すように、分割サイズ算出部２１は、仮想ボリュームを識別する仮想ボリューム番号、および仮想ボリューム番号ごとに当該仮想ボリュームに対してアクセスがある毎に割り振られるシーケンシャルな番号（アクセスサイズ１・・Ｎ）、およびそのアクセスしたデータのサイズ（図１６におけるｘ１、ｘ２、・・・、ｘｎ）の各データを蓄積する。尚、アクセスサイズに振られた番号は、当該仮想ボリュームにアクセスされた回数としても使用される。

分割サイズ算出部２１は、図１７で示す計算式によってＩ／Ｏ傾向を解析する。

予め定義された回数（Ｎ回）分のデータが蓄積されると、分割サイズ算出部２１は、アクセスサイズの平均値μを算出し（図１７（Ａ）参照）、さらに、標準偏差δを算出する（図１７（Ｂ）参照）。標準偏差は大きいほどデータがバラついていることを表す。そこで、δがμのＲ％（Ｒは予め定義された値）未満ならば、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏが一定サイズμに近い値で行われる傾向であるため、拡大ビットマップ作成部１または縮小ビットマップ作成部１１はブロックサイズがμになるようにビットマップ拡大処理（実施の形態１参照）またはビットマップ縮小処理（実施の形態２参照）を実行する。

すなわち、分割サイズ算出部２１によって現在の分割サイズよりも小さい分割サイズが算出された場合、拡大ビットマップ作成部１が分割サイズ算出部２１によって算出された分割サイズとなるビットマップを作成し、また分割サイズ算出部２１によって現在の分割サイズよりも大きい分割サイズが算出された場合、縮小ビットマップ作成部１１が分割サイズ算出部２１によって算出された分割サイズとなるビットマップを作成する。

尚、Ｎが小さいと頻繁にビットマップサイズ変換が発生し変換処理のオーバーヘッドが問題となってしまい、逆にＮが大きすぎるとビットマップサイズの自動変換が発生しなくなってしまう。また、同様にＲが大きいとアクセスにバラつきがあるにも係わらず頻繁にビットマップサイズの自動変更が発生してしまい、Ｒが小さいとアクセス傾向が分散していると判断されビットマップの自動変換が発生しなくなってしまう。そのため、分割サイズ算出部２１は、ＮもＲも運用に合わせて最適な値に変更できるように仮想スイッチの管理インタフェースからの設定も受け付ける。

また、実施の形態３に記載した仮想スイッチに、少なくとも１つの磁気ディスク装置を接続することで、ストレージシステムとして提供することもできる。

このように、実施の形態１〜３によって、ビットマップサイズの動的変更ができることにより、サーバの運用を継続しながら以下のような効果を奏することができる。

本実施の形態によって、ブロックサイズを運用に合わせることができ、コピー処理の効率化を図ることができる。また、本実施の形態によって、コピー処理との競合を減らすことによるＷｒｉｔｅＩ／Ｏの性能向上を図ることができる。

また、本実施の形態によって、ビットマップサイズを大きくすることによる仮想スイッチ内の未使用制御データ領域の効率的な利用を図ることができる。また、本実施の形態によって、ビットマップサイズを小さくすることによる仮想スイッチ内の制御データ領域不足時の領域確保を図ることができる。

以上、本実施の形態によれば、以下の付記で示す技術的思想が開示されている。
（付記１）記憶領域が所定サイズで分割され、該分割された領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップに基づき、前記記憶領域に保持されているデータを他の記憶領域にコピーするストレージスイッチであって、
現在の分割サイズよりも小さい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成する第１ビットマップ作成部と、
前記第１ビットマップに対し、前記記憶領域内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更する第１ビット変更部と、
前記第１ビットマップと分割サイズが同一の第２ビットマップを作成する第２ビットマップ作成部と、
前記記憶領域のコピー中にホストから該記憶領域にライト要求が発生した場合、前記第２ビットマップに対し、ライト要求が発生した前記記憶領域内の領域に対応するビットを変更する第２ビット変更部と、
前記第１ビット変更部によって変更された第１ビットマップと、前記第２ビット変更部によって変更された第２ビットマップとをマージするビットマップマージ部と、
を備えるストレージスイッチ。
（付記２）付記１に記載のストレージスイッチにおいて、さらに、
現在の分割サイズのビットマップから前記ビットマップマージ部によってマージされたビットマップに切り替えるビットマップ切替え部を備えることを特徴とするストレージスイッチ。
（付記３）付記１に記載のストレージスイッチにおいて、さらに、
現在の分割サイズよりも大きい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第３ビットマップを作成する第３ビットマップ作成部と、
前記第３ビットマップに対し、前記記憶領域内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更し、さらに、前記記憶領域のコピー中にホストから該記憶領域にライト要求が発生した場合、現在の分割サイズのビットマップに対し、ライト要求が発生した前記記憶領域内の領域に対応するビットを変更する第３ビット変更部と、
を備えるストレージスイッチ。
（付記４）付記３に記載のストレージスイッチにおいて、さらに、
ホストから前記記憶領域に対しライトされるデータサイズの統計情報を保持し、該統計情報に基づき前記記憶領域を分割するサイズを算出する分割サイズ算出部を備え、
前記第１ビットマップ作成部は、前記分割サイズ算出部によって現在の分割サイズよりも小さい分割サイズが算出された場合、前記分割サイズ算出部によって算出された分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成し、
前記第３ビットマップ作成部は、前記分割サイズ算出部によって現在の分割サイズよりも大きい分割サイズが算出された場合、前記分割サイズ算出部によって算出された分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第３ビットマップを作成することを特徴とするストレージスイッチ。
（付記５）仮想ボリュームが所定サイズで分割され、該分割された領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップに基づき、前記仮想ボリュームに保持されているデータを他の仮想ボリュームにコピーするストレージシステムであって、
前記仮想ボリューム内のデータを保持する記憶装置と、
現在の分割サイズよりも小さい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成する第１ビットマップ作成部と、
前記第１ビットマップに対し、前記仮想ボリューム内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更する第１ビット変更部と、
前記第１ビットマップと分割サイズが同一の第２ビットマップを作成する第２ビットマップ作成部と、
前記仮想ボリュームのコピー中にホストから該仮想ボリュームにライト要求が発生した場合、前記第２ビットマップに対し、ライト要求が発生した前記仮想ボリューム内の領域に対応するビットを変更する第２ビット変更部と、
前記第１ビット変更部によって変更された第１ビットマップと、前記第２ビット変更部によって変更された第２ビットマップとをマージするビットマップマージ部と、
を備えるストレージシステム。
（付記６）付記５に記載のストレージシステムにおいて、さらに、
現在の分割サイズのビットマップから前記ビットマップマージ部によってマージされたビットマップに切り替えるビットマップ切替え部を備えることを特徴とするストレージシステム。
（付記７）付記５に記載のストレージシステムにおいて、さらに、
現在の分割サイズよりも大きい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第３ビットマップを作成する第３ビットマップ作成部と、
前記第３ビットマップに対し、前記仮想ボリューム内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更し、さらに、前記仮想ボリュームのコピー中にホストから該仮想ボリュームにライト要求が発生した場合、現在の分割サイズのビットマップに対し、ライト要求が発生した前記仮想ボリューム内の領域に対応するビットを変更する第３ビット変更部と、
を備えるストレージスイッチ。
（付記８）付記７に記載のストレージスイッチにおいて、さらに、
ホストから前記仮想ボリュームに対しライトされるデータサイズの統計情報を保持し、該統計情報に基づき前記仮想ボリュームを分割するサイズを算出する分割サイズ算出部を備え、
前記第１ビットマップ作成部は、前記分割サイズ算出部によって現在の分割サイズよりも小さい分割サイズが算出された場合、前記分割サイズ算出部によって算出された分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成し、
前記第３ビットマップ作成部は、前記分割サイズ算出部によって現在の分割サイズよりも大きい分割サイズが算出された場合、前記分割サイズ算出部によって算出された分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第３ビットマップを作成することを特徴とするストレージシステム。
（付記９）記憶領域が所定サイズで分割され、該分割された領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップに基づき、前記記憶領域に保持されているデータを他の記憶領域にコピーするデータコピー方法であって、
現在の分割サイズよりも小さい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成する第１ビットマップ作成ステップと、
前記第１ビットマップに対し、前記記憶領域内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更する第１ビット変更ステップと、
前記第１ビットマップと分割サイズが同一の第２ビットマップを作成する第２ビットマップ作成ステップと、
前記記憶領域のコピー中にホストから該記憶領域にライト要求が発生した場合、前記第２ビットマップに対し、ライト要求が発生した前記記憶領域内の領域に対応するビットを変更する第２ビット変更ステップと、
前記第１ビット変更ステップによって変更された第１ビットマップと、前記第２ビット変更ステップによって変更された第２ビットマップとをマージするビットマップマージステップと、
を実行するデータコピー方法。
（付記１０）付記９に記載のデータコピー方法において、さらに、
現在の分割サイズのビットマップから前記ビットマップマージステップによってマージされたビットマップに切り替えるビットマップ切替えステップを実行することを特徴とするデータコピー方法。
（付記１１）付記９に記載のデータコピー方法において、さらに、
現在の分割サイズよりも大きい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第３ビットマップを作成する第３ビットマップ作成ステップと、
前記第３ビットマップに対し、前記記憶領域内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更し、さらに、前記記憶領域のコピー中にホストから該記憶領域にライト要求が発生した場合、現在の分割サイズのビットマップに対し、ライト要求が発生した前記記憶領域内の領域に対応するビットを変更する第３ビット変更ステップと、
を実行するデータコピー方法。
（付記１２）付記１１に記載のデータコピー方法において、さらに、
ホストから前記記憶領域に対しライトされるデータサイズの統計情報を保持し、該統計情報に基づき前記記憶領域を分割するサイズを算出する分割サイズ算出ステップを実行し、
前記第１ビットマップ作成ステップは、前記分割サイズ算出ステップによって現在の分割サイズよりも小さい分割サイズが算出された場合、前記分割サイズ算出ステップによって算出された分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成し、
前記第３ビットマップ作成ステップは、前記分割サイズ算出ステップによって現在の分割サイズよりも大きい分割サイズが算出された場合、前記分割サイズ算出ステップによって算出された分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第３ビットマップを作成することを特徴とするデータコピー方法。

実施の形態１に係るストレージシステムの機能構成の一例を示す図である。本実施の形態に係る仮想スイッチのハードウェア構成の一例を示す図である。実施の形態１に係る拡大されたビットマップについて説明するための図である（整数倍）。実施の形態１に係る拡大されたビットマップについて説明するための図である（非整数倍）。実施の形態１に係る仮想スイッチの動作の一例について説明する図である。実施の形態１に係る仮想スイッチの処理の一例を示すフローチャートである。ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを用意しない場合の動作例を示す図である。ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを用意しない場合の処理例を示すフローチャートである。実施の形態１に係る切替前ビットマップ、切替後ビットマップ、ＷｒｉｔｅＩ／Ｏ用ビットマップを対比させた図である。実施の形態１に係る仮想ボリュームのコピー処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態２に係る仮想スイッチの機能構成の一例を示す図である。実施の形態２に係る縮小されたビットマップについて説明するための図である（整数倍）。実施の形態２に係る縮小されたビットマップについて説明するための図である（非整数倍）。実施の形態２に係る仮想スイッチの処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態３に係る仮想スイッチの機能構成の一例を示す図である。実施の形態３に係る分割サイズ算出部によって蓄積された統計情報の一例を示す図である。実施の形態３に係る分割サイズ算出部が使用する計算式を示す図である。ストレージシステムの構成を示す図である。

符号の説明

１拡大ビットマップ作成部、２拡大ビットマップ変更部、３ライト用ビットマップ作成部、４ライト用ビットマップ変更部、５ビットマップマージ部、６ビットマップ切替え部、１１縮小ビットマップ作成部、１２縮小ビットマップ変更部、２１分割サイズ算出部、１００、２００、３００仮想スイッチ、４００磁気ディスク装置、４０１運用サーバ、４０２管理サーバ、６００ストレージシステム

Claims

記憶領域が所定サイズで分割され、該分割された領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップに基づき、前記記憶領域に保持されているデータを他の記憶領域にコピーするストレージスイッチであって、
現在の分割サイズよりも小さい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成する第１ビットマップ作成部と、
前記第１ビットマップに対し、前記記憶領域内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更する第１ビット変更部と、
前記第１ビットマップと分割サイズが同一の第２ビットマップを作成する第２ビットマップ作成部と、
前記記憶領域のコピー中にホストから該記憶領域にライト要求が発生した場合、前記第２ビットマップに対し、ライト要求が発生した前記記憶領域内の領域に対応するビットを変更する第２ビット変更部と、
前記第１ビット変更部によって変更された第１ビットマップと、前記第２ビット変更部によって変更された第２ビットマップとをマージするビットマップマージ部と、
を備えるストレージスイッチ。
請求項１に記載のストレージスイッチにおいて、さらに、
現在の分割サイズのビットマップから前記ビットマップマージ部によってマージされたビットマップに切り替えるビットマップ切替え部を備えることを特徴とするストレージスイッチ。
請求項１に記載のストレージスイッチにおいて、さらに、
現在の分割サイズよりも大きい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第３ビットマップを作成する第３ビットマップ作成部と、
前記第３ビットマップに対し、前記記憶領域内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更し、さらに、前記記憶領域のコピー中にホストから該記憶領域にライト要求が発生した場合、現在の分割サイズのビットマップに対し、ライト要求が発生した前記記憶領域内の領域に対応するビットを変更する第３ビット変更部と、
を備えるストレージスイッチ。
請求項３に記載のストレージスイッチにおいて、さらに、
ホストから前記記憶領域に対しライトされるデータサイズの統計情報を保持し、該統計情報に基づき前記記憶領域を分割するサイズを算出する分割サイズ算出部を備え、
前記第１ビットマップ作成部は、前記分割サイズ算出部によって現在の分割サイズよりも小さい分割サイズが算出された場合、前記分割サイズ算出部によって算出された分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成し、
前記第３ビットマップ作成部は、前記分割サイズ算出部によって現在の分割サイズよりも大きい分割サイズが算出された場合、前記分割サイズ算出部によって算出された分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第３ビットマップを作成することを特徴とするストレージスイッチ。
仮想ボリュームが所定サイズで分割され、該分割された領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップに基づき、前記仮想ボリュームに保持されているデータを他の仮想ボリュームにコピーするストレージシステムであって、
前記仮想ボリューム内のデータを保持する記憶装置と、
現在の分割サイズよりも小さい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成する第１ビットマップ作成部と、
前記第１ビットマップに対し、前記仮想ボリューム内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更する第１ビット変更部と、
前記第１ビットマップと分割サイズが同一の第２ビットマップを作成する第２ビットマップ作成部と、
前記仮想ボリュームのコピー中にホストから該仮想ボリュームにライト要求が発生した場合、前記第２ビットマップに対し、ライト要求が発生した前記仮想ボリューム内の領域に対応するビットを変更する第２ビット変更部と、
前記第１ビット変更部によって変更された第１ビットマップと、前記第２ビット変更部によって変更された第２ビットマップとをマージするビットマップマージ部と、
を備えるストレージシステム。
記憶領域が所定サイズで分割され、該分割された領域それぞれがビットに対応付けられたビットマップに基づき、前記記憶領域に保持されているデータを他の記憶領域にコピーするデータコピー方法であって、
現在の分割サイズよりも小さい分割サイズの領域それぞれがビットに対応付けられた第１ビットマップを作成する第１ビットマップ作成ステップと、
前記第１ビットマップに対し、前記記憶領域内のコピーが完了した領域に対応するビットを変更する第１ビット変更ステップと、
前記第１ビットマップと分割サイズが同一の第２ビットマップを作成する第２ビットマップ作成ステップと、
前記記憶領域のコピー中にホストから該記憶領域にライト要求が発生した場合、前記第２ビットマップに対し、ライト要求が発生した前記記憶領域内の領域に対応するビットを変更する第２ビット変更ステップと、
前記第１ビット変更ステップによって変更された第１ビットマップと、前記第２ビット変更ステップによって変更された第２ビットマップとをマージするビットマップマージステップと、
を実行するデータコピー方法。