JP5038589B2 - ディスクアレイ装置及びその負荷分散方法 - Google Patents
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Description
図1〜図11は、本発明の実施の形態1におけるディスクアレイ装置について説明するための図である。実施の形態1のディスクアレイ装置では、コントローラを構成するCHAにおいて、1つのポート部を2つのホストプロセッサ部で制御する構成で、2つのホストプロセッサで要求に対応した処理の分散を行うものである。ポート部で他装置から受信した要求(コマンド)を、プロトコル部から代表(マスタ)となる第1のホストプロセッサ部へ一旦転送し、この要求に対応した処理を第1のホストプロセッサでそのまま行うかどうかを、第1のホストプロセッサ及びCHA内の他ホストプロセッサの処理負荷状況を考慮しつつ判断し、判断に基づき他のホストプロセッサ部に処理を担当させる場合は第1のホストプロセッサ部とポート部のプロトコル部との通信を介して前記要求を第2のホストプロセッサ部に転送させて第2のホストプロセッサで処理を行わせる。
まず、実施の形態1のディスクアレイ装置の全体構成について説明する。その後、本発明で特徴的な処理について説明する。図1は、実施の形態1のディスクアレイ装置100のハードウェア外観構成を示す。特にディスクアレイ装置100の正面から見た構成を示す。
図2は、ディスクアレイ装置100を含むコンピュータシステム全体の構成を示す。コンピュータシステムは、ネットワーク300を介して、1つ以上のディスクアレイ装置100と、1つ以上の他装置400が接続される構成である。他装置400は、ユーザの使用するホストコンピュータ200や管理サーバ210、あるいは他のディスクアレイ装置100などである。ネットワーク300は、メインフレーム系の通信プロトコルに対応したネットワークや、SAN(Storage Area Network)やLAN(Local Area Network)などのネットワーク、あるいはそれらが混在するネットワークである。
図3は、ディスクアレイ装置100に通信接続されるホスト200の機能ブロック構成を示す。ホスト200は、CPU201、メモリ202、ポート203、入力装置204、出力装置205、記憶装置206、記録媒体読取装置207などを備える。CPU201によりメモリ202上のプログラムが実行されることにより様々な機能が実現される。メモリ202上にアプリケーションプログラム20、利用プログラム21を有する。ポート203は、ネットワーク300に接続され、ディスクアレイ装置100や他のホスト200等との間で通信を行うための装置である。入力装置204は、ユーザによる操作のためのキーボードやマウスなどである。出力装置205は、情報を表示するためのディスプレイなどである。記憶装置203は、例えばHDDや半導体記憶装置等である。記録媒体読取装置207は、記録媒体に記録されているプログラムやデータを読み取る装置である。読み取られたプログラムやデータは、メモリ202や記憶装置203に格納される。記録媒体は、例えばフレキシブルディスクやCD−ROM等である。
コントローラ10は、CHA(チャネルアダプタ)11、SM(共有メモリ)12、CM(キャッシュメモリ)13、DKA(ディスクアダプタ)14、SW(スイッチ制御アダプタ)15、及びバスなどを備える。CHA11等の各処理部がそれぞれボードにより実装される構成であり、各処理部間がSW15などにより相互に高速アクセス可能に接続される。各ボードは、ディスクアレイ装置100の筐体に必要に応じて装着・接続される。また、各ボードを複数個用意して相互に接続することで、HDD30に対するデータパスを多重化した構成となる。本実施の形態では、各CHA11とDKA14は、SM12に対してバスで直接接続され、CM13に対してSW15を介してバスで接続される。また、図示したようなコントローラ10を更に二重化した形態なども可能である。多重化構成により、並列処理による性能向上や耐障害性が実現される。
管理端末(SVP)160は、ディスクアレイ装置100の保守・管理を行うためのコンピュータであり、ディスクアレイ装置100の保守・管理の処理のためのソフトウェアを備える。管理端末160は、ディスクアレイ装置100に内蔵される形態や外付けされる形態が可能である。また管理端末160は、ディスクアレイ装置100の保守・管理を専用に行うコンピュータの形態や、PCに保守・管理機能を持たせた形態などが可能である。また、管理端末160は、LANや電話回線等に接続可能であり、ディスクアレイ装置100に対して遠隔で接続されるリモートコンソールの形態も可能である。また管理端末160は、LAN等を通じて外部の保守センタなどと接続される。保守員は、管理端末160を操作して各種保守・管理の業務を行う。管理端末160を操作することにより、例えばHDD30の物理ディスク構成や論理デバイスの設定、論理パスの設定、CHA11等において実行されるプログラムのインストール等を行うことができる。物理ディスク構成の設定としては、例えばHDD30の増減設、RAID構成の変更等を行うことができる。更に、ディスクアレイ装置100の動作状態の確認や、故障部位の特定等の作業を行うこともできる。各種設定や制御は、管理端末160で動作するWebサーバが提供するWebページをユーザインタフェースとして行われる。
図4は、他装置400である1つのホストコンピュータ200と、1つのディスクアレイ装置100との接続構成と、CHA11における処理の分散のための構成の概要と、コマンドや入出力データの流れとを示す説明図である。以下、CHA11での処理について説明するにあたり、他装置400は特にディスクアレイ装置100に接続される上位装置となるホストコンピュータ200であるものとして説明する。CHA11とホスト200との間はファイバチャネル(FIBRE)・インタフェースで接続されFIBREプロトコルに従った通信(コマンドやデータの授受)がなされる。FIBREインタフェースに限らず、各種のSCSI系やメインフレーム系のインタフェースで接続した構成で、本実施の形態で示す特徴的な処理を同様に実行可能である。
図5は、実施の形態1でのCHA11の詳細構成を示すブロック図である。CHA11は、1つのポート部40と、2つのHP部50と、データ転送制御部(DTC)60と、制御情報やデータの転送経路となるPCIやPCI−X等のバスなどを有する構成である。本実施の形態では、CHA11内に2つのHP部50である第1のHP部50Aと第2のHP部50Bとを有する構成を示す。HP部50AとHP部50Bは性能が同等の構成である。その他、CHA11では、図示しない接続コネクタによりディスクアレイ装置100のバックボードに設けられたコネクタに接続され、また図示しない通信コネクタに、ネットワーク300に接続するための通信ケーブルが接続される。
図6,7,8は、実施の形態1のディスクアレイ装置100における、他装置400であるホスト200からのライトコマンドに応じてライトデータをHDD30へライトする際のライトデータ転送処理を示すフロー図である。図7は、図6に示す処理の続きを示す。図8は、図7に示す処理の続きを示す。例として、CHA11における2つのHP部50A,50Bにおいて、第1のHP部50Aにおける第1のHP51Aを、ホスト200側からの要求を最初に受けるマスタ(代表)のプロセッサとした場合の処理を示す。
図9,10,11は、実施の形態1のディスクアレイ装置における、他装置400であるホスト200からのリードコマンドに応じてHDD30(ディスク)からのリードデータをホスト200へ転送する際のリードデータ転送処理を示すフロー図である。図10は、図9に示す処理の続きを示す。図11は、図10に示す処理の続きを示す。本リード時の処理の場合、前記ライト時の処理で示すデータ転送の準備ができた状態のフェイズ(前記「XFER_RDY」)は存在しない。例として、ライト時と同様に、CHA11における2つのHP部50において、第1のHP部50Aにおける第1のHP51Aを、要求を最初に受けるマスタ(代表)のプロセッサとした場合の処理を示す。
図11のβ2、レスポンスを行うフェイズにおいて、第2のHP部50Bは、前記第1のHP部50Aによる処理と同様に処理(S234〜S237)を行う。第2のCHAドライバ52Bは、ホスト200へレスポンスのフレーム(RSP)を送信するための情報(RSP送信指示)をOMとして作成して第2のOM領域54Bに格納し、この通知のためにプロトコル部42の第2のOMI43Bを更新する(S234)。
次に、実施の形態2のディスクアレイ装置について説明する。図12は、実施の形態2のディスクアレイ装置における1つのCHA11の機能ブロック構成を示す。実施の形態2は、CHA11内で、1つのポート部40に対して3つ以上(n個)のHP部50(HP部#1〜#n)を設けた形態である。実施の形態2では、n個のHP部50(50A,50B,……,50n)のうち1つのHP部(例えば第1のHP部50A)を実施の形態1と同様にマスタ(代表)と設定して他装置400からの要求をポート部40を通じて最初に受けることとし、マスタのHP部(50A)でのn個のHP部50(HP51)における処理負荷状態の判断を行って、n個のHP部50でコマンドに対応した処理の分散を行う。複数のHP部50の性能が同等の構成である。実施の形態2でのディスクアレイ装置全体及びコントローラ10等の構成は実施の形態1と同様である。
Claims (6)
- 記憶装置と、前記記憶装置にデータを記憶する制御を行うコントローラとを有し、通信手段を通じて接続される他装置から受信する要求に応じて前記データの転送に関する処理を行うディスクアレイ装置であって、
前記コントローラは、前記他装置とインタフェース・プロトコルに従って通信してデータ転送処理を行うチャネル制御装置と、前記記憶装置に対して制御を行うディスク制御装置と、を有し、
前記チャネル制御装置は、
前記通信手段に対応したデータ送受信処理を行うトランシーバと、前記インタフェース・プロトコルに従った通信処理を行うプロトコル部とを有するポート部と、前記コントローラ内のメモリとの間でのデータ転送の制御を行うデータ転送制御部と、チャネルアダプタドライバの制御に従って動作するプロセッサを有する複数のホストプロセッサ部と、前記複数のホストプロセッサ部からアクセス可能な位置に、各プロセッサにおける処理負荷状態の一覧を保持するテーブルと、を有し、前記複数のプロセッサが並行して動作して前記ポート部の動作を制御する構成で、前記複数のプロセッサで前記要求に対応した処理の分散を行うものであり、
前記プロトコル部は、前記複数のプロセッサの各々と対応し、前記複数のプロセッサの各々と通信するための制御情報を格納する複数の制御情報格納領域を有し、
前記ポート部で前記他装置から前記要求を受信すると、前記プロトコル部は、前記複数のプロセッサのうちマスタとなる第1のプロセッサを決定して、前記第1のプロセッサを有する第1のホストプロセッサ部内のメモリに前記要求を送信し、
前記第1のホストプロセッサ部は、
前記他装置から受信した要求について、前記テーブルを参照し、自身を含む複数のプロセッサにおける処理負荷状態の判断に基づき、前記要求に対応した処理を担当させるプロセッサを決定し、
自身で処理を担当する場合はそのまま処理を行い、
他のプロセッサに処理を担当させる場合は、前記ポート部のプロトコル部の前記複数の制御情報格納領域のうち前記第1のホストプロセッサ部に対応する第1の制御情報格納領域に、前記要求を前記第1のホストプロセッサ部から前記他のプロセッサを有するホストプロセッサ部に転送することを示す転送指示の制御情報を格納し、
前記ポート部は、前記転送指示の制御情報が格納されると、前記要求を前記第1のホストプロセッサ部から読み出し、前記他のプロセッサに前記要求を転送し、
前記他のプロセッサは、転送された前記要求に対応した処理を実行し、
前記複数のホストプロセッサ部でいずれかに障害が発生して処理を実行することができない状態となった場合は、その障害状態のホストプロセッサ部以外で処理を担当させるように前記処理の分散に係わる判断を行うことを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記チャネル制御装置内で、1つのポート部と複数のホストプロセッサ部からなる構成単位を複数設けた構成で、前記各構成単位内で処理の分散を行うことを特徴とするディスクアレイ装置。 - 請求項1記載のディスクアレイ装置において、
前記コントローラの部分を二重化した冗長構成で、各コントローラで独立して前記チャネル制御装置内で処理の分散を行うことを特徴とするディスクアレイ装置。 - 記憶装置と、前記記憶装置にデータを記憶する制御を行うコントローラとを有し、通信手段を通じて接続される他装置から受信する要求に応じて前記データの転送に関する処理を行うディスクアレイ装置の負荷分散方法であって、
前記コントローラは、前記他装置とインタフェース・プロトコルに従って通信してデータ転送処理を行うチャネル制御装置と、前記記憶装置に対して制御を行うディスク制御装置と、を有し、
前記チャネル制御装置は、
前記通信手段に対応したデータ送受信処理を行うトランシーバと、前記インタフェース・プロトコルに従った通信処理を行うプロトコル部とを有するポート部と、前記コントローラ内のメモリとの間でのデータ転送の制御を行うデータ転送制御部と、チャネルアダプタドライバの制御に従って動作するプロセッサを有する複数のホストプロセッサ部と、前記複数のホストプロセッサ部からアクセス可能な位置に、各プロセッサにおける処理負荷状態の一覧を保持するテーブルと、を有し、前記複数のプロセッサが並行して動作して前記ポート部の動作を制御する構成で、前記複数のプロセッサで前記要求に対応した処理の分散を行うものであり、
前記プロトコル部は、前記複数のプロセッサの各々と対応し、前記複数のプロセッサの各々と通信するための制御情報を格納する複数の制御情報格納領域を有し、
前記ポート部で前記他装置から前記要求を受信すると、前記プロトコル部は、前記複数のプロセッサのうちマスタとなる第1のプロセッサを決定して、前記第1のプロセッサを有する第1のホストプロセッサ部内のメモリに前記要求を送信し、
前記第1のホストプロセッサ部は、
前記他装置から受信した要求について、前記テーブルを参照し、自身を含む複数のプロセッサにおける処理負荷状態の判断に基づき、前記要求に対応した処理を担当させるプロセッサを決定し、
自身で処理を担当する場合はそのまま処理を行い、
他のプロセッサに処理を担当させる場合は、前記ポート部のプロトコル部の前記複数の制御情報格納領域のうち前記第1のホストプロセッサ部に対応する第1の制御情報格納領域に、前記要求を前記第1のホストプロセッサ部から前記他のプロセッサを有するホストプロセッサ部に転送することを示す転送指示の制御情報を格納し、
前記他のプロセッサは、転送された前記要求に対応した処理を実行し、
前記複数のホストプロセッサ部でいずれかに障害が発生して処理を実行することができない状態となった場合は、その障害状態のホストプロセッサ部以外で処理を担当させるように前記処理の分散に係わる判断を行うことを特徴とする、ディスクアレイ装置の負荷分散方法。 - 請求項4記載のディスクアレイ装置の負荷分散方法において、
前記チャネル制御装置内で、1つのポート部と複数のホストプロセッサ部からなる構成単位を複数設けた構成で、前記各構成単位内で処理の分散を行うことを特徴とする、ディスクアレイ装置の負荷分散方法。 - 請求項4記載のディスクアレイ装置の負荷分散方法において、
前記コントローラの部分を二重化した冗長構成で、各コントローラで独立して前記チャネル制御装置内で処理の分散を行うことを特徴とする、ディスクアレイ装置の負荷分散方法。
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