JP5540636B2 - ストレージシステム、ストレージ装置、ストレージ装置の記憶内容複製方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明はストレージ装置に関し、特にシンプロビジョニング（Thin Provisioning）によって記憶領域を割り当てているストレージ装置でレプリケーション（Replication）を行うことに関する。

ストレージ装置内の容量を効率的に管理する技術の１つとして、シンプロビジョニング技術が知られている。シンプロビジョニングは、ハードディスクの物理容量の総和以上に、仮想的に大きな容量の論理ディスクをホスト計算機に割り当てておき、実際にホスト計算機から書き込み要求があったタイミングで、実際の記憶領域を割り当てる技術である。また、ストレージベンダによっては、割り当てられた記憶領域のブロック内のデータが全てゼロ（これをゼロデータ領域という）かどうかを定期的にチェックして、ゼロの場合はその領域を解放することで、記憶領域の効率的な利用を実現しているベンダもある。この場合、ホスト計算機から解放済みの領域へ読み出し（Ｒｅａｄ Ｉ／Ｏ）要求があればストレージ装置はゼロを返却し、書き込み（Ｗｒｉｔｅ Ｉ／Ｏ）要求があれば、ストレージ装置は再度新しい記憶領域を割り当てる。

一方、ストレージのデータ複製に関する技術として、レプリケーション技術が知られている。これは、あるボリュームのデータをマスターとし、これと全く同じ内容の複製（レプリカ）を作成する技術である。この際、マスターボリュームとレプリカボリュームの配置方法は、同一のストレージ装置内に存在する場合と、別々のストレージ装置に分かれている場合の２種類がある。

これらに関連する技術文献として、次の各々の特許文献がある。特許文献１には、シンプロビジョニング技術で、割り当てが不要と判断できた領域を解放する方法の一例が記載されている。特許文献２には、メモリの記憶データを引き継ぐ方法として、新旧のメモリでデータのブロック長を統一するという技術が記載されている。特許文献３には、シンプロビジョニングを行っているストレージ装置でデータのバックアップおよび復元を行う時の容量の浪費を少なくするため、復元の際にボイドデータであるセグメントに物理ストレージ域を割り付けないという技術が記載されている。

特開２００５−０１１３１６号公報 特開２０００−１３７６０４号公報 特開２００８−１３００８０号公報

しかしながら、シンプロビジョニング機能とレプリケーション機能は本来別々の技術であり、したがってストレージ装置ではこの両者は独立した別々の機能として提供されている。このため、シンプロビジョニング機能とレプリケーション機能とを併用している場合、同一の領域に対して、この両者が別個かつ非同期的にデータの読み出し処理を行うことになる。即ち、データの読み書きおよび領域の解放が効率的でない。

しかも、シンプロビジョニング機能とレプリケーション機能とで、扱う記憶領域のブロック長は一般に同じではない。このため、コピー元にゼロデータ領域が存在した場合には、レプリケーション機能が該ゼロデータ領域をそのままコピー先にコピーして、シンプロビジョニング機能がコピー先の側で該領域がゼロデータ領域であるか否かを判定して該領域を削除することとなり、その判定および削除の処理が効率的とはいえない。また、ストレージ装置にも余分な負荷がかかる結果となる。

ちなみに前述の特許文献１〜３に記載された技術では、いずれもシンプロビジョニング機能とレプリケーション機能とを連携させたものではないので、この両者を組み合わせることによって発生する上記の問題を解決していない。

本発明の目的は、シンプロビジョニング機能とレプリケーション機能とを併用している環境にあっても、効率的にデータの複製を行うことを可能とするストレージシステム、ストレージ装置、ストレージ装置の記憶内容複製方法およびプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るストレージシステムは、レイド（ＲＡＩＤ）によって物理ディスクから構築されたプールをそれぞれ有する第１および第２のストレージ装置と、第１および第２のストレージ装置に複製作成要求を送信する管理コンソールとを含み、この複製作成要求に応じて第１のストレージ装置の記憶内容を第２のストレージ装置に複製するストレージシステムであって、第１のストレージ装置が、あらかじめ与えられたブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームをプールから構築して各々のブロックに実記憶領域を割り当てる第１の領域割当（シンプロビジョニング）手段と、仮想ボリュームのアドレスと割り当てられた実記憶領域のアドレスとの間の対応関係を表す第１の割り当て管理テーブルを記憶した第１の記憶手段と、複製作成要求に応じて第１のストレージ装置上の仮想ボリュームの記憶内容を第２のストレージ装置上の仮想ボリュームに複製し、その複製の際に第１のストレージ装置上の仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かをチェックする第１の複製作成（レプリケーション）手段と、実記憶領域が割り当てられている仮想ボリュームを構成する各ブロック内のデータが全てゼロであるか否かを第１の割り当て管理テーブルでチェックするゼロデータ解析手段と、データが全てゼロであるブロックの実記憶領域を解放する第１の領域解放手段とを有すると共に、第１の複製作成手段が、データが全てゼロであるブロックについて実記憶領域が割り当てられていないブロックであることを示すゼロデータ通知を第２のストレージ装置に送信する機能を有し、第２のストレージ装置が、あらかじめ与えられた第１のストレージ装置と同一のブロック長と開始アドレスとを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームをプールから構築して各々のブロックに実記憶領域を割り当てる第２の領域割当手段と、仮想ボリュームのアドレスと割り当てられた実記憶領域のアドレスとの間の対応関係を表す第２の割り当て管理テーブルを記憶した第２の記憶手段と、ゼロデータ通知を受けて当該ブロックの実記憶領域を解放する第２の領域解放手段と
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るストレージ装置は、レイド（ＲＡＩＤ）によって物理ディスクから構築されたプールを有し、外部からの複製作成要求に応じて自らの記憶内容を他のストレージ装置に複製するストレージ装置であって、あらかじめ与えられたブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームをプールから構築して各々のブロックに実記憶領域を割り当てる領域割当（シンプロビジョニング）手段と、仮想ボリュームのアドレスと割り当てられた実記憶領域のアドレスとの間の対応関係を表す割り当て管理テーブルを記憶した記憶手段と、複製作成要求に応じて仮想ボリュームの記憶内容を他のストレージ装置上の仮想ボリュームに複製し、その複製の際に仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かをチェックする複製作成（レプリケーション）手段と、実記憶領域が割り当てられている仮想ボリュームを構成する各ブロック内のデータが全てゼロであるか否かを割り当て管理テーブルでチェックするゼロデータ解析手段と、データが全てゼロであるブロックの実記憶領域を解放する領域解放手段とを有すると共に、複製作成手段が、データが全てゼロであるブロックについて実記憶領域が割り当てられていないブロックであることを示すゼロデータ通知を他のストレージ装置に送信する機能を有することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るストレージ装置の記憶内容複製方法は、レイド（ＲＡＩＤ）によって物理ディスクから構築されたプールをそれぞれ有する第１および第２のストレージ装置と、第１および第２のストレージ装置に複製作成要求を送信する管理コンソールとを含むストレージシステムにあって、第１のストレージ装置の記憶内容を第２のストレージ装置に複製する方法であって、第１および第２のストレージ装置がそれぞれ、領域割当（シンプロビジョニング）手段によって、あらかじめ与えられた同一のブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームをプールから構築すると共に各々のブロックに実記憶領域を割り当てると共にこの仮想ボリュームのアドレスと割り当てられた実記憶領域のアドレスとの間の対応関係を第１の割り当て管理テーブルに記憶し、第１のストレージ装置が複製作成要求を受けたことに反応して、第１のストレージ装置の複製作成（レプリケーション）手段が、第１のストレージ装置上の仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かを第１の割り当て管理テーブルでチェックし、第１のストレージ装置のゼロデータ解析手段が、実記憶領域が割り当てられている仮想ボリュームを構成する各ブロック内のデータが全てゼロであるか否かをチェックし、ブロック内のデータが全てゼロであれば、第１のストレージ装置の複製作成手段が、当該ブロックの実記憶領域を解放すると共に、第１のストレージ装置が当該ブロックが実記憶領域が割り当てられていないブロックであることを示すゼロデータ通知を第２のストレージ装置に送信し、このゼロデータ通知を受けた第２のストレージ装置の領域解放手段が、当該ブロックの実記憶領域を解放することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るストレージ装置の記憶内容複製プログラムは、レイド（ＲＡＩＤ）によって物理ディスクから構築されたプールをそれぞれ有する第１および第２のストレージ装置と、第１および第２のストレージ装置に複製作成（レプリケーション）要求を送信する管理コンソールとを含むストレージシステムにあって、第１のストレージ装置が備えるコンピュータに、あらかじめ与えられた同一のブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームをプールから構築すると共に各々のブロックに実記憶領域を割り当てると共にこの仮想ボリュームのアドレスと割り当てられた実記憶領域のアドレスとの間の対応関係を割り当て管理テーブルに記憶する（シンプロビジョニング）手順と、複製作成要求を受けたことに反応して、第１のストレージ装置上の仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かを割り当て管理テーブルでチェックする手順と、実記憶領域が割り当てられている仮想ボリュームを構成する各ブロック内のデータが全てゼロであるか否かをチェックする手順と、ブロック内のデータが全てゼロであれば当該ブロックの実記憶領域を解放すると共に、当該ブロックが実記憶領域が割り当てられていないブロックであることを示すゼロデータ通知を第２のストレージ装置に送信する手順とを実行させることを特徴とする。

本発明は上述したように、複製作成要求に応じて実記憶領域が割り当てられていないブロックの有無をチェックして、そのようなブロックの実記憶領域を解放するように構成したので、シンプロビジョニング機能とレプリケーション機能で別個に行われていた読み出し処理を１回に削減することができる。これによって、シンプロビジョニング機能とレプリケーション機能とを能とを併用している環境にあっても、効率的にデータの複製を行うことを可能とするという、優れた特徴を持つストレージシステム、ストレージ装置、ストレージ装置の記憶内容複製方法およびプログラムを提供することができる。

本実施形態に係るストレージシステム全体の構成例を示す説明図である。 図１で示した第１（第２）のストレージ装置のより詳細な構成を示す説明図である。 図１に示した第１（第２）のストレージ装置で行われる仮想ボリュームの構築について観念的に示す説明図である。 図１で示したペア設定管理テーブルの一例を示す説明図である。 図１で示した割り当て管理テーブルの一例を示す説明図である。 図１に示したＭＶ（Master Volume）側のストレージ装置が、管理コンソールからの複製作成要求を受けて行う処理について書き表したフローチャートである。 図６のステップＳ３０９として示した実領域解放処理をより詳しく示すフローチャートである。 図１に示したＭＶ側ストレージ装置の複製作成手段からイベントを受け取ったＲＶ（Replica Volume）側ストレージ装置の複製作成手段が行う処理について書き表したフローチャートである。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態の構成について添付図１〜３に基づいて説明する。
最初に、本実施形態の基本的な内容について説明し、その後でより具体的な内容について説明する。
本実施形態に係るストレージシステム１は、レイド（ＲＡＩＤ、Redundant Arrays of Inexpensive Disks）によって物理ディスク１２および２２から構築されたプール１４０および２４０をそれぞれ有する第１および第２のストレージ装置１０および２０と、第１および第２のストレージ装置に複製作成要求を送信する管理コンソール４０とを含むストレージシステムである。第１のストレージ装置は、プールからあらかじめ与えられたブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームを構築して各々のブロックに実記憶領域を割り当てる第１の領域割当手段１１２と、複製作成要求に応じて第１のストレージ装置上の仮想ボリュームの記憶内容を第２のストレージ装置上の仮想ボリュームに複製する第１の複製作成手段１１３と、仮想ボリュームの記憶内容を複製する際に、第１のストレージ装置上の仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かをチェックするゼロデータ解析手段１１４と、実記憶領域が割り当てられていないブロックの実記憶領域を解放する第１の領域解放手段１１１とを有する。そして第１の複製作成手段は、実記憶領域が割り当てられていないブロックについて実記憶領域が割り当てられていないブロックであることを示すゼロデータ通知を第２のストレージ装置に送信する機能を有する。一方の第２のストレージ装置は、プールからあらかじめ与えられた第１のストレージ装置と同一のブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームを構築して各々のブロックに実記憶領域を割り当てる第２の領域割当手段２１２と、ゼロデータ通知を受けて当該ブロックの実記憶領域を解放する第２の領域解放手段２１１とを有する。

また第１の複製作成手段は、第１のストレージ装置の仮想ボリュームの内容を第２のストレージ装置に複製する際に、第１のストレージ装置上の仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられていれば第２のストレージ装置に当該ブロックのコピー要求を送信する機能を有する。これに対して第２のストレージ装置は、コピー要求を受信したら第１のストレージ装置上の当該ブロックの記憶内容を第２のストレージ装置上の対応するブロックに複製する第２の複製作成手段２１３を有する。

そして第１および第２のストレージ装置がそれぞれ、各々のブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かを示す割り当て状態フラグと、第１および第２のストレージ装置上で対応するブロックにコピー差分が存在するか否かを示す差分フラグとを含む割り当て管理テーブル１２１および２２１を記憶している。

この構成を備えることにより、ストレージシステム１は、高速にデータの複製を行うことが可能となる。
以下、これをより詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るストレージシステム１全体の構成例を示す説明図である。ストレージシステム１では、第１のストレージ装置１０と第２のストレージ装置２０が、いずれも同一のＬＡＮ（Local Area Network）５０に接続されていると共に、同一のＳＡＮ６０にも接続されている。ＬＡＮ５０およびＳＡＮ６０には、第１および第２のストレージ装置１０および２０以外にも、第１および第２のストレージ装置１０および２０にＳＡＮ６０を経由してデータを読み書きするｋ台のホスト計算機３１、３２…３ｋ（ｋは自然数）が接続されている。

それに加えてＬＡＮ５０には、第１および第２のストレージ装置１０および２０に管理コマンドを発行する管理コンソール４０も接続されている。管理コンソール４０から第１および第２のストレージ装置１０および２０への接続はＬＡＮ５０だけであり、ＳＡＮ６０では接続されない。管理コンソール４０の備えているＣＰＵ４１（Central Processing Unit）では、第１および第２のストレージ装置１０および２０にレプリケーションのコマンドを発行するコンピュータプログラムである複製作成要求手段４２が実行される。

そして、第１および第２のストレージ装置１０および２０は、ＬＡＮ５０およびＳＡＮ６０の他に、これらのストレージ装置間を直接相互に接続するレプリケーションリンク７０でも接続されている。レプリケーションリンク７０は、ストレージ装置１０および２０を直結し、レプリケーションを実行する場合に、コピーするデータの転送経路となる。なお、図２では、第１および第２のストレージ装置１０および２０が物理的に別々の装置である例を示しているが、これが同一の装置であってもよい。

第１のストレージ装置１０は、マイクロコンピュータ１１と物理ディスク１２とを備える。第２のストレージ装置２０も同様に、マイクロコンピュータ２１と物理ディスク２２とを備える。ここで、第１のストレージ装置１０と第２のストレージ装置２０とは、同一の構成で、同一の機能手段が動作するので、以後は第１のストレージ装置１０についてまず説明する。

図２は、図１で示した第１のストレージ装置１０のより詳細な構成を示す説明図である。マイクロコンピュータ１１は、コンピュータプログラムを実行する主体であるＣＰＵ１０１と、作業中のプログラムおよびデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）１０２と、プログラムおよびデータを記憶する不揮発性記憶装置であるＲＯＭ（Read Only Memory）１０３と、ＬＡＮ５０とＳＡＮ６０とレプリケーションリンク７０を介して他装置とのデータの交換を行うＮＩＣ（Network Interface Card）１０４とを備える。

物理ディスク１２は、ｎ台（ｎは自然数）のハードディスク（ＨＤＤ）装置１２ａ、１２ｂ、…、１２ｎから構成され、これらのＨＤＤ装置を総称していうものである。物理ディスク２２についても同様に、ｍ台（ｍは自然数）のハードディスク（ＨＤＤ）装置２２ａ、２２ｂ、…、２２mから構成され、これらのＨＤＤ装置を総称していうものである。なお、ｍとｎ、および前述のホスト計算機の台数ｋは、同じ値であっても異なる値であってもよい。

ＣＰＵ１０１では、領域解放手段１１１、領域割当手段１１２、複製作成手段１１３、ゼロデータ解析手段１１４、ホストＩ／Ｏ制御手段１１５が、各々コンピュータプログラムとして実行される。そして、ＲＡＭ１０２では、割り当て管理テーブル１２１、ペア設定管理テーブル１２２といった作業データが記憶される。これらの機能手段およびデータの詳細については後述する。

第２のストレージ装置２０についても、以上で説明した第１のストレージ装置１０と同一の構成を有する。第２のストレージ装置２０のマイクロコンピュータ２１が備えるコンピュータ資源、およびそこで動作する機能手段およびデータは、第１のストレージ装置１０について説明した以上のものと名称および動作は同一で、参照番号を各々＋１００したものとする。

図３は、図１に示した第１のストレージ装置１０（もしくは第２のストレージ装置２０）で行われる仮想ボリュームの構築について観念的に示す説明図である。第１のストレージ装置１０では、領域割当手段１１２が物理ディスク１２からＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）によってプール１４０を構築し、その上に仮想ボリューム１５０を割り当てている。第２のストレージ装置２０でも同様に、領域割当手段２１２が物理ディスク２２からＲＡＩＤによってプール２４０を構築し、その上に仮想ボリューム２５０を割り当てている。以後、仮想ボリューム１５０をＭＶ（Master Volume）、仮想ボリューム２５０をＲＶ（Replica Volume）ということがある。また、仮想ボリューム１５０の側、もしくは仮想ボリューム２５０の側という意味で、それぞれＭＶ側、ＲＶ側ということがある。

仮想ボリューム１５０および２５０は、シンプロビジョニングにより、プール１４０および２４０上に物理的に割り当てられた実容量よりも大きな容量を仮想的に持つことができる。仮想ボリューム１５０および２５０は、構築当初の実容量はゼロである。実際にホスト計算機３１〜３ｎから書き込み（Ｗｒｉｔｅ Ｉ／Ｏ）要求があったタイミングで、プール１４０および２４０上に実記憶領域が割り当てられていく。

また、仮想ボリューム内の各ブロックは、領域が割り当てられていれば、仮想ボリュームを構成するプール内のブロックに１：１でマッピングされる。例えば、仮想ボリューム１５０内の最初のブロックは、プール１４０内の最初のブロックにマッピングされていることを矢印により示している。

そして、仮想ボリューム１５０と２５０は、レプリケーション機能によりペア設定されている。ペア設定に関する情報は、ペア設定管理テーブル１２２および２２２で管理される。図４は、図１で示したペア設定管理テーブル１２２および２２２の一例を示す説明図である。ペア設定管理テーブル１２２および２２２は、ＭＶ側とＲＶ側とで同一の内容であり、いずれもコピー元の装置名１２２ａ（２２２ａ）とコピー元の装置番号１２２ｂ（２２２ｂ）、そしてコピー先の装置名１２２ｃ（２２２ｃ）とコピー先の装置番号１２２ｄ（２２２ｄ）とを記憶している。

図４の例に示すデータは、ストレージ装置１０（ＭＶ）の仮想ボリューム１５０（ＭＶ０１）をコピー元、ストレージ装置２０（ＲＶ）の仮想ボリューム２５０（ＲＶ０１）をコピー先として、ペア設定されていることを示している。

ここで、ストレージ装置１０および２０では、レプリケーション機能の管理するデータブロックの管理単位（ブロック長と開始アドレス）と、シンプロビジョニング機能の管理するデータブロックの管理単位（ブロック長と開始アドレス）とは、必ず一致している。言い換えれば、仮想ボリュームおよびプールの各ブロックを元に、レプリケーション機能やシンプロビジョニング機能が動作する。

このとき、仮想ボリューム１５０をコピー元、仮想ボリューム２５０をコピー先としてレプリケーションを行う場合、仮想ボリューム１５０内の最初のブロックに対応するのは、仮想ボリューム２５０内の最初のブロックである。同様に、仮想ボリューム１５０内の２番目のブロックと仮想ボリューム２５０内の２番目のブロックが対応する。以降も同様である。

図５は、図２で示した割り当て管理テーブル１２１および２２１の一例を示す説明図である。割り当て管理テーブル１２１は、仮想ボリューム番号１２１ａ、仮想ボリューム内アドレス１２１ｂ、割り当て状態１２１ｃ、プール番号１２１ｄ、プール内アドレス１２１ｅ、差分有無フラグ１２１ｆの各カラムを持つ。割り当て管理テーブル２２１も、割り当て管理テーブル１２１と同一のデータ構造を有するので、各カラムの参照番号を割り当て管理テーブル１２１の各カラムの参照番号を各々＋１００したものとする。

仮想ボリューム番号１２１ａは、仮想ボリュームを一意に特定する識別子である。仮想ボリューム番号１２１ａは、ペア設定管理テーブル１２２（２２２）のコピー元ボリューム１２２ｂ（２２２ｂ）に対応する。仮想ボリューム内アドレス１２１ｂは、仮想ボリューム内の当該ブロックの開始アドレスである。

割り当て状態１２１ｃは、仮想ボリューム内の当該ブロックに対して、プール内の実記憶領域が割り当てられているかどうかを示すフラグである。割り当て状態には、「１（＝割り当て済み）」、「０（＝未割り当て）」の２種類の値が存在する。「１」は、実記憶領域が割り当てられていることを示し、「０」は、実記憶領域が割り当てられていないことを示す。

プール番号１２１ｄは、プールを一意に特定する識別子である。プール内アドレス１２１ｅは、プール内の当該ブロック（すなわち実記憶領域）の開始アドレスである。差分有無フラグ１２１ｆは、コピー元ブロック（割り当て管理テーブル１２１の各行が該当する）に対して、コピー先ブロックとのコピー差分が存在するかどうかを示すフラグである。

差分有無フラグ１２１ｆには、「１（＝有）」、「０（＝無）」の２種類の値が存在する。コピー元ブロックのデータに更新があった場合、更新がコピー先ブロックに反映されるまでの間、差分有無フラグの値は「１」となる。更新がコピー先ブロックに反映されると「０」となる。

図５に示した例では、例えば、仮想ボリューム１５０の最初のブロック（アドレス０ｘ０００００００）には、プール１４０の最初のブロック（アドレス０ｘ０００００００）が割り当てられ、コピー先ブロックとの間にはコピー差分が存在（差分有無フラグが「有」）することが示されている。

複製作成手段１１３は、管理コンソール４０から複製作成要求を受けつけ、ペア設定管理テーブル１２２からペア情報を取得し、このペア情報と割り当て管理テーブル１２１の情報から、コピー先ボリュームが存在するストレージ装置の複製作成手段に通知を送り、またその通知を受け取り、ゼロデータ解析手段１１４および領域解放手段１１１を呼び出しつつ、コピー元ボリュームの複製作成手段から受け取ったデータをコピー先ボリュームへコピーする。複製作成手段２１３も、複製作成手段１１３と同様の機能を有する。

ゼロデータ解析手段１１４は、複製作成手段１１３から呼び出され、指定された仮想ボリュームのブロックに対応するデータがゼロデータ（ｎｕｌｌ）かどうかを解析して、解析結果を複製作成手段１１３に返却する。また、ゼロデータ解析手段２１４も、ゼロデータ解析手段１１４と同様の機能を有する。

領域解放手段１１１は、複製作成手段１１３から呼び出され、指定された仮想ボリュームのブロックに対応するプールに割り当てられた実記憶領域を解放し、領域解放後に割り当て管理テーブル１２１のデータを更新し、領域解放処理の実行結果を複製作成手段１１３に返却する。また、領域解放手段２１１も、領域解放手段１１１と同様の機能を有する。

ホストＩ／Ｏ制御手段１１５および２１５は、各ホスト計算機３１〜３ｋからの読み出し（Ｒｅａｄ Ｉ／Ｏ）要求や書き込み（Ｗｒｉｔｅ Ｉ／Ｏ）要求を処理する。

領域割当手段１１２は、ホストＩ／Ｏ制御手段１１５から呼び出され、指定された仮想ボリュームのブロックの割り当て状態が「未割り当て」の場合にプールから実記憶領域を割り当て、その領域の割り当て後に割り当て管理テーブル１２１のデータを更新し、その領域割り当て処理の実行結果をホストＩ／Ｏ制御手段１１５に返却する。また、領域割当手段２１２も、領域割当手段１１２と同様の機能を有する。

今、管理コンソール４０で、複製作成要求手段４２が仮想ボリューム１５０から２５０への複製作成（レプリケーション）要求を発行した。この時、複製作成要求手段４２は、コピー元およびコピー先のボリュームを一意に特定する情報と、複製作成方法（フルコピーまたは差分コピー）を特定する情報を、複製作成要求と一緒に送信する。

複製作成手段１１３は、管理コンソール４０から仮想ボリューム１５０（ＭＶ）から２５０（ＲＶ）への複製作成要求を受け取ると、割り当て管理テーブル１２１を参照し、仮想ボリューム１５０を構成する各ブロックに対して、ゼロデータ解析手段１１４を呼び出す。

ゼロデータ解析手段１１４は、当該ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かをチェックする。割り当てられていれば、次に実記憶領域中のデータをチェックする。データが全てゼロデータである場合、ゼロデータであるとの情報を複製作成手段１１３に返却する。複製作成手段１１３は、ゼロデータであるとの情報を受け取ると、ＭＶ側の当該ブロックに対して、領域解放手段１１１を呼び出す。

領域解放手段１１１は、当該ブロックに対応するデータを格納する実記憶領域を解放する。次に、割り当て管理テーブル１２１の当該ブロックに対する割り当て状態を、「割り当て済み」から「未割り当て」に変更する。次に、コピー元の複製作成手段１１３は、ペア設定管理テーブル１２２のペア情報を元に、コピー先の複製作成手段２１３へ、ＲＶ側の当該ブロックに対応するＭＶ側の当該ブロックは、未割り当てである旨の通知を送る。

コピー先の複製作成手段２１３は、この未割り当てである旨の通知を受け取ると、ＲＶ側の当該ブロックの割り当て状態２２１ｃをチェックする。１（割り当て済み）の場合、ＲＶ側の当該ブロックに対して領域解放手段２１１を呼び出す。

領域解放手段２１１は、当該ブロックに対応するデータを格納する実記憶領域を解放する。次に、割り当て管理テーブル２２１の当該ブロックに対する割り当て状態２２１ｃを、１（割り当て済み）から０（未割り当て）に更新し、複製作成手段２１３に制御を返却する。

複製作成手段２１３は、割り当て管理テーブル２２１の当該ブロックに対する差分有無フラグ２２１ｆの値を０に更新する。その後、複製作成手段２１３は、複製作成手段１１３に、ＲＶ側の当該ブロックに対する領域解放完了の通知を送る。複製作成手段１１３は、通知を受け取ると、割り当て管理テーブル１２１の当該ブロックに対する差分有無フラグ２２１ｆの値を０に更新する。

このようにして、レプリケーションを契機として、コピー元（ＭＶ側）の各ブロックがゼロデータであるか否かを解析し、ゼロデータのブロックが存在すれば、ＭＶ側、ＲＶ側両方のブロックに対して実記憶領域を解放する。

図６は、図１に示したＭＶ側のストレージ装置１０が、管理コンソール４０からの複製作成要求を受けて行う処理について書き表したフローチャートである。まず管理コンソール４０の複製作成要求手段４２が、複製作成要求をストレージ装置１０に対して発行する（ステップＳ３０１）。ストレージ装置１０の複製作成手段１１３がこの要求を受け取ると、複製作成手段１１３は割り当て管理テーブル１２１を参照し、コピー元ボリューム（ＭＶ）を構成する全てのブロックに対して、ステップＳ３０２〜Ｓ３１０の各ステップを繰り返し処理する。

複製作成手段１１３は、次のブロックに進んだ後（ステップＳ３０２）、複製作成要求に含まれる複製作成方法をチェックし（ステップＳ３０３）、差分コピーの場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、割り当て管理テーブル１２１の差分有無フラグを参照し、当該ブロックにコピー差分があるかをチェックする（ステップＳ３０８）。差分がない、即ち差分有無フラグ１２１ｆ＝０である場合には（ステップＳ３０８：ＮＯ）、次のブロックが存在するかチェックして（ステップＳ３１０）、存在する場合はステップＳ３０２に戻って処理を繰り返す。

差分があった場合（ステップＳ３０８：ＹＥＳ）もしくは複製作成方法がフルコピーの場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）は、ＭＶ側の当該ブロックに対して、実記憶領域が割当済みであるか、即ち割り当て状態１２１ｃ＝１であるか否かをチェックする（ステップＳ３０４）。この時、複製作成手段１１３は、仮想ボリューム番号１２１ａおよび仮想ボリューム内アドレス１２１ｂの情報をゼロデータ解析手段１１４に渡す。

ＭＶ側の当該ブロックに対する実記憶領域が割当済み（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）の場合、ゼロデータ解析手段１１４は、割り当て管理テーブル１２１の仮想ボリューム番号１２１ａおよび仮想ボリューム内アドレス１２１ｂの情報を元に、当該ブロック内のデータが全てゼロ（ゼロデータ）であるか解析し（ステップＳ３０５）、その結果を複製作成手段１１３に返却する。

ゼロデータであった場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、複製作成手段１１３は領域解放手段１１１を呼び出し、当該ブロックの実領域解放処理を行う（ステップＳ３０６）。この時、複製作成手段１１３は、コピー元ボリュームの当該ブロックを一意に特定する情報として、仮想ボリューム番号１２１ａおよび仮想ボリューム内アドレス１２１ｂの情報を領域解放手段１１１に渡す。

ＭＶ側の当該ブロックに対する実記憶領域が未割り当て（ステップＳ３０４：ＮＯ）の場合および領域解放処理（ステップＳ３０６）終了後は、複製作成手段１１３は、複製作成手段２１３に対して、コピー先（ＲＶ）の仮想ボリューム番号２２１ａおよび仮想ボリューム内アドレス２２１ｂの情報と、イベント種別（ここではゼロデータ通知）を通知する（ステップＳ３０７）。

図７は、図６のステップＳ３０６として示した実領域解放処理をより詳しく示すフローチャートである。まず、領域解放手段１１１は、指定された仮想ボリュームの当該ブロックに対して、実領域解放処理を行う（ステップＳ３５１）。続いて、割り当て管理テーブル１２１を参照し、仮想ボリュームの当該ブロック行の割り当て状態１２１ｃの値を「未割り当て」に変更する（ステップＳ３５２）。その後、複製作成手段１１３に制御を返却する。

図６のステップＳ３０５で、ゼロデータでなかった場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）には、複製作成手段１１３は、コピー先ストレージ装置２０の複製作成手段２１３に対して、コピー先仮想ボリューム（ＲＶ）の情報およびコピー先仮想ボリューム内アドレスの情報と、コピー対象データ、イベント種別（ここではコピー処理要求）を送信し、コピー処理要求イベントを通知する（ステップＳ３０９）。ここで、コピー先仮想ボリュームの情報はペア設定管理テーブル２２２から取得可能である。また、コピー先仮想ボリューム内アドレスの情報は、コピー元仮想ボリューム内アドレスと同じであるという特性を利用して求めている。

図８は、図１に示したＭＶ側ストレージ装置１０の複製作成手段１１３からイベントを受け取ったＲＶ側ストレージ装置２０の複製作成手段２１３が行う処理について書き表したフローチャートである。ここで、複製作成手段２１３が複製作成手段１１３から受信するイベントは、コピー処理要求（図６のステップＳ３０９）およびゼロデータ通知（図６のステップＳ３０７）のうちのいずれかである。

複製作成手段２１３は、複製作成手段１１３からイベントを受信すると（ステップＳ４０１）、そのイベントが何であるかをチェックする（ステップＳ４０２）。ゼロデータ通知である場合については後述する。このイベント種別がコピー処理要求の場合（ステップＳ４０２：ＮＯ）、複製作成手段２１３は、複製作成手段１１３から渡されたコピー先仮想ボリュームの情報とアドレス情報とから、割り当て管理テーブル２２１を参照し、該当ブロックに対して実記憶領域が未割り当てか否かをチェックする（ステップＳ４１１）。

未割り当てであれば（ステップＳ４１１：ＹＥＳ）、複製割当手段２１２は該当ブロックに対して実記憶領域を割り当てると共に、割り当て管理テーブル２２１の割り当て状態２２１ｃを「割り当て済み」（＝１）に設定する（ステップＳ４１２）。領域割り当て終了後、または既に割り当て済みの場合（ステップＳ４１１：ＮＯ）は、該当ブロックに対してデータのコピー処理を行う（ステップＳ４１３）。

ステップＳ４１３のコピー処理は、例えばコピー元仮想ボリューム４１０の先頭ブロック（仮想ボリューム内アドレス：０ｘ０００００００）に対応するコピー先仮想ボリューム２５０の先頭ブロック（仮想ボリューム内アドレス：０ｘ０００００００）に対して、コピー処理を行う。コピー処理完了後、複製作成手段２１３は割り当て管理テーブル２２１を参照し、該当ブロックに対する差分有無フラグを「無」に設定する（ステップＳ４１４）。その後、複製作成手段２１３は、複製作成手段１１３にコピー完了を返却する（ステップＳ４１５）。

ステップＳ４０２で、イベント種別がゼロデータ通知の場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、複製作成手段２１３は、複製作成手段１１３から渡されたコピー先仮想ボリュームの情報とアドレス情報とから、割り当て管理テーブル２２１を参照し、該当ブロックに対して実記憶領域が割り当て済みかをチェックする（ステップＳ４０３）。未割り当ての場合（ステップＳ４０３：ＮＯ）には、そのまま後述のステップＳ４０６に進む。

実記憶領域が割り当て済みである場合（ステップＳ４０３：ＹＥＳ）、当該ブロックに対する実領域解放処理を行う（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４で示す処理の詳細は、図７で示す処理と同一である。その後、複製作成手段２１３は割り当て管理テーブル２２１を参照し、当該ブロックに対する差分有無フラグを「無」に設定し（ステップＳ４０５）、複製作成手段１１３に領域解放完了を返却する（ステップＳ４０６）。

本実施形態ではこのように、複製作成要求を契機として、コピー元ボリューム（ＭＶ側）のゼロデータブロックが存在するか解析し、ゼロデータブロックが存在すれば、ＭＶ側とＲＶ側の両方の当該ブロックに対して、同時に実記憶領域を解放している。

（第１の実施形態の全体的な動作）
次に、上記の実施形態の全体的な動作について説明する。本実施形態に係るストレージシステムの記憶内容複製方法は、ＲＡＩＤによって物理ディスクから構築されたプールをそれぞれ有する第１および第２のストレージ装置と、第１および第２のストレージ装置に複製作成要求を送信する管理コンソールとを含むストレージシステムにあって、第１のストレージ装置の記憶内容を第２のストレージ装置に複製する方法である。この記憶内容複製方法は、第１および第２のストレージ装置がそれぞれ、プールからあらかじめ与えられたブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームを構築すると共に各々のブロックに実記憶領域を割り当て、第１のストレージ装置が複製作成要求を受けたことに反応して（図６：ステップＳ３０１）、第１のストレージ装置上の仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かをチェック（図６：ステップＳ３０４）し、ブロックに実記憶領域が割り当てられていなければ当該ブロックの実記憶領域を解放する（図６：ステップＳ３０６）と共に、第１のストレージ装置が当該ブロックが実記憶領域が割り当てられていないブロックであることを示すゼロデータ通知を第２のストレージ装置に送信し（図６：ステップＳ３０７）、このゼロデータ通知を受けた第２のストレージ装置が、当該ブロックの実記憶領域を解放する（図８：ステップＳ４０４）。

ここで、上記各動作ステップについては、これをコンピュータで実行可能にプログラム化し、これらを前記各ステップを直接実行するコンピュータである各ストレージ装置のマイクロコンピュータに実行させるようにしてもよい。また、本実施形態では割り当て済み領域がゼロデータの場合で説明したが、ゼロ以外のデータ（例：データが全て１）の場合でも同様に適用可能である。
この構成および動作により、本実施形態は以下のような効果を奏する。

第１の効果は、レプリケーション機能による複製作成とシンプロビジョニング機能によるゼロデータ領域解放のために実施する、同じ実記憶領域に対する読み出し回数を、従来の２回から１回へと削減できることにある。

その理由は、本発明では、シンプロビジョニング機能とレプリケーション機能の管理するデータブロックの管理単位を一致させておくことと、複製作成のタイミングでゼロデータ領域解放を行うことにより、１回のデータ読み出しで、ゼロデータ領域解放のためのチェック処理と複製作成のためのコピー処理の両方に利用できるためである。

第２の効果は、複製作成のタイミングでブロック内がゼロデータかどうか解析することにより、シンプロビジョニング機能の公知技術によるゼロデータ解析処理と比べて、ゼロデータ解析処理のオーバヘッドを削減できることにある。

その理由は、本発明では、シンプロビジョニング機能とレプリケーション機能の管理するデータブロックの管理単位を一致させておくことにより、ブロック内のデータが全てゼロであれば必ず領域解放ができるためである。

第３の効果は、レプリケーション機能と組み合わせて使用する場合、コピー元にゼロデータのブロックが存在すれば、コピー先の当該ブロックに対しても即座に領域解放できることにある。

その理由は、本発明では、コピー元にゼロデータブロックの存在を検出した場合、レプリケーション処理の過程でコピー先の当該ブロックの領域も即座に解放するためであり、ゼロデータ領域をそのままコピーして、コピー先で領域解放処理が行われるのを待つ必要がないためである。

本実施形態では、図１に示したように第１および第２のストレージ装置１０および２０が、ＬＡＮ５０およびＳＡＮ６０の他にレプリケーションリンク７０でも接続されており、このレプリケーションリンク７０を経由して第１のストレージ装置１０から第２のストレージ装置２０へのデータのコピーを高速に行えるようにしている。しかしながら、レプリケーションリンク７０の利用そのものは本発明の範囲ではないので、たとえばＳＡＮ６０を経由してデータのコピーを行うようにしてもよい。

これまで本発明について図面に示した特定の実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができる。

本発明は、シンプロビジョニング（Thin Provisioning）によって記憶領域を割り当てているストレージ装置に適用可能であり、特にそのようなストレージ装置でレプリケーション（Replication）を行う場合に優れた効果を発揮する。

１ ストレージシステム
１０ 第１のストレージ装置
２０ 第２のストレージ装置
１１、２１ マイクロコンピュータ
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｍ、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｎ 物理ディスク
３１、３２、３ｋ ホスト計算機
４０ 管理コンソール
４１ ＣＰＵ
４２ 複製作成要求手段
５０ ＬＡＮ
６０ ＳＡＮ
７０ レプリケーションリンク
１０１、２０１ ＣＰＵ
１０２、２０２ ＲＡＭ
１０３、２０３ ＲＯＭ
１０４、２０４ ＮＩＣ
１１１、２１１ 領域解放手段
１１２、２１２ 領域割当手段
１１３、２１３ 複製作成手段
１１４、２１４ ゼロデータ解析手段
１１５、２１５ ホストＩ／Ｏ制御手段
１２１、２２１ 割り当て管理テーブル
１２２、２２２ ペア設定管理テーブル
１４０、２４０ プール
１５０、２５０ 仮想ボリューム

Claims (6)

1. レイド（ＲＡＩＤ）によって物理ディスクから構築されたプールをそれぞれ有する第１および第２のストレージ装置と、前記第１および第２のストレージ装置に複製作成要求を送信する管理コンソールとを含み、この複製作成要求に応じて前記第１のストレージ装置の記憶内容を前記第２のストレージ装置に複製するストレージシステムであって、
   前記第１のストレージ装置が、
   あらかじめ与えられたブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームを前記プールから構築して各々の前記ブロックに実記憶領域を割り当てる第１の領域割当（シンプロビジョニング）手段と、
   前記仮想ボリュームのアドレスと割り当てられた前記実記憶領域のアドレスとの間の対応関係を表す第１の割り当て管理テーブルを記憶した第１の記憶手段と、
   前記複製作成要求に応じて前記第１のストレージ装置上の前記仮想ボリュームの記憶内容を前記第２のストレージ装置上の前記仮想ボリュームに複製し、その複製の際に前記第１のストレージ装置上の前記仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かをチェックする第１の複製作成（レプリケーション）手段と、
   前記実記憶領域が割り当てられている仮想ボリュームを構成する各ブロック内のデータが全てゼロであるか否かを前記第１の割り当て管理テーブルでチェックするゼロデータ解析手段と、
   データが全てゼロである前記ブロックの前記実記憶領域を解放する第１の領域解放手段とを有すると共に、
   前記第１の複製作成手段が、データが全てゼロである前記ブロックについて実記憶領域が割り当てられていないブロックであることを示すゼロデータ通知を前記第２のストレージ装置に送信する機能を有し、
   前記第２のストレージ装置が、
   あらかじめ与えられた前記第１のストレージ装置と同一のブロック長と開始アドレスとを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームを前記プールから構築して各々の前記ブロックに実記憶領域を割り当てる第２の領域割当手段と、
   前記仮想ボリュームのアドレスと割り当てられた前記実記憶領域のアドレスとの間の対応関係を表す第２の割り当て管理テーブルを記憶した第２の記憶手段と、
   前記ゼロデータ通知を受けて当該ブロックの実記憶領域を解放する第２の領域解放手段と
   を有することを特徴とするストレージシステム。
2. 前記第１の複製作成手段が、前記第１のストレージ装置の前記仮想ボリュームの内容を前記第２のストレージ装置に複製する際に、前記第１のストレージ装置上の前記仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられていれば前記第２のストレージ装置に当該ブロックのコピー要求を送信する機能を有し、
   前記第２のストレージ装置が、前記コピー要求を受信したら前記第１のストレージ装置上の当該ブロックの記憶内容を前記第２のストレージ装置上の対応するブロックに複製する第２の複製作成手段を有することを特徴とする、請求項１に記載のストレージシステム。
3. 前記第１および第２のストレージ装置がそれぞれ、各々の前記ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かを示す割り当て状態フラグと、前記第１および第２のストレージ装置上で対応する前記ブロックにコピー差分が存在するか否かを示す差分フラグとを含む割り当て管理テーブルを記憶していることを特徴とする、請求項１もしくは２に記載のストレージシステム。
4. レイド（ＲＡＩＤ）によって物理ディスクから構築されたプールを有し、外部からの複製作成要求に応じて自らの記憶内容を他のストレージ装置に複製するストレージ装置であって、
   あらかじめ与えられたブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームを前記プールから構築して各々の前記ブロックに実記憶領域を割り当てる領域割当（シンプロビジョニング）手段と、
   前記仮想ボリュームのアドレスと割り当てられた前記実記憶領域のアドレスとの間の対応関係を表す割り当て管理テーブルを記憶した記憶手段と、
   前記複製作成要求に応じて前記仮想ボリュームの記憶内容を他のストレージ装置上の前記仮想ボリュームに複製し、その複製の際に前記仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かをチェックする複製作成（レプリケーション）手段と、
   前記実記憶領域が割り当てられている仮想ボリュームを構成する各ブロック内のデータが全てゼロであるか否かを前記割り当て管理テーブルでチェックするゼロデータ解析手段と、
   データが全てゼロである前記ブロックの前記実記憶領域を解放する領域解放手段とを有すると共に、
   前記複製作成手段が、データが全てゼロである前記ブロックについて実記憶領域が割り当てられていないブロックであることを示すゼロデータ通知を前記他のストレージ装置に送信する機能を有することを特徴とするストレージ装置。
5. レイド（ＲＡＩＤ）によって物理ディスクから構築されたプールをそれぞれ有する第１および第２のストレージ装置と、前記第１および第２のストレージ装置に複製作成要求を送信する管理コンソールとを含むストレージシステムにあって、前記第１のストレージ装置の記憶内容を前記第２のストレージ装置に複製する方法であって、
   前記第１および第２のストレージ装置がそれぞれ、領域割当（シンプロビジョニング）手段によって、あらかじめ与えられた同一のブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームを前記プールから構築すると共に各々の前記ブロックに実記憶領域を割り当てると共にこの仮想ボリュームのアドレスと割り当てられた前記実記憶領域のアドレスとの間の対応関係を第１の割り当て管理テーブルに記憶し、
   前記第１のストレージ装置が前記複製作成要求を受けたことに反応して、前記第１のストレージ装置の複製作成（レプリケーション）手段が、前記第１のストレージ装置上の前記仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かを前記第１の割り当て管理テーブルでチェックし、
   前記第１のストレージ装置のゼロデータ解析手段が、前記実記憶領域が割り当てられている仮想ボリュームを構成する各ブロック内のデータが全てゼロであるか否かをチェックし、
   前記ブロック内のデータが全てゼロであれば、前記第１のストレージ装置の前記複製作成手段が、当該ブロックの実記憶領域を解放すると共に、前記第１のストレージ装置が当該ブロックが実記憶領域が割り当てられていないブロックであることを示すゼロデータ通知を前記第２のストレージ装置に送信し、
   このゼロデータ通知を受けた前記第２のストレージ装置の領域解放手段が、当該ブロックの実記憶領域を解放することを特徴とするストレージシステムの記憶内容複製方法。
6. レイド（ＲＡＩＤ）によって物理ディスクから構築されたプールをそれぞれ有する第１および第２のストレージ装置と、前記第１および第２のストレージ装置に複製作成（レプリケーション）要求を送信する管理コンソールとを含むストレージシステムにあって、前記第１のストレージ装置が備えるコンピュータに、
   あらかじめ与えられた同一のブロック長と開始アドレスを持ったブロックによって構成された仮想ボリュームを前記プールから構築すると共に各々の前記ブロックに実記憶領域を割り当てると共にこの仮想ボリュームのアドレスと割り当てられた前記実記憶領域のアドレスとの間の対応関係を割り当て管理テーブルに記憶する（シンプロビジョニング）手順と、
   前記複製作成要求を受けたことに反応して、前記第１のストレージ装置上の前記仮想ボリュームを構成する各ブロックに実記憶領域が割り当てられているか否かを前記割り当て管理テーブルでチェックする手順と、
   前記実記憶領域が割り当てられている仮想ボリュームを構成する各ブロック内のデータが全てゼロであるか否かをチェックする手順と、
   前記ブロック内のデータが全てゼロであれば当該ブロックの実記憶領域を解放すると共に、当該ブロックが実記憶領域が割り当てられていないブロックであることを示すゼロデータ通知を前記第２のストレージ装置に送信する手順と
   を実行させることを特徴とするストレージシステムの記憶内容複製プログラム。

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