JP5910596B2 - ストレージ管理システム、ストレージ管理方法、プログラム、および、情報処理システム - Google Patents

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Description

本発明は、記憶媒体の物理セクタサイズと、ホストが管理する論理セクタサイズとが互いに異なる場合における、当該記憶媒体を管理する技術に関する。
ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive;以下、「HDD」と略称する)などの記憶媒体は、セクタと呼ばれる単位毎にデータを格納する。記憶媒体に書き込まれるデータのサイズがセクタサイズよりも小さければ、当該データは1つのセクタに格納される。このとき、セクタの中に空いている領域が生じても、当該空いている領域に他の情報が格納されることはない。記憶媒体に書き込まれるデータのサイズがセクタサイズよりも大きければ、当該データは複数のセクタにまたがって格納される。
セクタサイズは、記憶媒体の種類によって異なる。長年に亘って、HDDのセクタサイズは512バイト(512 Byte。以下、「512B」と略称する)が主流であった。近年では、セクタサイズが4キロバイト(4 Kilo Byte。以下、「4KB」と略称する)のHDDが普及している。4KBは4096Bであり、512Bの8倍の大きさである。
以下、セクタサイズが512Bである記憶媒体を「512Bセクタの記憶媒体」と記載する。また、セクタサイズが4KBである記憶媒体を「4KBセクタの記憶媒体」と記載する。「512Bセクタの記憶媒体」は、言い換えると、「512Bセクタを基準とする記憶媒体」である。「4KBセクタの記憶媒体」は、言い換えると、「4KBセクタを基準とする記憶媒体」である。記憶媒体は、例えばHDD、SSD(Solid State Drive)、フラッシュメモリ、またはフロッピーディスク等である(「フロッピー」は登録商標)。
なお、512Bよりも少し大きいセクタサイズ(例えば520Bまたは528Bなど)の記憶媒体も、以下、説明の便宜上「512Bセクタの記憶媒体」と記載する。このような記憶媒体では、512Bよりも余分に確保した領域にセクタのチェックコード等が格納される場合が一般的である。同様に、4096Bよりも少し大きいセクタサイズ(例えば4104B、4160Bまたは4224Bなど)の記憶媒体も、以下、説明の便宜上「4KBセクタの記憶媒体」と記載する。4160Bは520Bの8倍の大きさである。
4KBセクタの記憶媒体が普及している背景の1つを説明する。4KBセクタの記憶媒体は、512Bセクタの記憶媒体と比較して、記憶容量に対するECC(Error Checking and Correction)に必要なバイト数の割合が少なくて済む。したがって、4KBセクタの記憶媒体4KBセクタの記憶媒体の方が、512Bセクタの記憶媒体よりも、記憶容量を効率良く使用することができる。これが、4KBセクタの記憶媒体が普及している理由の一つである。
記憶媒体にアクセスする情報処理装置であるホストに関して、ホストを動作させるOS(Operating System)も、4KBセクタの記憶媒体に対応するOSが普及してきている。しかし、4KBセクタの記憶媒体に対応していない古いOSにより動作するホストも、依然、数多く存在する。
以下、4KBセクタに対応しているホストを「4KBセクタのホスト」と記載する。以下、4KBセクタに対応していないホスト(すなわち、従来の512Bセクタに対応しているホスト)を「512Bセクタのホスト」と記載する。「4KBセクタのホスト」は、言い換えると、「4KBセクタを基準とするホスト」である。「512Bセクタのホスト」は、言い換えると、「512Bセクタを基準とするホスト」である。
このように、512Bセクタの記憶媒体と、4KBセクタの記憶媒体と、512Bセクタのホストと、4KBセクタのホストとが、混在する状況が発生することが予想される。
特開2010−049764号公報
特許文献1が開示するように、512Bセクタのホストと4KBセクタの記憶媒体とを混在して用いると、ホストから記憶媒体に対する書き込みをする際などに、性能が劣化してしまうことがある。
これは、512Bセクタのホストから4KBセクタの記憶媒体に対して書き込みをする場合に、Read−Modify−Writeが必要になる場合があるためである。
本発明は、ホストが管理する論理セクタサイズと記憶媒体の物理セクタサイズとが互いに異なる場合において、当該ホストが当該記憶媒体に対して書き込みをする際の、性能劣化を抑えることができる、ストレージ管理システム、ストレージ管理方法、プログラム、および、情報処理システムを提供することを1つの目的とする。
本発明の第1の側面は、物理セクタサイズが第1のサイズである第1の記憶媒体と、物理セクタサイズが前記第1のサイズよりも小さい第2のサイズである他の記憶媒体と、を含むストレージシステムを管理し、前記ストレージシステムにアクセス可能なホストから、前記ストレージシステムに対して前記第2のサイズ単位での書き込みを要求する書き込み要求を受け付け、前記書き込み要求により特定される書き込み領域が前記第1の記憶媒体における領域であり、かつ、前記書き込み領域における先頭のアドレスまたは末尾のアドレスが前記第1の記憶媒体における物理セクタの境界に対応しない場合、前記書き込み要求により特定されるデータを前記他の記憶媒体に書き込み、前記ホストに対して書き込みが終了したことを通知し、前記通知の後、当該データを前記他の記憶媒体から前記第1の記憶媒体へと転送する、ストレージ管理システムである。
本発明の第2の側面は、物理セクタサイズが第1のサイズである第1の記憶媒体と、物理セクタサイズが前記第1のサイズよりも小さい第2のサイズである他の記憶媒体と、を含むストレージシステム、および、前記ストレージシステムにアクセス可能なホストに、アクセス可能であるコンピュータが、前記ホストから、前記ストレージシステムに対して前記第2のサイズ単位での書き込みを要求する書き込み要求を受け付け、
前記書き込み要求により特定される書き込み領域が前記第1の記憶媒体における領域であり、かつ、前記書き込み領域における先頭のアドレスまたは末尾のアドレスが前記第1の記憶媒体における物理セクタの境界に対応しない場合、前記書き込み要求により特定されるデータを前記他の記憶媒体に書き込み、前記ホストに対して書き込みが終了したことを通知し、前記通知の後、当該データを前記他の記憶媒体から前記第1の記憶媒体へと転送する、ストレージ管理方法である。
本発明の第3の側面は、物理セクタサイズが第1のサイズである第1の記憶媒体と、物理セクタサイズが前記第1のサイズよりも小さい第2のサイズである他の記憶媒体と、を含むストレージシステム、および、前記ストレージシステムにアクセス可能なホストに、アクセス可能であるコンピュータに、前記ホストから、前記ストレージシステムに対して前記第2のサイズ単位での書き込みを要求する書き込み要求を受け付ける処理と、前記書き込み要求により特定される書き込み領域が前記第1の記憶媒体における領域であり、かつ、前記書き込み領域における先頭のアドレスまたは末尾のアドレスが前記第1の記憶媒体における物理セクタの境界に対応しない場合、前記書き込み要求により特定されるデータを前記他の記憶媒体に書き込む処理と、前記ホストに対して書き込みが終了したことを通知する処理と、前記通知の後、当該データを前記他の記憶媒体から前記第1の記憶媒体へと転送する処理と、を実行させるプログラム。
また、本発明の目的は、上記のプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体によっても達成される。
本発明によれば、ホストが管理する論理セクタサイズと記憶媒体の物理セクタサイズとが互いに異なる場合において、当該ホストが当該記憶媒体に対して書き込みをする際の、性能劣化を抑えることができる。
本発明における、第1の実施形態にかかる情報処理システム1000の構成を示すブロック図である。 本発明における、第1の実施形態にかかるストレージ管理システム100が書き込み処理を行う際の動作を示すフローチャートである。 本発明における、第1の実施形態にかかるストレージ管理システム100が書き込み処理を行う際の動作を示すフローチャートである。 本発明における、第2の実施形態にかかる情報処理システム1001の構成を示すブロック図である。 本発明における、第2の実施形態にかかるストレージ管理システム101の構成を示すブロック図である。 本発明における、第2の実施形態にかかるストレージ管理システム101が書き込み処理を行う際の動作を示すフローチャートである。 本発明における、第2の実施形態にかかるストレージ管理システム101が書き込み処理を行う際の動作を示すフローチャートである。 本発明における、第2の実施形態にかかるストレージ管理システム101が読み出し処理を行う際の動作を示すフローチャートである。 本発明における、第3の実施形態にかかる情報処理システム1002の構成を示すブロック図である。 本発明における、各実施形態にかかるストレージ管理システムを実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。 論理ブロックアドレスと物理ブロックアドレスとの対応関係を模式的に示す図である。
理解を容易にするため、Read−Modify−Writeを簡単に説明する。512Bセクタのホスト30が、4KBセクタの記憶媒体20に対して書き込み要求を行う状況を想定する。
セクタは、論理ブロックアドレス(LBA:Logical Block Addressing)または物理ブロックアドレスという通し番号により管理される。論理ブロックアドレスは、ホスト30から見た場合におけるセクタの通し番号である。物理ブロックアドレスは、記憶媒体20から見た場合におけるセクタの通し番号である。後述するように、論理ブロックアドレスと物理ブロックアドレスとは、必ずしも一致するとは限らない。
図11は、512Bセクタのホスト30が4KBセクタの記憶媒体20を管理する場合における、記憶媒体20の論理ブロックアドレスと物理ブロックアドレスの対応関係の一例を、模式的に表現した図である。図11の下段に示す矩形は、記憶媒体20の物理ブロックアドレスを表す。図11の上段に示す矩形は、ホスト30から見た記憶媒体20の論理ブロックアドレスを表す。図11の下段に示す矩形と上段に示す矩形との位置関係は、物理ブロックアドレスと論理ブロックアドレスとの対応関係を表す。
図11に示すように、記憶媒体20の物理セクタサイズは4KBである。ホスト30から見た記憶媒体20の論理セクタサイズは512Bである。図11に示す例では、例えば、記憶媒体20の物理ブロックアドレスが1である領域は、ホスト30から見た論理ブロックアドレスが8ないし15である領域に対応する。
ホスト30は、論理ブロックアドレスによって、記憶媒体20に対して書き込みをすべき領域(以下、「書き込み領域」と記載する)を指定する。「書き込み領域を指定する」とは、書き込み領域の先頭の論理ブロックアドレスおよび末尾の論理ブロックアドレスを指定することを表す。例えばホスト30は、書き込み領域の先頭を指定する論理ブロックアドレス、および、書き込むべきデータのデータサイズを示す情報によって、書き込み領域を指定してもよい。
具体例を2つ挙げてRead−Modify−Writeを説明する。
(具体例1)具体例1は、ホスト30が、Read−Modify−Writeを行う必要がない場合を示す具体例である。512Bセクタのホスト30が、4KBセクタの記憶媒体20に対して書き込み要求を行う状況を想定する。ホスト30は、書き込み領域を「論理ブロックアドレス8から8論理セクタ分データを書き込む」というように指定する。
図11に示すように、具体例1における場合には、書き込み領域の論理ブロックアドレスにおける、先頭の論理ブロックアドレス(すなわち、8)および末尾の論理ブロックアドレス(すなわち、15)が、記憶媒体20における物理セクタの境界と対応(言い換えると、合致または一致)している。論理ブロックアドレスが8ないし15である領域に対応する物理ブロックアドレスは1である。具体例1の場合、データは、物理ブロックアドレスが1である領域に書き込まれる。具体例1における場合には、ホスト30は、Read−Modify−Writeを行う必要はない。よって記憶媒体20の性能劣化は起こらない。
(具体例2)具体例2は、ホスト30が、Read−Modify−Writeを行う必要がある場合を示す具体例である。512Bセクタのホスト30が、4KBセクタの記憶媒体20に対して書き込み要求を行う状況を想定する。ホスト30は、書き込み領域を「論理ブロックアドレス7から8論理セクタ分データを書き込む」というように指定する。
図11に示すように、具体例2における場合には、書き込み領域における先頭の論理ブロックアドレス(すなわち、7)および末尾の論理ブロックアドレス(すなわち、14)が、記憶媒体20における物理セクタの境界と対応していない。論理ブロックアドレスが7ないし14である領域に対応する物理ブロックアドレスは0ないし1である。具体例1の場合、データは、物理ブロックアドレスが0ないし1である領域に書き込まれる。具体例2の場合は、ホスト30は、Read−Modify−Writeを行う必要がある。
Read−Modify−Writeの具体的な処理内容を下記に示す。ホスト30は、まず、記憶媒体20における物理ブロックアドレスが0ないし1である領域のデータ、すなわち、16論理ブロック分のデータをメモリに読み出す。ホスト30は、次に、読み出したデータに対して、書き込みを要求されたデータをオンメモリで書き込む。ホスト30は、最後に、データが書き込まれた後の16論理ブロック分のデータを、記憶媒体20における物理ブロックアドレスが0ないし1である領域に上書きする。ホスト30は、Read−Modify−Writeを行うと、記憶媒体20の性能は、場合により半分程度にまで劣化することが知られている。
このように、書き込み領域における先頭の論理ブロックアドレスおよび末尾の論理ブロックアドレスのうち少なくともいずれか一方が、記憶媒体における物理セクタの境界と一致していない場合に、Read−Modify−Writeが必要となる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
<第1の実施形態>
第1の実施形態においては、512Bセクタのホストから4KBセクタの記憶媒体に対して書き込みをする際の、性能劣化を抑えることができるストレージ管理システム100について説明する。
図1は、第1の実施形態にかかる情報処理システム1000の構成を示すブロック図である。情報処理システム1000は、ホスト300と通信可能に接続される。情報処理システム1000は、ストレージ管理システム100と、ストレージシステム200とを含む。
ホスト300は、ストレージシステム200に対して書き込み処理または読み出し処理などを要求する。ストレージ管理システム100は、ホスト300からストレージシステム200への要求を受け付ける。ストレージ管理システム100は、受け付けた要求に基づいて、ストレージシステム200にアクセスし、書き込み処理または読み出し処理などを実行する。ストレージ管理システム100は、要求された処理を終えると、ホスト300に、処理が終了した旨のメッセージを通知する。
(ストレージ管理システム100)
ストレージ管理システム100は、受付部110と、RAID(Redundant Arrays of Independent Disks)管理部120と、ディスク処理制御部130と、を備える。
受付部110は、ホスト300からストレージシステム200に対する、読み出し要求または書き込み要求などを受け付ける。
RAID管理部120は、ストレージシステム100に含まれるそれぞれの記憶媒体の物理ブロックアドレスと、ホスト300から見えるストレージシステム100の論理ブロックアドレスとの、対応関係を管理する。ストレージシステム100に含まれる複数の記憶媒体がRAIDを構成する場合、RAID管理部120は、ホスト300から見えるストレージシステム100の論理ブロックアドレスと、RAIDを構成する各記憶媒体の物理アドレスとの対応関係を管理する。また、RAID管理部120は、ストレージシステム200に含まれる記憶媒体ごとの、セクタサイズを管理する。
ディスク処理制御部130は、ストレージシステム200が備える各記憶媒体にアクセスし、記憶媒体からの読み出し処理または記憶媒体への書き込み処理などを行う。
(ストレージシステム200)
ストレージシステム200は、複数の記憶媒体を備える。図1に示す例では、ストレージシステムは、記憶媒体210と、記憶媒体211と、他の記憶媒体220とを備える。
ストレージシステム200は、RAIDを構成する記憶媒体と、RAIDを構成しない記憶媒体とを、少なくとも備える。図1に示す記憶媒体210と記憶媒体211とは、RAIDを構成する記憶媒体である。記憶媒体210は、4KBセクタの記憶媒体である。記憶媒体211は、512Bセクタの記憶媒体である。RAIDを構成する記憶媒体の数(すなわち数量)は、図1に示した数には限定されない。図1に示す他の記憶媒体220は、RAIDを構成しない記憶媒体である。他の記憶媒体220は、例えばスペアディスクである。他の記憶媒体は512Bセクタの記憶媒体である。
以下、記憶媒体210と、記憶媒体211とは、RAID1(ミラーリング)を構成するとして説明を続ける。RAIDの種類は、RAID1には限定されない。RAID管理部120は、例えば、RAID0(ストライピング)、RAID0+1、RAID5など、あらゆる種類のRAIDを構成することができる。
(ホスト300)
ホスト300は、512Bセクタのホストである。ホスト300は、ストレージシステム200の記憶領域を、セクタサイズ512Bセクタの論理ディスクとして管理する。ホストの数は、図1に示した数には限定されない。
次に、第1の実施形態にかかるストレージ管理システム100の動作を説明する。図2は、ストレージ管理システム100が書き込み処理を行う際の動作を説明するフローチャートである。
受付部110は、ホスト300からの書き込み要求を受け付ける(ステップS101)。書き込み要求には、書き込み領域を指定する情報が含まれる。書き込み領域を指定する情報は、例えば、書き込み領域における先頭の論理ブロックアドレス、および、書き込むべきデータのデータサイズを示す情報である。ホスト300は512Bセクタのホストなので、書き込み領域の指定は512B単位でなされている。
RAID管理部120は、書き込み領域を指定する情報に基づいて、当該データを書き込むべき記憶媒体および、書き込み領域に対応する当該記憶媒体の物理ブロックアドレスを特定する(ステップS102)。
RAID管理部120は、例えば、論理ブロックアドレスと、記憶媒体識別子および当該記憶媒体の物理ブロックアドレスとの、対応関係を記憶したテーブルを参照することにより、ステップS102に示す動作を実行する。
上述したように、第1の実施形態においては、ストレージシステム200は記憶媒体210と記憶媒体211とでRAID1(ミラーリング)を構成する。従って、書き込みを要求されたデータは、記憶媒体210と記憶媒体211との両方に書き込まれる。以下、ディスク処理制御部130が記憶媒体210に書き込む処理と、ディスク処理制御部130が記憶媒体211に書き込む処理について、それぞれ説明する。
RAID管理部120は、書き込み先である記憶媒体の物理セクタサイズが、4KBであるか512Bであるかを判定する(ステップS103)。
まず、ディスク処理制御部130が、512Bセクタの記憶媒体211に書き込む処理について説明する。(ステップS103において512B)。この場合、書き込み領域における先頭の論理ブロックアドレスおよび末尾の論理ブロックアドレスは、512Bセクタの記憶媒体211における物理セクタの境界と当然に一致する。なぜなら、書き込み領域の指定は512B単位でなされており、書き込み先の記憶媒体211は512Bセクタの記憶媒体であるからである。この場合、ディスク処理制御部130は、Read−Modify−Writeを行う必要はない。ディスク処理制御部130は、書き込むべきデータを512Bセクタの記憶媒体211に書き込む処理を実行する(ステップS105)。
次に、ディスク処理制御部130が、4KBセクタの記憶媒体210に書き込む処理について説明する。(ステップS103において4KB)。RAID管理部120は、書き込み領域における先頭の論理ブロックアドレスまたは末尾の論理ブロックアドレスが、4KBセクタの記憶媒体210における物理セクタの境界に一致するか否かを判断する(ステップS104)。
まず、書き込み領域における先頭の論理ブロックアドレスおよび末尾の論理ブロックアドレスが、4KBセクタの記憶媒体210における物理セクタの境界に一致する場合(ステップS104においてYES)について説明する。この場合、ディスク処理制御部130は、書き込むべきデータを4KBセクタの記憶媒体210に書き込む処理を実行する(ステップS105)。この場合、ディスク処理制御部130は、Read−Modify−Writeを行う必要がないので、4KBセクタの記憶媒体210の性能劣化は起こらない。
次に、書き込み領域における先頭の論理ブロックアドレスまたは末尾の論理ブロックアドレスが、4KBセクタの記憶媒体210における物理セクタの境界に一致しない場合(ステップS104においてNO)について説明する。
この場合、ディスク処理制御部130が4KBセクタの記憶媒体210に対して書き込み処理を実行しようとすると、Read−Modify−Writeを行う必要がある。
ディスク処理制御部130は、4KBセクタの記憶媒体210に対して書き込み処理を実行する代わりに、他の記憶媒体220に対して書き込み処理を実行する(ステップS106)。他の記憶媒体220の物理セクタサイズは512Bであるから、ディスク処理制御部130は、Read−Modify−Writeを行う必要はなく、性能劣化は起こらない。
ディスク処理制御部130がステップS106に示した処理の実行を終了した時点で、本来4KBセクタの記憶媒体210に書き込まれるべきデータは、他の記憶媒体220に書き込まれている。ディスク処理制御部130は、他の記憶媒体220に書き込まれている当該データを、4KBセクタの記憶媒体210に転送する必要がある旨のフラグを記憶する。ディスク処理制御部130は、当該データを、他の記憶領域における、どの領域に書き込んだかを示す情報、および、当該データを4KBセクタの記憶媒体210における、どの領域に書き込むべきかを示す情報を、フラグとともに記憶する(ステップS107)。
ディスク処理制御部130は、ホスト300に対して、要求された書き込み処理を完了した旨を通知する(ステップS108)。
上述したステップS101ないしステップS108に示した動作が終了した時点において、ホスト300は、ストレージ管理システム100から書き込み処理が終了した旨のメッセージを既に受け取っている。しかし、本来4KBセクタの記憶媒体210に書き込まれるべきデータは、未だ他の記憶媒体220に書き込まれたままである。
ディスク処理制御部130は、他の記憶媒体220から4KBセクタの記憶媒体210へ当該データを転送する処理を、バックグラウンドで実行する(ステップS109ないしS111)。
図3は、ストレージ管理システム100がバックグラウンドで実行する動作を説明するフローチャートである。ディスク処理制御部130は、ステップS107に示した動作において立てたフラグの有無を確認する(ステップS109)。フラグが無い場合、すなわち、バックグラウンドで実行すべき処理が無い場合(ステップS109においてNO)、ストレージ管理システム100は処理を終了する。
フラグがある場合、すなわち、バックグラウンドで実行すべき処理が有る場合(ステップS109においてYES)、ディスク処理制御部130は、ステップS107においてフラグとともに記憶した情報を、取得する。すなわち、ディスク処理制御部130は、転送すべきデータが、他の記憶媒体220におけるどの領域に格納されていて、当該データを4KBセクタの記憶媒体210におけるどの領域に書き込むべきかを示す情報を取得する(ステップS110)。
ディスク処理制御部130は、Read−Modify−Writeを行って、書き込むべきデータを、他の記憶媒体から4KBセクタの記憶媒体に転送する(ステップS111)。
第1の実施形態にかかるストレージ管理システム100が奏する作用効果を説明する。
ストレージ管理システム100によれば、512Bセクタのホストから4KBセクタの記憶媒体に対して書き込みをする際の、性能劣化を抑えることができる。その理由は、ストレージ管理システム100は、性能劣化の原因となるRead−Modify−Writeをバックグラウンド処理において実行するからである。
ストレージ管理システム100が、512Bセクタのホストからデータの書き込み要求を受け付けた場合、512Bセクタの記憶媒体に当該データを書き込む場合には、Read−Modify−Writeは必要ないので、そのまま書き込む。4KBセクタの記憶媒体に当該データを書き込む場合には、データの書き込み領域が物理セクタの境界と一致している場合は、Read−Modify−Writeは必要ないので、そのまま書き込む。データの書き込み領域が物理セクタの境界と一致していない場合には、いったん他の記憶媒体220(512Bセクタのスペアディスク)に当該データを書き込み、ホストに対して書き込みが終了した旨のメッセージを通知する。ストレージ管理システム100は、バックグラウンド処理において、他の記憶媒体220から4KBセクタの記憶媒体に当該データを転送する。この際にはRead−Modify−Writeが必要となるが、ストレージ管理システム100は当該処理をバックグラウンド処理として実行するため、ホストから見ると性能劣化は発生していないように見える。
(第1の実施形態の変形例)
図2におけるステップS104に示す判断は、バックグランド処理にて行われてもよい。ストレージ管理システム100が、512Bセクタのホスト300から4KBセクタの記憶媒体210への書き込み要求を受けた状況を想定する。この状況において、ストレージ管理システム100は、書き込み要求により指定された書き込み領域が記憶媒体210における物理セクタの境界と一致するか否かにかかわらず、書き込みを要求されたデータを他の記憶媒体220に書き込んでもよい。ストレージ管理システム100は、バックグラウンド処理において、指定された書き込み領域が、物理セクタの境界と一致するか否かを判断してもよい。一致する場合には、ディスク処理制御部130は、Read−Modify−Writeを行うことなく、他の記憶媒体から4KBセクタの記憶媒体210へと当該データを転送する。一致していない場合には、ディスク処理制御部130は、Read−Modify−Writeを行って、他の記憶媒体から4KBセクタの記憶媒体210へと当該データを転送する。
ストレージ管理システム100は、他の記憶媒体220の記憶容量に空きがあるか否かを判定する動作を行ってもよい。他の記憶媒体220の記憶容量に空きがない場合、ディスク処理制御部130は、Read−modify−Writeを行う必要がある場合であっても、4KBセクタのディスクに対して書き込み処理を行ってもよい。
ストレージ管理システム100は、キャッシュを備えていてもよい。ストレージ管理システム100がライトスルー方式で書き込み処理を実行する場合、ストレージ管理システム100は、512Bセクタのホストから4KBセクタの記憶媒体に対して書き込みをする際の、性能劣化を抑えることができる。
<第2の実施形態>
第2の実施形態においては、キャッシュを備えるストレージ管理システム101について説明する。第2の実施形態におけるストレージ管理システム101は、ライトバック方式で書き込み処理を実行する。
図4は、第2の実施形態にかかる情報処理システム1001の構成を説明するブロック図である。図1に示した構成と実質的に同一の構成については、同様の符号を付与し、説明を省略する。
第2の実施形態にかかるストレージ管理システム101は、ホスト300およびホスト310から、書き込み要求または読み出し要求を受け付ける。ホスト300は512Bセクタのホストである。ホスト310は、4KBセクタのホストである。ストレージ管理システム101にアクセスするホストの数は、図4に示す数には限定されない。
図5は、図4に示すストレージ管理システム101の構成を説明するブロック図である。図1に示した構成と実質的に同一の構成については、同様の符号を付与し、説明を省略する。第2の実施形態にかかるストレージ管理システム101は、第1の実施形態にかかるストレージ管理システム100と比較して、さらに、キャッシュ処理制御部140と、キャッシュ150と、を備える。
キャッシュ処理制御部140は、ホストから受け付けた書き込み処理または読み出し処理に、キャッシュ150の領域を割り当てる。
キャッシュ150は、ストレージシステム200よりも書き込み速度と書き込み速度とが高速な記憶媒体である。キャッシュ150は、512Bセクタで管理される。キャッシュ150は、1つのセクタに、ユーザデータ512バイトとトレーラ8バイトを記憶し、520Bセクタで管理されてもよい。
図6は、第2の実施形態にかかるストレージ管理システム101が書き込み処理を行う際の動作を説明するフローチャートである。図2において説明したステップと同一の動作を行うステップに関しては、同一の符号を付与し、説明を省略する。
受付部110が、ホストから書き込み要求を受け付けると(ステップS101)、キャッシュ処理制御部140は、当該書き込み要求の要求元のホストが管理する論理セクタのサイズを確認する(ステップS201)。キャッシュ処理制御部140は、例えば、あらかじめホストの識別子と当該ホストが管理する論理セクタのサイズを関連づけて記憶していてもよい。
要求元のホストが管理するセクタサイズが512Bであった場合(ステップS201において512B)について説明する。ストレージ管理システム101が当該ホスト300から受け付けた書き込み要求は、書き込み領域を512B単位で指定している。第2の実施形態においては、キャッシュ150は512Bセクタで管理されている。従って、キャッシュ処理制御部140は、セクタサイズの換算を行うことなく、当該書き込み要求の処理にキャッシュ150の領域を割り当てる(ステップS203)。
要求元のホストが管理するセクタサイズが4KBであった場合(ステップS201において4KB)について説明する。ストレージ管理システム101が当該ホスト310から受け付けた書き込み要求は、書き込み領域を4KB単位で指定している。これに対して、第2の実施形態においては、キャッシュ150は512Bセクタで管理されている。従って、キャッシュ処理制御部140は、書き込み領域のセクタサイズを4KBから512Bに換算する(ステップS202)。キャッシュ処理制御部140は、換算された書き込み領域のセクタサイズに基づいて、書き込み要求の処理に対して、キャッシュ150を割り当てる(ステップS203)。
キャッシュ処理制御部140は、当該書き込み要求を処理するために、十分なキャッシュ領域を確保できたか否かを判定する(ステップS204)。キャッシュ処理制御部140が、十分なキャッシュ領域を確保できた場合(ステップS204においてYES)、キャッシュ処理制御部140は、当該書き込み要求をキャッシュ上で処理する。キャッシュ処理制御部140は、当該書き込み要求の要求元のホストに対して、書き込み処理を終了した旨のメッセージを通知する(ステップS205)。
キャッシュ処理制御部140が、十分なキャッシュ領域を確保できない場合(ステップS204においてNO)、RAID管理部120とディスク処理制御部130とは、キャッシュから溢れる分の処理に関して、図2および図3に示すステップS102ないしS111に記載の動作を実行する(ステップS206)。
次に、第2の実施形態にかかるストレージ管理システム101が読み出し処理を行う際の動作を説明する。図7および図8は、第2の実施形態にかかるストレージ管理システム101が、読み出し処理を実行する際の動作を説明するフローチャートである。
受付部110は、ホストから読み出し要求を受け付ける(S301)。読み出し要求には、読み出しをすべき領域(以下、「読み出し領域」と記載する)を指定する情報が含まれる。読み出し領域を指定する情報は、例えば、読み出し領域における先頭の論理ブロックアドレス、および、読み出すべきデータサイズの情報である。
キャッシュ処理制御部140は、当該読み込み要求の要求元のホストが管理する論理セクタのサイズを確認する(ステップS301)。キャッシュ処理制御部140は、例えば、あらかじめホストの識別子と当該ホストが管理する論理セクタのサイズを関連づけて記憶していてもよい。
要求元のホストが管理するセクタサイズが4KBであった場合(ステップS302において4KB)について説明する。ストレージ管理システム101が当該ホスト300から受け付けた読み出し要求は、読み出し領域を4KB単位で指定している。これに対して、第2の実施形態においては、キャッシュ150は512Bセクタで管理されている。従って、キャッシュ処理制御部140は、読み出し領域のセクタサイズを4KBから512Bに換算する(ステップS303)。キャッシュ処理制御部140は、換算された読み出し領域のセクタサイズに基づいて、読み出し要求の処理に対して、キャッシュ150を割り当てる(ステップS304)。
要求元のホストが管理するセクタサイズが512Bであった場合(ステップS302において512B)について説明する。ストレージ管理システム101が当該ホスト300から受け付けた読み出し要求は、読み出し領域を512B単位で指定している。キャッシュ処理制御部140は、読み出し領域における先頭の論理ブロックアドレスかつ末尾の論理ブロックアドレスが、4KBの倍数であるか否かを確認する(ステップS305)。4KBの倍数であった場合(ステップS305においてYES)、キャッシュ処理制御部140は、当該読み込み要求の処理に対してキャッシュを割り当てる。4KBの倍数でない場合(ステップS305においてNO)、キャッシュ処理制御部140は、読み出し領域における先頭の論理ブロックアドレスかつ末尾の論理ブロックアドレスが、4KBの倍数になるように、読み出し領域を拡張する(ステップS306)。キャッシュ処理制御部140は、拡張された読み出し処理に対してキャッシュを割り当てる(ステップS307)。
キャッシュ処理制御部140は、当該読み出し要求の処理に十分な領域のキャッシュが割り当てられない場合には、キャッシュの掃き出し等の処理を行い、十分な領域のキャッシュが確保できるまで、当該読み出し処理を待機してもよい。
RAID管理部120は、読み出し要求に含まれる、論理ブロックアドレスおよびデータサイズに基づいて、当該データを格納している記憶媒体および当該記憶媒体の物理ブロックアドレスを特定する。この際、RAID管理部120は、当該データを格納している記憶媒体のセクタサイズを確認する(ステップS108)。
読み出し先の記憶媒体が512Bセクタの場合には、ディスク処理制御部130は読み出し対象のデータを512Bセクタの記憶媒体211からキャッシュ150に読み出す。読み出し先の記憶媒体が4KBセクタの場合には、ディスク処理制御部130は、当該読み出し要求により特定される読み出し領域を4KBに拡張する(ステップS109)。ディスク処理制御部130は、拡張した読み出し要求に基づいて当該データを4KBセクタの記憶媒体210からキャッシュ150に読み出す。
第2の実施形態にかかるストレージ管理システム101が奏する作用効果を説明する。
ストレージ管理システム101によれば、ストレージ管理システム101がキャッシュ150を備え、ライトバック方式を採用する場合においても、512Bセクタのホストから4KBセクタの記憶媒体に対して書き込みをする際の、性能劣化を抑えることができる。その理由は、キャッシュを割り当てることができなかった書き込み処理に関して、第1の実施形態にかかるストレージ管理システム100と同様の動作を行うからである。
また、ストレージ管理システム101によれば、512Bセクタの記憶媒体、4KBセクタの記憶媒体、512Bセクタのホスト、および、4KBセクタのホストが、混在する環境であっても、書き込み処理、読み出し処理を実行することができる。
(第2の実施形態の変形例)
図7のステップS308に示す処理において、例えば、4KBセクタの記憶媒体210と512Bセクタの記憶媒体211とがRAID1(ミラーリング)を構成しており、読み出すべきデータが4KBセクタの記憶媒体210と512Bセクタの記憶媒体211との両方に格納されている場合を想定する。この場合、RAID管理部130は、セクタ変換等の処理を行う必要がなく、早く読み出せる方の記憶媒体を選択して読み出してもよい。
また、例えば読み出すべきデータがシーケンシャルデータか否か等に応じて、適切な記憶媒体を選択して読み出してもよい。
記憶媒体の物理セクタサイズは、512Bと4KBとには限られない。本実施形態は、互いに異なる物理セクタサイズの少なくとも2つの記憶媒体により実現することができる。
例えば、トレーラ等のデータを含むことにより、物理セクタサイズが512Bまたは4KBでない記憶媒体であっても、本実施形態を実現できる。例えば、520B、528B、4104B、4160Bまたは4224Bなどのセクタサイズが一般的である。
また、物理セクタサイズが1024Bや2048Bの記憶媒体であっても、本実施形態を実現できる。
<第3の実施形態>
図9は、第3の実施形態にかかる情報処理システム1002の構成を示すブロック図である。第3の実施形態にかかる情報処理システム1002は、ホスト300と通信可能に接続される。情報処理システム1002は、ストレージ管理システム102と、ストレージシステム202とを含む。
ストレージシステム202は、第1の記憶媒体230と他の記憶媒体240とを含む。第1の記憶媒体230の物理セクタサイズは第1のサイズである。他の記憶媒体240の物理セクタサイズは第2のサイズである。第2のサイズは第1のサイズよりも小さい。
ホスト300は、ストレージ管理システム102に対して書き込み処理を要求する。ホスト300は、第2のサイズの論理セクタを管理する。
ストレージ管理システム102は、ホスト300から書き込み要求を受け付け、ストレージシステム202にアクセスして、書き込み処理を実行する。
ストレージ管理システム102は、ホスト300から、第2のサイズ単位での書き込みを要求する書き込み要求を受け付ける。ストレージ管理システム102は、書き込み要求により特定される書き込み領域が第1の記憶媒体における領域であり、かつ、書き込み領域における先頭のアドレスまたは末尾のアドレスが第1の記憶媒体における物理セクタの境界に対応しない場合、書き込み要求により特定されるデータを他の記憶媒体240に書き込む。ストレージ管理システム102は、ホスト300に対して書き込みが終了したことを通知する。ストレージ管理システム102は、当該通知の後、当該データを他の記憶媒体240から第1の記憶媒体230へと転送する。
<ストレージ管理システムのハードウェア構成の一例>
図10は、上述した各実施形態にかかるストレージ管理システムを実現可能なハードウェア構成の一例を説明する図である。
ストレージ管理システム(コンピュータ)を構成するハードウェアは、CPU(Central Processing Unit)1、メモリ2、HDD3、通信インターフェース(I/F)4を備える。情報処理システム100は、入力装置5または出力装置6を備えていてもよい。ストレージ管理システムの機能は、例えばCPU1が、メモリ2に読み出されたコンピュータプログラム(ソフトウェアプログラム、以下単に「プログラム」と記載する)を実行することにより実現される。実行に際して、CPU1は、通信インターフェース4、入力装置5および出力装置6を適宜制御する。
尚、本実施形態および後述する各実施形態を例として説明される本発明は、係るプログラムが格納されたコンパクトディスク等の不揮発性の記憶媒体8によっても構成される。記憶媒体8が格納するプログラムは、例えばドライブ装置7により読み出される。
ストレージ管理システムが実行する通信は、例えばOS(Operating System)が提供する機能を使ってアプリケーションプログラムが通信インターフェース4を制御することによって実現される。入力装置5は、例えばキーボード、マウスまたはタッチパネルである。出力装置6は、例えばディスプレイである。ストレージ管理システムは、2つ以上の物理的に分離した装置が有線または無線で接続されることによって構成されていてもよい。
図10に示すハードウェア構成例は、前述した各実施形態にも適用可能である。なお、ストレージ管理システムは専用の装置であってもよい。なお、ストレージ管理システムおよびその各機能ブロックのハードウェア構成は、上述の構成に限定されない。
上述した各変形例は、他の実施形態にも適用可能である。
また、上述した各実施の形態は、適宜組み合わせて実施されることが可能である。また、本発明は、上述した各実施の形態に限定されず、様々な態様で実施されることが可能である。
各ブロック図に示したブロック分けは、説明の便宜上から表された構成である。各実施形態を例に説明された本発明は、その実装に際して、各ブロック図に示した構成には限定されない。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記各実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
本発明は、例えばディスクアレイ装置等に適用することが可能である。
1 CPU
2 メモリ
3 HDD
4 通信インターフェース
5 入力装置
6 出力装置
7 ドライブ装置
8 記憶媒体
20 記憶媒体
30 ホスト
100 ストレージ管理システム
101 ストレージ管理システム
102 ストレージ管理システム
110 受付部
120 RAID管理部
130 ディスク処理制御部
140 キャッシュ処理制御部
150 キャッシュ
200 ストレージシステム
202 ストレージシステム
210 記憶媒体
211 記憶媒体
220 他の記憶媒体
230 第1の記憶媒体
240 他の記憶媒体
300 ホスト
310 ホスト
1000 情報処理システム
1001 情報処理システム
1002 情報処理システム

Claims (10)

  1. 物理セクタサイズが第1のサイズである第1の記憶媒体と、物理セクタサイズが前記第1のサイズよりも小さい第2のサイズである他の記憶媒体と、を含むストレージシステムを管理し、
    前記ストレージシステムにアクセス可能なホストから、前記ストレージシステムに対して前記第2のサイズ単位での書き込みを要求する書き込み要求を受け付け、
    前記書き込み要求により特定される書き込み領域が前記第1の記憶媒体における領域であり、かつ、前記書き込み領域における先頭のアドレスまたは末尾のアドレスが前記第1の記憶媒体における物理セクタの境界に対応しない場合、前記書き込み要求により特定されるデータを前記他の記憶媒体に書き込み、
    前記ホストに対して書き込みが終了したことを通知し、
    該データを前記他の記憶媒体から前記第1の記憶媒体へと転送し、
    当該データを前記他の記憶媒体に書き込んだ後、当該データを前記第1の記憶媒体に転送したか否かに係わらず、前記転送することよりも前記通知することを優先的に実行する、
    ストレージ管理システム。
  2. 前記書き込み要求により特定される書き込み領域が前記第1の記憶媒体における領域であり、かつ、前記書き込み領域における先頭のアドレスかつ末尾のアドレスが、前記第1の記憶媒体におけるセクタの境界に対応する場合、前記書き込み要求により特定されるデータを前記第1の記憶媒体に書き込み、前記ホストに対して書き込みが終了したことを通知する、
    請求項1に記載のストレージ管理システム。
  3. 前記第1の記憶媒体は、前記ストレージシステムにおいてRAIDを構成する記憶媒体であり、前記他の記憶媒体は、前記ストレージシステムにおいてRAIDを構成しない記憶媒体である、請求項1または2に記載のストレージ管理システム。
  4. 前記データを前記他の記憶媒体に書き込んだ場合に、前記他の記憶媒体において前記データが書き込まれた領域を特定する情報と、前記第1の記憶媒体において前記データを書き込むべき領域を特定する情報と、を記憶し、
    前記通知の後、前記記憶した情報に基づいて、当該データを前記他の記憶媒体から前記第1の記憶媒体へと転送する、
    請求項1から3のいずれかに記載のストレージ管理システム。
  5. 前記書き込み要求は、前記ストレージシステムの論理ブロックアドレスおよび書き込むべきデータのデータサイズによって、前記データを書き込むべき領域を特定する情報を含み、
    前記受け付けた書き込み要求に含まれる論理ブロックアドレスに基づいて、
    前記ストレージシステムの論理ブロックアドレスと、前記ストレージシステムに含まれる記憶媒体および前記記憶媒体の物理ブロックアドレスと、を関連づけて記憶するテーブルを参照し、
    前記データを書き込むべき記憶媒体および前記記憶媒体における物理ブロックアドレスを特定し、
    前記書き込み要求により特定される領域が前記第1の記憶媒体における物理ブロックアドレスであり、かつ、前記領域における先頭の論理ブロックアドレスまたは末尾の論理ブロックアドレスが前記第1の記憶媒体における物理セクタの境界に対応しない場合、前記書き込み要求により特定されるデータを前記他の記憶媒体に書き込む、
    請求項1から4のいずれかに記載のストレージ管理システム。
  6. 前記ストレージシステムは更に、物理セクタサイズが前記第2のサイズであり、かつ、RAIDを構成する第2の記憶媒体を含み、
    前記書き込み要求により特定される書き込み領域が、前記第1の記憶媒体における領域と前記第2の記憶媒体における領域との両方を含む場合に、
    前記書き込み要求により特定される書き込み領域のうち前記第1の記憶媒体における領域における先頭のアドレスまたは末尾のアドレスが前記第1の記憶媒体における物理セクタの境界に対応しない場合に、前記書き込み要求により特定されるデータのうち前記第1の記憶媒体に書き込むべきデータを前記他の記憶媒体に書き込み、
    前記書き込み要求により特定されるデータのうち第2の記憶媒体に書き込むべきデータを前記第2の記憶媒体に書き込み、
    前記ホストに対して書き込みが終了したことを通知し、
    前記通知の後、前記他の記憶媒体に書き込んだデータを、前記他の記憶媒体から前記第1の記憶媒体へと転送する、
    請求項3に記載のストレージ管理システム。
  7. 前記第1のサイズは4096byteまたは4160byteであって、前記第2のサイズは512byteまたは520byteである、
    請求項1から6のいずれかに記載のストレージ管理システム。
  8. 前記第1の記憶媒体と、
    前記他の記憶媒体と、
    請求項1から6のいずれかに記載のストレージ管理システムと、を含む、情報処理システム。
  9. 物理セクタサイズが第1のサイズである第1の記憶媒体と、物理セクタサイズが前記第1のサイズよりも小さい第2のサイズである他の記憶媒体と、を含むストレージシステム、および、前記ストレージシステムにアクセス可能なホストに、アクセス可能であるコンピュータが、
    前記ホストから、前記ストレージシステムに対して前記第2のサイズ単位での書き込みを要求する書き込み要求を受け付け、
    前記書き込み要求により特定される書き込み領域が前記第1の記憶媒体における領域であり、かつ、前記書き込み領域における先頭のアドレスまたは末尾のアドレスが前記第1の記憶媒体における物理セクタの境界に対応しない場合、前記書き込み要求により特定されるデータを前記他の記憶媒体に書き込み、
    前記ホストに対して書き込みが終了したことを通知し、
    該データを前記他の記憶媒体から前記第1の記憶媒体へと転送し、
    当該データを前記他の記憶媒体に書き込んだ後、当該データを前記第1の記憶媒体に転送したか否かに係わらず、前記転送することよりも前記通知することを優先的に実行する、
    ストレージ管理方法。
  10. 物理セクタサイズが第1のサイズである第1の記憶媒体と、物理セクタサイズが前記第1のサイズよりも小さい第2のサイズである他の記憶媒体と、を含むストレージシステム、および、前記ストレージシステムにアクセス可能なホストに、アクセス可能であるコンピュータに、
    前記ホストから、前記ストレージシステムに対して前記第2のサイズ単位での書き込みを要求する書き込み要求を受け付ける処理と、
    前記書き込み要求により特定される書き込み領域が前記第1の記憶媒体における領域であり、かつ、前記書き込み領域における先頭のアドレスまたは末尾のアドレスが前記第1の記憶媒体における物理セクタの境界に対応しない場合、前記書き込み要求により特定されるデータを前記他の記憶媒体に書き込む処理と、
    前記ホストに対して書き込みが終了したことを通知する処理と、
    該データを前記他の記憶媒体から前記第1の記憶媒体へと転送し、
    当該データを前記他の記憶媒体に書き込んだ後、当該データを前記第1の記憶媒体に転送したか否かに係わらず、前記転送することよりも前記通知することを優先的に実行する処理と、
    を実行させるプログラム。
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