JP6155754B2 - ストレージシステム、分配装置、分配装置の制御プログラム、およびストレージシステムの制御方法 - Google Patents
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Description
また、上記目的を達成するために、以下に示すような、分配装置が提供される。分配装置は、複数のストレージ装置へのリクエストを分配する。分配装置は、書き込み位置管理部と、書き込み部と、オフセット管理部と、読み出し部と、を備える。書き込み位置管理部は、書き込み位置に応じてシーケンシャルにデータを記録可能な複数のストレージデバイスを備えるストレージ装置ごとに異なるデータの書き込み位置の初期位置である初期書き込み開始位置と、データの書き込み位置の現在位置である現在書き込み位置とをストレージ装置ごとに管理する。書き込み部は、書き込みリクエストを受け付けて、ストレージ装置ごとの現在書き込み位置へのデータの書き込みを、複数のストレージ装置に分配して指示する。オフセット管理部は、ストレージ装置ごとに、現在書き込み位置に対応するストレージデバイスの先頭からの書き込み位置をオフセット情報として管理する。読み出し部は、読み出しリクエストを受け付けて、オフセット情報に基づいて、複数のストレージ装置のいずれかにデータの読み出しを指示する。
[第1の実施形態]
まず、第1の実施形態のストレージシステムについて図1を用いて説明する。図1は、第1の実施形態のストレージシステムの構成の一例を示す図である。
次に、第2の実施形態のストレージシステムの構成について図2を用いて説明する。図2は、第2の実施形態のストレージシステムの構成の一例を示す図である。
不揮発性メモリ103は、アクセス分配装置11の電源遮断時においても記憶内容を保持する。不揮発性メモリ103は、たとえば、EEPROMやフラッシュメモリなどの半導体記憶装置や、HDDなどである。また、不揮発性メモリ103は、アクセス分配装置11の補助記憶装置として使用される。不揮発性メモリ103には、オペレーティングシステムのプログラムやファームウェア、アプリケーションプログラム、および各種データが格納される。
通信インタフェース105は、ネットワーク16,17と接続することで、ネットワーク16,17を介して、アクセス装置13やクライアント15との間でデータの送受信をおこなう。
ストレージシステム10は、3台のストレージ装置12(ストレージ装置#1,#2,#3)を備えているとする。各ストレージ装置12は、4台のHDD(HDD#1,#2,#3,#4)を備え、HDD#1からHDD#2,HDD#3,HDD#4の順にシーケンシャルにデータの書き込みをおこなう。このとき、各ストレージ装置12は、シーケンシャルなデータ書き込み順で1番目のHDD#1の書き込み開始位置(初期書き込み開始位置)がそれぞれ異なるアドレスである。
なお、複数のストレージ装置12の初期書き込み開始位置をそれぞれ等間隔となるように決定したが、これは、後述するオフセット間隔が最適化され競合発生確率が最小となるというシミュレーション結果を受けたものである。
書き込みリクエスト処理は、クライアント15から書き込みリクエストを受信することを契機にしてアクセス分配装置11が実行する処理である。
[ステップS22]書き込み部は、書き込みリクエストから書き込み対象のデータのデータサイズを取得する。
[ステップS25]アクセス分配装置11のオフセット管理部(プロセッサ101)は、オフセット情報更新処理を実行する。オフセット情報更新処理は、ストレージシステム10を構成するすべてのストレージ装置12についてオフセット情報27を更新する処理である。オフセット情報更新処理については、図12を用いて後で説明する。
オフセット情報更新処理は、書き込みリクエスト処理のステップS25でオフセット管理部が実行する処理である。
[ステップS32]オフセット管理部は、特定したストレージ装置12に対応するオフセット情報27に、書き込みリクエスト処理のステップS22で取得したデータサイズを加算する。なお、加算するデータサイズは、HDDにデータを保持する形式(フォーマット)に依存する。そのため、加算するデータサイズは、書き込みデータを所要の形式に変換した後のデータサイズとなる。たとえば、HDDにデータを保持する形式がデータの前に固定長のヘッダが付加される形式の場合には、書き込みデータのデータサイズとヘッダのデータサイズの和が加算されるデータサイズとなる。
[ステップS35]オフセット管理部は、算出結果を新たなオフセット情報27として、オフセット情報27を更新する。
読み出しリクエスト処理は、クライアント15から読み出しリクエストを受信することを契機にしてアクセス分配装置11が実行する処理である。
[ステップS42]読み出し部は、ストレージシステム10を構成するすべてのストレージ装置12のうちからオフセット情報27が最小のストレージ装置12を特定する。
このようにして、アクセス分配装置11は、読み出しリクエストの転送先を決定するので、書き込みリクエストと読み出しリクエストとが1つのストレージ装置12の1つのストレージデバイス18で競合する確率を低減することができる。これにより、ストレージシステム10は、アクセス競合によるアクセス性能の低下を抑制できる。
ストレージ装置12の数をNs(≧2)、1台のストレージ装置12あたりのHDDの数をNHDD、HDDの記憶容量をCHDDとする。ここで、読み出し対象となるデータの範囲は、経験的にログ構造化ファイルシステムのアクセス頻度がより新しいデータに対して高いことに鑑みて、現在のデータ書き込み位置Wからストレージ装置12が格納しているデータサイズの1/2の範囲と仮定する。読み出し対象となるデータの範囲、すなわち読み出しリクエストの対象範囲TS(R)は、以下に示す(2)式のようになる。
読み出しリクエストは、読み出しリクエストの対象範囲TS(R)に対して一様な確率で発生すると、書き込みリクエストと読み出しリクエストが同一のHDDに対してアクセスする平均アクセス競合確率CP1は、以下に示す(3)式のようになる。
一方、ストレージ装置12ごとに初期書き込み開始位置を変えない場合、書き込みリクエストと読み出しリクエストが同一のHDDに対してアクセスする平均アクセス競合確率CP2は、以下に示す(4)式のようになる。
ストレージ装置12の数をNs=3、1台のストレージ装置12あたりのHDDの数をNHDD=2の場合の、ストレージ装置#1のアクセス競合の確率のシミュレーション結果を図14に示す。図14は、第2の実施形態のオフセット情報と競合発生確率の関係を示す図である。
次に、第3の実施形態のストレージシステムについて説明する。第3の実施形態のストレージシステムは、アクセス分配装置がキャッシュメモリを備える点で第2の実施形態のストレージシステムと異なる。
読み出しリクエスト処理は、クライアント15から読み出しリクエストを受信することを契機にしてアクセス分配装置30が実行する処理である。
[ステップS54]読み出し部は、ストレージシステム10を構成するすべてのストレージ装置12のうちからオフセット情報27が最小のストレージ装置12を特定する。
このようにして、アクセス分配装置30は、読み出しリクエストの転送先を決定するので、書き込みリクエストと読み出しリクエストとが1つのストレージ装置12の1つのストレージデバイス18で競合する確率を低減することができる。これにより、ストレージシステム10は、アクセス競合によるアクセス性能の低下を抑制できる。また、アクセス分配装置30は、キャッシュメモリ107によってもアクセス性能の改善を図ることができる。
ストレージ装置12の数をNs(≧2)、1台のストレージ装置12あたりのHDDの数をNHDD、HDDの記憶容量をCHDD、キャッシュメモリ107の記憶容量をCCACHEとする。ここで、読み出し対象となるデータの範囲は、経験的にログ構造化ファイルシステムのアクセス頻度がより新しいデータに対して高いことに鑑みて、現在のデータ書き込み位置Wからストレージ装置12が格納しているデータサイズの1/2の範囲と仮定する。読み出し対象となるデータの範囲、すなわち(2)式に示した読み出しリクエストの対象範囲TS(R)のうち、現在のデータ書き込み位置WからCCACHEの範囲にあるデータは、HDDへのアクセスによらずキャッシュメモリ107へのアクセスによるとする。
CP3={1/(NHDD×Ns)}×〔1−{(CCACHE×Ns)/CHDD)}〕2
CCACHE≧(CHDD/Ns)の場合:CP3=0
・・・(5)
一方、ストレージ装置12ごとに初期書き込み開始位置を変えない場合、書き込みリクエストと読み出しリクエストが同一のHDDに対してアクセスする平均アクセス競合確率CP4は、以下に示す(6)式のようになる。
ストレージ装置12の数をNs=3、1台のストレージ装置12あたりのHDDの数をNHDD=2、CCACHE=CHDD/10の場合の、ストレージ装置#1のアクセス競合の確率のシミュレーション結果を図17に示す。図17は、第3の実施形態のオフセット情報と競合発生確率の関係を示す図である。
2 分配装置
3 書き込み位置管理部
4 書き込み部
5 オフセット管理部
6 読み出し部
7,7a,7b,7c,12 ストレージ装置
8,18 ストレージデバイス
9,15 クライアント
11,30 アクセス分配装置
13,13a,13b,13c アクセス装置
14 デバイスエンクロージャ
16,17 ネットワーク
20 共通情報
21 ストレージ容量
22 ストレージ構成
23 データフォーマット
25 固有情報
26 書き込み開始アドレス
27 オフセット情報
101 プロセッサ
102 RAM
103 不揮発性メモリ
104 入出力インタフェース
105 通信インタフェース
106 バス
107 キャッシュメモリ
Claims (8)
- 複数のストレージ装置と、前記複数のストレージ装置へのリクエストを分配する分配装置と、を備えるストレージシステムであって、
前記ストレージ装置は、
書き込み位置からシーケンシャルにストレージデバイス間を跨いでデータを記録可能な複数のストレージデバイスを備え、
前記分配装置は、
前記ストレージ装置ごとに異なるデータの書き込み位置の初期位置である初期書き込み開始位置と、データの書き込み位置の現在位置である現在書き込み位置とを前記ストレージ装置ごとに管理する書き込み位置管理部と、
書き込みリクエストを受け付けて、前記複数のストレージ装置に対して、前記ストレージ装置ごとの前記現在書き込み位置から前記書き込みリクエストのデータの書き込みを指示する書き込み部と、
前記ストレージ装置ごとに、前記現在書き込み位置を含むストレージデバイスの先頭アドレスから前記現在書き込み位置までを示すオフセット情報を管理するオフセット管理部と、
読み出しリクエストを受け付けて、前記複数のストレージ装置のうち前記オフセット情報の大きさが最小のストレージ装置にデータの読み出しを指示する読み出し部と、
を備えること、
を特徴とするストレージシステム。 - 前記複数のストレージ装置は、同じ記憶容量のストレージデバイスを同数ずつ備えることを特徴とする請求項1記載のストレージシステム。
- 前記書き込み位置管理部は、前記ストレージ装置ごとの前記初期書き込み開始位置を前記複数のストレージ装置の間で等間隔となる位置に配置することを特徴とする請求項2記載のストレージシステム。
- 前記等間隔は、前記ストレージデバイスの記憶容量を前記ストレージ装置の数で除した間隔であることを特徴とする請求項3記載のストレージシステム。
- 前記分配装置は、前記書き込みリクエストのあったデータを記憶容量の範囲で保持するキャッシュメモリを備え、
前記読み出し部は、前記読み出しリクエストを受け付けて前記キャッシュメモリでキャッシュミスした場合に、前記複数のストレージ装置のうち前記オフセット情報の大きさが最小のストレージ装置にデータの読み出しを指示することを特徴とする請求項1記載のストレージシステム。 - 複数のストレージ装置へのリクエストを分配する分配装置であって、
書き込み位置からシーケンシャルにストレージデバイス間を跨いでデータを記録可能な複数のストレージデバイスを備える前記ストレージ装置ごとに異なるデータの書き込み位置の初期位置である初期書き込み開始位置と、データの書き込み位置の現在位置である現在書き込み位置とを前記ストレージ装置ごとに管理する書き込み位置管理部と、
書き込みリクエストを受け付けて、前記複数のストレージ装置に対して、前記ストレージ装置ごとの前記現在書き込み位置から前記書き込みリクエストのデータの書き込みを指示する書き込み部と、
前記ストレージ装置ごとに、前記現在書き込み位置を含むストレージデバイスの先頭アドレスから前記現在書き込み位置までを示すオフセット情報を管理するオフセット管理部と、
読み出しリクエストを受け付けて、前記複数のストレージ装置のうち前記オフセット情報の大きさが最小のストレージ装置にデータの読み出しを指示する読み出し部と、
を備えることを特徴とする分配装置。 - 複数のストレージ装置へのリクエストを分配する分配装置の制御プログラムであって、
前記分配装置に、
書き込み位置からシーケンシャルにストレージデバイス間を跨いでデータを記録可能な複数のストレージデバイスを備える前記ストレージ装置ごとに異なるデータの書き込み位置の初期位置である初期書き込み開始位置と、データの書き込み位置の現在位置である現在書き込み位置とを前記ストレージ装置ごとに管理し、
書き込みリクエストを受け付けて、前記複数のストレージ装置に対して、前記ストレージ装置ごとの前記現在書き込み位置から前記書き込みリクエストのデータの書き込みを指示し、
前記ストレージ装置ごとに、前記現在書き込み位置を含むストレージデバイスの先頭アドレスから前記現在書き込み位置までを示すオフセット情報を管理し、
読み出しリクエストを受け付けて、前記複数のストレージ装置のうち前記オフセット情報の大きさが最小のストレージ装置にデータの読み出しを指示する、
処理を実行させることを特徴とする分配装置の制御プログラム。 - 複数のストレージ装置と、前記複数のストレージ装置へのリクエストを分配する分配装置と、を備えるストレージシステムの制御方法であって、
前記分配装置が、
書き込み位置からシーケンシャルにストレージデバイス間を跨いでデータを記録可能な複数のストレージデバイスを備える前記ストレージ装置ごとに異なるデータの書き込み位置の初期位置である初期書き込み開始位置と、データの書き込み位置の現在位置である現在書き込み位置とを前記ストレージ装置ごとに管理し、
書き込みリクエストを受け付けて、前記複数のストレージ装置に対して、前記ストレージ装置ごとの前記現在書き込み位置から前記書き込みリクエストのデータの書き込みを指示し、
前記ストレージ装置ごとに、前記現在書き込み位置を含むストレージデバイスの先頭アドレスから前記現在書き込み位置までを示すオフセット情報を管理し、
読み出しリクエストを受け付けて、前記複数のストレージ装置のうち前記オフセット情報の大きさが最小のストレージ装置にデータの読み出しを指示する、
処理を実行することを特徴とするストレージシステムの制御方法。
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