JP6370035B2 - 複数のテープメディアを用いてファイルを読み出す方法 - Google Patents
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Description
テープドライブがシーケンシャルにアクセスをするストレージデバイスであり、テープの端から端まで長手方向に走行するのに2分程度かかる。データを書き込むメディアは、データ書き込み幅方向の位置をラップ(wrap)に切り分け、書き込むラップは両端において交互に方向を切り返す(wrap change)のにかかる時間が大きい。問題なくデータを読み続けている間は、例えば第5世代LTO(Linear Tape Open)(以下「LTO5」という)テープドライブの場合には140MB/secというHDDと同じレベルの読み出し速度を有する。しかし、データの読み込みに失敗するとエラーリカバリー(ERP:Error Recovery Procedure)のために再度同じ位置を読み直す。この読み直しはテープ巻き戻すバックヒッチ(backhitch)操作が必要になりパフォーマンスを低下させる要因になる。
(a)複数の前記メディアの全てを前記ドライブにロードして前記ドライブにマウント状態することと、
(b)前記ファイルを順番に複数のデータ部分に分割し、先頭のデータ部分の読み出しメディアはドライブの読み出しヘッドの現在位置が前記ファイルの先頭位置への移動時間が最小のメディア(先メディア)とし、前記先頭のデータ部分の後続のデータ部分を読み出すメディアは残りの前記メディアから所定の条件で次のメディア(次メディア)を決定することと、
(c)前記先メディアから前記ファイルの先頭のデータ部分をホストに読み出し中に、
前記所定の条件で決定された前記次メディアの各々から後続の前記データ部分を読み出し、前記システムのバッファに一時保管することを全ての前記次メディアから読み出す前記後続データ部分について並行して実行し、前記保管された後続データ部分を前記ファイルを形成するように前記順番に従って読み出してホストに送ることとを含む
前記(b)のステップは、更に前記ファイルの前記前半データ部分と前記後半部分とを区分ける、中間時間位置の算定することを含み、
前記中間時間位置の算定は、先メディアをマウントしている前記ドライブのヘッドが先メディアの前半のデータ部分を読み出すのにかかる移動時間と、次メディアをマウントしている前記ドライブのヘッドが次メディアの後半のデータ部分を最後まで読み出すのにかかる移動時間とが等しくなる時間的に中間のブロック位置(中間ブロック位置)を算出することとを特徴とする。
(a)複数の前記メディアの全てを前記ドライブにロードして前記ドライブにマウント状態することと、
(b)前記ファイルを順番に複数のデータ部分に分割し、先頭のデータ部分の読み出しメディアはドライブの読み出しヘッドの現在位置が前記ファイルの先頭位置への移動時間が最小のメディア(先メディア)とし、前記先頭のデータ部分の後続のデータ部分を読み出すメディアは残りの前記メディアから所定の条件で次のメディア(次メディア)を決定することと、
(c)前記先メディアから前記ファイルの先頭のデータ部分をホストに読み出し中に、
前記所定の条件で決定された前記次メディアの各々から後続の前記データ部分を読み出し、前記システムのバッファに一時保管することを全ての前記次メディアから読み出す前記後続データ部分について並行して実行し、前記保管された後続データ部分を前記フ
ァイルを形成するように前記順番に従って読み出してホストに送ることとを実行する。
(a)複数の前記メディアの全てを前記ドライブにロードして前記ドライブにマウント状態することと、
(b)前記ファイルを順番に複数のデータ部分に分割し、先頭のデータ部分の読み出しメディアはドライブの読み出しヘッドの現在位置が前記ファイルの先頭位置への移動時間が最小のメディア(先メディア)とし、前記先頭のデータ部分の後続のデータ部分を読み出すメディアは残りの前記メディアから所定の条件で次のメディア(次メディア)を決定することと、
(c)前記先メディアから前記ファイルの先頭のデータ部分をホストに読み出し中に、
前記所定の条件で決定された前記次メディアの各々から後続の前記データ部分を読み出し、前記システムのバッファに一時保管することを全ての前記次メディアから読み出す前記後続データ部分について並行して実行し、前記保管された後続データ部分を前記ファイルを形成するように前記順番に従って読み出してホストに送ることとを前記システム・システムに実行させる。
ホストからのアクセス要求に応じて、LTFSは2つのテープドライブを含むテープライブラリ(ストレージ・システム)に記録されたファイルにアクセスを行う。
(1)LTFSで書き込みを行った原本のメディア(original media)と、そのバックアップ用に作成された複製メディア(backup mediaまたはcopy media)の両方をデータの読み出しに使用する。
(2)2台のドライブにロードされている2つのメディアの状態から、ドライブの読み出しヘッドがより短い時間でファイルの先頭位置まで移動できる側のメディアをファイルの先頭部分から読み出すために選択し使用する。もう一方のメディアはファイルの後半部分を読み出すために使用する。メディアがドライブ内に無いときには、メディアをストレージスロットからドライブに移動して、メディアをロードする時間も合わせて検討する。選択されたメディアは先メディア(first media)と呼ぶ。一方のメディアを次メディア(next mediaまたはsecond media)と呼ぶ。
(3)後半データ部分を読み出す次メディアで読み出しを始める位置を算定する。この位置は、先メディアがその直前まで読み出すのにかかる時間と、次メディアがデータを読み始めてファイルの終端まで読み込むのにかかる時間とが等しくなるように算定される。算定された位置は、時間的な中間位置であるので、中間時間位置(intermediate time position)または中間ブロックと呼ぶ。ファイルシステムは、この中間時間位置をあらかじめ算出しておき、次メディアは中間時間位置から読み出しを開始する。
(4)次メディアから読み込んだデータは、ファイルシステムが管理するバッファに保管しておく。ホストにデータを送信する場合には、先メディアから先頭のデータ部分の読み出しが完了に引き続き、後続のデータ部分をバッファからホストの送信することになる。
図1は、複数のテープドライブを含むテープライブラリ・システムの構成例を示す。ストレージ・システム100は、3つのテープドライブ60、テープカートリッジ40、そのテープカートリッジを収納するスロット45、およびコントローラ105を含む。ストレージ・システム内にはスロット45に収納された多数のテープカートリッジ40が存在する。コントローラ105は、ホスト300からの読み書き要求のための通信、および、その要求を実行するために複数のドライブ60の読み書き制御を行う。
このテープドライブ60は、通信I/F(インターファース)110と、バッファ120と、記録チャネル130と、読書きヘッド140と、制御部150と、位置決め部160と、モータドライバ170と、モータ180とを含む。
(a)は、テープの幅方向は2つのパーティションにより区分けされていることを示す。LTO5テープドライブは、テープの長手方向に沿った書き込み領域のラップ(wrap)を往復しながらデータを書く。テープメディアをLTFSで利用する場合、テープメディアをインデックス・パーティション(IP)およびデータ・パーティション(DP)の2つに分割して利用する。テープの先端部(BOT:Beginning of Tape)から終端部(EOT:End of tape)に渡ってIPとDPとの2つに区分される。ラップは、一般的にトラックと考えてもよい。LTO5のテープカートリッジでは、テープ長手方向は約800m、横手方向はラップ数80本の幅である。IPとDPとは2本のラップの保護領域(guard band)で区分される。テープはラップの長手方向に前後に進行し、BOTおよびEOTにおいて進行する向きを反転することをラップチェンジ(wrap change)またはラップターン(wrap turn)と呼ぶ。パーティション数は、様々な仕様に応じて3以上の任意の数に変更することは可能である。
テープディレクトリは、物理的位置のlposとファイルのデータ位置のブロック(block)の対応関係を示す。テープのファイルの長手方向の論理的位置はLTFSのエクステントに指示されるブロック番号(block)で把握できる。テープ上の物理位置はlposとラップで位置決できる。テープディレクトリは、テープの物理位置、即ち(wrap, lpos)と、メディア上のLTFSのブロックの範囲との対抗関係、即ち(wrap,lpos) ⇔(block)を表す。
X0はデータを書き始められるlpos上の位置、Xnは1wrapで書き込める範囲のlpos長であると仮定する。ここで、lposのデータの書き込みを始める位置がすべてのwrapで順方向はX0, 逆方向はXnとしている。LTOテープドライブでは、データの読み書きリクエストが来たときに、内部的に持っているテープディレクトリを元に次に移動する位置を推定している。テープドライブはテープディレクトリを使用してlposの位置、もしくはブロックの番号を推定するアルゴリズムを保持する。このテープディレクトリでは、ブロック範囲とlposとの対応関係を示すのみであるため精度は低い。メディア上の正確な位置を取得することはできないので、テープディレクトリとブロック番号から物理的なおよその位置を特定して位置決めを行っている。
ヘッドに対してメディアは、偶数ラップを順方向に移動してテープの終端部(EOT)においてラップターンして、奇数ラップにラップチェンジして逆方向に走行する。ここで、計算をしやすくするために、ラップチェンジ(wrap change)にかかる時間的な距離(Xw)をlposに変換して直線状の長さに置き換える。これを仮想lposと呼ぶことにする。仮想lposとは、終端部での奇数ラップを長手方向に折り曲げて、lposがヘッドの走行距離を与えるようにした。(b)は仮想lposとブロックとの対抗関係のみを与える。ラップチェンジの時間twを、テープ移動速度vとして移動したときの距離を仮想lpos上の長さXwで表現すると、Xw=v×twで表される。同様にテープディレクトリも1本のwrapとみなして書き換える。ここで計算を簡単にするために、データを書き始める位置X0=0に補正をしている。
メディアa(media-a)およびメディアb(media-b)に記録された同じファイルの異なるデータ部分を読み出す場合である。メディアaとメディアbの両方を1つのファイルの読み出しに使用する。各テープドライブにメディアをマウントした状態である。この説明では、2つのメディアのどちらが早く目的のファイルを読み出し始めることできるか決定することが前提である。メディアa(先メディア)の上のファイルの位置がドライブの読み出しヘッドがより短い時間でファイルの先頭位置に移動できると決定している。もう一方のメディアb(次メディア)をファイルの後半のデータ部分の読み出しに使用する。先のメディアa上のファイルの読み出し最終のブロックを決める。最終ブロックは、次のメディアb上のファイルの後半データ部分の読み出し開始位置のブロックbiである。ブロックbiを中間時間位置(または中間ブロック)と呼ぶことにする。この中間時間位置、即ちブロックbiは、先メディアがbiまで読み出すのにかかる時間と、次メディアがbiからデータの最後まで読み出すのにかかる時間とが等しくなる位置から、あらかじめ算出される。2つのメディアをマウントしているドライブは、各ヘッド位置および各ファイルの先頭のデータへの移動時間を算定して、ファイルシステム50またはコントローラ105に通知してもよい。また、ドライブは各ヘッド位置およびファイルの位置の情報をファイルシステム50またはコントローラ105に送って、ファイルシステム等に移動時間を算定させてもよい。
テープドライブが各メディアをマウントしている状態を想定する。
●(600):ストレージ・システムのホスト(サーバ)から1つのファイル読み出し要求を受ける場合である。ファイルシステムは、2つのメディアからファイルを読み出す場合先の読み出しメディアを決定する。ファイルシステムではブロック単位でしか読み出せないので、読み出し目的のファイルをブロックのbsからbeまで書かれているものとする。ファイルを読み出す際にはファイルを構成するデータのオフセットやバイト数にかかわらず、bsからbeまでのブロックすべてを読み込むことになる。
●(610):2つのメディア毎に、ヘッドの現在位置とファイルの先頭および終端位置を算出する。
・ヘッド位置は仮想lposで与えられる。2つのメディアに対するヘッド位置はPa,hとPb,hとする。
・メディアaおよびメディアb上の目的のファイルの位置は、先頭ブロックbsと終端ブロックbeで与えられる。ここで2つのメディア上の同じファイルの位置は異なることに注意する。ファイルのブロック位置を与える先頭ブロックbsと終端ブロックbeは、メディアaとメディアbとでは異なる値である。テープディレクトリを参照して、ブロック位置bs、beをlpos換算してメディアaのファイルの物理的位置は、先頭Pa,s−終端Pa,eと与える。同様にメディアbのファイルの物理的位置は、先頭Pb,s−終端Pb,eと与える。
・メディアaの場合は、ヘッド位置Pa,hから先頭ファイル位置Pa,sへの移動時間をt(Pa,h、Pa,s)と与える。メディアbの場合は、ヘッド位置Pb,hから先頭ファイル位置Pb,sへの移動時間をt(Pb,h、Pb,s)と与える。この時間計算でヘッドがファイルの先頭位置に移動する途中でラップチェンジを経験する場合はその移動時間(Xw)も含ませる。
●(620):両メディア上でのファイルの先頭までのヘッドの移動時間を比較する。
例えばt(Pa,h、Pa,s)<t(Pb,h、Pb,s)の場合(Yes)、メディアaを前半データ部分を読むメディアとして決定する(630)。Noの場合は、メディアbを前半データ部分を読むメディアとして決定する(640)。
また、以上は2つメディアを使用する実施例の説明であるが、3以上のメディアを使用する場合にも、先頭のデータ部分の選択は同じフローが適用される。一方、先頭のデータ部分に後続するデータ部分を読み出すメディアの決定については、例えば、順番に分割されたデータ部分は同一のサイズである場合は、複数の残りのメディアについて事前に割り当てる番号に従って決められる順番である。言い換えれば、先頭のデータ部分の読み出しメディアが決定されれば、後続のデータ部分の読み出しにおいてメディアの割当は一定の柔軟性が許容される。後続の複数のデータ部分の読み出は、その読み出し大部分がメディアaからの先頭データ部分と並列実行がされるので、相当の読み出しパフォーマンスの向上が期待できる。
45…スロット、
60…テープドライブ、
100…テープライブラリ・システム(ストレージ・システム)、
105…テープライブラリのコントローラ、
110…通信I/F(インターフェース)、
120…バッファ(ドライブバッファ)、
130…記録チャネル、
140…ヘッド、
150…制御部(コントローラ、読み書き制御を含む)、
170…モータドライバ、
180…モータ、
300…ホスト(サーバ)
Claims (9)
- ホストに接続された複数のテープドライブ(ドライブ)と、前記ドライブから読み出しデータを一時保管するバッファと、を含むストレージ・システムにおいて、同じファイルが書込まれた複数のテープメディア(メディア)から前記ファイルを読み出す方法であって、
前記システムが、
(a)同じファイルが書込まれた前記複数のメディアを前記ドライブにマウントすることと、
(b)前記ファイルを順番に複数のデータ部分に分割し、先頭のデータ部分の読み出しメディアはドライブの読み出しヘッドの現在位置が前記ファイルの先頭位置への移動時間が最小のメディア(先メディア)とし、前記先頭のデータ部分の後続のデータ部分を読み出すメディアは残りの前記メディアから所定の条件で次のメディア(次メディア)を決定することと、
(c)前記先メディアから前記ファイルの先頭のデータ部分をホストに読み出し中に、前記所定の条件で決定された前記次メディアの各々から後続の前記データ部分を読み出し、前記システムのバッファに一時保管することを全ての前記次メディアから読み出す前記後続データ部分について並行して実行し、前記保管された後続データ部分を前記ファイルを形成するように前記順番に従って読み出してホストに送ることと、を含む前記1つのファイルを読み出す方法。 - 前記(b)のステップにおいて、
前記分割されたデータ部分は、同一のサイズであり、
前記所定の条件は、前記次メディアに事前に割り当てる番号に従って決められる順番であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記複数のメディアは前記先メディアおよび前記次メディアの2つのメディアからなり、前記先メディアから前記先頭のデータ部分である前半のデータ部分と、前記次メディアから前記後続のデータ部分の後半のデータ部分を並行して読み出す場合であって、
前記(b)のステップは、更に前記ファイルの前記前半データ部分と前記後半部分とを区分ける、中間時間位置の算定することを含み、
前記中間時間位置の算定は、前記先メディアをマウントしているドライブのヘッドをデータ部分の先頭に位置付けるまでに要する時間に該ドライブが前記先メディアからの前半のデータ部分を読み出すのにかかる時間を加算した時間と、前記次メディアをマウントしている前記ドライブのヘッドが該次メディアの後半のデータ部分を最後まで読み出すのにかかる移動時間とが等しくなる時間的に中間のブロック位置を算出することを特徴とする請求項1に記載の読み出し方法。 - 前記(b)の中間時間位置は、メディアの長手方向の物理位置を指示するlposに基づいて算定されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記中間時間位置の算定は、前記移動時間にラップチェンジの時間も考量する請求項4に記載の方法。
- 前記中間時間位置の算定は、物理位置(lpos)とブロック(block)の対応関係を表すテープディレクトリを参照して前記中間時間位置に対応する前記中間ブロック位置を特定する、請求項4または5に記載の方法。
- 前記中間時間位置の算定は、前記移動時間に前記(a)の各メディアをロードする時間
も加えて計算することを特徴とする請求項3に記載の方法。 - ホストに接続された複数のテープドライブ(ドライブ)と、前記ドライブから読み出しデータを一時保管するバッファとを含み、同じファイルが書込まれた複数のテープメディア(メディア)から前記ファイルを読み出すストレージ・システムにおいて、
前記システムの読み出し制御は、
(a)複数の前記メディアの全てを前記ドライブにロードして前記ドライブにマウント状
態にすることと、
(b)前記ファイルを順番に複数のデータ部分に分割し、先頭のデータ部分の読み出しメディアはドライブの読み出しヘッドの現在位置が前記ファイルの先頭位置への移動時間が最小のメディア(先メディア)とし、前記先頭のデータ部分の後続のデータ部分を読み出すメディアは残りの前記メディアから所定の条件で次のメディア(次メディア)を決定することと、
(c)前記先メディアから前記ファイルの先頭のデータ部分をホストに読み出し中に、
前記所定の条件で決定された前記次メディアの各々から後続の前記データ部分を読み出し、前記システムのバッファに一時保管することを全ての前記次メディアから読み出す前記後続データ部分について並行して実行し、前記保管された後続データ部分を前記ファイルを形成するように前記順番に従って読み出してホストに送ることと、を実行する前記1つのファイルを読み出すストレージ・システム。 - ホストに接続された複数のテープドライブ(ドライブ)と、前記ドライブから読み出しデータを一時保管するバッファと、前記ホストと前記ドライブとの間のデータ読み書き制御を行うコントローラと、を含むストレージ・システムにおいて、同じファイルが書込まれた複数のテープメディア(メディア)から前記ファイルを読み出すためのプログラムであって、
(a)複数の前記メディアの全てを前記ドライブにロードして前記ドライブにマウント状態にすることと、
(b)前記ファイルを順番に複数のデータ部分に分割し、先頭のデータ部分の読み出しメディアはドライブの読み出しヘッドの現在位置が前記ファイルの先頭位置への移動時間が最小のメディア(先メディア)とし、前記先頭のデータ部分の後続のデータ部分を読み出すメディアは残りの前記メディアから所定の条件で次のメディア(次メディア)を決定することと、
(c)前記先メディアから前記ファイルの先頭のデータ部分をホストに読み出し中に、
前記所定の条件で決定された前記次メディアの各々から後続の前記データ部分を読み出し、前記システムのバッファに一時保管することを全ての前記次メディアから読み出す前記後続データ部分について並行して実行し、前記保管された後続データ部分を前記ファイルを形成するように前記順番に従って読み出してホストに送ることと、を前記コントローラに実行させるプログラム。
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