JP6675290B2 - ストレージシステム及び方法 - Google Patents
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Description
前記ネットワークに接続され、前記複数のストレージデバイスの中の第1ストレージデバイスにI/O要求を送信するコントローラと、を具備する。前記第1ストレージデバイスは、前記コントローラと前記第1ストレージデバイスとの間の前記ネットワークの混雑度を示す混雑度情報を含むとともに受信した前記I/O要求の実行完了または実行不能を示す応答信号を前記コントローラへ送信する。前記コントローラは、前記応答信号が前記I/O要求の実行完了を示し、前記混雑度情報が閾値以上ではない混雑度を示す場合、前記第1ストレージデバイスのバックグランド処理を起動する。
[全体構成]
図1は、実施形態のストレージシステムの応用例の一例、例えばビッグデータ分析システムのブロック図である。LAN12に多数のクライアント端末(以下、単にクライアントと称する)10と、ストレージシステム16が接続される。ストレージシステム16は、フラッシュメモリ等を含む多数の不揮発性半導体メモリを含む。LAN12を用いずに、多数のクライアント10がストレージシステム16に直接に接続されてもよい。管理者端末14がストレージシステム16に直接に接続されているが、管理者端末14はLAN12を介してストレージシステム16に接続されてもよい。クライアント10はストレージシステム16にアクセスして、希望のデータをストレージシステム16から読み出し、あるいは処理後のデータをストレージシステム16に書込む。ストレージシステム16はインターネット18にも接続され、同じくインターネット18に接続される多数のセンサ20のセンスデータがストレージシステム16に格納される。
図2は、ストレージシステム16の一例を示す。ストレージシステム16は、ストレージ部30、多数の接続ユニット(CU:Connection Unit)32、システムマネージャ34、管理者端末インターフェース36、電源ユニット(PSU:Power Supplying Unit)38、バッテリバックアップユニット(BBU:Battery Backup Unit)42等を含むが、この構成に限定されない。
図3は、接続ユニット32の一例を示すブロック図である。接続ユニット32は、CPUなどのプロセッサ72と、第1インターフェース76と、第2インターフェース78と、メモリ74と、第3インターフェース80とを含むが、この構成に限定されない。
図4は、ストレージ部30の詳細を示す。4つのノードモジュール54を管理するルーティング回路52はFPGA(Field-Programmable Gate Array)により構成される。説明の便宜上、1つのルーティング回路52と4つのノードモジュール54を1つのFPGA82と称する。左上のFPGA082は1つのルーティング回路52と4つのノードモジュールNM(0,0)、NM(1,0)、NM(0,1)、NM(1,1)を含む。同様に、FPGA182は1つのルーティング回路52と4つのノードモジュールNM(2,0)、NM(3,0)、NM(2,1)、NM(3,1)を含む。説明の便宜上、ストレージ部30の4つのFPGAを例にとると、4つのFPGA0〜FPGA3の各FPGAアドレスは、2進数表記で(000,000)、(010,000)、(000,010)および(010,010)で表される。FPGAアドレスはルーティング時にパケットを中継するためのアドレスである。
図5は、FPGA82の一例を示すブロック図である。FPGA82は、例えば、1つのルーティング回路52と、4つのノードモジュール54以外にも、5つのパケットマネジメントユニット(PMU:Packet Management Unit)901〜905と、PCIeインターフェース92とを含むが、この構成に限定されない。
図6は、ノードモジュール54の一例を示すブロック図である。ノードモジュール54は、ノードコントローラ94と、不揮発性半導体メモリ96と、ワークメモリ98を含むが、この構成に限定されない。
図7は、実施形態のストレージシステム16において送信されるデータ・情報のパケットの一例を示す。パケットは、ヘッダ領域HAと、ペイロード領域PAと、冗長領域RAとを含むが、この構成に限定されない。
図8はルーティング回路52のパケット転送動作を説明するフローチャートである。
図10は接続ユニット32の動作例を示すフローチャートである。図11はノードモジュール54の動作例を示すフローチャートである。これらを参照して、第1実施形態の動作の一例を説明する。
=((ドライバPMU時間)xα_pmutime)>> β_pmutime
+((process_time) x α_temmc)>> β_temmc
+(リトライ回数) x α_retry
+γ_delay (1)
式(1)の各変数はNM情報に含まれるものであり、ドライバPMU時間は、ドライバから発行パケットが発行されて、応答パケットが戻ってくるまでの時間であり、接続ユニット32からノードモジュール54までのパケットルーティング時間と、ノードモジュール54でのコマンド処理時間と、ノードモジュール54から接続ユニット32までのパケットルーティング時間の合計値である。
1.000 → 1、 1.001 → 1、 1.500 → 1、 1.999 → 1
2.000 → 2、 2.999 → 3、 3.000 → 3、 のような処理が行われる。
第1実施形態ではクライアントからのコマンドを受けると、接続ユニット32はノードモジュール54の状態に関わらずノードモジュール54へ要求を送信する。これとは異なり、ノードモジュール54への要求の送信前に、ノードモジュール54の状態を確認する第2実施形態を説明する。
第1、第2実施形態では、リトライ間隔は、現在設定されているリトライ間隔と、NM情報とに基づいて計算されている。この計算によるリトライ間隔後のリトライ時には、ノードモジュールのビジー状態が解消されている筈であるが、不揮発性半導体メモリ96のアクセス速度にばらつきがあれば、リトライ時にノードモジュールのビジー状態が解消されていない場合もあり得る。このため、第3実施形態では、NM情報が各リトライの成否を示す項目も含む。Q-Learningのようにリトライの成否情報を報酬として与えても良い。接続ユニット32はNM情報をノードモジュール毎に保存し、統計処理して、ノードモジュール毎に最適なリトライ間隔を学習により決定する。
=((ドライバPMU時間)xα_pmutime)>> β_pmutime
+((process_time) x α_temmc)>> β_temmc
+(リトライ回数) x α_retry
+γ_delay
+ (1 − 2 × success(t)) )xα_success (2)
式(2)で、success(t)は前回リトライが成功であれば1、失敗であれば0である。
上述の実施形態は、ノードモジュール54からのNM情報に基づいてリトライ間隔を調整することにより、ストレージシステム16の性能を向上するが、ノードモジュール54からのレスポンス情報に基づいて接続ユニット32の接続ポートを変更することにより、ストレージシステム16の性能を向上する第4実施形態を説明する。接続ユニット32は、複数の例えば、2つの接続ポートを有し、それぞれ異なる2つのルーティング回路52に直接に接続される。
上述の実施形態は、ノードモジュール54からのNM情報に基づいてリトライ間隔を調整し、あるいはI/O要求を送信する接続ポートを切り換えることにより、ストレージシステム16の性能を向上するが、ノードモジュール54からのNM情報に基づいてバックグラウンドオペレーションの起動タイミングを調整することにより、ストレージシステム16の性能を向上する第5実施形態を説明する。
上述の実施形態を組み合わせた第6実施形態を説明する。
Claims (14)
- それぞれが不揮発性半導体メモリを具備する複数のストレージデバイスと、
前記複数のストレージデバイスを接続するネットワークと、
前記ネットワークに接続され、前記複数のストレージデバイスの中の第1ストレージデバイスにI/O要求を送信するコントローラと、
を具備するストレージシステムであって、
前記第1ストレージデバイスは、前記コントローラと前記第1ストレージデバイスとの間の前記ネットワークの混雑度を示す混雑度情報を含むとともに受信した前記I/O要求の実行完了または実行不能を示す応答信号を前記コントローラへ送信し、
前記コントローラは、前記応答信号が前記I/O要求の実行完了を示し、前記混雑度情報が閾値以上ではない混雑度を示す場合、前記第1ストレージデバイスのバックグランド処理を起動するストレージシステム。 - 前記応答信号は、前記I/O要求が前記コントローラから前記第1ストレージデバイスに到着するのに要する時間情報を含み、
前記コントローラは、前記応答信号が前記I/O要求の実行不能を示す場合、前記応答信号に含まれる前記時間情報に比例する再送間隔を求め、前記I/O要求を送信してから前記再送間隔の経過後に前記I/O要求を再送する、請求項1記載のストレージシステム。 - 前記応答信号は、前記I/O要求の再送回数情報も含み、
前記コントローラは、前記応答信号が前記I/O要求の実行不能を示す場合、前記応答信号に含まれる前記時間情報と前記再送回数情報に比例する前記再送間隔を求める、請求項2記載のストレージシステム。 - 前記コントローラは複数の前記第1ストレージデバイス毎に前記再送間隔を求める、請求項2又は請求項3記載のストレージシステム。
- 前記複数のストレージデバイスの各々は、複数の不揮発性半導体メモリと、前記複数の不揮発性半導体メモリに接続され、前記コントローラからの前記I/O要求を前記複数の不揮発性半導体メモリのいずれかに転送するルーティング回路と、を具備し、
前記複数のストレージデバイスの各々の前記ルーティング回路は前記ネットワークにより互いに接続される請求項1乃至請求項4のいずれか一項記載のストレージシステム。 - それぞれが不揮発性半導体メモリを具備する複数のストレージデバイスと、
前記複数のストレージデバイスを接続するネットワークと、
前記ネットワークに接続され、前記複数のストレージデバイスの中の第1ストレージデバイスにI/O要求を送信するコントローラと、
を具備するストレージシステムにおける方法であって、
前記第1ストレージデバイスは、前記コントローラと前記第1ストレージデバイスとの間の前記ネットワークの混雑度を示す混雑度情報を含むとともに受信した前記I/O要求の実行完了または実行不能を示す応答信号を前記コントローラへ送信し、
前記コントローラは、前記応答信号が前記I/O要求の実行完了を示し、前記混雑度情報が閾値以上ではない混雑度を示す場合、前記第1ストレージデバイスのバックグランド処理を起動する方法。 - 前記応答信号は、前記I/O要求が前記コントローラから前記第1ストレージデバイスに到着するのに要する時間情報を含み、
前記コントローラは、前記応答信号が前記I/O要求の実行不能を示す場合、前記応答信号に含まれる前記時間情報に比例する再送間隔を求め、前記I/O要求を送信してから前記再送間隔の経過後に前記I/O要求を再送する、請求項6記載の方法。 - 前記応答信号は、前記I/O要求の再送回数情報も含み、
前記コントローラは、前記応答信号が前記I/O要求の実行不能を示す場合、前記応答信号に含まれる前記時間情報と前記再送回数情報に比例する前記再送間隔を求める、請求項7記載の方法。 - 前記コントローラは複数の前記第1ストレージデバイス毎に前記再送間隔を求める、請求項7又は請求項8記載の方法。
- それぞれが不揮発性半導体メモリを具備する複数のストレージデバイスと、
それぞれが所定数のストレージデバイスに接続される複数のルーティング回路と、
前記複数のルーティング回路を介して前記複数のストレージデバイスを接続するネットワークと、
前記ネットワークに接続され、前記複数のルーティング回路の中の第1ルーティング回路に接続される第1ポートと前記複数のルーティング回路の中の第2ルーティング回路に接続される第2ポートとを具備するコントローラと、
を具備するストレージシステムであって、
前記コントローラは、前記ネットワークに接続される接続ポートとして前記第1ポート及び前記第2ポートのいずれか一方を選択し、前記複数のストレージデバイスの中の第1ストレージデバイスへのI/O要求を前記接続ポート及び前記第1ルーティング回路又は前記第2ルーティング回路を介して前記第1ストレージデバイスに送信し、
前記第1ストレージデバイスは、前記コントローラと前記第1ストレージデバイスとの間の前記ネットワークの混雑度を示す混雑度情報を含むとともに受信した前記I/O要求の実行完了または実行不能を示す応答信号を前記コントローラへ送信し、
前記コントローラは、前記応答信号が前記I/O要求の実行不能を示し、前記混雑度情報が閾値以上の混雑度を示す場合、前記接続ポートとして前記第1ポート及び前記第2ポートのいずれか他方を選択した後前記I/O要求を再送するストレージシステム。 - 前記コントローラは、前記応答信号が前記I/O要求の実行完了を示し、前記混雑度情報が前記閾値以上の混雑度を示す場合、前記接続ポートとして前記第1ポート及び前記第2ポートのいずれか他方を選択した後前記I/O要求を再送する請求項10記載のストレージシステム。
- それぞれが不揮発性半導体メモリを具備する複数のストレージデバイスと、
前記複数のストレージデバイスを接続するネットワークと、
前記ネットワークに接続され、前記複数のストレージデバイスの中の第1ストレージデバイスにI/O要求を送信するコントローラと、
を具備するストレージシステムであって、
前記第1ストレージデバイスは、前記コントローラと前記第1ストレージデバイスとの間の前記ネットワークの混雑度を示す混雑度情報を含むとともに受信した前記I/O要求の実行完了または実行不能を示す応答信号を前記コントローラへ送信し、
前記コントローラは、前記応答信号が前記I/O要求の実行不能を示し、前記混雑度情報が閾値以上ではない混雑度を示す場合、前記第1ストレージデバイスのバックグランド処理を起動するストレージシステム。 - それぞれが不揮発性半導体メモリを具備する複数のストレージデバイスと、
前記複数のストレージデバイスを接続するネットワークと、
前記ネットワークに接続され、前記複数のストレージデバイスの中の第1ストレージデバイスにI/O要求を送信するコントローラと、
を具備するストレージシステムであって、
前記コントローラは、前記第1ストレージデバイスに送信されるI/O要求を記憶するメモリを具備し、
前記第1ストレージデバイスは、前記コントローラと前記第1ストレージデバイスとの間の前記ネットワークの混雑度を示す混雑度情報を含むとともに受信した前記I/O要求の実行完了または実行不能を示す応答信号を前記コントローラへ送信し、
前記コントローラは、前記混雑度情報が閾値以上ではない混雑度を示し、前記メモリに記憶されている前記I/O要求の数が閾値以下の場合、前記第1ストレージデバイスのバックグランド処理を起動するストレージシステム。 - 前記複数のストレージデバイスの各々は、複数の不揮発性半導体メモリと、前記複数の不揮発性半導体メモリに接続され、前記コントローラからの前記I/O要求を前記複数の不揮発性半導体メモリのいずれかに転送するルーティング回路と、を具備し、
前記複数のストレージデバイスの各々の前記ルーティング回路は前記ネットワークにより互いに接続される請求項12又は請求項13記載のストレージシステム。
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