JPWO2016056140A1 - インターフェースデバイス、及びインターフェースデバイスを含む計算機システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施例1にかかるホストによる入出力制御例1を示す説明図である。入出力制御例1は、I/Oコマンドの負荷をHBA上に備えられた複数の通信プロセッサ間を均一に分散させるロードバランス方式により、トランザクション性能の向上を図る。
図2は、実施例1にかかるホストによる入出力制御例2を示す説明図である。入出力制御例2は、ストレージ装置へのI/OコマンドのI/O特性がシーケンシャルの場合にトランザクション性能の向上を図る。
図3は、実施例1にかかるホスト101による入出力制御例3を示す説明図である。入出力制御例3は、ストレージ装置へのアクセスにおいてブロックサイズが小さいI/Oコマンドと大きいI/Oコマンドが混在した場合に、ブロックサイズが小さいI/Oコマンドによるトランザクション性能の向上を図る。入出力制御例3では、ストレージ装置の一例として、HBA102のポート120に接続されるファイバチャネルスイッチ(不図示)を介してテープ装置303とディスク装置103が接続された場合を例にあげて説明する。なお、テープ装置303を情報系システム(DWH)に、ディスク装置103を業務系システム(OLTP)に置き換えてもよい。
図4は、通信システム100のハードウェア構成例を示すブロック図である。通信システム100は、ホスト101と、HBA102と、ストレージ装置440と、を有する。ホスト101とHBA102は、PCIバスを介して接続されており、HBA102の先にはI/Oインターフェース制御部433(ポート120に該当)を介してストレージ装置440が接続される。ストレージ装置440は、1以上の記憶領域を有する。記憶領域とは、I/Oコマンドによりデータのリードまたはライトされる領域である。
図7は、ホスト101の機能的構成例を示すブロック図である。ホスト101である制御装置700は、複数の記憶領域にアクセスするインターフェースに設けられた複数の記憶領域の各々に対応する複数のプロセッサを制御する制御装置である。複数の記憶領域とは、ストレージ装置440内の記憶領域であり、たとえば、ディスク装置103やテープ装置303の論理ユニットに該当する。複数のプロセッサとは、たとえば、通信プロセッサ群432であり、複数の記憶領域にアクセスするインターフェースとは、たとえば、通信プロセッサ群432を有するHBA102である。
図8は、通信システム100のシーケンスを示す説明図である。なお、アプリケーション411、OS412、HBAドライバ110といったプログラムを主語として説明を行う場合があるが、プログラムはホストCPU401によって実行されることで定められた処理を、ホストメモリ402を用いながら行うため、ホストCPU401を主語とした説明と同義とする。
実施例2の計算機システムの構成を示す図である。本実施例ではホスト101内にLPARが作成されている点、ストレージ装置440内部を開示している点が異なる。その他の点、特にHBA102内部構成については実施例1で説明済みのため省略する。なお、図11に存在しないが実施例1に存在するエンティティは単に記載を省略しているだけで、そのエンティティを積極的に除外する意図はない。なお、図11中のHBA102に含まれる「Proc」432は通信プロセッサ432を、ストレージ装置440に含まれる「Proc」44011はストレージプロセッサを表す。また、HBA102にはデータ転送エンジン1021が含まれる(図11中では「E」と省略している)。
LPAR10110は、ホスト101内に生成される論理的なホストであって、ホストCPU401、及びホストメモリ402の一部の領域又は定められたメモリ量と、が割り当てられる。これら割り当てられたホストリソースによってLPAR10110はアプリケーション411、OS412、又はHBAドライバ110を実行する。なお、HBAドライバ110とOS412とは別なソフトウェアモジュールであってもよいが、そうでなくてもよい。同様にHBAドライバ110とアプリケーション411とは別なソフトウェアモジュールでなくてもよい。
*ハイパーバイザ方式:ハイパーバイザプログラムをホストCPU401で実行する。
*コンテナ方式:LPAR10110毎にOS412やHBAドライバ110を実行する代わりに、LPAR10110間で共通のOS412やHBAドライバ110を実行する。LPAR10110は内部で実行するアプリケーション411に対して使用するホストCPU401及びホストメモリ402の領域又は量を区切ったエンティティとみなすことができる。
上述のLPAR10110はホストリソースを占有して使用できるため、通常の計算用途ではLPAR10110間での性能競合を大部分軽減(通常の用途ではほぼ解消)することができる。一方で、近年のアプリケーションは高いI/O負荷を発生させる場合があり、又I/Oに関係するデバイス、装置が共有されているため、性能競合が発生する。特に近年はCPUのマルチコア化、ホストメモリ402の容量の大容量化が達成された結果、1つのHBA102で処理すべきI/Oコマンド数が増え、HBA102自体のI/Oコマンド処理限界を考慮すべき事態となっている。そのため、実施例2では下記のHBA102内の通信プロセッサ432の割り当てを行う:
しかし、I/Oコマンドに関する性能競合はストレージ装置440内でも発生し得る。IOPSの視点では下記ストレージリソースがボトルネックとなり得る:
*プール:プール内部には複数の記憶デバイスが含まれ、典型的にはこれら複数の記憶デバイスを並列動作させながらI/Oコマンドの対象データの転送を行う。そのため、プールに含まれる記憶デバイスの数が処理可能なIOPS限界に影響する。さらに、記憶デバイスにはヘッドの移動を伴うHDDと、ヘッドの移動が不要な不揮発メモリ(例えばフラッシュメモリ)が存在するため、記憶デバイスの種類もプールのIOPS限界に影響する。
*プール:記憶デバイス自体の転送能力の限界の他、記憶デバイスとストレージコントローラ44010との間の接続の帯域限界が関係するため、典型的には記憶デバイスの数が多いほどよい。また、帯域についても記憶デバイスの種類が関係する。
統合リソースグループ11000は、LPAR10110に対して占有割り当てしたホストリソース及びストレージリソースを含む論理的なエンティティである。図11の例では、LPAR#4の統合リソースグループに、ホストCPU401が1つ、ホストメモリ402が提供する全領域の一部(領域1011P)、HBA#2(102)の通信プロセッサ#7、ストレージ装置440のストレージプロセッサ#D、キャッシュメモリ44012の一部の領域44012P、そしてプール#Cが含まれることを表している。
次にホスト101の物理アドレス空間とLPAR物理アドレス空間の関係について説明する。実施例2でも実施例1と同様に、HBA102のレジスタはMMIO空間の一部として、ホスト101の物理メモリアドレス空間1011(図11中ではPA1011と省略している)にマッピングされている。そしてハイパーバイザの処理によって、各LPAR10110にとっての物理アドレス空間(混乱を避けるため、以後はLPAR物理アドレス空間と呼ぶ)が生成される。なお、図11中では、このLPAR物理アドレス空間をLA11111と省略している。
MMIOマッピング方式では、HBA102のMMIO空間430は各LPAR10110のLPAR物理アドレス空間11111それぞれにマッピングされている(図11中のLA11111内の網掛けの領域)。そしてLPAR10110内のHBAドライバ110は、LPAR物理アドレス空間にマッピングされたMMIO空間にアクセスすることでI/OコマンドをHBA102に送信することができる。
仮想インターフェースデバイス方式では、ハイパーバイザが仮想のインターフェースデバイスを生成し、LPAR10110上のOS412に提供する。ハイパーバイザは、OS412による仮想インターフェースデバイスに対するI/Oコマンド発行を検知し、ハイパーバイザ上で実行するHBAドライバ110にI/Oコマンドを発行する。
次に、LPAR10110内でのI/Oコマンド発行からデータ格納までの動作について説明する。先ずはMMIO方式について動作を説明する。
LPAR10110に対して通信プロセッサ432を占有して割り当てた場合のI/Oコマンド処理をリード処理を例として説明すると下記の通りである。
*I/Oコマンドが「リードコマンド」から「ライトコマンド」に代わる。
*「リードデータ格納先のアドレス」が「ライトデータ格納先のアドレス」に代わる。
*Step11−08は「ストレージ装置440からの転送準備完了応答を待ち、データ転送エンジン1021に対してライトデータ格納先アドレスからストレージ装置440にライトデータを送信させる指示を送信する」に代わる。
第1方式の説明と同様に、LPAR10110に対して通信プロセッサ432を占有して割り当てた場合のI/Oコマンド処理をリード処理を例として説明する。
以上である。その他説明については方式1と同様のため、省略する。
以上の動作から上記2方式はそれぞれ以下のメリットを持つ。
なお、上述のI/Oコマンド処理方式以外にも実現方式が考えられる。例えば下記である:
前述の通り、LPAR10110によってはアプリケーション411が行うI/Oの頻度が高くないため、通信プロセッサ432やストレージリソースの占有割り当てが過度な割り当てとなる場合がある。このようなLPAR10110(便宜上I/O低優先度LPARと呼ぶ)に対応するため、管理計算機は、事前に前述の共有の通信プロセッサ432に加えてさらに共有のストレージリソースを設定し、I/O低優先度LPARに共有割り当てを行ってもよい。
図示は省略したが、計算機システムには管理計算機が含まれてもよい。この場合、管理計算機は、ユーザ入力を受信するユーザインターフェースと、管理プログラムを実行するCPUと、ホスト101やストレージ装置440等に代表される計算機システムのコンポーネントに関する構成情報を格納する記憶資源と、を含む。管理計算機は例えば以下の処理を行うことが考えられる:
*I/O性能要件に基づいた通信プロセッサ432及びストレージリソースの割り当て。
*テンプレートに基づいたホストリソース及びストレージリソースの割り当て。
以下、それぞれについて説明する。
これまで説明の通り、各LPAR10110に通信プロセッサ432を占有割り当てすることは非効率又は現実的でない。そのため、管理計算機は管理プログラムを実行することで以下の処理を行ってもよい:
管理計算機は、ユーザ入力に基づいて、所定の通信プロセッサ432及び所定のストレージリソースを共有用途として記憶する。そして、管理計算機は、以後のLPAR10110に対する占有割り当てを行う場合は、共有用途として管理された所定の通信プロセッサ432及び所定のストレージリソースは占有使用対象から除外するように割り当てのための処理を行う。
アプリケーション411のSLO(Service Level Objective)等からLPAR10110に対して明確なI/O性能要件を持つ場合、管理計算機は、そのI/O性能要件(典型的にはユーザインターフェースを通じて受信する)に基づいて適切な数の通信プロセッサ432と、適切な数又は量のストレージリソースを算出し、ホスト101とストレージ装置440のそれぞれに対して割り当て要求を送信する。
引き続き図12を用いて説明する。上述のような具体的な数値で要件を指定することは、アプリケーション411及びそのアプリケーション411の用途等で定まるI/O特性を熟知していなければ困難である。よって割り当てテンプレートを管理計算機が保有し、ユーザがそのテンプレートを指定したらその指定されたテンプレートの内容に沿ってホストリソース、ストレージリソースを割り当てる。
以上、実施例2について説明した。
Claims (10)
- ホストメモリ及び複数のホストプロセッサを含むホスト計算機と、ストレージ装置と、前記ホスト計算機及び前記ストレージ装置に接続され、複数の通信プロセッサを含むインターフェースデバイスと、を含む計算機システムであって、
前記ホスト計算機は、前記ホストメモリの一部の領域である第1ホストメモリ領域と、前記複数のホストプロセッサの少なくとも1つと、前記複数の通信プロセッサの少なくとも1つと、を占有して割り当てる対象である第1論理パーティションを作成する、
計算機システム。 - 請求項1記載の計算機システムであって、
前記計算機システムはさらに、管理計算機を含み、
前記管理計算機は:
(1)前記管理計算機のユーザインターフェースから、ユーザ入力を受信し、
(2)前記ユーザ入力に基づいて前記第1論理パーティションに割り当てる通信プロセッサを前記複数の通信プロセッサから選択し、
(3)前記選択した通信プロセッサを前記第1論理パーティションへ割り当てる第1要求を、前記ホスト計算機に送信する、
計算機システム。 - 請求項2記載の計算機システムであって、
前記ストレージ装置は、前記ホスト計算機が発行したI/Oコマンドを処理するための複数のストレージリソースを含み、
前記管理計算機は:
(4)前記ユーザ入力に基づいて、前記第1論理パーティションに割り当てるストレージリソースを前記複数のストレージリソースから選択し、
(5)前記選択したストレージリソースを前記第1論理パーティションへ占有して割り当てる第2要求を前記ストレージ装置に送信し、
(6)前記選択したストレージリソースを前記第1論理パーティションに割り当てる第3要求を前記ホスト計算機に送信する、
計算機システム。 - 請求項3記載の計算機システムであって、
前記(1)は前記ユーザ入力に基づいて単位時間当たりのI/Oコマンド数に関する第1要件を計算することを含み、
前記(2)及び前記(4)の選択は、前記第1要件を満たすために必要な通信プロセッサの数を計算し、又前記第1要件を満たすためのストレージリソースの数又は量を計算する、ことを含む、
計算機システム。 - 請求項3記載の計算機システムであって、
前記管理計算機は:
(7)前記複数のストレージリソースの少なくとも一部を、共有ストレージリソースとして管理し、
前記(4)の選択が占有割り当てである場合は、前記共有ストレージリソースを選択の対象外とする、
計算機システム。 - 請求項2記載の計算機システムであって、
前記第1論理パーティション、又は前記第1論理パーティションを生成するハイパーバイザは、前記インターフェースデバイスのデバイスドライバを実行し、
前記ホスト計算機は:
(A)前記第1要求を受信し、
(B)前記デバイスドライバに対して、前記第1要求で割り当てられた通信プロセッサの識別子を送信し、
前記デバイスドライバは、
(C)前記割り当てられた通信プロセッサの識別子を受信し、
(D)前記第1論理パーティションにて実行するアプリケーションまたはOSからI/Oコマンドを受信した場合は、前記受信した識別子に基づいて、I/Oコマンドを送信する通信プロセッサを選択し、
(E)前記(D)で選択した通信プロセッサに対応するMMIO空間のレジスタにアクセスすることで、前記割り当てられた通信プロセッサに対してI/Oコマンドを送信する、
計算機システム。 - 請求項6記載の計算機システムであって、
前記デバイスドライバが前記LPARで実行される場合は、複数の論理パーティションの各々で前記デバイスドライバが実行され、
前記管理計算機は、各LPARで実行されている前記デバイスドライバに対して異なる通信プロセッサの識別子を送信することで、占有使用を各LPARに設定する、
計算機システム。 - 請求項6記載の計算機システムであって、
前記ハイパーバイザは:
前記第1論理パーティションに対してストレージ装置が提供する所定のLUを占有で割り当て、
前記第1論理パーティションに対して前記所定のLUに対してI/Oコマンドが送信できる仮想インターフェースデバイスを提供し、
前記デバイスドライバを実行し、
前記管理計算機は:
前記第1論理パーティションに対して占有割り当てしたLUの識別子と、前記(C)で受信した通信プロセッサの識別子と、に基づいて占有割り当てしたLUの識別子と通信プロセッサの識別子との対応リストを生成し、
前記生成した対応リストを前記デバイスドライバに送信し、
前記デバイスドライバは:
前記仮想インターフェースデバイスを介して受信したI/Oコマンドを前記ハイパーバイザから受信し、
前記I/Oコマンドに指定されたLUと、前記受信した対応リストに基づいて前記(D)の選択を行う、
計算機システム。 - 請求項1記載の計算機システムであって、
前記ホスト計算機は、下記(i)乃至(iii)を占有して割り当てる第2論理パーティションを作成し:
(i)前記第1ホストメモリ領域以外の前記ホストメモリの一部の領域である第2ホストメモリ領域と、
(ii)前記第1論理パーティションに割り当てた以外の前記複数のホストプロセッサの少なくとも1つと、
(iii)前記第1論理パーティションに割り当てた以外の前記複数の通信プロセッサの少なくとも1つ、
前記第1論理パーティションにて実行する第1アプリケーションと、前記第2論理アプリケーションにて実行する第2アプリケーションとは、I/Oコマンドが対象とする転送データ長の平均値が異なる、
計算機システム。 - 請求項1記載の計算機システムであって、
前記第1論理パーティションは、前記複数の通信プロセッサが割り当てられており、デバイスドライバと、OSと、アプリケーションと、を実行し、
前記デバイスドライバは、前記アプリケーションまたは前記OSからI/Oコマンドを受信した場合は、少なくとも前記I/Oコマンドが対象とする転送データ長に基づいて、送信先となる通信プロセッサを前記複数の通信プロセッサから選択する、
計算機システム。
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