JP2015026263A - 計算機システム、キャッシュ管理方法、及び計算機 - Google Patents
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Abstract
Description
実施例1では、キャッシュ解放時に、I/O要求の登録が禁止されたキャッシュ領域のみを対象としていた。本発明はこれに限定されず、従来のキャッシュ制御のアルゴリズムと組み合わせることも可能である。
100 サーバモジュール
101 プロセッサ
102 メモリ
103 ネットワークインタフェース
104 接続インタフェース
110 アプリケーション
120 キューイングインタフェース
130 OS
140 キャッシュドライバ
141 キャッシュ管理テーブル
142 キャッシュキュー状態テーブル
143 キュー変換テーブル
144 キャッシュ解放情報
150 キャッシュメモリシステムドライバ
151 実行キュー
152 完了キュー
160 共有ストレージシステムドライバ
161 実行キュー
162 完了キュー
200 キャッシュメモリシステム
210 実行レジスタ
300 共有ストレージシステム
301 コントローラ
302 プロセッサ
303 メモリ
304 ネットワークインタフェース
305 ストレージインタフェース
306 記憶媒体
310 ストレージ制御部
320 実行レジスタ
400 ネットワーク
14410 情報有効ビット
14420 キャッシュキュー完了状態テーブル
14430 解放対象アドレス
Claims (15)
- アプリケーションが稼働するサーバ、及び、前記アプリケーションが使用するデータを格納するストレージシステムを備える計算機システムであって、
前記サーバは、第1のプロセッサ、前記第1のプロセッサに接続される第1のメモリ、前記第1のプロセッサに接続され、一時的にデータを格納するキャッシュ領域を提供するキャッシュメモリシステム、前記第1のプロセッサに接続され、前記キャッシュメモリシステムと接続するための接続インタフェース、及び前記第1のプロセッサに接続され、他の装置と接続するための第1のネットワークインタフェースを有し、
前記ストレージシステムは、第2のプロセッサ、前記第2のプロセッサに接続される第2のメモリ、及び前記第2のプロセッサに接続され、他の装置と接続するための第2のネットワークインタフェースを含むコントローラ、並びに前記コントローラと接続される複数の記憶装置を有し、
前記第1のメモリは、前記サーバを制御するオペレーティングシステムを実現するプログラムを格納し、
前記第2のメモリは、前記ストレージシステムを制御するストレージ制御部を実現するプログラムを格納し、
前記オペレーティングシステムは、
キャッシュデータを制御するキャッシュドライバ、前記キャッシュメモリシステムに対するI/O処理を制御するキャッシュメモリシステムドライバ、及び前記ストレージシステムに対するI/O処理を制御するストレージシステムドライバを含み、
前記キャッシュメモリシステムドライバは、前記キャッシュメモリシステムに対するI/O要求を登録する第1のキューを二つ以上有し、
前記ストレージシステムドライバは、前記ストレージシステムに対するI/O要求を登録する第2のキューを一つ以上有し、
前記キャッシュ領域は、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが可能であり、かつ、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが禁止される第1のキャッシュ状態、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが禁止され、かつ、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが許可される第2のキャッシュ状態、又は、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが禁止され、かつ、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが禁止される第3のキャッシュ状態のいずれかの状態に切替可能であり、
前記キャッシュドライバは、
前記アプリケーションから、前記ストレージシステムの第1の記憶領域へのデータの書き込みを命令する第1の書込要求の登録指示を受け付けた場合、前記第1の記憶領域に格納されるデータのキャッシュデータを格納する第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態であるか否かを判定し、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態であると判定された場合、前記第1のキャッシュ領域を前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更することを特徴とする計算機システム。 - 請求項1に記載の計算機システムであって、
前記キャッシュドライバは、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更された時点における前記複数の第1のキューに登録された前記I/O要求の実行状態を監視し、
前記複数の第1のキューに登録されたI/O要求に対応するI/O処理が全て完了した場合、前記第1のキャッシュ領域を前記第3のキャッシュ状態から前記第2のキャッシュ状態に変更することによって、当該第1のキャッシュ領域を解放することを特徴とする計算機システム。 - 請求項2に記載の計算機システムであって、
前記キャッシュドライバは、
前記ストレージシステムの記憶領域、前記ストレージシステムの記憶領域に格納されるデータのキャッシュデータが格納される前記キャッシュ領域、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが可能か否かを示す第1のフラグ、及び、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが可能か否かを示す第2のフラグを含むキャッシュ管理情報と、
前記複数の第1のキューに付与された識別子、及び前記複数の第1のキューの各々に登録された前記I/O要求の実行状態を示す情報を含むキャッシュキュー状態情報と、を管理し、
前記キャッシュドライバは、
前記第1のフラグを操作することによって、前記第1のキャッシュ領域を前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更し、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更された時点の前記キャッシュキュー状態情報のコピーをキャッシュキュー完了状態情報として取得し、
前記第1のキャッシュ領域のアドレスを取得し、
前記キャッシュキュー完了状態情報及び前記第1のキャッシュ領域のアドレスを含むキャッシュ解放情報を生成し、
任意の前記第1のキューに登録された前記I/O要求に対応するI/O処理が完了した場合、前記キャッシュキュー状態情報及び前記キャッシュキュー完了状態情報における当該第1のキューの実行状態を更新し、
前記キャッシュキュー完了状態情報に基づいて、前記複数の第1のキューの各々に登録されたI/O要求に対応するI/O処理が全て完了したか否かを判定し、
前記複数の第1のキューの各々に登録されたI/O要求に対応するI/O処理が全て完了したと判定された場合、前記第2のフラグを操作することによって、前記第1のキャッシュ領域を前記第3のキャッシュ状態から前記第2のキャッシュ状態に変更することを特徴とする計算機システム。 - 請求項2又は請求項3に記載の計算機システムであって、
前記キャッシュドライバは、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更された後、前記第2のキャッシュ状態である第2のキャッシュ領域を検索し、
前記第2のキャッシュ領域へのデータの書き込みを命令する第2の書込要求を登録する第1のキューを決定し、
前記決定された第1のキューに付与される識別番号とともに、前記第2の書込要求の登録を、前記キャッシュメモリシステムドライバに指示し、
前記キャッシュメモリシステムドライバは、前記第2の書込要求の登録の指示を受け付けた場合、前記キャッシュドライバによって決定された前記第1のキューに前記第2の書込要求を登録することを特徴とする計算機システム。 - 請求項2又は請求項3に記載の計算機システムであって、
前記キャッシュドライバは、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更された後、前記第2のキャッシュ状態である第2のキャッシュ領域を検索し、
前記第2のフラグを操作することによって、前記第2のキャッシュ領域を前記第2のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更し、
前記キャッシュメモリシステムドライバから、前記第2の書込要求の完了が通知された場合、前記第1のフラグを操作することによって、前記第2のキャッシュ領域を前記第3のキャッシュ状態から前記第1のキャッシュ状態に変更することを特徴とする計算機システム。 - アプリケーションが稼働するサーバ、及び、前記アプリケーションが使用するデータを格納するストレージシステムを備える計算機システムにおけるキャッシュ管理方法であって、
前記サーバは、第1のプロセッサ、前記第1のプロセッサに接続される第1のメモリ、前記第1のプロセッサに接続され、一時的にデータを格納するキャッシュ領域を提供するキャッシュメモリシステム、前記第1のプロセッサに接続され、前記キャッシュメモリシステムと接続するための接続インタフェース、及び前記第1のプロセッサに接続され他の装置と接続するための第1のネットワークインタフェースを有し、
前記ストレージシステムは、第2のプロセッサ、前記第2のプロセッサに接続される第2のメモリ、及び前記第2のプロセッサに接続され、他の装置と接続するための第2のネットワークインタフェースを含むコントローラ、並びに前記コントローラに接続される複数の記憶装置を有し、
前記第1のメモリは、前記サーバを制御するオペレーティングシステムを実現するプログラムを格納し、
前記第2のメモリは、前記ストレージシステムを制御するストレージ制御部を実現するプログラムを格納し、
前記オペレーティングシステムは、
キャッシュデータを制御するキャッシュドライバ、前記キャッシュメモリシステムに対するI/O処理を制御するキャッシュメモリシステムドライバ、及び前記ストレージシステムに対するI/O処理を制御するストレージシステムドライバを含み、
前記キャッシュメモリシステムドライバは、前記キャッシュメモリシステムに対するI/O要求を登録する第1のキューを二つ以上有し、
前記ストレージシステムドライバは、前記ストレージシステムに対するI/O要求を登録する第2のキューを一つ以上有し、
前記キャッシュ領域は、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが可能であり、かつ、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが禁止される第1のキャッシュ状態、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが禁止され、かつ、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが許可される第2のキャッシュ状態、又は、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが禁止され、かつ、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが禁止される第3のキャッシュ状態のいずれかの状態に切替可能であり、
前記方法は、
前記キャッシュドライバが、前記アプリケーションから、前記ストレージシステムの第1の記憶領域へのデータの書き込みを命令する第1の書込要求の登録指示を受け付けた場合、前記第1の記憶領域に格納されるデータのキャッシュデータを格納する第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態であるか否かを判定する第1のステップと、
前記キャッシュドライバが、前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態であると判定された場合、前記第1のキャッシュ領域を前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更する第2のステップと、
を含むことを特徴とするキャッシュ管理方法。 - 請求項6に記載のキャッシュ管理方法であって、
前記方法は、
前記キャッシュドライバが、前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更された時点における前記複数の第1のキューに登録された前記I/O要求の実行状態を監視する第3のステップと、
前記キャッシュドライバが、前記複数の第1のキューに登録されたI/O要求に対応するI/O処理が全て完了した場合、前記第1のキャッシュ領域を前記第3のキャッシュ状態から前記第2のキャッシュ状態に変更することによって、当該第1のキャッシュ領域を解放する第4のステップと、
を含むことを特徴とするキャッシュ管理方法。 - 請求項7に記載のキャッシュ管理方法であって、
前記キャッシュドライバは、
前記ストレージシステムの記憶領域、前記ストレージシステムの記憶領域に格納されるデータのキャッシュデータが格納される前記キャッシュ領域、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが可能か否かを示す第1のフラグ、及び、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが可能か否かを示す第2のフラグを含むキャッシュ管理情報と、
前記複数の第1のキューに付与された識別子、及び前記複数の第1のキューの各々に登録された前記I/O要求の実行状態を示す情報を含むキャッシュキュー状態情報と、を管理し、
前記第2のステップは、
前記第1のフラグを操作することによって、前記第1のキャッシュ領域を前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更するステップと、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更された時点の前記キャッシュキュー状態情報のコピーをキャッシュキュー完了状態情報として取得するステップと、
前記第1のキャッシュ領域のアドレスを取得するステップと、
前記キャッシュキュー完了状態情報及び前記第1のキャッシュ領域のアドレスを含むキャッシュ解放情報を生成するステップと、を含み、
前記第3のステップは、任意の前記第1のキューに登録された前記I/O要求に対応するI/O処理が完了した場合、前記キャッシュキュー状態情報及び前記キャッシュキュー完了状態情報における当該第1のキューの実行状態を更新するステップと、
前記キャッシュキュー完了状態情報に基づいて、前記複数の第1のキューの各々に登録されたI/O要求に対応するI/O処理が全て完了したか否かを判定するステップと、を含み、
前記第4のステップでは、前記複数の第1のキューの各々に登録されたI/O要求に対応するI/O処理が全て完了したと判定された場合、前記第2のフラグを操作することによって、前記第1のキャッシュ領域を前記第3のキャッシュ状態から前記第2のキャッシュ状態に変更することを特徴とするキャッシュ管理方法。 - 請求項7又は請求項8に記載のキャッシュ管理方法であって、
前記方法は、
前記キャッシュドライバが、前記第2のステップの後に、前記第2のキャッシュ状態である第2のキャッシュ領域を検索するステップと、
前記第2のキャッシュ領域へのデータの書き込みを命令する第2の書込要求を登録する第1のキューを決定するステップと、
前記決定された第1のキューに付与される識別番号とともに、前記第2の書込要求の登録を、前記キャッシュメモリシステムドライバに指示するステップと、
前記キャッシュメモリシステムドライバが、前記第2の書込要求の登録の指示を受け付けた場合、前記キャッシュドライバによって決定された前記第1のキューに前記第2の書込要求を登録するステップと、を含むことを特徴とするキャッシュ管理方法。 - 請求項7又は請求項8に記載のキャッシュ管理方法であって、
前記方法は、
前記キャッシュドライバが、前記第2のステップの後に、前記第2のキャッシュ状態である第2のキャッシュ領域を検索するステップと、
前記キャッシュドライバが、前記第2のフラグを操作することによって、前記第2のキャッシュ領域を前記第2のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更するステップと、
前記キャッシュドライバが、前記キャッシュメモリシステムドライバから、前記第2の書込要求の完了が通知された場合、前記第1のフラグを操作することによって、前記第2のキャッシュ領域を前記第3のキャッシュ状態から前記第1のキャッシュ状態に変更するステップと、を含むことを特徴とするキャッシュ管理方法。 - アプリケーションが稼働する計算機であって、
前記計算機は、
プロセッサ、
前記プロセッサに接続されるメモリ、
前記プロセッサに接続されるキャッシュメモリシステム、
前記プロセッサに接続され、前記キャッシュメモリシステムと接続するための接続インタフェース、及び、
前記プロセッサに接続され、他の装置と接続するためのネットワークインタフェースを備え、
前記第1のメモリは、前記計算機を制御するオペレーティングシステムを実現するプログラムを格納し、
前記キャッシュメモリシステムは、前記計算機に接続されるストレージシステムに格納されるデータのキャッシュデータを一時的に格納するキャッシュ領域を含み、
前記オペレーティングシステムは、
前記キャッシュデータを制御するキャッシュドライバ、
前記キャッシュメモリシステムに対するI/O処理を制御するキャッシュメモリシステムドライバ、及び、
前記ストレージシステムに対するI/O処理を制御するストレージシステムドライバを含み、
前記キャッシュメモリシステムドライバは、前記キャッシュメモリシステムに対するI/O要求を登録するキューを二つ以上有し、
前記キャッシュ領域は、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが可能であり、かつ、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが禁止される第1のキャッシュ状態、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが禁止され、かつ、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが許可される第2のキャッシュ状態、又は、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが禁止され、かつ、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが禁止される第3のキャッシュ状態のいずれかの状態に切替可能であり、
前記キャッシュドライバは、
前記アプリケーションから、前記ストレージシステムの第1の記憶領域へのデータの書き込みを命令する第1の書込要求の登録指示を受け付けた場合、前記第1の記憶領域に格納されるデータのキャッシュデータを格納する第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態であるか否かを判定し、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態であると判定された場合、前記第1のキャッシュ領域を前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更することを特徴とする計算機。 - 請求項11に記載の計算機であって、
前記キャッシュドライバは、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更された時点における前記複数の第1のキューに登録された前記I/O要求の実行状態を監視し、
前記複数の第1のキューに登録されたI/O要求に対応するI/O処理が全て完了した場合、前記第1のキャッシュ領域を前記第3のキャッシュ状態から前記第2のキャッシュ状態に変更することによって、当該第1のキャッシュ領域を解放することを特徴とする計算機。 - 請求項12に記載の計算機であって、
前記キャッシュドライバは、
前記ストレージシステムの記憶領域、前記ストレージシステムの記憶領域に格納されるデータのキャッシュデータが格納される前記キャッシュ領域、前記キャッシュ領域からのデータの読み出しが可能か否かを示す第1のフラグ、及び、前記キャッシュ領域へのデータの書き込みが可能か否かを示す第2のフラグを含むキャッシュ管理情報と、
前記複数の第1のキューに付与された識別子、及び前記複数の第1のキューの各々に登録された前記I/O要求の実行状態を示す情報を含むキャッシュキュー状態情報と、を管理し、
前記キャッシュドライバは、
前記第1のフラグを操作することによって、前記第1のキャッシュ領域を前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更し、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更された時点の前記キャッシュキュー状態情報のコピーをキャッシュキュー完了状態情報として取得し、
前記第1のキャッシュ領域のアドレスを取得し、
前記キャッシュキュー完了状態情報及び前記第1のキャッシュ領域のアドレスを含むキャッシュ解放情報を生成し、
任意の前記第1のキューに登録された前記I/O要求に対応するI/O処理が完了した場合、前記キャッシュキュー状態情報及び前記キャッシュキュー完了状態情報における当該第1のキューの実行状態を更新し、
前記キャッシュキュー完了状態情報に基づいて、前記複数の第1のキューの各々に登録されたI/O要求に対応するI/O処理が全て完了したか否かを判定し、
前記複数の第1のキューの各々に登録されたI/O要求に対応するI/O処理が全て完了したと判定された場合、前記第2のフラグを操作することによって、前記第1のキャッシュ領域を前記第3のキャッシュ状態から前記第2のキャッシュ状態に変更することを特徴とする計算機。 - 請求項12又は請求項13に記載の計算機であって、
前記キャッシュドライバは、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更された後、前記第2のキャッシュ状態である第2のキャッシュ領域を検索し、
前記第2のキャッシュ領域へのデータの書き込みを命令する第2の書込要求を登録する第1のキューを決定し、
前記決定された第1のキューに付与される識別番号とともに、前記第2の書込要求の登録を、前記キャッシュメモリシステムドライバに指示し、
前記キャッシュメモリシステムドライバは、前記第2の書込要求の登録の指示を受け付けた場合、前記キャッシュドライバによって決定された前記第1のキューに前記第2の書込要求を登録することを特徴とする計算機。 - 請求項12又は請求項13に記載の計算機であって、
前記キャッシュドライバは、
前記第1のキャッシュ領域が前記第1のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更された後、前記第2のキャッシュ状態である第2のキャッシュ領域を検索し、
前記第2のフラグを操作することによって、当該第2のキャッシュ領域を前記第2のキャッシュ状態から前記第3のキャッシュ状態に変更し、
前記キャッシュメモリシステムドライバから、前記第2の書込要求の完了が通知された場合、前記第1のフラグを操作することによって、前記第2のキャッシュ領域を前記第3のキャッシュ状態から前記第1のキャッシュ状態に変更することを特徴とする計算機。
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