JP4528039B2 - 自律ストレージ装置、自律ストレージシステム、ネットワーク負荷分散プログラム及びネットワーク負荷分散方法 - Google Patents
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また、自律ストレージシステム1Bは、運用時に、負荷が大きくなった自律ストレージ装置2Bに記憶されるコンテンツを、他の自律ストレージ装置2Bに移動させることで、負荷の分散を行っている。
そして、ステップS13において操作が終了した段階(ステップS13でNo)で、自律ストレージ装置2B2は、プライマリコンテンツC5へのアクセスを禁止(ロック)する(ステップS14)。
そして、バックアップコンテンツC´5へのアクセスが禁止された段階で、自律ストレージ装置2B2は、プライマリコンテンツC5の複製を自律ストレージ装置2B1に送信(コピー)する(ステップS16)。
また、自律ストレージ装置2B2は、自律ストレージ装置2B2内のバックアップ領域B2に移動させたバックアップコンテンツC´5のアクセス禁止を解除し(ステップS20)、自律ストレージ装置2B1に対して、プライマリコンテンツC5のアクセス禁止の解除を指示する。
そして、自律ストレージ装置2B1が、プライマリコンテンツC5のアクセス禁止を解除し(ステップS21)、アクセス禁止を解除した旨を自律ストレージ装置2B2に通知する。
そして、自律ストレージ装置2B2が、自律ストレージ装置2B1から、プライマリコンテンツC5のアクセス禁止解除を通知された段階で、負荷分散の動作が終了する。
この図8に示すように、負荷の大きかった自律ストレージ装置2B2から、プライマリコンテンツの数が少なくなることで、自律ストレージ装置2B2に対するアクセスが減ることになり、負荷が分散されることになる。また、この場合でも、チェインドデクラスタリングが維持された状態となっており、障害時の復旧を行うことは可能である。
伊藤大輔,「自律ディスク上の分散ディレクトリの負荷均衡機構を用いたクラスタ再構成」、第13回データ工学ワークショップ論文集、DEWS2002 C3−3、電子情報通信学会データ工学研究専門委員会(2002)
また、従来の技術では、負荷分散を行う際に、自律ストレージ装置内でコンテンツの移動(プライマリコンテンツからバックアップコンテンツへの移動)を行う必要があるため、前記同様、スループットを低下させてしまうという問題がある。
このように、各自律ストレージ装置のコンテンツの数が変わってしまうため、各自律ストレージ装置に記憶されるデータ量に偏りが生じ、ある自律ストレージ装置のデータ量が最大容量に達した段階でコンテンツの記憶が制限されるため、自律ストレージシステム全体としての記憶容量が減ってしまうという問題がある。
これによって、負荷が大きかった自律ストレージ装置の負荷が軽減され、他の自律ストレージ装置に負荷が分散されることになる。
最初に、図1を参照して、負荷分散の手法を実現した自律ストレージシステムの動作概念について説明する。図1は、自律ストレージシステムの概略の構成を示す概略構成図である。図1に示すように、自律ストレージシステム1は、ネットワークNに接続された複数(ここでは一例として4台)の自律ストレージ装置2(21〜24)を備えている。この自律ストレージシステム1は、同一のネットワークNに接続されたクライアントコンピュータ5等からコンテンツの書き込み要求があったときに、各々の自律ストレージ装置2(21〜24)間でコンテンツを分散して記憶するものである。
以下、自律ストレージシステム1の動作概念における各自律ストレージ装置2のコンテンツの格納方法と、負荷分散方法について説明する。
まず、図3を参照して、本発明に係る複数の自律ストレージ装置からなる自律ストレージシステムにおけるコンテンツの格納方法について説明する。図3は、自律ストレージシステムにコンテンツを分散して記憶した状態の一例を示す模式図であって、自律ストレージシステム1を構成する自律ストレージ装置2(実際には自律ストレージ装置2のコンテンツ記憶手段30(図1参照))に、コンテンツが記憶された状態を示している。ここでは、一例として、自律ストレージ装置2の数を4台、コンテンツの数を16個として説明を行うが、本発明は、この数に限定されるものではない。
このように、コンテンツを記憶することで、各自律ストレージ装置2は、チェインドデクラスタリングの構成となり、いずれかの自律ストレージ装置2に障害が発生し、コンテンツが失われた場合でも、コンテンツを復旧させることができる。
次に、図4を参照(適宜図3参照)して、本発明に係る自律ストレージシステムにおける負荷分散方法について説明する。図4は、自律ストレージシステムで負荷分散を行う際の動作を説明するための説明図である。なお、図4は、図3に示したコンテンツの格納状態において、自律ストレージ装置22へのアクセスが集中し、自律ストレージ装置22の負荷が最も高い場合に、負荷を分散する仕組みを示している。
これによって、図4に示すように、自律ストレージ装置21におけるアクセス可能なコンテンツは、C1〜C5の5つ、自律ストレージ装置22におけるアクセス可能なコンテンツは、C6〜C8の3つとなり、自律ストレージ装置22の負荷が自律ストレージ装置21に分散されたことになる。
これによって、図4に示すように、プライマリコンテンツは、各自律ストレージ装置2にまたがって連続性(C1〜C16)が保たれることになり、容易にコンテンツを検索することが可能になる。
なお、ここでは、プライマリコンテンツの役割を、1つずつプライマリからバックアップに変更することとして説明したが、複数のプライマリコンテンツの役割を一括して、バックアップに変更することとしてもよい。
次に、図2を参照して、本発明に係る自律ストレージ装置の構成について説明する。図2は、自律ストレージ装置の構成を示したブロック構成図である。
図2に示すように、自律ストレージ装置2は、ネットワークNに接続され、他の自律ストレージ装置と協調して、コンテンツを分散して記憶するものである。ここでは、自律ストレージ装置2は、通信送受信手段10と、システム管理手段20と、コンテンツ記憶手段30と、インデックス情報記憶手段40とを備えている。
ここでは、コンテンツ管理手段26は、制御情報解析手段261と、コンテンツ操作制御手段262と、役割変更手段263とを備えている。
さらに、ここでは、制御情報解析手段261は、負荷状態検出手段261aと、アクセス制御手段261bとを備えている。
そして、ここでは、最も負荷状態の値が大きく、予め定めた閾値よりも大きい自律ストレージ装置が、主導的にコンテンツの役割を変更するものとする。
また、逆に、当該コンテンツがバックアップコンテンツ30bである場合は、そのコンテンツをプライマリコンテンツ30aに変更する。
次に、図5を参照(適宜図2参照)して、自律ストレージ装置の動作について説明する。ここでは、本発明に係る自律ストレージ装置が、他の自律ストレージ装置と協調して、ネットワークを介して、負荷を分散する動作について説明する。図5は、本発明に係る自律ストレージ装置含む自律ストレージシステムにおける負荷分散動作を示すフローチャートである。なお、図5においては、自律ストレージ装置22に負荷が集中しているものとし、自律ストレージ装置22に記憶されているコンテンツの役割をプライマリコンテンツからバックアップコンテンツに変更し、当該コンテンツのバックアップを記憶している自律ストレージ装置21のバックアップコンテンツをプライマリコンテンツに変更する動作を示している。
まず、自律ストレージ装置22は、コンテンツ管理手段26の負荷状態検出手段261aによって、単位時間あたりのコンテンツへのアクセス数から、当該自律ストレージ装置22における負荷状態を検出し、予め定めた閾値に基づいて、当該自律ストレージ装置22の負荷状態が過負荷であるかどうかを判定する(ステップS1)。
このとき、他の自律ストレージ装置(ここでは、自律ストレージ装置21においても、同様に負荷状態が検出・判定され(ステップS1´)、各自律ストレージ装置間で、相互に負荷状態を確認する。そして、自律ストレージ装置22は、当該自律ストレージ装置22の負荷状態が過負荷である場合に、ステップS2以降の動作を実行する。
自律ストレージ装置22は、役割変更手段263によって、役割変更を行うコンテンツを決定する(ステップS2)。ここで、役割変更手段263は、コンテンツ記憶手段30に記憶されているプライマリコンテンツ30aにおいて、コンテンツの配列順序となる識別情報40aが最先又は最後となるプライマリコンテンツ30aの中で、当該コンテンツに対応するバックアップコンテンツを記憶している自律ストレージ装置の負荷が小さい方を、役割を変更するコンテンツとして決定する。なお、ここでは、コンテンツとして、プライマリコンテンツC5(バックアップコンテンツC´5)が決定されたものとする。
そして、自律ストレージ装置22は、当該コンテンツが現在操作中(アクセス中)であるかどうかを判定し(ステップS3)、操作が終了するまで待機する(ステップS3でYes)。
さらに、ステップS3において操作が終了した段階(ステップS3でNo)で、自律ストレージ装置21は、アクセス制御手段261bによって、プライマリコンテンツC5へのアクセスを禁止(ロック)する(ステップS4)。
さらに、自律ストレージ装置22は、アクセス制御手段261bによって、自律ストレージ装置22に対して、バックアップコンテンツC´5へのアクセスを禁止する旨の指示を送信し、自律ストレージ装置21において、バックアップコンテンツC´5へのアクセスを禁止する(ステップS5)。
そして、バックアップコンテンツC´5へのアクセスが禁止された段階で、自律ストレージ装置22は、役割変更手段263によって、プライマリコンテンツC5の役割を、バックアップに変更し、バックアップコンテンツC´5とする(ステップS6)。そして、役割変更手段263が、自律ストレージ装置21に対して、バックアップコンテンツC´5の役割を変更する旨の指示を送信し、自律ストレージ装置21において、バックアップコンテンツC´5の役割を、プライマリに変更し、プライマリコンテンツC5とする(ステップS7)。
また、自律ストレージ装置22は、ステップS6及びステップS7におけるコンテンツの役割変更後、アクセス制御手段261bによって、バックアップコンテンツC´5へのアクセスの禁止を解除し(ステップS8)、自律ストレージ装置21に対して、プライマリコンテンツC5へのアクセスの禁止を解除する旨の指示を送信する。
そして、自律ストレージ装置21において、プライマリコンテンツC5へのアクセスの禁止が解除される(ステップS9)。
2 自律ストレージ装置
10 通信送受信手段
20 システム管理手段
21 コンテンツ格納手段
22 コンテンツ配信手段
23 コンテンツ削除手段
24 制御情報受信手段
25 制御情報送信手段
26 コンテンツ管理手段
261 制御情報解析手段
261a 負荷状態検出手段
261b アクセス制御手段
262 コンテンツ操作制御手段
263 役割変更手段
30 コンテンツ記憶手段
40 インデックス情報記憶手段(役割情報記憶手段、関連付け情報記憶手段)
Claims (4)
- ネットワークに複数接続されて、コンテンツを、読み出し及び書き込みのアクセス対象であるプライマリコンテンツ及び当該プライマリコンテンツのバックアップであるバックアップコンテンツとして分散して記憶する自律ストレージ装置において、
配列順序を示す識別情報に対応付けて、当該自律ストレージ装置に記憶されるプライマリコンテンツを記憶するとともに、前記ネットワークに接続された他の自律ストレージ装置に記憶されるプライマリコンテンツに対応するバックアップコンテンツを前記配列順序の前又は後に連続して記憶するコンテンツ記憶手段と、
このコンテンツ記憶手段に記憶されるコンテンツ毎に、当該コンテンツがプライマリコンテンツであるか又はバックアップコンテンツであるかを示す役割情報を記憶する役割情報記憶手段と、
前記コンテンツ記憶手段に記憶されるコンテンツ毎に、当該コンテンツと前記他の自律ストレージ装置のコンテンツ記憶手段に記憶されるコンテンツとにおける、プライマリコンテンツとバックアップコンテンツとの関連付けを示す関連付け情報を記憶する関連付け情報記憶手段と、
前記コンテンツへのアクセスに基づいて、当該自律ストレージ装置及び前記他の自律ストレージ装置の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、
この負荷状態検出手段で検出された負荷状態に基づいて、当該自律ストレージ装置が過負荷である場合に、前記役割情報を更新することで、前記コンテンツ記憶手段に記憶されているプライマリコンテンツと、当該コンテンツと前記関連付け情報で関連付けられている前記他の自律ストレージ装置のコンテンツ記憶手段に記憶されているバックアップコンテンツとの役割を変更する役割変更手段と、を備え、
前記負荷状態検出手段で検出された負荷状態が過負荷状態である場合に、前記役割変更手段が、前記コンテンツ記憶手段に記憶されているプライマリコンテンツの中で、前記配列順序で最先又は最後のプライマリコンテンツ、又は前記最先又は最後のプライマリコンテンツに前記配列順序で連続するプライマリコンテンツ群をバックアップコンテンツにその役割を変更し、対応するバックアップコンテンツ群をプライマリコンテンツにその役割を変更することを特徴とする自律ストレージ装置。 - コンテンツを、読み出し及び書き込みのアクセス対象であるプライマリコンテンツ及び当該プライマリコンテンツのバックアップであるバックアップコンテンツとして分散して記憶する自律ストレージシステムであって、
ネットワークに接続された、請求項1に記載の複数の自律ストレージ装置を備え、
前記複数の自律ストレージ装置の中で、過負荷状態である自律ストレージ装置のコンテンツ記憶手段に記憶されているプライマリコンテンツと、当該プライマリコンテンツに対応する他の自律ストレージ装置のコンテンツ記憶手段に記憶されているバックアップコンテンツとの役割を変更することを特徴とする自律ストレージシステム。 - ネットワークに複数接続されることでコンテンツを読み出し及び書き込みのアクセス対象であるプライマリコンテンツ及び当該プライマリコンテンツのバックアップであるバックアップコンテンツとして分散して記憶する自律ストレージ装置の負荷を分散させるために、当該自律ストレージ装置におけるコンピュータを、
配列順序を示す識別情報に対応付けて、当該自律ストレージ装置に記憶されるプライマリコンテンツを記憶するとともに、前記ネットワークに接続された他の自律ストレージ装置に記憶されるプライマリコンテンツに対応するバックアップコンテンツを前記配列順序の前又は後に連続して記憶するコンテンツ記憶手段、
このコンテンツ記憶手段に記憶されるコンテンツ毎に、当該コンテンツがプライマリコンテンツであるか又はバックアップコンテンツであるかを示す役割情報を記憶する役割情報記憶手段、
前記ネットワークにおける前記コンテンツへのアクセスに基づいて、当該自律ストレージ装置及び他の自律ストレージ装置の負荷状態を検出する負荷状態検出手段、
この負荷状態検出手段で検出された負荷状態に基づいて、当該自律ストレージ装置が過負荷である場合に、前記役割情報記憶手段に記憶されている役割情報を更新することで、当該自律ストレージ装置のコンテンツ記憶手段に記憶されているプライマリコンテンツと、前記他の自律ストレージ装置のコンテンツ記憶手段に記憶されているバックアップコンテンツとの役割を変更し、前記負荷状態検出手段で検出された負荷状態が過負荷状態である場合に、前記コンテンツ記憶手段に記憶されているプライマリコンテンツの中で、前記配列順序で最先又は最後のプライマリコンテンツ、又は前記最先又は最後のプライマリコンテンツに前記配列順序で連続するプライマリコンテンツ群をバックアップコンテンツにその役割を変更し、対応するバックアップコンテンツ群をプライマリコンテンツにその役割を変更する役割変更手段、
として機能させることを特徴とするネットワーク負荷分散プログラム。 - コンテンツを記憶するコンテンツ記憶手段を備えた自律ストレージ装置を、ネットワークに複数接続することで、前記コンテンツを読み出し及び書き込みのアクセス対象であるプライマリコンテンツ及び当該プライマリコンテンツのバックアップであるバックアップコンテンツとして分散して記憶する自律ストレージシステムにおいて、前記自律ストレージ装置間の負荷分散を行うネットワーク負荷分散方法であって、
前記ネットワークにおける前記コンテンツへのアクセスに基づいて、前記自律ストレージ装置の負荷状態を検出する負荷状態検出ステップと、
この負荷状態検出ステップで検出された負荷状態と、予め定めた閾値とに基づいて、前記自律ストレージ装置が過負荷であるかどうかを判定する過負荷判定ステップと、
この過負荷判定ステップで過負荷であると判定された自律ストレージ装置のコンテンツ記憶手段に記憶されているプライマリコンテンツ、及び、そのプライマリコンテンツに対応する他の自律ストレージ装置のコンテンツ記憶手段に記憶されているバックアップコンテンツへのアクセスを禁止するアクセス禁止ステップと、
このアクセス禁止ステップでアクセスが禁止されたプライマリコンテンツ及びバックアップコンテンツの役割を変更する役割変更ステップと、
この役割変更ステップで役割を変更したプライマリコンテンツ及びバックアップコンテンツへのアクセスの禁止を解除するアクセス解除ステップと、を含み、
前記コンテンツ記憶手段には、配列順序を示す識別情報に対応付けて、当該自律ストレージ装置に記憶されるプライマリコンテンツを記憶するとともに、前記ネットワークに接続された他の自律ストレージ装置に記憶されるプライマリコンテンツに対応するバックアップコンテンツを前記配列順序の前又は後に連続して記憶しておき、
前記負荷状態検出ステップで検出された負荷状態が過負荷状態である場合に、前記役割変更ステップにおいて、前記コンテンツ記憶手段に記憶されているプライマリコンテンツの中で、前記配列順序で最先又は最後のプライマリコンテンツ、又は前記最先又は最後のプライマリコンテンツに前記配列順序で連続するプライマリコンテンツ群をバックアップコンテンツにその役割を変更し、対応するバックアップコンテンツ群をプライマリコンテンツにその役割を変更することを特徴とするネットワーク負荷分散方法。
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