JP4771615B2 - 仮想記憶システム - Google Patents
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Description
【関連出願】
本出願は、2000年6月2日に出願された米国仮出願第60/209,109号及び第60/209,326号からの優先権を主張する。その開示内容は、この言及により全て本願にも含まれるものとする。
【0002】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入出力マッピングによる分散型テーブルを用いた、仮想化データ記憶システムに関する。
【0003】
【従来の技術】
単体コンピュータは、通常、図1(A)に概略的に示すように、固定通信チャネル又はバスを通じて、ハード・ディスク、フロッピ・ディスク、テープ、及び光ドライブのようなデータ記憶装置に接続する。このような通信チャネルは高速データ転送を可能にするが、記憶装置に対するアクセスは、単体コンピュータに限定される。
【0004】
年々、多数のデバイスを記憶装置に接続し、多数のユーザによるデータ共有化を可能にすることが必要となってきた。その結果、開発者は、図1(B)に概略的に示すように、多数の相互接続され近接配置されたデバイスからなるストレージ・エリア・ネットワーク(SAN)を作成した。SANは、通常、1つ以上のネットワーク・アクセス・サーバを備え、SANにおける他のデバイスによるアクセスが可能なデータ記憶装置を含むデバイスの相互接続やネットワークの動作を管理する。これらデバイスは、小型コンピュータ・システム・インターフェース(SCSI)バスを通じて接続すれば、デバイス間に並列通信チャネルを確立することができる。SCSIシステムでは、一意の論理ユニット番号(LUN)を用いてデータ記憶箇所を指定する。各記憶箇所は、別個の記憶装置、又は1つの記憶装置の1区分である。各LUNは更に、小さく容易に管理可能なデータ・サイズのブロックに分割される。LUNゾーニング(zoning)をポート・ゾーニングと組み合わせることによって、SANは、集中、分散データ記憶リソースを有することができる。このSANを介したデータ記憶リソースの共有は、全体のデータ及び記憶管理費用を大幅に削減する。何故なら、記憶装置のコストを多数のデバイス全体で償却することができるからである。また、集中、分散データ・ストレージの使用により、価値あるセキュリティ機能も得られる。これは、SANはデバイスのデータ・アクセス能力を特定のゾーンに制限することができるからである。SAN内では、LUN及び他のネットワーク・デバイス間にファイバ・チャネル接続を用いることによって、高速データ入出力(I/O)動作が達成されるので、統合データ記憶構成を用いる場合の性能コストは、大幅に低減する。実際のところ、SANは、ホスト及びストレージ・コンテナ間の延長及び共有バスとして動作し、とりわけ、記憶管理、スケーラビリティ、柔軟性、可用性、アクセス、移動、及びバックアップの改善がもたらされる。しかしながら、データ・ストレージの集中化によって、データ共有、ストレージ共有、性能最適化、要求に応じた記憶、及びデータ保護を含む新たな問題が生ずる。
【0005】
これらの問題のために、最近になって、開発者はSAN階層に仮想化レイヤを追加した。仮想化レイヤとは、実際の記憶装置の物理層又はトポロジには関係なく、使用可能な記憶空間を仮想ディスク又はボリュームに分割するソフトウエア及びハードウエア・コンポーネントのことである。一般に、仮想ボリュームは、物理ディスクのアブストラクション(abstraction)としてサーバのオペレーティング・システムに提示され、仮想ボリュームが物理ディスクであるかのように、サーバによって用いられる。仮想ボリュームは、ストレージ・アレイ上のLUNではない。逆に、仮想ボリュームは、記憶サブシステムとは独立して、作成され、拡張され、削除され、移動され、そして、選択的に提示される。各々は、異なる特性を有し、したがって、使用可能なストレージが拡張するにしたがって、拡張される。SAN仮想化は、オペレーティング・プラットフォームの広い範囲に常駐するアプリケーションに対して、SANリソースの単一プール及び標準的な1組のSANサービスを提示する。
【0006】
しかしながら、従来のディスク及び記憶サブシステムを用いるSANは、コンピュータ・システム及び記憶装置(ストレージ)間が緊密に結合されているために、かなりのシステム及び記憶管理費用がかかる。これら及びその他の理由のために、既存のSAN技術は、スケーラビリティも限定される。更に、SAN仮想化に残されている主要な問題として、SANの種々のデバイス間におけるストレージ・リソースの分散がある。
【0007】
したがって、SANにおけるこれら及びその他の要望に対処する、改良されたデータ記憶システムが求められている。提案された記憶システムの1種に、サブシステムを用いて、制御及びアクセス機能をその他の記憶機能から分離することによって、SANの性能を更に向上させようとしたものがある。この種のシステムでは、アクセス機能は、SAN上のデータの使用及び操作能力を管理し、制御機能は、デバイス監視、データ保護、及び記憶容量の利用というようなSANの運用に関係する。制御及びアクセス機能を他の記憶機能から分離することによって、仮想化機能がサーバから除外されSANに編入される。従来のサーバ設定実施態様によって設けられるストレージの仮想化に加えて、SAN上の仮想化層によって、仮想ボリュームの作成及び拡張によるデータのコピー、移動及び記憶を含む、重要なデータ移動機能の自動化が可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
制御及びアクセス機能をその他の記憶機能から分離するというこの目的に向かって、現在提案されている仮想化記憶システムは、図2(A)〜図2(C)にそれぞれ示すように、ホスト、ストレージ・コントローラ、又はSAN内の特殊な仮想化コンポーネント内というように、集中化した場所に制御及びマッピング機能を統合している。制御及びマッピング機能を集中化することにより、分散マッピングに伴う問題を回避する。しかしながら、1つのコンポーネントに集中させた記憶仮想化方式には、様々なスケーリングの制限が生ずる。これには、多数のコンピュータ・システム、多数の記憶システム、及び適宜の性能を有する大型ストレージ・ネットワークへのスケーリングができないことが含まれる。
【0009】
スケーラビリティの改善は、分散仮想化記憶システムによって得ることができる。しかしながら、アレイ・コントローラのような公知の技術を用いて分散仮想化記憶システムを形成し、仮想記憶において用いられるマッピングを分散する試みは、単純なアルゴリズム分散機構を用いており、データ管理の柔軟性、例えば、独立ディスクの冗長アレイ(RAID)が制限される。更に、公知の技術は、ストレージ共有、データ共有、性能最適化、記憶システムの遅延、及びデータ損失の危険性の問題を含む、スケーラブルな仮想記憶システムの課題に取り組んでいない。
【0010】
【課題を解決するための手段】
これらの要望に応じて、本発明は、分散テーブル駆動入出力マッピングを用いたストレージ・エリア・ネットワークにおいて仮想化ストレージを形成するシステム及び方法を提供する。本発明は、コントローラとは別個の多数の並列マッピング・エージェントにおいて、仮想化マッピングを分散する。この構成によって、性能に敏感なマッピング・プロセスを並列化し、性能を最適化するように分散することができ、しかもマッピングの制御は、最適なコスト、管理、及びその他の実施態様の実用性を求めて選択されたコントローラに配置することができる。マッピング・エージェントは、揮発性メモリ内に仮想マッピング・テーブルを記憶することにより、マッピング・エージェントを実現する際のコスト及び複雑性を低減する。コントローラは、マッピング・テーブルの永続的記憶を担うことによって、単一コンポーネント内におけるマッピング・テーブルの永続的記憶に対するコスト及び管理を統合する。また、分散仮想化によって、コントローラは、多数のホスト・システムが用いる多数の仮想ディスクを管理することも可能となり、単一の仮想ディスクを多数のホスト・システムが共有することさえ可能となる。マッピング・エージェントは、他のマッピング・エージェントとは相互作用しないようにすることにより、仮想記憶システムのスケーラビリティ、及び仮想記憶システムのコンポーネント障害に対する耐性を高めることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
図3〜図6に示すように、本発明は、ホスト140及びストレージ・コンテナ160間の入出力(I/O)動作のために1つ以上の仮想ディスク150を形成するために必要な、1以上の分散マッピング・テーブル200を用いた、仮想ストレージ・エリア・ネットワーク(SAN)を提供する。即ち、テーブル200は、仮想ディスク150内の位置をストレージ・コンテナ160上の実際の記憶箇所と関係付けるマッピングを収容する。テーブル200の具体的な内容については、以下で更に詳しく説明する。
【0012】
本発明は、ストレージ・エリア・ネットワーク(SAN)の改良を対象とする。したがって、本発明は、あらゆる既知のストレージ・ネットワーク130に適用可能である。SAN内では、ストレージ・コンテナ160は、既知のものであって、ディスク及びテープ・デバイス、書込可能な光ドライブ等を含むがこれらに限定されない、任意の種類の現行及び未来のプログラム可能ディジタル記憶媒体に言及してもよい。同様に、ホスト140は、コンピュータ、プリンタ等、ネットワークに接続しストレージ・コンテナ160からのデータにアクセスする任意のデバイスとすることができる。
【0013】
同様に、ストレージ・ネットワーク130は、小型コンピュータ・システム・インターフェース(SCSI)又はファイバ・チャネルの種々の実施態様のように、現在既知の又は今後開発される、あらゆる通信技術も含むことを想定している。この分散仮想化は、大容量ストレージが使用可能であり、何らかの種類の「ストレージ・ネットワーク」インフラストラクチャを用いて接続される環境において最も有用となる。好適な実施態様の1つでは、ストレージ・ネットワーク130は、切換型ファイバ・チャネル接続ストレージを基本とする。しかしながら、システム100の設計は、未だ発明されていないストレージ・ネットワークを含む他の種類のストレージ・ネットワーク130上における使用も除外するものではない。
【0014】
ホスト140は、I/O動作コマンドを仮想ディスク150に発行し、これに応答して、マッピング・エージェント110はテーブル200にアクセスする。エージェント110は一般にはこのようにしてホスト140に関連付けられるが、エージェント110はテーブル200をホスト140のアクセスから隔離させる。好ましくは、ホスト140の各々は別個のエージェント110を有し、各ホストが別個のマッピング・テーブル200を有するようにする。あるいは、システム100は、複数のホストがエージェント110に接続するように構成することも可能である。多数のホスト140が同じエージェント110に接続する場合、ホスト140は、特定のテーブル200に対するアクセスを共有する。
【0015】
エージェント110は、典型的にはDRAMである揮発性メモリ111にマッピング・テーブル200を記憶する。その結果、エージェント110の1つがショットダウンすなわち停電した場合、そのエージェント110は自分のテーブル200のコピーを失う。例えば、マッピング・エージェント110がホスト・システム140内に埋め込まれ、その電力を当該ホスト・システムから受ける場合、マッピング・エージェントとして機能するバックプレーン・カードの場合のように、ホスト140は、エージェント110への電力を遮断することによって、マッピング・エージェント110を停止することができる。しかしながら、テーブル200を揮発性メモリに記憶することによって、テーブル200は、エージェント110上で容易にアクセス及び変更が可能となる。更に、マッピング・テーブル200を揮発性メモリに記憶することによって、エージェント110をマッピング・コンポーネントとして実現するコスト及び複雑性を大幅に低減するという別の利点も得られる。全体的に、エージェント110は、性能に敏感なマッピング・プロセスを並列化し、最適な性能が得られるように分散することができる。
【0016】
更に、システム100は、コントローラ120を備え、エージェント110とは別個であるが、マッピング・テーブル200を管理しかつ該テーブルをエージェント110に分散する。マッピングの制御は、コスト、管理、及びその他の実施上の実用性の最適化のために、コントローラ120に集中化されている。更に、コントローラ120は、テーブル200を半永続(半永久)メモリ121にも記憶し、シャットダウンの後にもコントローラ120がテーブル200を保持するようにする。半永続メモリ121は、その高記憶容量及び高速かつ頻繁な書き込み能力のため、磁気ディスクが好ましい。あるいは、コントローラ120は、書込可能な光媒体や電子的プログラム可能なメモリのような、その他の形態のプログラム可能記憶媒体を用いて、テーブルを記憶してもよい。このように、コントローラ120は、コントローラ120がシャットダウン又は停電しても、テーブル200を記憶し続ける。
【0017】
このように、マッピング・テーブル200の永続的記憶は、コントローラ120の役割であり、コスト及び複雑性の双方を統合する。一方、コントローラ120の実際のデザインがこの開示の首題ではなく、この開示では、システム全体の構造、ならびにマッピング・エージェント110及びコントローラ120間のインターフェースが中心である。したがって、ディジタル情報記憶の技術分野では既知の任意のコントローラを、本発明を実施する必要性に応じて用いればよい。この枠組みの中で、各エージェント110は、コントローラ120のみと相互作用を行い、他のエージェント110とは行なわないことが好ましい。その結果、システム100は、非常にスケーラブルで、コンポーネントの障害に対する耐性が高くなる。
【0018】
以下で説明するように、コントローラ120及びエージェント110の相互作用は、機能及びリターン値で定義される。図3に示す仮想マッピング・システムの一実施形態では、通信は、通信チャネル132のような、ある種のネットワーク・トランスポート上におけるメッセージによって実現される。図4に示すシステム100の別の実施態様では、通信チャネル132は、ストレージ・ネットワーク130自体である。コマンド、障害、及び応答をネットワーク・メッセージに変換するには、適宜の技法であれば任意のものを用いることができる。通信チャネル130は、TCP/IPのような既知のデータ転送プロトコルであれば、任意の形式でも使用可能である。コントローラ120の機能及びアクティビティ間の個々の相互作用については、以下で更に詳しく説明する。
【0019】
図5及び図6は、テーブル200の内容を概略的に示している。前述のように、テーブル200は、1つ以上の仮想ディスク・セグメント220とストレージ・コンテナ160上の記憶箇所230との間のマッピングを含むエントリ210(行)を含む。記憶箇所230は、個々のストレージ・コンテナ160、及び仮想ディスク・インデックス220に対応するストレージ・コンテナ160の部分を特定する。記憶箇所230の形態は、用いるストレージ・ネットワークに対して適切でなければならない。SCSIネットワークでは、記憶箇所230の各々は、LUN識別子233と、オフセットとも呼ぶブロック識別子235とを含む。マッピング・テーブル・エントリ210内の他のフィールド全ては、単純な整数又は二進的な状態値である。
【0020】
図5に示すように、マッピング・テーブル200は、仮想ディスク220の各「ディスク・ブロック」毎に1つのエントリ210を有することができる。これは構築可能ではあるが、マッピング・テーブルが巨大となり、非常に断片化したマッピングとなし、望ましくない能力低下を招く。別の実施形態では、各マッピング・テーブル・エントリ210は、物理ストレージ・コンテナ160の1つにおける隣接ブロックにマッピングする、可変サイズの隣接仮想ディスク・ブロック・グループを表す。このテーブル200の構成は、マッピング柔軟性の向上及び高密度のマッピング構造をもたらすが、可変サイズ範囲を管理する上でのアルゴリズムの複雑性、及びマッピング・エントリ検索の際の高コスト化を招く。
【0021】
一方、好適な実施形態のテーブル200は、マッピング・テーブル・エントリ210を用いており、各々、図6に示すように、1つのストレージ・コンテナ160にマッピングする仮想ディスク150上に固定サイズ数の隣接ブロック(「セグメント」)を有する。この実施形態では、エントリ210の各々は、仮想ディスク・ブロックの代わりに、仮想ディスク・セグメント220を収容する。ブロック識別子235は、同様に、実際の記憶ブロックの対応するセグメントを識別する。図6は、マッピング・テーブル・エントリ220及びブロック識別子235に対する値の全範囲を特定するテーブル200を示すが、テーブル200は同様に先頭又は末尾ブロックのみを特定することも可能である。この場合、実際の記憶セグメント及び仮想記憶セグメントのサイズは、他の方法で定義する。図6のテーブル200に対する構成は、恐らく可変サイズ範囲マッピング程密度が高くないが、この構成は、最も単純で最も高い性能のマッピング・アクセス及び空間管理をもたらす。テーブル200の具体的詳細には無関係に、該テーブル200は、仮想ディスク・セグメント220を、I/O動作に関与する各物理記憶ブロックにマッピングしなければならない。
【0022】
好適な実施形態では、システム100は、多数のテーブル200を有し、その各々は、仮想ディスク150及びストレージ・コンテナ160間で異なるマッピングを行なう。このように、異なるホスト140は、同じストレージ・コンテナ160に対して異なるアクセスを行なうことができる。テーブル200が記憶箇所230の1つを含まない場合、このテーブルを用いるホスト140(即ち、このテーブルを記憶するエージェント110に接続するホスト140)は、その記憶箇所に記憶されている情報にアクセスすることはできない。実際のところ、ホスト140は、この記憶箇所230が存在することを認識することがない。
【0023】
動作中、ホスト140はI/O動作(例えば、リード又はライト)を、仮想ディスク150上のいずれかのブロック又は複数のブロックに発生させる。各仮想メモリ・ブロックは、マッピング・テーブル200において、個々のエントリとして又は仮想ディスク・セグメント220の一部として表される。I/O動作に含まれる各ブロックは、ストレージ・コンテナ160上の適切な記憶箇所にマッピングされる。マッピング・エージェント110は、ストレージ・コンテナ160に対して、対応するI/O動作を発生する。次に、I/O動作の結果が、収集されかつ仮想ディスク150上において完了した動作として提示される。
【0024】
記憶箇所を指定するマッピング情報に加えて、各マッピング・テーブルのエントリ210は、いくつかの状態も含む。これらの状態は、仮想ディスク・セグメントの現在ステータスに関する情報を与える、ブール変数である。これらの状態は、エージェント110内に記憶されているテーブル200を遠方にロードしたり、コントローラ120から操作することを可能にするので、重要である。これらの状態及びインターフェースは、マッピング・テーブルを分散し、マッピング・テーブルのエントリを揮発性にすることを可能にする。本明細書では、最初に、状態について説明し、次いで状態に対する関数の一部について説明する。テーブル200は、何らかのI/O動作が仮想ディスク・セグメント220上で生じたか否かを示す少なくとも1つの無効状態240、及びその対応する物理的箇所(位置)230を含む。無効状態は、第1のI/O動作の間にアクティブ化化)され、この第1のI/O動作の完了まで別のI/O動作を禁止することができる。好適な実施形態では、テーブル200は更に、非書込(Nw)状態250を含む。これは、対応する物理的位置230に収容されているデータを現在変更してもよいか否かについて示す。Nw状態250によって、記憶システムの性能向上が可能となる。何故なら、これは他のI/O動作中にデータを読み取ることを可能にするからである。無効状態240及びNw状態250は、マッピング・テーブルのエントリの動的ローディング、動的マッピング変更、マッピング・テーブルのエントリの揮発性、及び同様の仮想ディスク150間のデータ共有の間、機能する。
【0025】
無効状態240は、アクティブ化された場合は通常、マッピング・テーブルのエントリ210が使用可能なマッピング情報を収容しておらず、I/O動作に対応できないことを示す。このテーブルのエントリ210によってI/O動作を実行しようとすると、そのいずれの場合でも、マッピング・エージェント110は障害メッセージをコントローラ210に送る。エージェント110は、コントローラ120が障害応答を返送するまで、I/O動作を開始しない。一つの実施形態では、システム100は、テーブル200が新たに作成されたとき、最初にテーブル200内のエントリ210全てに対して無効状態240をアクティブ化する。このように、テーブル200は、以前に記憶されていたテーブルからの、メモリ内のあらゆる残留エントリを無視し、現在のエントリがアクティブであり信頼性があることを保証する。同様に、エントリ210が「忘れられ」、マッピング・エージェント110の揮発性メモリによって失われたときに、無効状態240をアクティブ化することもできる。無効状態240がエントリ210においてアクティブ化された場合、エントリ210内にある他の値及び状態の全ては、有効な情報を収容していないと想定され、無視される。
【0026】
マッピング・エージェント110内に位置するテーブル200が揮発性であるので、マッピング・エージェント110に障害が発生したり、再起動する場合は常に、エントリ210の全てがアクティブな無効状態240を有することになる。コントローラ120及びマッピング・エージェント110間の通信喪失が継続すると、マッピング・テーブルのエントリ全てをアクティブな無効状態240に戻すことによって、あるいはコントローラ120においてI/O動作を再開するように指示されるまでI/O動作を保留にしておく追加の機構を付加することによって、I/O動作が停止する。この構成により、コントローラ120は、異常なマッピング・エージェント110、又は到達不可能なマッピング・エージェント110が既知の状態に置かれたことを知ることによって、他のマッピング・エージェント110を調整し続けることができ、残存するマッピング・エージェント110に対するデータ・アクセスの高い可用性を、コントローラ120に提供する。
【0027】
先に提示したように、Nw状態250は、アクティブ化されると、エントリ210によって示される仮想ディスク・セグメント220に対するあらゆる書込動作によって、コントローラ120はエージェント110に障害メッセージを送ることを示す。エージェント110は、コントローラ120が障害応答を返送してNw状態250を非アクティブ化するまで、又はシステム100がその他の方法で、Nw状態250がアクティブであることにも拘らず、セグメントに書き込むための何らかの処置を講ずるまで、ホスト140に記憶箇所230に書き込むことを許さない。無効状態240とは異なり、アクティブ化されたNw状態250は、動作が障害を発生するのを防止する。一方、エージェント110は、通常、ホスト140が処理を先に進めて記憶箇所230のデータにアクセスすることができるようにする。したがって、Nw状態のみがアクティブ化されている場合、テーブル・エントリ210は、使用可能な記憶箇所230を含んでいなければならない。
【0028】
別の実施形態では、テーブル200は、更に、ゼロ(Z)状態260を含む。アクティブの場合、Z状態260は、エントリ210が示す仮想ディスク・セグメント220が全て0のバイトを含んでいることを示す。この機能によって、仮想ディスク150が形成され、非仮想ストレージの割り当てや調整を全く必要とせずに、初期化したように見せることができる。エントリ210がアクティブなZ状態260を収容している場合、エージェント110は、その記憶アドレス230を無視する。ホスト140が記憶アドレス230に記憶されている情報を読み出そうとすると、エージェント110は、記憶アドレス230の実際の内容には関係なく、0で満たされたブロックのみを返送する。一方、Z状態260がアクティブなときに記憶アドレス230にデータを書き込もうとしたときはいつでも、エージェント110は障害メッセージをコントローラ120に送る。エージェント110は、コントローラ120が障害応答を返送してZ状態260を非アクティブ化するまで、又はシステム100がその他の方法で、Z状態260がアクティブであることにも拘らず、セグメントに書き込む何らかの処置を構ずるまで、ホスト140に記憶箇所230に書き込むことを許さない。
【0029】
別の構成では、マッピング・テーブル200は、更に、エラー(E)状態270も含む。E状態270は、アクティブの場合にエラー状態の存在を示し、以前の状態を全く破壊することなくエージェントにエラーを返送するように指示するために必要な情報を与える。E状態270は、既存の障害がわかった場合に用いられ、このような障害により、I/Oアクセスのあらゆる試行は失敗に終わる。しかしながら、E状態270は、マッピング障害からエラー状態を発生する手段としても使用可能であることを注記しておく。エントリ210がアクティブなE状態270を含む場合、エージェント110は記憶アドレス230を無視する。ホスト140が記憶アドレス230に対して読出又は書込を行なおうとした場合、エージェント110は、エラーをホスト140に返送する。
エージェント110及びコントローラ120の相互作用について、これより詳細に説明する。相互作用の一分類、障害/応答動作では、エージェント110はメッセージをコントローラ120に送り、テーブル200に対するI/O動作中に障害が発生したことを示す。典型的に、障害は、エージェントによるI/O動作の実行を妨げるアクティブ化された状態の結果として発生する(前述の通り)。エージェント110は、障害メッセージをコントローラ120に送る。次いで、コントローラは、適切な処置を決定し、それに応じてエージェント110に指令する。
【0030】
障害/応答動作の一形態、マッピング障害では、マッピング・エージェント110は、マッピング・テーブルのエントリ210がアクティブ状態を有して要求されたI/O動作の完了を妨げるので、ホスト140によって要求されたI/O動作を完了できないことを、コントローラ120に警告する。例えば、マッピング・エージェント110は、アクティブな無効フラグ240を有するテーブル・エントリ210に対するあらゆるI/O動作の要求に応答して、又はアクティブな対応するNwフラグ250を有する記憶アドレス230への書き込み試行に応答して、コントローラ120への障害メッセージを生成する。エージェント110からのマッピング障害メッセージは、通常、要求されたI/O動作、関与する仮想ディスク・セグメント220、及びI/O動作を妨げるテーブルの状態を特定する。障害が発生すると、エージェントはI/O動作を実行しようとしない。一方、コントローラ120は、障害メッセージを用いて、異常I/O動作(例えば、マッピング・エントリのローディング、マッピング・エントリの変更、他の何らかの動作が完了するまでの遅延)に応答する。コントローラ120の応答は、マッピング・エージェント110に、どのようにして障害の原因を克服するかについて通知する。
【0031】
コントローラ120は、通常、問題を解決するか、又は要求元のホストにエラー・メッセージを送るように、エージェント110に命令する。問題を解決する場合、コントローラ120は、テーブルの置換すべきエントリ210を送る。次いで、エージェント110は新たなエントリ210をテーブルに(以前の異常エントリの代わりに)挿入し、次いでI/O動作を再度試行する。コントローラ120が問題を解決できない場合、エラー・メッセージをホストに発生するように、エージェント110に命令する。エージェント110にエラー・メッセージを発生させるために、コントローラは、エージェントに、障害の原因となったテーブルのエントリ210に対するエラー状態260をアクティブ化するように指令する。すると、前述のように、テーブルのエントリ210の他の内容には無関係に、エージェント110は、エラー・メッセージをホスト140に対して発生する。
【0032】
コントローラ120によって発せられるエージェント110に対するコマンドは、第2のカテゴリの相互作用、コマンド/応答動作からなる。これらコントローラ120によって発せられるコマンドは、新たなマッピング・テーブル200の作成を含み、全てのエントリは、アクティブな無効フラグを有するようにセットされるか、又は既存のテーブル200を削除する。コントローラ120は、エージェント110から、エントリ210の1つの内容、又はこのエントリ210における状態の1つのステータスを取得することができる。更に、コントローラ120は、エントリ210の1つに対する内容の全て、又はエントリ210に対する状態の1つのステータスをセットするように、エージェント110に指令する。なお、無効状態240、エラー状態260、及びゼロ状態270がアクティブとなったなら、前述のように、これらの状態の初期アクティブ化が記憶アドレス230を無効にするので、コントローラ120はその状態を非アクティブ化する。これらの状態を非アクティブ化するために、コントローラ120は、既存のエントリ210を全く新しいエントリと置換するように、エージェント110に指令しなければならない。これらのコマンドの各々に対して、エージェントは、指令されたタスクを完了した後に、コントローラ120に応答を返送する。
【0033】
コントローラがテーブル200に情報をセットするか又はテーブル200から情報を取得するようにエージェントに命令したとき、システムは、コントローラ120に単一コマンドにおいて多数の隣接するマッピング・テーブル・エントリ210を指定させることが最適である。この構成によって、エージェント110及びコントローラ120が一層効率的に、しかもより少ない命令で、相互作用することが可能となる。
【0034】
コントローラ120がエントリ・テーブル210内の値及び状態の1つ又は全てをセットするようにエージェント110に指令するとき、コントローラ120は、ブロッキング・フラグを最適に含むようにエージェント110に命令する。ブロッキング・フラグは、コマンドの前に開始されたあらゆるI/O動作の完了後までコントローラ120のコマンドに応答するのを延期するように、エージェント110に指示する。ブロッキング・フラグは、それが常駐するコマンドに対してのみ適用される。通常、他の同時のコマンド及び後続のコマンドは、1つのコマンドのブロッキング・フラグの影響を受けない。即ち、エージェント110は、コマンドで指令されるように、直ちにテーブル200を変更するが、以前から存在するI/O動作全てが完了するまで、この変更をコントローラ120に通知しない。このように、エージェント110は、コマンド内に指定されたテーブルに対する変更を反映しない以前のテーブル200を用いて、全てのI/O動作の完了を、コントローラ120に連絡する。
【0035】
動作の大部分において、マッピング・エージェント110は障害なく動作する。無障害の場合、即ち、マッピング・テーブル・エントリ210が有効であり、要求されたI/O動作を妨げるアクティブ状態が全くない場合、仮想ディスクI/Oは、マッピング・エージェント110を通じて完全に動作する。したがって、全てのI/O動作は、マッピング・テーブル200を介して、物理ストレージ・コンテナ160まで進み、コントローラ120の関与は全くない。その結果、コントローラ120は、種々の管理動作を行なわなければならないときにのみ、それ自体をI/Oストリームに挿入し、通常は無障害の場合には関与せず、システム100は高性能及び高スケーラビリティを有することができる。
【0036】
本発明の好適な実施形態に関するこれまでの記載は、例示及び説明のために提示したのである。本発明がこれで全てであるという訳ではなく、即ち開示した正確な形態に本発明を限定することを意図する訳ではない。前述の教示にしたがって多くの変更や変形が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によって限定されるのではなく、ここに添付した特許請求の範囲によって限定されることとする。前述の明細書、例及びデータは、本発明の構成体の製造及び使用について完全な説明を提供するものである。本発明の多くの実施形態が本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行なうことができるので、本発明は以下に添付する特許請求の範囲に帰することとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】ホストを記憶装置に接続する既知のシステムを示す図である。
【図2】既知の公知の仮想化ストレージ・エリア・ネットワークを示す図である。
【図3】本発明の一実施形態による分散仮想ストレージ・エリア・ネットワークの概略図である。
【図4】本発明の別の実施形態による分散仮想ストレージ・エリア・ネットワークの概略図である。
【図5】本発明の実施形態に係る図3の分散仮想ストレージ・エリア・ネットワークにおいて使用するためのマッピング・テーブルの概略図である。
【図6】本発明の実施形態に係る図4の分散仮想ストレージ・エリア・ネットワークにおいて使用するためのマッピング・テーブルの概略図である。
Claims (11)
- ネットワークを通じてホストを1以上の記憶装置にリンクする仮想記憶システムであって、
前記ホストに接続されたエージェントであって、該エージェントに接続された仮想ディスクの位置を前記記憶装置の記憶箇所にマッピングするエントリを有するテーブルの第1コピーを記憶する揮発性メモリを有するエージェントと、
前記エージェントに接続され、かつ、前記テーブルの第2コピーを記憶する不揮発性メモリを有し、前記テーブルの前記第1コピーの内容を、前記テーブルの前記第2コピーの内容で間欠的に置換するコントローラと
からなり、入出力(I/O)動作の間、前記ホストは、前記エージェント上に記憶されている前記テーブル内のエントリの1つにアクセスして、前記記憶装置の記憶箇所の1つを決定することを特徴とする仮想記憶システム。 - 請求項1記載の仮想記憶システムにおいて、前記テーブルの前記エントリは更に、無効状態がアクティブ化されているか否かに関する指示を含み、前記テーブルの前記エントリが使用可能なマッピング情報を収容していないとき、前記テーブルの該エントリに対する無効状態がアクティブ化されれるよう構成されていることを特徴とする仮想記憶システム。
- 請求項2記載の仮想記憶システムにおいて、前記エージェントは、前記エントリの1つに対する無効状態がアクティブ化されている場合、前記ホストに該エントリを用いたI/O動作を完了させないように構成されていることを特徴とする仮想記憶システム。
- 請求項1記載の仮想記憶システムにおいて、前記テーブルの前記エントリは更に、非書込状態がアクティブ化されているか否かに関する指示を含み、前記エントリの1つに含まれる記憶箇所にデータを書き込むことができない場合、該エントリに対する非書込状態がアクティブ化されるよう構成されていることを特徴とする仮想記憶システム。
- 請求項4記載の仮想記憶システムにおいて、前記エージェントは、前記エントリの1つに対する非書込状態がアクティブ化されている場合、前記ホストに該エントリにおける記憶箇所にデータを書き込ませないよう構成されていることを特徴とする仮想記憶システム。
- 請求項1記載の仮想記憶システムにおいて、該システムは更に、前記エージェント及び前記コントローラに結合された通信チャネルを備えていることを特徴とする仮想記憶システム。
- 請求項6記載の仮想記憶システムにおいて、前記通信チャネルは、データ転送プロトコルを用いて該通信チャネル上でメッセージをトランスポートするよう構成されていることを特徴とする仮想記憶システム。
- 請求項1記載の仮想記憶システムにおいて、前記エントリはオフセットを含むことを特徴とする仮想記憶システム。
- 請求項8記載の仮想記憶システムにおいて、前記オフセットは論理ユニット番号識別子を含むことを特徴とする仮想記憶システム。
- 請求項8記載の仮想記憶システムにおいて、前記オフセットはブロック識別子を含むことを特徴とする仮想記憶システム。
- 請求項10記載の仮想記憶システムにおいて、エントリは更に仮想ディスク位置のセグメントを含むことを特徴とする仮想記憶システム。
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