JP6510635B2 - ストレージシステム及びデータ制御方法 - Google Patents
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Description
第1の実施の形態は、記憶装置として半導体メモリ(SSD)のみを搭載するストレージシステムにおいて、特性の異なる半導体メモリ間(例えばTLC−MLC間)でデータを再配置することにより、半導体メモリの長寿命化を実現するとともに、ビットコストを低減しようとするものである。さらには同一種別の半導体メモリ間(例えばTLC−TLC間)でデータを再配置することにより、負荷分散を実現して長寿命化を実現しようとするものである。
図1は、第1の実施の形態における計算機システム1の全体構成を示す。計算機システム1は、ホスト101、管理サーバ102、ネットワーク103及びストレージシステム104から構成される。ホスト101は、例えば一般的なサーバであり、ネットワーク103を介してストレージシステム104のポート105に接続される。ホスト101は、ストレージシステム104に対してリード要求又はライト要求を発行して、データの読み書きを実行する。
図2は、ストレージシステム104の論理構成を示す。プロセッサ114がホスト101に提供する仮想ボリューム202A及び202Bは、ホスト101から認識される論理的な記憶領域であり、ホスト101からのリード要求又はライト要求の発行対象となる記憶領域である。
図3は、TLC−MLC間で行われるページ再配置処理の概念構成を示す。ここではMLC SSDで構成されたパリティグループ(以下、MLC PGと呼ぶ)205Aと、TLC SSDで構成されたパリティグループ(以下、TLC PGと呼ぶ)205Bとの間で、ページ301を再配置する。ページ301の再配置先は、MLC PG205A及びTLC 205B上のページ301毎に採取しているモニタ情報に基づいて決定される。
図5は、共有メモリ109の内部構成を示す。共有メモリ109には、ページ毎モニタテーブル501、パリティグループ毎モニタテーブル502、パリティグループ毎再配置管理テーブル503、プール毎再配置管理テーブル504、キャッシュ管理テーブル505、ダイナミックマッピングテーブル506及び論理物理アドレス変換テーブル507が格納される。
図7は、ページ毎モニタテーブル501の論理構成を示す。ページ毎モニタテーブル501は、ページ番号欄701、ライトI/Oカウンタ欄702、リードI/Oカウンタ欄703、合計I/Oカウンタ欄704及び新規ライトフラグ欄705から構成される。
図11は、ホストI/O処理のフローチャートを示す。このホストI/O処理は、ストレージシステム104がホスト101からのI/O要求を受領したことを契機として、プロセッサ114とホストI/O処理プログラム601との協働により実行される。説明の便宜上、処理主体をホストI/O処理プログラム601として説明する。
図20は、ホスト101からのライト頻度に対して寿命を保証するにあたり推奨される書き込み上限回数の異なる記憶装置の容量比率の算出方法の考え方を示す。図20は、プール204内の各ページ207(又は仮想ボリューム202内の各ページ201)のライト頻度の分布を表す。グラフ2007は、左からライト頻度が多い順番に全ページ207を並べたときの各ページ207のライト頻度を示す。縦軸はライト頻度であり、横軸はページ数である。
図21は、プール毎にパラメータを設定する際の画面構成の一例を示す。プール単位のGUI画面2101は、設定対象のプール204を特定できるプール番号を表示する領域2102と、寿命制御再配置のON/OFFを設定する領域2103と、寿命制御再配置をONにした場合の詳細設定のON/OFFを設定する領域2104と、詳細設定の内容を設定する領域2105とから構成される。本画面で設定した情報は、プール毎再配置管理テーブル504の各欄に格納される。
以上のように第1の実施の形態におけるストレージシステム104によれば、TLC−MLC間でページを再配置することにより、寿命の異なるSSDから構成されたパリティグループ間でライト頻度を調整することができる。またライトリバランス処理を行うことにより、同一特性のSSDで構成されたパリティグループ間でライト頻度を調整することができる。よって寿命劣化の激しいSSDに対するライト頻度のページを寿命劣化の緩やかなSSDに移動して、SSDの保守交換回数を削減することができる。またストレージシステム104のコストを削減することができる。
第2の実施の形態は、記憶装置として半導体メモリ(SSD)だけでなく、ハードディスクドライブ(HDD)を搭載するストレージシステムにおいて、記憶装置(SSD及びHDD)を性能に応じた階層に分類し、ホストからのアクセス頻度に応じて適切な階層の記憶装置にデータを配置する階層制御を行う点で、第1の実施の形態と異なる。
図23は、第2の実施の形態における計算機システム1Aの全体構成を示す。計算機システム1Aは、SAS(Serial Attached SCSI)規格のHDD(ドライブ2301)を搭載している点及びSSD(ドライブ111及び112)をティア1に設定し、SAS規格のHDD(ドライブ2301)をティア2に設定するとともに、各ページのI/O頻度に応じてティア間でデータを再配置する点で、第1の実施の形態と異なる。
図24は、ストレージシステム104Aの論理構成を示す。ストレージシステム104Aは、プールボリューム206A〜206CがMLC SSD又はTLC SSDから構成され、プールボリューム206D及び206EがSAS HDDから構成されており、各プールボリューム206A〜206Eがティア1又は2に分類されている点で、第1の実施の形態と異なる。
図25は、ライトデモーション処理によるページ再配置処理の概念構成を示す。ここではMLC PG205A又はTLC PG205Bから構成されるティア1と、SAS HDDで構成されたパリティグループ(以下、SAS PGと呼ぶ)205Cから構成されるティア2との間で、ページ301を再配置する。ライトデモーション処理は、閾値決定処理時にティア1内でのページ再配置だけではSSDの寿命を維持することができないと判断された場合に実行される。
図26は、第2の実施の形態におけるパリティグループ毎再配置管理テーブル503Aの論理構成を示す。パリティグループ毎再配置管理テーブル503Aは、パリティグループ毎再配置管理テーブル503(図9)の各欄に加えて、ライトデモーション閾値欄2601、ライトデモーション用移動計画ページ数欄2602、ライトデモーション用移動実績ページ数欄2603及びティアレベル欄2604から構成される。
図28は、第2の実施の形態における再配置処理のフローチャートを示す。この再配置処理は、プロセッサ114と閾値決定処理プログラム604により呼び出される再配置処理プログラム604Aとの協働により実行される。説明の便宜上、処理主体を再配置処理プログラム604Aとして説明する。
以上のように第2の実施の形態におけるストレージシステム104Aによれば、ホスト101からティア1に対するライト頻度をティア2に移動することにより、一定期間当たりに許容できるライト頻度を超えたSSDの寿命劣化を緩やかにすることができる。よってSSDの保守交換回数を削減でき、ストレージシステム104Aのコストを削減することができる。
第3の実施の形態では、第1の実施の形態において説明したライト追加可能量及びライト削減要求量(図8)を算出する手法について説明する。第1の実施の形態においては、SSDからライト追加可能率及びライト削減要求率を採取し、これらを用いて上記式1及び2を計算することによりライト追加可能量及びライト削減要求量を算出するとしたが、ライト追加可能率及びライト削減要求率をSSDから直接採取することができない場合、以下の手法を用いてライト追加可能量及びライト削減要求量を算出することができる。
104、104A ストレージシステム
114 プロセッサ
111 MLC SSD
112 TLC SSD
2301 SAS HDD
202 仮想ボリューム
201、301、401、207 ページ
206 プールボリューム
205 パリティグループ
302 TLC−MLC間ライト閾値
Claims (12)
- 第1の記憶装置と、
前記第1の記憶装置よりも書き込み上限回数が少なく、かつ、単位面積当たりの記憶容量が多い第2の記憶装置と、
ホストに提供する仮想ボリュームに対して前記第1の記憶装置及び前記第2の記憶装置から記憶領域を割り当てるプロセッサとを備え、
前記プロセッサは、
前記仮想ボリュームに対して前記第2の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が予め定められたライト閾値よりも多い記憶領域に格納されているデータを前記第2の記憶装置の記憶領域から前記第1の記憶装置の記憶領域に再配置し、
新たに割り当てる記憶領域について、当該記憶領域を提供するホストへの割り当て済み記憶領域のライト頻度に基づいて、新たに割り当てる記憶領域へのライト頻度を予測し、予測したライト頻度に基づいて前記第1の記憶装置と前記第2の記憶装置とのいずれに記憶領域を割り当てるかを決定して割り当てる
ことを特徴とするストレージシステム。 - 前記プロセッサは、
前記仮想ボリュームに対して前記第1の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が前記ライト閾値以下である記憶領域に格納されているデータを前記第1の記憶装置の記憶領域から前記第2の記憶装置の記憶領域に再配置する
ことを特徴とする請求項1に記載のストレージシステム。 - 前記プロセッサは、
前記仮想ボリュームに対して前記第1の記憶装置又は前記第2の記憶装置のうち、何れかの記憶装置から新規に記憶領域を割り当てる場合、予め定められたワークロードタイプに基づいて、前記第1の記憶装置又は前記第2の記憶装置のうち、何れかの記憶装置から新規に記憶領域を割り当てる
ことを特徴とする請求項1に記載のストレージシステム。 - 前記プロセッサは、
前記第1の記憶装置の書き込み上限回数と、前記第2の記憶装置の書き込み上限回数とに基づいて、前記ライト閾値を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のストレージシステム。 - 第1の記憶装置と、
前記第1の記憶装置よりも書き込み上限回数が少なく、かつ、単位面積当たりの記憶容量が多い第2の記憶装置と、
ホストに提供する仮想ボリュームに対して前記第1の記憶装置及び前記第2の記憶装置から記憶領域を割り当てるプロセッサとを備え、
前記プロセッサは、
前記仮想ボリュームに対して前記第2の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が予め定められたライト閾値よりも多い記憶領域に格納されているデータを前記第2の記憶装置の記憶領域から前記第1の記憶装置の記憶領域に再配置し、
前記ホストからのライト頻度と、前記ライト閾値とに基づいて、寿命を維持するために必要な前記第1の記憶装置の推奨容量及び前記第2の記憶装置の推奨容量を通知する
ことを特徴とするストレージシステム。 - 書き込み上限回数に制限のない第3の記憶装置を備え、
前記プロセッサは、
前記第1の記憶装置及び前記第2の記憶装置から提供される記憶領域を第1の階層に設定し、前記第3の記憶装置から提供される記憶領域を第2の階層に設定し、
前記仮想ボリュームに対して前記第2の階層から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度及びリード頻度を合計したI/O頻度が予め定められたティア間I/O閾値以上である記憶領域に格納されているデータを前記第2の階層の記憶領域から前記第1の階層の記憶領域に再配置し、
前記仮想ボリュームに対して前記第1の階層から割り当てられている記憶領域であって、かつ、前記第2の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が前記ライト閾値よりも多い記憶領域に格納されているデータを前記第2の記憶装置の記憶領域から前記第1の記憶装置の記憶領域に再配置する
ことを特徴とする請求項1に記載のストレージシステム。 - 前記プロセッサは、
前記仮想ボリュームに対して前記第1の階層から割り当てられている記憶領域であって、かつ、前記第1の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が前記ライト閾値以下である記憶領域に格納されているデータを前記第1の記憶装置の記憶領域から前記第2の記憶装置の記憶領域に再配置する
ことを特徴とする請求項6に記載のストレージシステム。 - 第1の記憶装置と、
前記第1の記憶装置よりも書き込み上限回数が少なく、かつ、単位面積当たりの記憶容量が多い第2の記憶装置と、
ホストに提供する仮想ボリュームに対して前記第1の記憶装置及び前記第2の記憶装置から記憶領域を割り当てるプロセッサと、
書き込み上限回数に制限のない第3の記憶装置とを備え、
前記プロセッサは、
前記仮想ボリュームに対して前記第2の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が予め定められたライト閾値よりも多い記憶領域に格納されているデータを前記第2の記憶装置の記憶領域から前記第1の記憶装置の記憶領域に再配置し、
前記第1の記憶装置及び前記第2の記憶装置から提供される記憶領域を第1の階層に設定し、前記第3の記憶装置から提供される記憶領域を第2の階層に設定し、
前記仮想ボリュームに対して前記第2の階層から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度及びリード頻度を合計したI/O頻度が予め定められたティア間I/O閾値以上である記憶領域に格納されているデータを前記第2の階層の記憶領域から前記第1の階層の記憶領域に再配置し、
前記仮想ボリュームに対して前記第1の階層から割り当てられている記憶領域であって、かつ、前記第2の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が前記ライト閾値よりも多い記憶領域に格納されているデータを前記第2の記憶装置の記憶領域から前記第1の記憶装置の記憶領域に再配置し、
前記仮想ボリュームに対して前記第1の階層から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が寿命維持のために予め定められたライトデモーション閾値以上である記憶領域に格納されたデータを前記第2の階層の記憶領域に再配置する
ことを特徴とするストレージシステム。 - 前記新たに割り当てる記憶領域にかかるワークロードタイプに基づいて、前記記憶領域の配置先を前記第1の記憶装置と前記第2の記憶装置とのいずれかに決定し、
前記ワークロードタイプにより決定できない場合に、前記ホストのライト頻度を予測する
ことを特徴とする請求項1に記載のストレージシステム。 - 第1の記憶装置と、
前記第1の記憶装置よりも書き込み上限回数が少なく、かつ、単位面積当たりの記憶容量が多い第2の記憶装置と、
ホストに提供する仮想ボリュームに対して前記第1の記憶装置及び前記第2の記憶装置から記憶領域を割り当てるプロセッサとを備えたストレージシステムのデータ制御方法であって、
前記プロセッサが、
前記仮想ボリュームに対して前記第2の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が予め定められたライト閾値よりも多い記憶領域に格納されているデータを前記第2の記憶装置の記憶領域から前記第1の記憶装置の記憶領域に再配置する第1のステップと、
前記仮想ボリュームに対して前記第1の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が前記ライト閾値以下である記憶領域に格納されているデータを前記第1の記憶装置の記憶領域から前記第2の記憶装置の記憶領域に再配置する第2のステップとを備え、
新たに割り当てる記憶領域について、当該記憶領域を提供するホストへの割り当て済み記憶領域のライト頻度に基づいて、新たに割り当てる記憶領域へのライト頻度を予測し、予測したライト頻度に基づいて前記第1の記憶装置と前記第2の記憶装置とのいずれに記憶領域を割り当てるかを決定して割り当てる
ことを特徴とするデータ制御方法。 - 第1の記憶装置と、
前記第1の記憶装置よりも書き込み上限回数が少なく、かつ、単位面積当たりの記憶容量が多い第2の記憶装置と、
ホストに提供する仮想ボリュームに対して前記第1の記憶装置及び前記第2の記憶装置から記憶領域を割り当てるプロセッサとを備えたストレージシステムのデータ制御方法であって、
前記プロセッサが、
前記仮想ボリュームに対して前記第2の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が予め定められたライト閾値よりも多い記憶領域に格納されているデータを前記第2の記憶装置の記憶領域から前記第1の記憶装置の記憶領域に再配置し、
前記ホストからのライト頻度と、前記ライト閾値とに基づいて、寿命を維持するために必要な前記第1の記憶装置の推奨容量及び前記第2の記憶装置の推奨容量を通知する
ことを特徴とするデータ制御方法。 - 第1の記憶装置と、
前記第1の記憶装置よりも書き込み上限回数が少なく、かつ、単位面積当たりの記憶容量が多い第2の記憶装置と、
ホストに提供する仮想ボリュームに対して前記第1の記憶装置及び前記第2の記憶装置から記憶領域を割り当てるプロセッサと、
書き込み上限回数に制限のない第3の記憶装置とを備えたストレージシステムのデータ制御方法であって、
前記プロセッサが、
前記仮想ボリュームに対して前記第2の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が予め定められたライト閾値よりも多い記憶領域に格納されているデータを前記第2の記憶装置の記憶領域から前記第1の記憶装置の記憶領域に再配置し、
前記第1の記憶装置及び前記第2の記憶装置から提供される記憶領域を第1の階層に設定し、前記第3の記憶装置から提供される記憶領域を第2の階層に設定し、
前記仮想ボリュームに対して前記第2の階層から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度及びリード頻度を合計したI/O頻度が予め定められたティア間I/O閾値以上である記憶領域に格納されているデータを前記第2の階層の記憶領域から前記第1の階層の記憶領域に再配置し、
前記仮想ボリュームに対して前記第1の階層から割り当てられている記憶領域であって、かつ、前記第2の記憶装置から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が前記ライト閾値よりも多い記憶領域に格納されているデータを前記第2の記憶装置の記憶領域から前記第1の記憶装置の記憶領域に再配置し、
前記仮想ボリュームに対して前記第1の階層から割り当てられている記憶領域のうち、前記ホストからのライト頻度が寿命維持のために予め定められたライトデモーション閾値以上である記憶領域に格納されたデータを前記第2の階層の記憶領域に再配置する
ことを特徴とするデータ制御方法。
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