WO2016132428A1 - ストレージ装置 - Google Patents

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WO2016132428A1
WO2016132428A1 PCT/JP2015/054119 JP2015054119W WO2016132428A1 WO 2016132428 A1 WO2016132428 A1 WO 2016132428A1 JP 2015054119 W JP2015054119 W JP 2015054119W WO 2016132428 A1 WO2016132428 A1 WO 2016132428A1
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WO
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queue
priority
command
stored
host
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/054119
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩司 秋山
小明 姜
雄太 斎藤
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
Priority to PCT/JP2015/054119 priority Critical patent/WO2016132428A1/ja
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/06—Digital input from, or digital output to, record carriers, e.g. RAID, emulated record carriers or networked record carriers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/10—Program control for peripheral devices
    • G06F13/12—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor

Definitions

  • the present invention relates to a storage apparatus.
  • Patent Document 1 it is possible to prioritize requests, such as target waiting time, but the requests are stored in the device queue regardless of the priority of the requests. . Therefore, for example, when a high priority request arrives from the host after many low priority requests are stored in the queue, a newly arrived high priority (target waiting time (Short) execution of requests may be hindered.
  • targets waiting time target waiting time
  • a storage apparatus includes a processor, a storage controller having a memory, and a storage device connected to the storage controller.
  • the storage controller has a plurality of queues for storing commands received from the host, and a priority and a target queue depth are set for each of the queues.
  • the processor receives a command with priority from the host, the processor determines whether the number of commands stored in the queue is greater than the target queue depth set in the queue. Based on the probability, it is determined whether the received command can be stored in the queue.
  • the information of the present invention may be described in terms of “aaa table” or the like, but the information may be expressed in a data structure other than a table or the like. Therefore, the “aaa table” or the like may be referred to as “aaa information” to indicate that it does not depend on the data structure.
  • information for identifying “bbb” of the present invention may be described by an expression such as “bbb name”. However, the information for identifying these is not limited to a name, but an identifier, an identification number, Any information can be used as long as it can identify “bbb” such as an address.
  • programs described below may be realized by dedicated hardware.
  • Various programs may be installed in each apparatus by a program distribution server or a computer-readable storage medium.
  • the storage medium for example, an IC card, an SD card, a DVD, or the like may be used.
  • FIG. 1 shows a configuration of a storage apparatus (storage system) 1 according to the first embodiment.
  • the storage device 1 includes a storage controller 10 and a plurality of drives 20 connected to the storage controller 10.
  • the drive 20 is a storage device for storing write data from a host device such as the host 2.
  • the drive 20 may be a storage device using a magnetic disk such as an HDD (Hard Disk Drive) as a recording medium, or a storage device adopting a nonvolatile semiconductor memory such as a flash memory as a storage medium. Good.
  • the drive 20 communicates with the disk controller 10 in accordance with the SAS (Serial Attached SCSI) standard.
  • One or more hosts 2 are connected to the storage controller 10.
  • a management host 5 is connected to the storage controller 10.
  • the storage controller 10 and the host 2 are connected via, for example, an FC-SAN 3 that is a network formed using Fiber Channel, or an IP-SAN 4 that is a network formed using Ethernet.
  • the storage controller 10 and the management host 5 are connected via a LAN (Local Area Network) 6 formed using Ethernet as an example.
  • the storage controller 10 includes at least a processor (CPU) 11, a host interface (denoted as “host I / F” in the figure) 12, a disk interface (denoted as “disk I / F” in the figure) 13, a memory 14, a management I / F 15 for use.
  • the processor 11, host IF 12, disk IF 13, memory 14 and management I / F 15 are interconnected via an internal switch (internal SW) 16.
  • internal SW internal switch
  • FIG. 1 a plurality of these components may be mounted in the storage controller 10 in order to ensure high performance and high availability. Further, instead of the internal SW 16, the components may be connected to each other via a common bus.
  • the disk I / F 13 has at least an interface controller and a transfer circuit.
  • the interface controller is a component for converting a protocol (SAS in one example) used by the drive 20 into a communication protocol (PCI-Express as an example) used in the storage controller 10.
  • the transfer circuit is used when the storage controller 10 transfers data (read, write) to the drive 20.
  • An interface controller that supports a plurality of protocols for example, SAS and SATA
  • a plurality of types of drives 20 SAS standard drive and SATA standard drive
  • the host I / F 12 has at least an interface controller and a transfer circuit, like the disk I / F 13.
  • the interface controller of the host I / F 12 converts the communication protocol (for example, fiber channel or Ethernet) used in the data transfer path between the host 2 and the storage controller 10 and the communication protocol used in the storage controller 10. Is to do.
  • the storage apparatus according to the present embodiment includes a host I / F 12 having an interface controller that supports Fiber Channel, and a host I / F 12 having an interface controller that supports Ethernet.
  • the former host I / F 12 is referred to as “host I / F 12-1”, and the latter host I / F is referred to as “host I / F 12-2”.
  • host I / F 12 When these two are pointed out without distinction, they are expressed as “host I / F 12”. However, it is not essential to have a plurality of types of host I / Fs 12, and the storage apparatus 1 may have a configuration having only one type of host I / F 12.
  • the memory 14 is used to store programs executed by the processor 11 and various management information of the storage device 1 used by the processor.
  • the memory 14 is also used for temporarily storing I / O target data for the drive 20.
  • the storage area in the memory 14 used for temporarily storing I / O target data for the drive 20 is referred to as “cache”.
  • the memory 14 is configured by a volatile storage medium such as DRAM or SRAM. However, as another embodiment, the memory 14 may be configured by using a nonvolatile memory.
  • the processor 11 performs various controls of the storage device 1 by reading and executing the program stored in the memory 14.
  • the memory 14 stores a command processing program and an I / O program.
  • the I / O program is a program for reading data from the drive 14 or the cache or writing data to the drive 14 or the cache in accordance with a command received from the host 2.
  • the command processing program is a program for performing processing such as storing a command received from the host 2 in a queue provided in the storage apparatus 1.
  • the CPU 11 executes the I / O program and the command processing program, so that the processing described here and the processing described below are performed. However, in this specification, the description is prevented from becoming redundant. Therefore, the contents of the process may be described with the program as the subject.
  • the storage apparatus 1 has one or more queues for storing commands.
  • the queue is a FIFO type storage area, and the command processing program stores the command received from the host 2 at the end of one of the queues.
  • the command processing program stores the command added with the current time in the queue. This is to calculate the command processing time later.
  • the I / O program reads the command located at the head of the queue and performs the processing (data read, write, etc.) specified by the command.
  • performing the process specified by the command read from the queue by the I / O program is expressed as “process the command”.
  • the queue may be provided on the memory 14 or may be provided in a storage area such as a buffer in the host I / F 12.
  • the number of queues provided in the storage apparatus 1 can be freely set by an administrator (user) of the storage apparatus 1.
  • each queue has a priority.
  • an integer value of 1 or more is used as information expressing priority.
  • a queue having priority 1 has the highest priority, and the larger the priority value, the lower the priority.
  • a queue having a priority X (X is an integer value of 1 or more) is expressed as “QCT-X”.
  • the priorities are 1, 2,. . . , N queues (QCT-1, QCT-2,..., QCT-n) are shown.
  • a plurality of queues may have the same priority, but in this embodiment, an example will be described in which the priorities set for each queue are all different.
  • the priority is specified, the queue is also uniquely specified at the same time, so the priority is also used as the queue identification number.
  • the I / O program preferentially processes commands (also referred to as high priority commands) stored in a high priority queue. Any method can be adopted as a method for preferentially processing a command having a high priority. For example, as long as a command is stored in QCT-1, the I / O program reads and processes the command from QCT-1, and waits in the queue after QCT-2 until there are no more commands stored in QCT-1. The stored command may not be processed. Alternatively, when the I / O program reads a command from the queue, the frequency of reading the command from the queue with a high priority may be set higher than the frequency of reading the command from the queue with a low priority.
  • FIG. 2 shows a configuration example (command 500) of a command received from the host 2 by the storage apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the command 500 includes at least information of an operation code (Opcode) 501, a LUN 502, an LBA 503, a length (Length) 504, and a priority 505. These pieces of information are collectively referred to as “command parameters” or “parameters”.
  • Opcode 501 is information indicating the type of command (for example, read, write, etc.). Based on the contents of Opcode 501, the I / O program that has read the command from the queue can determine the processing to be performed by itself.
  • the LUN 502, LBA 503, and length (Length) 504 are information for specifying an area on the access target volume.
  • the priority 505 is information indicating the priority of the command, and an integer value of 1 or more is stored.
  • the host 2 determines the priority 505.
  • the command processing program receives the command 500 from the host 2, the command processing program refers to the priority 505 included in the command 500.
  • the value of the priority 505 is X (X is an integer value of 1 or more)
  • the command 500 is stored in QCT-X.
  • the queue in which the command 500 is stored, that is, QCT-X may be expressed as “queue corresponding to priority”.
  • the memory 14 of the storage controller 10 stores at least two types of management information, a queue control setting table T100 and a queue control management table T200. These tables may be stored in a buffer memory on the host I / F 12-1.
  • the queue control setting table T100 is a table for managing attributes (priorities, etc.) of each queue provided in the storage apparatus 1, and attribute information set for one queue is stored in one row. ing.
  • the queue control setting table T100 includes columns of queue priority T101, maximum queue depth T102, target queue depth T103, acceptance probability T104, I / O restriction method T105, average response time threshold T108, and data transfer amount threshold T109. In these columns, the user stores necessary information using the management host 5 or the like.
  • the queue priority T101 stores the priority set in the queue. As described above, an integer value of 1 or more is used for the priority.
  • the maximum queue depth T102 stores the maximum value of the number of commands that can be stored in the queue.
  • the target queue depth T103 is information used in an I / O receipt determination process described later. Details will be described later.
  • the acceptance probability T104 stores a value calculated by a calculation formula of (target queue depth T103 ⁇ maximum queue depth T102).
  • the maximum queue depth T102 and the target queue depth T103 are information set by the user, but the value stored in the acceptance probability T104 is calculated and stored by the storage apparatus. When the maximum queue depth T102 and the target queue depth T103 are set by the user, the storage apparatus 1 calculates an acceptance probability T104.
  • the maximum queue depth T102 and the target queue depth T103 can be arbitrarily set by the user, in principle, the maximum queue depth T102 of the queue with high priority has a value smaller than the maximum queue depth T102 of the queue with low priority. Is set. This is because when the maximum queue depth T102 is large (meaning that the queue length is long), the response time to the host 2 may be long.
  • the target queue depth T103 needs to be set to a value equal to or less than the maximum queue depth T102. It is desirable to set a value such that the higher the priority is, the higher the acceptance probability T104 is. Since the acceptance probability T104 is a value calculated by the above-described calculation formula, the acceptance probability T104 increases as the target queue depth T103 is closer to the maximum queue depth T102. Therefore, it is desirable that a value close to the maximum queue depth T102 is set as the target queue depth T103 of the queue with high priority. When the CPU 11 or the management host 5 calculates the acceptance probability T104 of each queue when the maximum queue depth T102 and the target queue depth T103 are set by the user, the acceptance probability T104 of the queue with a low priority is low.
  • an error message or the like may be output on the screen of the management host 5 to allow the user to redo the setting of the maximum queue depth T102 and the target queue depth T103. In this way, it is possible to make the acceptance probability T104 of a queue with a high priority higher than the acceptance probability T104 of a queue with a low priority.
  • the I / O restriction method T105 has three types of columns: I / O restriction method (FC) T105-1, I / O restriction method (FCoE) T105-2, and I / O restriction method (iSCSI) T105-3. included. These are information used in the I / O restriction process described later, and will be described together with the description of the I / O restriction process.
  • the average response time threshold value T108 and the data transfer amount threshold value T109 are information used in an I / O status determination process described later. These pieces of information will be described together with the description of the I / O status determination process.
  • the maximum queue depth T102 and the acceptance probability T104 may be set by the user.
  • the storage apparatus 1 calculates the target queue depth T103 using the maximum queue depth T102 and the acceptance probability T104.
  • the queue control management table T200 is a table that stores the status of each queue provided in the storage apparatus 1 and statistical information about commands read from each queue and processed. Information about the state of one queue is stored in one row.
  • the queue control management table T200 has columns of queue priority T201, I / O restriction flag T202, queue length T203, average response time T204, data transfer amount T205, and access tendency T206.
  • the queue priority T201 stores the priority set for the queue. As described above, the queue priority T201 is also a queue identification number.
  • the I / O restriction flag T202 stores information indicating whether storage of commands in the queue is restricted. When N is stored in the I / O restriction flag T202, it indicates that the storage of commands in the queue is not restricted. On the other hand, when Y is stored in the I / O restriction flag T202, it means that the storage of commands in the queue is restricted.
  • the number of commands 500 currently stored in the queue is stored.
  • the initial value is set to 0.
  • the command processing program stores the command in the queue, 1 is added to the queue length T203.
  • the I / O program reads a command from the queue, 1 is subtracted from the queue length T203.
  • the average response time T204 includes the processing time when the command stored in the queue is processed by the I / O program (the command processing result (response) from the host 2 to the host 2 after receiving the command).
  • the average value of the time required to return is stored.
  • the processing time when the command is processed by the I / O program may be referred to as “command processing time”.
  • the data transfer amount T205 stores the data transfer amount (read data amount or write data amount per unit time) when the command stored in the queue is processed by the I / O program. .
  • the access tendency T206 information related to the access tendency of the command stored in the queue is stored.
  • the number of commands stored in the queue that is, the queue length T203
  • the average response time T204 exceeds a predetermined threshold
  • “excessive I / O” is displayed in the access tendency T206.
  • the data transfer amount T205 exceeds a predetermined threshold
  • “excessive transfer amount” is stored in the access tendency T206.
  • FIG. 5 shows the flow of processing performed by the command processing program.
  • the command processing program When receiving the command 500 from the host 2, the command processing program refers to the command parameter (S10).
  • the command processing program refers to the priority 505 among the parameters, and determines whether a valid value is stored in the priority 505.
  • a valid value is not stored (S20: NO), that is, when NULL (invalid value, for example, a value that is not used as a priority, such as -1) is stored in the priority 505
  • a command processing program Stores the priority of the queue with the lowest priority among the queues of the storage apparatus 1 in the priority 505 (S30).
  • the command processing program confirms the queue length of the queue corresponding to the priority 505 (S40). For example, when the value of the priority 505 is 2, the command processing program checks the value of the queue length T203 of the row with the queue priority T201 of 2 among the rows of the queue control management table T200. When the queue length has reached the maximum queue depth T102 (S40: YES), the received command 500 cannot be stored in the queue. Therefore, the command processing program returns response information (Queue Full) indicating that there is no space in the queue for storing commands to the host 2 (S50). Thereafter, the command processing program executes the processing after S110, and the processing after S110 will be described later.
  • the command processing program executes the processing after S110, and the processing after S110 will be described later.
  • the command processing program determines whether the queue corresponding to the priority 505 is in I / O restriction (S60). This can be done by checking whether the I / O restriction flag T202 of the queue control management table T200 is Y or not. In the case of Y, that is, when the queue corresponding to the priority level 505 is I / O restricted (S60: YES), the command processing program executes I / O receipt determination processing (S70).
  • the I / O receipt determination process will be described later with reference to FIG. 6, but it is possible to store the received command in the queue by executing the I / O receipt determination process (whether I / O receipt is possible). Or whether it cannot be stored in the queue (I / O cannot be received).
  • the command processing program stores the received command 500 in the queue corresponding to the priority 505 (S90). ).
  • the command 500 stored in the queue is taken out from the queue by the I / O program after a while, and processing (read processing or write processing) is performed (S100). Since the process performed by the I / O program is a known process, detailed description thereof will not be given here.
  • the command processing program performs statistical information calculation processing (S110). Specifically, the values to be stored in the average response time T204 and the data transfer amount T205 are calculated based on the response time and the data transfer amount of the command processed in S100, and the calculation result is calculated as the average response time T204, Stored in the data transfer amount T205.
  • the command processing program executes an I / O status determination process (S120). Details of this processing will be described later with reference to FIG. 8.
  • the access tendency T206 of the queue storing the received command may be changed.
  • the command processing program has a lower priority than the queue where the received command is stored (the value of the queue priority T201).
  • the I / O restriction flag T202 is set to Y, and the process ends. If the access trend T206 is neither excessive I / O nor excessive transfer amount (S130: NO), the command processing program does nothing and ends the process.
  • the command 500 is not stored in the queue even if the queue queue length T203 is less than the maximum queue depth T102.
  • the command processing program responds to the host 2 that the command 500 cannot be accepted by performing the I / O restriction processing (S210). Details of the I / O restriction processing in S210 will be described later with reference to FIG.
  • the command processing program After S210, the command processing program performs statistical information calculation processing (S220) and I / O status determination processing (S230).
  • S220 statistical information calculation processing
  • S230 I / O status determination processing
  • the I / O receipt determination process is a process executed by the I / O receipt determination program.
  • the I / O receipt determination program is called from the command processing program to start execution. As a result of the execution, information on either “I / O reception is possible” or “I / O reception is not possible” Return to processing program.
  • the I / O receipt determination program determines whether the command to be processed requires an I / O restriction (S701).
  • the command having the highest priority 505 is determined as requiring no I / O restriction, and other commands are judged as requiring I / O restriction. If the command to be processed does not require I / O restriction (S701: YES), the I / O receipt determination program returns “I / O receipt is possible” to the command processing program (S710), and the process is terminated.
  • the I / O receipt determination program checks the queue length of the queue in which the command to be processed is stored (S702). Specifically, the value of the queue length T203 of the row in which the queue priority T201 is equal to the priority 505 of the command 500 among the rows of the queue control management table T200 is confirmed. Here, it is assumed that the value of the queue length T203 is A. Further, the I / O receipt determination program confirms the target queue depth of the queue in which the command to be processed is stored (S703). Specifically, the value of the target queue depth T103 of the row in which the queue priority T101 is equal to the priority 505 of the command 500 among the rows of the queue control setting table T100 is confirmed. Here, it is assumed that the value of the target queue depth T103 is B.
  • step S710 the process ends. If A is larger than B (S704: NO), the processes in and after S705 are executed.
  • the I / O receipt determination program confirms the maximum queue depth of the queue in which the command to be processed is stored. (S703). Specifically, the value of the maximum queue depth T102 in the row where the queue priority T101 is equal to the priority 505 of the command 500 among the rows of the queue control setting table T100 is confirmed. Here, it is assumed that this value is C.
  • the I / O receipt determination program generates one random number from 1 to C (S706).
  • any random number generation algorithm can be used as long as it is an algorithm that can generate a value between 1 and C with equal probability.
  • D be the value of the random number generated here. If D is less than or equal to B, the I / O receipt determination program returns “I / O receipt is possible” to the command processing program (S710), and the process is terminated. If D is greater than B, the I / O receipt determination program returns “I / O cannot be received” to the command processing program (S708), and the process ends.
  • the command is determined to be I / O reception with a probability of B ⁇ C (that is, “target queue depth ⁇ maximum queue depth”).
  • the acceptance probability T104 is acquired in S705, and a random number between 0 and 1 is generated in S706. In S707, whether the generated random number is less than the acceptance probability T104 It may be determined whether or not.
  • the I / O restriction process is a process for determining response information to be sent back to the host 2 in response to a command determined to be unreceivable by the I / O reception determination program.
  • the I / O restriction process is a process executed by the I / O restriction program.
  • I / O restriction method T105 Prior to the description of the I / O restriction process, information stored in the I / O restriction method T105 of the queue control setting table T100 will be described.
  • the storage apparatus 1 supports a plurality of communication protocols as communication protocols between the host 2 and the storage apparatus 1. Since the content of the response information returned to the host 2 varies depending on the communication protocol, response information corresponding to the communication protocol is stored in the I / O restriction method T105. Therefore, there are three types of I / O restriction method T105: I / O restriction method (FC) T105-1, I / O restriction method (FCoE) T105-2, and I / O restriction method (iSCSI) T105-3. Includes columns.
  • the response information indicating that the storage apparatus 1 is in a state where the command 500 cannot be received is returned to the host 2
  • a method of returning the response information of the upper protocol layer and a method of returning the response information of the lower protocol layer There is.
  • P_BSY that is response information defined by the lower protocol layer FC-2
  • FC-2 There are a method of returning (Port busy) and a method of returning Queue Full, which is response information defined in FC-4 of the upper protocol layer.
  • each column of the I / O restriction method (FC) T105-1, I / O restriction method (FCoE) T105-2, and I / O restriction method (iSCSI) T105-3 includes response information of a lower protocol layer. And a column for storing response information of the upper protocol layer.
  • response information that the user wishes to return to the host 2 can be stored as appropriate.
  • Response information may be stored only in one side. If response information is stored in both, appropriate response information is selected and returned to the host 2 by an I / O restriction program described later.
  • the response information returned to the host 2 is changed according to the access tendency.
  • the I / O restriction program When the I / O restriction program is started, the I / O restriction program first stores information on the access tendency T206 in the row of the queue control management table T200 where the queue priority T201 is equal to the priority 505 of the command 500. Obtain (S2101). Subsequently, the I / O restriction program obtains information on the I / O restriction method T105 in the row of the queue control setting table T100 where the queue priority T101 is equal to the priority 505 of the command 500 (S2102).
  • the I / O restriction is performed.
  • the program determines whether the information of the access tendency T206 acquired in S2102 is excessive I / O. If there is excessive I / O (S2104: YES), the response information of the higher protocol layer is selected to respond to the host 2 (S2105). On the other hand, if the information of the access tendency T206 acquired in S2102 is not excessive I / O (S2104: NO), the response information of the lower protocol layer is selected and responded to the host 2 (S2106). If it is determined in S2103 that only one piece of information is stored in the I / O restriction method T105 (S2103: NO), the response information stored in the I / O restriction method T105 is selected and the host is selected. 2 is responded (S2110).
  • the I / O status determination process is a process of updating the value of the access tendency T206, and the I / O status determination process is started when the command processing program calls the I / O status determination program in S120 or S230.
  • the I / O status determination program When the I / O status determination program is started, first, the I / O status determination program sets the queue length T203 of the row equal to the priority 505 of the command 500 to be processed among the rows in the queue control management table T200. Average response time T204 and data transfer amount T205 are acquired (S1201). As a result, when the data transfer amount T205 exceeds a predetermined threshold value (this threshold value is referred to as “threshold value 1”) (S1202: YES), the I / O status determination program displays an “transfer amount” in the access tendency T206. Set “Excessive” and finish the process.
  • the I / O status determination program determines whether the queue length T203 exceeds a predetermined threshold (this threshold is referred to as “threshold 2”). judge. If the queue length T203 exceeds the threshold value 2 (S1203: YES), the I / O status determination program sets “I / O excessive” in the access tendency T206 (S1210), and the process ends.
  • the I / O status determination program When the queue length T203 does not exceed the threshold 2 (S1203: NO), the I / O status determination program has exceeded the predetermined threshold (this threshold is referred to as “threshold 3”). If the average response time T204 exceeds the threshold 3 (S1204: YES), “I / O excessive” is set in the access tendency T206 (S1210), and the process is terminated. If the average response time T204 does not exceed the threshold 3 (S1204: NO), the I / O status determination program clears the information set in the access tendency T206 (even if “I / O excess”) (S1205), and the process ends.
  • the storage apparatus has a queue for storing commands for each priority level, and is configured to preferentially process commands with high priority levels.
  • the load on the storage device is high, many commands are stored in the queue in most of the plurality of queues. In such a case, it becomes difficult to maintain the target performance of the commands stored in the high priority queue.

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Abstract

　本発明の一観点に係るストレージ装置は、プロセッサと、メモリを有するストレージコントローラと、前記ストレージコントローラに接続される記憶デバイスとを有する。ストレージコントローラは、ホストから受領したコマンドを格納するためのキューを複数有し、前記キューにはそれぞれ、優先度と目標キュー深度が設定されている。プロセッサはホストから優先度付きのコマンドを受領すると、前記キューに格納されている前記コマンドの数が、前記キューに設定されている前記目標キュー深度よりも多いか判定し、多い場合には所定の確率に基づいて、前記受領したコマンドの前記キューへの格納可否を決定する。

Description

ストレージ装置
　本発明は、ストレージ装置に関する。
　ストレージシステムにQoS(Quality　of　Service)機能を設け、I/O要求毎に適切な性能を維持させる技術が存在する。たとえば特許文献1には、各Workloadの平均待ち時間(おそらく平均応答時間相当の値)を観測し、観測された平均待ち時間よりもWorkloadの目標待ち時間が短い場合には、ストレージ装置のI/Oリクエストを格納するデバイスキューの長さを短くし、逆に観測された平均待ち時間よりもWorkloadの目標待ち時間が長い場合には、デバイスキューの長さを長くする技術が開示されている。あまりに多くのI/O要求がエンキューされると、応答時間が長くなるため、Workloadの目標待ち時間が、観測された平均待ち時間よりも短い場合、デバイスキューの長さを短くすることにより、応答時間が長くなることを防止している。
国際公開第２００４／０８８５４７号
　特許文献1に開示の技術によれば、要求に対して、目標待ち時間などの優先順位付けを行うことは可能であるが、デバイスキューには要求の優先度に関わらず、要求が格納される。そのため、たとえば優先度の低い要求が多数キューに格納された後で、優先度の高い要求がホストから到着した時、優先度の低い要求によって、新たに到着した優先度の高い（目標待ち時間の短い）要求の実行が阻害されることがある。
　本発明の一観点に係るストレージ装置は、プロセッサと、メモリを有するストレージコントローラと、前記ストレージコントローラに接続される記憶デバイスとを有する。ストレージコントローラは、ホストから受領したコマンドを格納するためのキューを複数有し、前記キューにはそれぞれ、優先度と目標キュー深度が設定されている。プロセッサはホストから優先度付きのコマンドを受領すると、前記キューに格納されている前記コマンドの数が、前記キューに設定されている前記目標キュー深度よりも多いか判定し、多い場合には所定の確率に基づいて、前記受領したコマンドの前記キューへの格納可否を決定する。
　本発明によれば、優先度の低いアクセス要求によって、優先度の高いアクセス要求の実行が阻害されることを防ぐことができる。
実施例に係る計算機システムのハードウェア構成図である。 キューとコマンドの構造の例である。 キュー制御用設定テーブルの構成の説明図である。 キュー制御管理テーブルの構成の説明図である。 コマンド処理プログラムのフローチャートである。 Ｉ／Ｏ受領判定処理のフローチャートである。 Ｉ／Ｏ制限処理のフローチャートである。 Ｉ／Ｏ状況判定処理のフローチャートである。
　以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施例の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　また、以後の説明では「ａａａテーブル」等の表現にて本発明の情報を説明する場合があるが、これら情報は、テーブル等のデータ構造以外で表現されていてもよい。そのため、データ構造に依存しないことを示すために「ａａａテーブル」等について「ａａａ情報」と呼ぶことがある。また、「ｂｂｂ名」等の表現にて本発明の「ｂｂｂ」を識別するための情報を説明する場合があるが、これらの識別するための情報は、名前に限られず、識別子や識別番号、アドレスなど、「ｂｂｂ」が特定できる情報であればよい。
　また、以降で説明されるプログラムの一部または全ては、専用ハードウェアによって実現されてもよい。また、各種プログラムはプログラム配布サーバや、計算機が読み取り可能な記憶メディアによって各装置にインストールされてもよい。記憶メディアとしては、例えば、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等であってもよい。
　図１は、実施例１に係るストレージ装置（ストレージシステム）１の構成を示す。ストレージ装置１は、ストレージコントローラ１０と、ストレージコントローラ１０に接続された複数のドライブ２０を有する。
　ドライブ２０は、ホスト２などの上位装置からのライトデータを格納するための記憶デバイスである。ドライブ２０として、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）等の磁気ディスクを記録媒体とする記憶デバイスが用いられてもよいし、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリを記憶媒体として採用した記憶デバイスが用いられてもよい。ドライブ２０は一例として、ＳＡＳ（Ｓｅｒｉａｌ　Ａｔｔａｃｈｅｄ　ＳＣＳＩ）規格に従って、ディスクコントローラ１０との通信を行う。
　ストレージコントローラ１０には、１以上のホスト２が接続される。またストレージコントローラ１０には、管理ホスト５が接続される。ストレージコントローラ１０とホスト２とはたとえば、ファイバチャネルを用いて形成されるネットワークであるＦＣ－ＳＡＮ３、またはイーサネットを用いて形成されるネットワークであるＩＰ－ＳＡＮ４を介して接続される。ストレージコントローラ１０と管理ホスト５とは、一例としてイーサネットを用いて形成されるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）６を介して接続される。
　ストレージコントローラ１０は少なくとも、プロセッサ（ＣＰＵ）１１、ホストインタフェース（図中では「ホストＩ／Ｆ」と表記）１２、ディスクインタフェース（図中では「ディスクＩ／Ｆ」と表記）１３、メモリ１４、管理用Ｉ／Ｆ１５を有する。そしてプロセッサ１１、ホストＩＦ１２、ディスクＩＦ１３、メモリ１４、管理用Ｉ／Ｆ１５は、内部スイッチ（内部ＳＷ）１６を介して相互接続されている。図１ではこれらの構成要素がそれぞれ１つだけ示されているが、高性能化及び高可用性の確保のため、これらの構成要素のそれぞれがストレージコントローラ１０内に複数搭載されていてもよい。また内部ＳＷ１６ではなく、共通バスを介して各構成要素が相互接続された構成にしてもよい。
　ディスクＩ／Ｆ１３は少なくとも、インタフェースコントローラと転送回路を有する。インタフェースコントローラは、ドライブ２０の用いているプロトコル（一例ではＳＡＳ）をストレージコントローラ１０内部で用いられている通信プロトコル（一例としてＰＣＩ－Ｅｘｐｒｅｓｓ）に変換するためのコンポーネントである。転送回路は、ストレージコントローラ１０が、ドライブ２０に対してデータの転送（リード、ライト）を行う際に用いられる。なお、インタフェースコントローラとして、複数のプロトコル（たとえばＳＡＳとＳＡＴＡ）をサポートするインタフェースコントローラを採用してもよい。その場合、ディスクＩ／Ｆ１３には、複数種類のドライブ２０（ＳＡＳ規格のドライブとＳＡＴＡ規格のドライブ）を接続可能である。
　ホストＩ／Ｆ１２は、ディスクＩ／Ｆ１３と同様に、少なくともインタフェースコントローラと転送回路を有する。ホストＩ／Ｆ１２が有するインタフェースコントローラは、ホスト２とストレージコントローラ１０間のデータ転送経路で用いられている通信プロトコル（たとえばファイバチャネルまたはイーサネット）と、ストレージコントローラ１０内部で用いられている通信プロトコルを変換するためのものである。本実施例に係るストレージ装置は、ファイバチャネルをサポートするインタフェースコントローラを備えたホストＩ／Ｆ１２と、イーサネットをサポートするインタフェースコントローラを備えたホストＩ／Ｆ１２とを有する。以下では、前者のホストＩ／Ｆ１２のことを「ホストＩ／Ｆ１２－１」と表記し、後者のホストＩ／Ｉは「ホストＩ／Ｆ１２－２」と表記する。またこの２つを区別せずに指す場合には、「ホストＩ／Ｆ１２」と表記する。ただし、複数種類のホストＩ／Ｆ１２を有することは必須ではなく、ストレージ装置１が１種類のホストＩ／Ｆ１２のみを有する構成でも良い。
　メモリ１４は、プロセッサ１１が実行するプログラムや、プロセッサが使用するストレージ装置１の各種管理情報を記憶するために用いられる。またメモリ１４は、ドライブ２０に対するＩ／Ｏ対象データを一時的に記憶するためにも用いられる。以下、ドライブ２０に対するＩ／Ｏ対象データを一時的に記憶するために用いられる、メモリ１４中の記憶領域を、「キャッシュ」と呼ぶ。メモリ１４はＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の揮発性記憶媒体で構成されるが、別の実施形態として、不揮発性メモリを用いてメモリ１４を構成してもよい。
　プロセッサ１１は、メモリ１４に格納されたプログラムを読み出して実行することで、ストレージ装置１の各種制御を行う。本実施例に係るストレージ装置では少なくとも、メモリ１４には、コマンド処理プログラム、Ｉ／Ｏプログラムが格納されている。Ｉ／Ｏプログラムは、ホスト２から受信したコマンドに従って、ドライブ１４またはキャッシュからデータを読み出す、あるいはドライブ１４またはキャッシュにデータを書き込む処理を行うためのプログラムである。コマンド処理プログラムは、ホスト２から受信したコマンドを、ストレージ装置１に設けられているキューに格納する等の処理を行うためのプログラムである。なお、ＣＰＵ１１がＩ／Ｏプログラムやコマンド処理プログラムを実行することにより、ここで述べた処理や、以降で説明する処理が行われるものであるが、本明細書では説明が冗長になることを防ぐため、プログラムを主語として処理の内容を説明することがある。
　コマンド処理プログラムが実施する処理の概要を説明する。本実施例に係るストレージ装置１は、コマンドを格納するためのキューを１以上有する。キューはＦＩＦＯ型の記憶領域で、コマンド処理プログラムはホスト２から受信したコマンドを、いずれかのキューの終端に格納する。なお、コマンドがキューに格納される際、コマンド処理プログラムはコマンドにその時の時刻を付加したものをキューに格納する。これは後で、コマンドの処理時間を算出するためである。
　一方Ｉ／Ｏプログラムは、キューの先頭に位置するコマンドを読み出して、コマンドで指定されている処理（データのリードやライト等）を行う。以下では、Ｉ／Ｏプログラムが、キューから読み出されたコマンドで指定されている処理を行うことを、「コマンドを処理する」と表現する。キューはメモリ１４上に設けられていてもよいし、あるいはホストＩ／Ｆ１２内のバッファなどの記憶領域内に設けられてもよい。
　キューとコマンドの構造の例を、図２に示す。ストレージ装置１に設けられるキューの数は、ストレージ装置１の管理者（ユーザ）が自由に設定できる。ストレージ装置１にキューが複数設けられる場合、各キューはそれぞれ優先度を有する。本実施例では優先度を表現する情報として、１以上の整数値を用いる。優先度１を有するキューが最も優先度が高く、優先度の数値が大きいほど、優先度が低いことを表す。
　また、優先度がＸ（Ｘは１以上の整数値）のキューのことを、「ＱＣＴ－Ｘ」と表記する。図２には、優先度が１、２、．．．、ｎのキュー（ＱＣＴ－１、ＱＣＴ－２、．．．、ＱＣＴ－ｎ）が示されている。また、複数のキューが同一の優先度を有していてもよいが、本実施例では、各キューに設定されている優先度はすべて異なる場合の例について説明する。これにより、優先度が特定されると、同時にキューも一意に特定されるので、優先度はキューの識別番号としても用いられる。
　Ｉ／Ｏプログラムは、優先度の高いキューに格納されているコマンド（優先度の高いコマンド、ともいう）を優先的に処理する。優先度の高いコマンドを優先的に処理する方法には、任意の方法を採用可能である。たとえばＩ／Ｏプログラムは、ＱＣＴ－１にコマンドが格納されている限り、ＱＣＴ－１からコマンドを読み出して処理し、ＱＣＴ－１に格納されているコマンドがなくなるまで、ＱＣＴ－２以降のキューに格納されているコマンドの処理を行わないようにしてもよい。あるいはＩ／Ｏプログラムは、キューからコマンドを読み出すとき、優先度の高いキューからコマンドを読み出す頻度を、優先度が低いキューからコマンドを読み出す頻度よりも高くするようにしてもよい。
　図２には、本実施例に係るストレージ装置１がホスト２から受信するコマンドの構成例（コマンド５００）が示されている。コマンド５００には少なくとも、オペレーションコード（Ｏｐｃｏｄｅ）５０１、ＬＵＮ５０２、ＬＢＡ５０３、長さ（Ｌｅｎｇｔｈ）５０４、優先度５０５という情報が含まれている。なお、これらの情報を総称して、「コマンドパラメータ」または「パラメータ」と呼ぶ。
　Ｏｐｃｏｄｅ５０１は、コマンドの種類（たとえばリード、ライト等）を表す情報である。キューからコマンドを読み出したＩ／ＯプログラムはＯｐｃｏｄｅ５０１の内容に基づいて、自身が行うべき処理を決定できる。ＬＵＮ５０２、ＬＢＡ５０３、長さ（Ｌｅｎｇｔｈ）５０４は、アクセス対象のボリューム上の領域を特定する情報である。
　優先度５０５は、コマンドの優先度を表す情報であり、１以上の整数値が格納されている。ホスト２がコマンドを発行する時に、ホスト２が優先度５０５を決定する。コマンド処理プログラムはホスト２からコマンド５００を受信すると、コマンド５００に含まれている優先度５０５を参照する。優先度５０５の値がＸ（Ｘは１以上の整数値）の場合、ＱＣＴ－Ｘにコマンド５００を格納する。以下、コマンド５００の優先度５０５の値がＸの場合、このコマンド５００が格納されるべきキュー、つまりＱＣＴ－Ｘのことを、「優先度に対応するキュー」と表現することもある。
　続いて、本実施例に係るストレージ装置１で説明される処理を実行するために必要となる管理情報について説明する。ストレージコントローラ１０のメモリ１４には少なくとも、キュー制御用設定テーブルＴ１００、キュー制御管理テーブルＴ２００という、２種類の管理情報が格納される。これらのテーブルは、ホストＩ／Ｆ１２－１上のバッファメモリに格納しても良い。
　図３を用いて、キュー制御用設定テーブルＴ１００の内容を説明する。キュー制御用設定テーブルＴ１００は、ストレージ装置１に設けられた各キューの属性（優先度等）を管理するためのテーブルで、１つの行に、１つのキューに設定されている属性情報が格納されている。キュー制御用設定テーブルＴ１００は、キュー優先度Ｔ１０１、最大キュー深度Ｔ１０２、目標キュー深度Ｔ１０３、受入確率Ｔ１０４、Ｉ／Ｏ制限方式Ｔ１０５、平均応答時間閾値Ｔ１０８、データ転送量閾値Ｔ１０９のカラムを有する。これらのカラムには、ユーザが管理ホスト５等を用いて、必要な情報を格納する。
　キュー優先度Ｔ１０１には、キューに設定されている優先度が格納される。上で述べたとおり、優先度には１以上の整数値が用いられる。最大キュー深度Ｔ１０２には、キューに格納可能なコマンドの数の最大値が格納される。目標キュー深度Ｔ１０３は、後述するＩ／Ｏ受領判定処理で用いられる情報である。詳細は後述する。また受入確率Ｔ１０４には、（目標キュー深度Ｔ１０３÷最大キュー深度Ｔ１０２）の計算式で算出される値が格納される。最大キュー深度Ｔ１０２と目標キュー深度Ｔ１０３は、ユーザによって設定される情報だが、受入確率Ｔ１０４に格納される値はストレージ装置が算出して格納する。ユーザによって最大キュー深度Ｔ１０２と目標キュー深度Ｔ１０３が設定された時点で、ストレージ装置１が受入確率Ｔ１０４を算出する。
　最大キュー深度Ｔ１０２、目標キュー深度Ｔ１０３は、ユーザによって任意に設定可能だが、原則として、優先度の高いキューの最大キュー深度Ｔ１０２には、優先度の低いキューの最大キュー深度Ｔ１０２よりも小さな値が設定される。最大キュー深度Ｔ１０２が大きい（キューの長さが長いことを意味する）場合、ホスト２への応答時間が長くなることがあるためである。
　また目標キュー深度Ｔ１０３は最大キュー深度Ｔ１０２以下の値が設定される必要がある。そして、優先度の高いキューほど、受入確率Ｔ１０４が高くなるような値が設定されることが望ましい。受入確率Ｔ１０４は上で述べた計算式で算出される値であるから、目標キュー深度Ｔ１０３が最大キュー深度Ｔ１０２に近い値であればあるほど、受入確率Ｔ１０４が高くなる。そのため、優先度の高いキューの目標キュー深度Ｔ１０３には、最大キュー深度Ｔ１０２に近い値が設定されることが望ましい。なお、ＣＰＵ１１あるいは管理ホスト５は、ユーザによって最大キュー深度Ｔ１０２と目標キュー深度Ｔ１０３が設定されて各キューの受入確率Ｔ１０４を算出した時、優先度の低いキューの受入確率Ｔ１０４が、優先度の低いキューの受入確率Ｔ１０４以上だった場合に、管理ホスト５の画面にエラーメッセージ等を出力して、ユーザに最大キュー深度Ｔ１０２と目標キュー深度Ｔ１０３の設定のやり直しを行わせるようにしてもよい。このようにすると、優先度の高いキューの受入確率Ｔ１０４を、優先度の低いキューの受入確率Ｔ１０４より高くすることができる。
　Ｉ／Ｏ制限方式Ｔ１０５には、Ｉ／Ｏ制限方式（ＦＣ）Ｔ１０５－１、Ｉ／Ｏ制限方式（ＦＣｏＥ）Ｔ１０５－２、Ｉ／Ｏ制限方式（ｉＳＣＳＩ）Ｔ１０５－３の３種類のカラムが含まれる。これらは、後述するＩ／Ｏ制限処理で用いられる情報で、Ｉ／Ｏ制限処理の説明の際にあわせて説明する。
　平均応答時間閾値Ｔ１０８、データ転送量閾値Ｔ１０９は、後述するＩ／Ｏ状況判定処理で用いられる情報である。これらの情報については、Ｉ／Ｏ状況判定処理の説明の際にあわせて説明する。
　なお、上では、最大キュー深度Ｔ１０２と目標キュー深度Ｔ１０３をユーザが設定する例について説明したが、別の実施形態として、ユーザによって最大キュー深度Ｔ１０２と受入確率Ｔ１０４が設定されるようにしてもよい。この場合、ストレージ装置１は最大キュー深度Ｔ１０２と受入確率Ｔ１０４を用いて目標キュー深度Ｔ１０３を算出する。
　続いて図４を用いて、キュー制御管理テーブルＴ２００の内容を説明する。キュー制御管理テーブルＴ２００は、ストレージ装置１に設けられた各キューの状態、及び各キューから読み出されて処理されたコマンドについての統計情報を格納するテーブルである。１つの行に、１つのキューの状態についての情報が格納されている。キュー制御管理テーブルＴ２００は、キュー優先度Ｔ２０１、Ｉ／Ｏ制限フラグＴ２０２、キュー長Ｔ２０３、平均応答時間Ｔ２０４、データ転送量Ｔ２０５、アクセス傾向Ｔ２０６のカラムを有する。
　キュー優先度Ｔ２０１には、キューに設定されている優先度が格納される。上で述べたとおり、キュー優先度Ｔ２０１は、キューの識別番号でもある。Ｉ／Ｏ制限フラグＴ２０２は、キューへのコマンドの格納が制限されているか否かを表す情報が格納される。Ｉ／Ｏ制限フラグＴ２０２にＮが格納されているとき、キューへのコマンドの格納が制限されていないことを表す。一方Ｉ／Ｏ制限フラグＴ２０２にＹが格納されているとき、キューへのコマンドの格納が制限されていることを意味する。
　キュー長Ｔ２０３には、現時点でキューに格納されているコマンド５００の数が格納される。初期値は０に設定される。コマンド処理プログラムがキューにコマンドを格納した時点で、キュー長Ｔ２０３に１を加算する。Ｉ／Ｏプログラムがキューからコマンドを読み出した時、キュー長Ｔ２０３から１を減算する。
　平均応答時間Ｔ２０４には、キューに格納されていたコマンドが、Ｉ／Ｏプログラムによって処理される時の処理時間（ホスト２からコマンドを受信してから、ホスト２にそのコマンドの処理結果（応答）を返すまでの所要時間）の平均値が格納される。以下、コマンドがＩ／Ｏプログラムによって処理される時の処理時間のことを、「コマンドの処理時間」と呼ぶこともある。データ転送量Ｔ２０５には、キューに格納されていたコマンドがＩ／Ｏプログラムによって処理された時の、単位時間あたりのデータ転送量（単位時間あたりのリードデータ量あるいはライトデータ量）が格納される。
　アクセス傾向Ｔ２０６には、キューに格納されていたコマンドのアクセス傾向に関する情報が格納される。本実施例では、キューに格納されるコマンド数（つまりキュー長Ｔ２０３）が所定数より多い時、あるいは平均応答時間Ｔ２０４が所定の閾値を超過する場合、アクセス傾向Ｔ２０６に「Ｉ／Ｏ過多」が格納される。またデータ転送量Ｔ２０５が所定の閾値を超過する場合、アクセス傾向Ｔ２０６に「転送量過多」が格納される。これらは後述するＩ／Ｏ状況判定処理において実施される。
　続いて、ホスト２からコマンド５００を受信した時に、ストレージ装置１が行う処理の流れを説明していく。図５はコマンド処理プログラムによって行われる処理の流れを示している。
　コマンド処理プログラムは、ホスト２からコマンド５００を受領すると、コマンドのパラメータを参照する（Ｓ１０）。コマンド処理プログラムは特にパラメータのうち、優先度５０５を参照し、優先度５０５に有効値が格納されているか判定する。有効値が格納されていない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、つまり優先度５０５にＮＵＬＬ（無効値。たとえば－１などの、優先度として用いられることのない値）が格納されていた場合、コマンド処理プログラムは優先度５０５に、ストレージ装置１が有するキューのうち最も優先度の低いキューの優先度を格納する（Ｓ３０）。
　続いてコマンド処理プログラムは、優先度５０５に対応するキューのキュー長を確認する（Ｓ４０）。たとえば優先度５０５の値が２の場合、コマンド処理プログラムはキュー制御管理テーブルＴ２００の各行のうち、キュー優先度Ｔ２０１が２の行のキュー長Ｔ２０３の値を確認する。キュー長が最大キュー深度Ｔ１０２に達している場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、受信したコマンド５００をキューに格納することができない。そのためコマンド処理プログラムは、ホスト２に対して、コマンドを格納するキューに空きがない旨を表す応答情報（Ｑｕｅｕｅ　Ｆｕｌｌ）を返却する（Ｓ５０）。この後コマンド処理プログラムは、Ｓ１１０以降の処理を実行するが、Ｓ１１０以降の処理については後述する。
　キュー長が最大キュー深度Ｔ１０２未満の場合（Ｓ４０：ＮＯ）、コマンド処理プログラムは優先度５０５に対応するキューがＩ／Ｏ制限中であるか判定する（Ｓ６０）。これはキュー制御管理テーブルＴ２００のＩ／Ｏ制限フラグＴ２０２がＹであるか否かを確認すればよい。Ｙの場合、つまり優先度５０５に対応するキューがＩ／Ｏ制限中である場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）、コマンド処理プログラムはＩ／Ｏ受領判定処理を実行する（Ｓ７０）。Ｉ／Ｏ受領判定処理については、後で図６を用いて説明するが、Ｉ／Ｏ受領判定処理が実行されることにより、受信したコマンドをキューに格納可能か（Ｉ／Ｏ受領可か）、あるいはキューに格納不可能か（Ｉ／Ｏ受領不可か）が決定される。
　Ｉ／Ｏ受領判定処理が実行された結果、Ｉ／Ｏ受領可と決定された場合（Ｓ８０：ＹＥＳ）、コマンド処理プログラムは、受信したコマンド５００を優先度５０５に対応するキューに格納する（Ｓ９０）。キューに格納されたコマンド５００はしばらく後に、Ｉ／Ｏプログラムによってキューから取り出され、処理（リード処理あるいはライト処理等）が行われる（Ｓ１００）。Ｉ／Ｏプログラムによって行われる処理は公知の処理であるため、ここでは詳細な説明は行わない。
　Ｓ１００で、Ｉ／Ｏプログラムによるコマンド５００の処理が完了した後、コマンド処理プログラムは統計情報計算処理を行う（Ｓ１１０）。具体的には、Ｓ１００で処理されたコマンドの応答時間、データ転送量をもとにして、平均応答時間Ｔ２０４、データ転送量Ｔ２０５に格納すべき値を計算し、計算結果を平均応答時間Ｔ２０４、データ転送量Ｔ２０５に格納する。
　続いてコマンド処理プログラムは、Ｉ／Ｏ状況判定処理を実行する（Ｓ１２０）。この処理の詳細は後で図８を用いて説明するが、Ｓ１２０が実行された結果、受信したコマンドの格納されていたキューのアクセス傾向Ｔ２０６が変更されることがある。アクセス傾向Ｔ２０６がＩ／Ｏ過多あるいは転送量過多であった場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、コマンド処理プログラムは、受信したコマンドの格納されていたキューよりも優先度が低いキュー（キュー優先度Ｔ２０１の値が大きいキュー）について、Ｉ／Ｏ制限フラグＴ２０２をＹにし、処理を終了する。またアクセス傾向Ｔ２０６がＩ／Ｏ過多でなく、かつ転送量過多でもない場合（Ｓ１３０：ＮＯ）には、コマンド処理プログラムは何もせずに処理を終了する。
　Ｓ８０の判定でＩ／Ｏ受領不可である場合（Ｓ８０：ＮＯ）、キューのキュー長Ｔ２０３が最大キュー深度Ｔ１０２未満であっても、コマンド５００をキューに格納しない。コマンド処理プログラムはＩ／Ｏ制限処理（Ｓ２１０）を行うことにより、ホスト２に対し、コマンド５００を受け付けられない旨を応答する。Ｓ２１０のＩ／Ｏ制限処理の詳細は、後で図７を用いて説明する。
　Ｓ２１０の後、コマンド処理プログラムは統計情報計算処理（Ｓ２２０）、Ｉ／Ｏ状況判定処理（Ｓ２３０）を行う。Ｓ２２０の処理はＳ１１０と同じであり、またＳ２３０の処理はＳ１２０と同じである。
　Ｓ２３０を実行した結果、受信したコマンドの格納先であるキューのアクセス傾向Ｔ２０６がＩ／Ｏ過多あるいは転送量過多であった場合（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、コマンド処理プログラムは何もせずに処理を終了する。アクセス傾向Ｔ２０６がＩ／Ｏ過多でもなく、転送量過多でもない場合（Ｓ２４０：ＮＯ）、コマンド処理プログラムは、受信したコマンドの格納先であるキューについて、Ｉ／Ｏ制限フラグＴ２０２をＮにし（Ｓ２５０）、処理を終了する。
　続いて図６を用いて、Ｓ７０のＩ／Ｏ受領判定処理の流れを説明する。Ｉ／Ｏ受領判定処理は、Ｉ／Ｏ受領判定プログラムが実行する処理である。またＩ／Ｏ受領判定プログラムはコマンド処理プログラムから呼び出されることによって、実行が開始され、実行の結果として、「Ｉ／Ｏ受領可」あるいは「Ｉ／Ｏ受領不可」のいずれかの情報を、コマンド処理プログラムに返却する。
　最初にＩ／Ｏ受領判定プログラムは、処理対象のコマンドがＩ／Ｏ制限不要か判定する（Ｓ７０１）。本実施例に係るストレージ装置１では、優先度５０５が最も高いコマンドは、Ｉ／Ｏ制限不要と判断し、またそれ以外のコマンドはＩ／Ｏ制限必要と判断する。処理対象のコマンドがＩ／Ｏ制限不要の場合（Ｓ７０１：ＹＥＳ）、Ｉ／Ｏ受領判定プログラムは「Ｉ／Ｏ受領可」をコマンド処理プログラムに返却し（Ｓ７１０）、処理を終了する。
　処理対象のコマンドがＩ／Ｏ制限必要の場合（Ｓ７０１：Ｎｏ）、Ｉ／Ｏ受領判定プログラムは処理対象のコマンドが格納されるべきキューのキュー長を確認する（Ｓ７０２）。具体的にはキュー制御管理テーブルＴ２００の行のうち、キュー優先度Ｔ２０１がコマンド５００の優先度５０５と等しい行のキュー長Ｔ２０３の値を確認する。ここでは仮に、キュー長Ｔ２０３の値がＡであったとする。さらにＩ／Ｏ受領判定プログラムは、処理対象のコマンドが格納されるべきキューの目標キュー深度を確認する（Ｓ７０３）。具体的にはキュー制御用設定テーブルＴ１００の行のうち、キュー優先度Ｔ１０１がコマンド５００の優先度５０５と等しい行の目標キュー深度Ｔ１０３の値を確認する。ここでは仮に目標キュー深度Ｔ１０３の値がＢであったとする。
　Ｓ７０２で確認したキュー長（Ａ）が、Ｓ７０３で確認したキュー深度（Ｂ）以下の場合（Ｓ７０４：ＹＥＳ、Ｉ／Ｏ受領判定プログラムは「Ｉ／Ｏ受領可」をコマンド処理プログラムに返却し（Ｓ７１０）、処理を終了する。ＡがＢより大きい場合には（Ｓ７０４：ＮＯ）、Ｓ７０５以降の処理が実行される。
　Ｓ７０５ではＩ／Ｏ受領判定プログラムは、処理対象のコマンドが格納されるべきキューの最大キュー深度を確認する。（Ｓ７０３）。具体的にはキュー制御用設定テーブルＴ１００の行のうち、キュー優先度Ｔ１０１がコマンド５００の優先度５０５と等しい行の最大キュー深度Ｔ１０２の値を確認する。ここでは仮にこの値がＣであったとする。
　次にＩ／Ｏ受領判定プログラムは、１以上Ｃ以下の乱数を１つ生成する（Ｓ７０６）。乱数生成には、１以上Ｃ以下の値を等確率で生成可能なアルゴリズムであれば、任意の乱数生成アルゴリズムを用いることができる。ここで生成された乱数の値をＤとする。ＤがＢ以下の場合、Ｉ／Ｏ受領判定プログラムは「Ｉ／Ｏ受領可」をコマンド処理プログラムに返却し（Ｓ７１０）、処理を終了する。ＤがＢより大きい場合には、Ｉ／Ｏ受領判定プログラムは「Ｉ／Ｏ受領不可」をコマンド処理プログラムに返却し（Ｓ７０８）、処理を終了する。
　つまりＩ／Ｏ受領判定プログラムでは、Ｂ÷Ｃ（つまり「目標キュー深度÷最大キュー深度」）の確率で、コマンドをＩ／Ｏ受領可と判定する。なお、Ｓ７０５～Ｓ７０７で、Ｂ÷Ｃを算出する代わりに、Ｓ７０５で受入確率Ｔ１０４を取得し、Ｓ７０６で０以上１以下の乱数を生成し、Ｓ７０７では、生成された乱数が受入確率Ｔ１０４以下か否かを判定するようにしてもよい。
　続いて、Ｓ２１０のＩ／Ｏ制限処理の流れを、図７を用いて説明する。Ｉ／Ｏ制限処理は、Ｉ／Ｏ受領判定プログラムによってＩ／Ｏ受領不可と判定されたコマンドに対し、ホスト２に返送する応答情報を決定するための処理である。Ｉ／Ｏ制限処理は、Ｉ／Ｏ制限プログラムが実行する処理である。
　Ｉ／Ｏ制限処理の説明の前に、キュー制御用設定テーブルＴ１００のＩ／Ｏ制限方式Ｔ１０５に格納されている情報について説明する。Ｉ／Ｏ制限方式Ｔ１０５にはＩ／Ｏ受領判定プログラムによってＩ／Ｏ受領不可と判定されたコマンドに対し、ホスト２に返送する応答情報の候補が格納されている。本実施例に係るストレージ装置１は、ホスト２とストレージ装置１間の通信プロトコルとして、複数の通信プロトコルをサポートする。ホスト２へ返送する応答情報の内容は、通信プロトコルによって異なるため、Ｉ／Ｏ制限方式Ｔ１０５には通信プロトコルに応じた応答情報が格納される。そのため、Ｉ／Ｏ制限方式Ｔ１０５には、Ｉ／Ｏ制限方式（ＦＣ）Ｔ１０５－１、Ｉ／Ｏ制限方式（ＦＣｏＥ）Ｔ１０５－２、Ｉ／Ｏ制限方式（ｉＳＣＳＩ）Ｔ１０５－３の３種類のカラムが含まれる。
　また、ストレージ装置１がコマンド５００を受け付けられない状態にある旨の応答情報をホスト２に返送する場合、上位プロトコルレイヤの応答情報を返送する方法と、下位プロトコルレイヤの応答情報を返送する方法とがある。たとえばファイバチャネル（ＦＣ）プロトコルの場合、ストレージ装置１がコマンド５００を受け付けられない状態にある旨をホスト２に通知したい場合、下位プロトコルレイヤであるＦＣ－２で定められている応答情報であるＰ＿ＢＳＹ（Ｐｏｒｔ　ｂｕｓｙ）を返送する方法と、上位プロトコルレイヤのＦＣ－４で規定されている応答情報であるＱｕｅｕｅ　Ｆｕｌｌを返送する方法がある。
　そのため、Ｉ／Ｏ制限方式（ＦＣ）Ｔ１０５－１、Ｉ／Ｏ制限方式（ＦＣｏＥ）Ｔ１０５－２、Ｉ／Ｏ制限方式（ｉＳＣＳＩ）Ｔ１０５－３のそれぞれのカラムには、下位プロトコルレイヤの応答情報を格納する欄と、上位プロトコルレイヤの応答情報を格納する欄とが含まれる。これらのカラムにはユーザが適宜、ホスト２に返送したい応答情報を格納できる。ただし、必ずしも上位プロトコルレイヤの応答情報を格納する欄と下位プロトコルレイヤの応答情報を格納する欄の両方に、応答情報を格納する必要はない。一方のみに応答情報が格納されていてもよい。両方に応答情報が格納されている場合には、後述するＩ／Ｏ制限プログラムにより、適切な応答情報が選択されて、ホスト２に返送される。
　一般に、ホスト２から受信するコマンド数が過大な場合には、上位プロトコルレイヤの応答情報を返送するほうが、ホスト２からのアクセス要求を抑止できる。また、（単位時間あたりの）データ転送量が過大な状態にある場合には、下位プロトコルレイヤの応答情報を返送し、ホスト２とストレージ装置１間のデータ転送量を抑制させる方が望ましい。そのため、本実施例に係るストレージ装置１では、アクセス傾向によって、ホスト２に返送する応答情報を変更する。
　以下、Ｉ／Ｏ制限プログラムの処理の流れを説明する。Ｉ／Ｏ制限プログラムが開始されると、最初にＩ／Ｏ制限プログラムはキュー制御管理テーブルＴ２００の行のうち、キュー優先度Ｔ２０１がコマンド５００の優先度５０５と等しい行のアクセス傾向Ｔ２０６の情報を取得する（Ｓ２１０１）。続いてＩ／Ｏ制限プログラムは、キュー制御用設定テーブルＴ１００の行のうち、キュー優先度Ｔ１０１がコマンド５００の優先度５０５と等しい行のＩ／Ｏ制限方式Ｔ１０５の情報を取得する（Ｓ２１０２）。
　Ｉ／Ｏ制限方式Ｔ１０５に、複数の情報が格納されている場合、つまり上位プロトコルレイヤの応答情報と下位プロトコルレイヤの応答情報の両方が格納されている場合（Ｓ２１０３：ＹＥＳ）、Ｉ／Ｏ制限プログラムはＳ２１０２で取得したアクセス傾向Ｔ２０６の情報がＩ／Ｏ過多であるか否か判定する。Ｉ／Ｏ過多の場合（Ｓ２１０４：ＹＥＳ）、上位プロトコルレイヤの応答情報を選択してホスト２に応答する（Ｓ２１０５）。逆にＳ２１０２で取得したアクセス傾向Ｔ２０６の情報がＩ／Ｏ過多でない場合（Ｓ２１０４：ＮＯ）、下位プロトコルレイヤの応答情報を選択してホスト２に応答する（Ｓ２１０６）。また、Ｓ２１０３の判定で、Ｉ／Ｏ制限方式Ｔ１０５に、１つの情報しか格納されていない場合には（Ｓ２１０３：ＮＯ）、Ｉ／Ｏ制限方式Ｔ１０５に格納されている応答情報を選択してホスト２に応答する（Ｓ２１１０）。
　次に、Ｓ１２０あるいはＳ２３０で実行されるＩ／Ｏ状況判定処理の流れを、図８を用いて説明する。Ｉ／Ｏ状況判定処理は、アクセス傾向Ｔ２０６の値を更新する処理で、Ｓ１２０あるいはＳ２３０でコマンド処理プログラムがＩ／Ｏ状況判定プログラムを呼び出すことで、Ｉ／Ｏ状況判定処理が開始される。
　Ｉ／Ｏ状況判定プログラムが開始されると、最初にＩ／Ｏ状況判定プログラムはキュー制御管理テーブルＴ２００内の行のうち、処理対象のコマンド５００の優先度５０５と等しい行の、キュー長Ｔ２０３、平均応答時間Ｔ２０４、データ転送量Ｔ２０５を取得する（Ｓ１２０１）。この結果、データ転送量Ｔ２０５があらかじめ定められた閾値（この閾値を「閾値１」と呼ぶ）を超過している場合（Ｓ１２０２：ＹＥＳ）、Ｉ／Ｏ状況判定プログラムはアクセス傾向Ｔ２０６に「転送量過多」を設定し、処理を終了する。データ転送量Ｔ２０５が閾値１を超過していない場合（Ｓ１２０２：ＮＯ）、Ｉ／Ｏ状況判定プログラムは、キュー長Ｔ２０３が所定の閾値（この閾値を「閾値２」と呼ぶ）を超過しているか判定する。キュー長Ｔ２０３が閾値２を超過している場合（Ｓ１２０３：ＹＥＳ）、Ｉ／Ｏ状況判定プログラムはアクセス傾向Ｔ２０６に「Ｉ／Ｏ過多」を設定し（Ｓ１２１０）、処理を終了する。
　キュー長Ｔ２０３が閾値２を超過していない場合（Ｓ１２０３：ＮＯ）、Ｉ／Ｏ状況判定プログラムは平均応答時間Ｔ２０４があらかじめ定められた閾値（この閾値を「閾値３」と呼ぶ）を超過しているか判定し、平均応答時間Ｔ２０４が閾値３を超過している場合（Ｓ１２０４：ＹＥＳ）には、アクセス傾向Ｔ２０６に「Ｉ／Ｏ過多」を設定し（Ｓ１２１０）、処理を終了する。平均応答時間Ｔ２０４が閾値３を超過していない場合（Ｓ１２０４：ＮＯ）には、Ｉ／Ｏ状況判定プログラムはアクセス傾向Ｔ２０６に設定されている情報をクリア（「Ｉ／Ｏ過多」でも「転送量過多」でもない状態にする）して（Ｓ１２０５）、処理を終了する。
　以上、説明してきたように、本実施例に係るストレージ装置では、コマンドを格納するキューを優先度ごとに有し、優先度の高いコマンドを優先的に処理するように構成されている。ストレージ装置の負荷が高い場合、複数のキューのほとんどに多くのコマンドがキューに格納される。このような場合、優先度の高いキューに格納されたコマンドの目標性能の維持が困難になる。
　本実施例に係るストレージ装置では、特にストレージ装置の負荷が高い場合、優先度の低いキューへのコマンド格納に制限を加える。制限の加えられたキューにコマンドを格納する際、キューに蓄積されているコマンド数が目標キュー深度よりも多い場合、所定確率で当該コマンドのキューへの格納を許可する。キューへの格納が許可されなかった場合には、ホストにＩ／Ｏ要求を受領できない旨を応答する。これにより、優先度の高いコマンドに必要な帯域を確保することができる。
　以上、本発明の実施例を説明したが、これは、本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらの実施例にのみ限定する趣旨ではない。すなわち、本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。
１:　ストレージ装置、２:　ホスト、３:　ＦＣ－ＳＡＮ、４：　ＩＰ－ＳＡＮ、５:　管理ホスト、１０:　ストレージコントローラ、１１:　プロセッサ（ＣＰＵ）、１２:　ホストＩＦ、１３:　ディスクＩＦ、１４:　メモリ、１５:　管理用Ｉ／Ｆ、１６:　内部スイッチ、２０:　ドライブ

Claims (12)

  1. 　プロセッサと、メモリを有するストレージコントローラと、前記ストレージコントローラに接続される記憶デバイスとを有するストレージ装置において、
    　前記ストレージコントローラは前記メモリ上に、ホストから受領したコマンドを格納するためのキューを複数有し、前記キューにはそれぞれ、優先度と目標キュー深度が設定されており、
    　前記プロセッサは、前記ホストから受領したコマンドに含まれている優先度と等しい前記優先度が設定されたキューへのコマンド格納が制限されている場合、
    　前記キューに格納されている前記コマンドの数が、前記キューに設定されている前記目標キュー深度よりも多い時には、所定の受入確率に基づいて、前記受領したコマンドの前記キューへの格納可否を決定する、
    ことを特徴とする、ストレージ装置。
  2. 　前記複数のキューの各々には、前記キューに格納可能なコマンド数の最大値である最大キュー深度が設定されており、
    　前記所定の受入確率は、前記目標キュー深度を前記最大キュー深度で除算することで算出される値である
    ことを特徴とする、請求項１に記載のストレージ装置。
  3. 　第１の優先度の設定された第１キューの前記目標キュー深度と前記最大キュー深度とから算出される第１受入確率は、前記第１の優先度よりも低い優先度である第２の優先度の設定された第２キューの前記目標キュー深度と前記最大キュー深度とから算出される第２受入確率よりも高い、
    ことを特徴とする、請求項２に記載のストレージ装置。
  4. 　前記プロセッサは、前記受領した前記コマンドを前記キューに格納可能と決定した場合、前記キューに格納されていた１以上のコマンドが実施された際の処理負荷を求め、前記処理負荷が所定の閾値を超過している場合には、前記キューに対応付けられている優先度よりも低い優先度のキューへのコマンド格納を制限することを決定する、
    ことを特徴とする、請求項１に記載のストレージ装置。
  5. 　前記プロセッサは、前記受領した前記コマンドを前記キューに格納不可能と決定した場合、前記ストレージ装置がコマンドを受け付けられない状態にある旨の応答情報をホストに返却する、
    ことを特徴とする、請求項１に記載のストレージ装置。
  6. 　前記ストレージ装置は、前記キューに対し、前記ストレージ装置がコマンドを受け付けられない状態にある旨の応答情報として少なくとも、下位レイヤのプロトコルで規定されている応答情報と上位レイヤのプロトコルで規定されている応答情報が設定可能であって、
    　前記プロセッサは前記応答情報をホストに返却する際、前記キューに格納されていた１以上のコマンドが実施された際の、単位時間あたりのデータ転送量が所定の閾値を超過している場合、前記複数種類の応答情報のうち、前記下位レイヤのプロトコルで規定されている応答情報を返却する
    ことを特徴とする、請求項５に記載のストレージ装置。
  7. 　プロセッサと、メモリを有するストレージコントローラと、前記ストレージコントローラに接続される記憶デバイスとを有するストレージ装置の制御方法であって、
    　前記ストレージコントローラは前記メモリ上に、ホストから受領したコマンドを格納するためのキューを複数有し、前記キューにはそれぞれ、優先度と目標キュー深度が設定されており、
    　前記プロセッサは、前記ホストから受領したコマンドに含まれている優先度と等しい前記優先度が設定されたキューへのコマンド格納が制限されている場合、
    　前記キューに格納されている前記コマンドの数が、前記キューに設定されている前記目標キュー深度よりも多い時には、所定の受入確率に基づいて、前記受領したコマンドの前記キューへの格納可否を決定する、
    ことを特徴とする、ストレージ装置の制御方法。
  8. 　前記複数のキューの各々には、前記キューに格納可能なコマンド数の最大値である最大キュー深度が設定されており、
    　前記所定の受入確率は、前記目標キュー深度を前記最大キュー深度で除算することで算出される値である
    ことを特徴とする、請求項７に記載のストレージ装置の制御方法。
  9. 　第１の優先度の設定された第１キューの前記目標キュー深度と前記最大キュー深度とから算出される第１受入確率は、前記第１の優先度よりも低い優先度である第２の優先度の設定された第２キューの前記目標キュー深度と前記最大キュー深度とから算出される第２受入確率よりも高い、
    ことを特徴とする、請求項８に記載のストレージ装置の制御方法。
  10. 　前記プロセッサは、前記受領した前記コマンドを前記キューに格納可能と決定した場合、前記キューに格納されていた１以上のコマンドが実施された際の処理負荷を求め、前記処理負荷が所定の閾値を超過している場合には、前記キューに対応付けられている優先度よりも低い優先度のキューへのコマンド格納を制限することを決定する、
    ことを特徴とする、請求項７に記載のストレージ装置の制御方法。
  11. 　前記プロセッサは、前記受領した前記コマンドを前記キューに格納不可能と決定した場合、前記ストレージ装置がコマンドを受け付けられない状態にある旨の応答情報をホストに返却する、
    ことを特徴とする、請求項７に記載のストレージ装置の制御方法。
  12. 　前記ストレージ装置は、前記キューに対し、前記ストレージ装置がコマンドを受け付けられない状態にある旨の応答情報として少なくとも、下位レイヤのプロトコルで規定されている応答情報と上位レイヤのプロトコルで規定されている応答情報が設定可能であって、
    　前記プロセッサは前記応答情報をホストに返却する際、前記キューに格納されていた１以上のコマンドが実施された際の、単位時間あたりのデータ転送量が所定の閾値を超過している場合、前記複数種類の応答情報のうち、前記下位レイヤのプロトコルで規定されている応答情報を返却する、
    ことを特徴とする、請求項１１に記載のストレージ装置の制御方法。
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