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JP5342003B2 - ストレージシステム - Google Patents
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Description

本発明は、ストレージシステムに関し、例えば、ストレージシステムの性能を管理するための技術に関するものである。
近年、計算機の性能向上や、インターネット回線の速度向上により、計算機上で扱われるデータ量が増加している。また、計算機で扱うデータを処理するストレージの性能に限界があるため、限界性能を超過する前にストレージの構成を改善するプロアクティブな性能管理への期待が高まっている。そのため、ストレージへの負荷を監視し、閾値を超過した場合に警告する技術(特許文献1参照)が公開されている。また、ストレージへの負荷傾向から将来の予測を算出するソフトウェア(非特許文献1参照)が公開されている。
特開2004−072135号公報
JP1/HiCommand Tuning Manager リファレンスガイド pp. 114-130
しかし、特許文献1の技術によると、瞬間的な負荷のピーク値が閾値を超過しているか否かで限界を判定している。このため、ストレージへの負荷が高くなることを想定して設計しているバックアップなどの高負荷なIOによる値で閾値超過を判定するので、限界性能に到達したかどうか分からない。
また、非特許文献1の技術によると、負荷傾向が低い楽観的な予測傾向と負荷傾向が高い悲観的な予測傾向を提示しているが、改善が必要なLUがわからない。さらに、特許文献1と非特許文献1の組合せによると、構成を改善するための時間(構成を変更するための時間とコンピュータにおける論理的な処理時間によって決まるが、支配的なのは必要なデータを改善(増設)した構成においてデータを移動させるためのコンピュータによる処理時間(つまり後者)である)と、改善による効果が分からないため、改善構成を決定することができない。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、瞬間的な負荷のピーク値に影響されることなくストレージの性能傾向及び限界性能超過時期を正確に予測し、最適な改善構成を提案する技術を提供するものである。
上記課題を解決するために、本発明では、ストレージ装置から構成情報、性能情報、運用情報を取得し、性能傾向を超過しているLUを除いた性能情報に基づき限界性能超過時期を予測し、改善後の限界性能及び改善に必要な時間から最適な改善構成を決定する。
即ち、より具体的には、本発明は記憶装置(1400)と、この記憶装置の処理性能を管理する性能管理部(1100)と、を備えるストレージシステム(1)に関する。ここで、性能管理部は、所定期間内における計算機(1000)から記憶装置へのIO量の推移からIO量の近似関数(近似直線)を求め、その近似関数を記憶装置に対する性能傾向(7001)とし、さらにIO量の標準誤差を算出し、性能傾向及び標準誤差と記憶装置の限界性能との対比情報を出力部(16004)に出力する。なお、性能管理部は、管理者による演算指示(OKボタン(図16参照)の押下)が入力されるたびに、性能傾向及び標準誤差を算出し、記憶装置の限界性能との対比情報を出力部に出力するようにしてもよい。
また、性能管理部は、記憶装置におけるRAIDグループ毎のディスクデバイス(1410乃至1413)の限界性能の合計値、RAIDグループ毎の記憶装置のコントローラ(1403)の限界性能、及びRAIDグループ毎の計算機から記憶装置への帯域(ホストパス(1401))の限界性能のうち、最小値を記憶装置の限界性能とする。より具体的には、性能管理部は、RAIDグループ毎に、読み込み/書き込み比率の平均及び読み込みヒット率の平均を有するIOパターンを算出し、当該IOパターン及びRAIDの構成の組み合せに対応する、ディスクデバイス、コントローラ、及びホストパスの限界性能をそれぞれ格納する限界性能テーブルを参照して、算出したIOパターンと処理対象のRAIDグループの構成からディスクデバイス、コントローラ、及びホストパスの限界性能をそれぞれ取得する。
さらに、性能管理部は、予め用意されている記憶装置におけるディスクデバイスの増設案を読み込み、当該増設案の構成を採用した場合の増設時間であって、増設分のディスクデバイスにデータを移動するために必要な時間を含む増設時間を算出し、対比情報と共に、増設案及び増設時間(16003)を出力部に出力する。
さらに、性能管理部は、近似関数を算出するために、計算機におけるジョブの実行スケジュール情報(17001)からジョブが実行されている時間帯(21003)、或いはそれ以外の時簡帯のIO量から性能傾向を算出するようにしても良い。この場合、複数のジョブの実行期間の和を取ることでジョブが実行されている時間帯を特定する。
また、性能管理部は、最初に求めた性能傾向に標準誤差を加えた値を超えているIO量を有する記憶領域を含むRAIDグループに処理対象を絞り込み、その処理対象についての性能傾向を再算出するようにしても良い。
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
本発明によれば、ピーク値に影響されることなくストレージの性能傾向及び限界性能超過時期を正確に予測でき、最適な改善構成を提案することができるため、プロアクティブな性能管理を実現することができるようになる。
本発明の実施形態によるストレージシステムの概略構成を示す図である。 計算機のメモリの内部構成を示す図である。 管理計算機のメモリの内部構成を示す図である。 ストレージ装置のメモリの内部構成を示す図である。 計算機における計算機設定テーブルの内容を示す図である。 管理計算機における限界性能情報テーブルの内容を示す図である。 管理計算機における性能傾向情報テーブルの内容を示す図である。 管理計算機における改善構成情報テーブルの内容を示す図である。 ストレージ装置におけるストレージ構成情報テーブルの内容を示す図である。 ストレージ装置におけるストレージ性能情報テーブルの内容を示す図である。 本発明の実施形態における性能管理処理を説明するためのフローチャートである。 性能管理処理の一部を構成する性能分析処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 性能分析処理(図12)における部位毎の限界性能算出処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 性能分析処理(図12)における性能傾向算出処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 性能管理処理の一部を構成する改善構成決定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態による性能管理画面例を示す図である。 本発明の第2の実施形態における計算機のメモリの内部構成を示す図である。 計算機における運用情報テーブルの内容を示す図である。 本発明の第2の実施形態による性能管理処理を説明するためのフローチャートである。 性能管理処理(図19)における絞り込み処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 ジョブ実行期間とジョブ実行時間帯の概念を説明するための登録テーブルの図である。
本発明は、瞬間的な負荷のピーク値に惑わされること無く、ストレージシステムにおける現実的な負荷超過時期(限界時期)を過去の使用状況から予測し、その予測結果に基づいて、効果的な構成改善プランを提供する。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
1)第1の実施形態
<ストレージシステムの構成>
図1は、本発明の実施形態によるストレージシステム1の構成(各実施形態において共通の構成)を示す図である。本発明では、計算機1000が使用しているストレージ装置1400の限界性能を算出する場合に実施される。
ストレージシステム1は、少なくとも1つの計算機1000と、少なくとも1つの管理計算機1100と、少なくとも1つのFCスイッチ1200と、少なくとも1つのIPスイッチ1300と、少なくとも1つのストレージ装置1400と、を有している。
計算機1000は、ストレージ装置1400へ入出力を行う計算機であり、ストレージ装置1400との入出力データを送受信するFC_I/F1001と、管理計算機1100との管理データを送受信するIP_I/F1005と、プログラムを実行し計算機全体を制御するCPU1002と、プログラムのための記憶領域であるメモリ1007と、プログラムやユーザデータなどを記憶する記憶装置1006と、キーボードやマウスなどのユーザからの情報を入力するための入力装置1003と、ディスプレイなどユーザへ情報を表示するための出力装置1004と、を備えている。
管理計算機1100は、計算機1000やストレージ装置1400を管理するための計算機であり、ストレージ装置1400との入出力データと制御データを送受信するFC_I/F1101と、計算機1000やストレージ装置1400との管理データを送受信するIP_I/F1105と、プログラムを実行し計算機全体を制御するCPU1102と、プログラムのための記憶領域であるメモリ1107と、プログラムやユーザデータなどを記憶する記憶装置1106と、キーボードやマウスなどのユーザからの情報を入力するための入力装置1103と、ディスプレイなどユーザへの情報を表示するための出力装置1104と、を備えている。
FCスイッチ1200は、管理計算機1000からストレージ装置1400などへの入出力データを転送するためのスイッチ装置であり、入出力データを送受信するFC_I/F1203と、管理データを送受信するIP_I/F1204と、プログラムを実行しFCスイッチ全体を制御するCPU1201と、プログラムやデータのための記憶領域であるメモリ1202と、を備えている。
IPスイッチ1300は、管理計算機1100から計算機1000などへの管理データを転送するためのスイッチ装置であり、管理データを送受信するIP_I/F1303と、プログラムを実行しIPスイッチ全体を制御するCPU1301と、プログラムやデータのための記憶領域であるメモリ1302を備えている。
ストレージ装置1400は、計算機1000からの入出力データを処理するノードであり、FCスイッチから転送された入出力データを受信するFC_IF1401と、管理計算機1100からの管理データを受信するIP_I/F1402と、プログラムを実行しストレージ装置全体を制御するコントローラ1403と、プログラムのための記憶領域であるメモリ1404と、ユーザデータが保存されているディスク装置と、を備えている。なお、ディスク装置1410、1411、1412、及び1413と、ディスク装置を論理的に区切ったRAIDグループ1420及び1430と、RAIDグループをユーザに見える形に区切ったLU1421、1422、1431、1432、及び1433は、ストレージ装置を増設する前のストレージ構成である。また、ストレージ1414及び1415と、RAIDグループ1440及び1450と、LU1441及び1451は、増設する場合のPLAN1及び2(増設案)を示している。つまり、PLAN1及び2はコントローラ1403にまだ接続されたものではない。
<メモリの内部構成>
図2は、計算機1000のメモリ構成を示す図である。計算機1000は、起動時に、例えばHDD1006から、ストレージ装置1400へのデータの入出力を行うデータ入出力プログラム2001と、計算機の設定情報を管理する計算機設定管理プログラム2002と、計算機の設定情報である計算機設定テーブル2003を読み込み、それらをメモリ1007に格納する。
図3は、管理計算機1100のメモリ構成を示す図である。管理計算機1100は、起動時に、例えばHDD1106から、ストレージ装置1400の性能を管理する性能管理プログラム3001と、ストレージ装置1400の限界性能を算出するプログラムである限界性能算出プログラム3002と、ストレージ装置1400の性能傾向を算出するプログラムである性能傾向算出プログラム3003と、ストレージ装置1400の改善構成を決定するプログラムである改善構成決定プログラム3004と、ストレージ装置1400の限界性能情報である限界性能情報テーブル3005と、ストレージ装置1400の性能傾向情報である性能傾向情報テーブル3006と、ストレージ装置1400の改善構成情報である改善構成情報テーブル3007と、を読み込み、それらをメモリ1107に格納する。
図4は、ストレージ装置1400のメモリ構成を示す図である。ストレージ装置1400は、起動時に、例えば何れかのHDDから、計算機1000などからストレージ装置1400へアクセスさせるためのデータ処理プログラム4001と、ストレージ装置の構成情報や性能情報を管理するストレージ情報管理プログラム4002と、ストレージ装置の構成情報である構成情報テーブル4003と、ストレージ装置の性能情報であるストレージ性能情報テーブル4004と、を読み込み、それらをメモリ1404に格納する。
なお、ここでは、各テーブル及び各プログラムは、対象となるディスク装置(HDD)から読み込むような構成としたが、その例に限られず、各テーブル及び各プログラムを別に設けられた格納手段(例えば、サーバ装置)から読み込むような構成としても良い。
<読み込んだ各テーブルの内容>
図5は、計算機設定テーブル2003の構成を示す図である。計算機設定テーブル2003は、計算機の識別子であるCOMPUTER5001と、計算機が使用しているLUの識別子であるLU5002と、計算機が使用しているLUへの接続先であるTARGET_IF5003と、計算機が使用しているLUの業務種別であるJOB5004と、を備える。JOB5004に示されるように、各LUは用途が予め決められているが、後に用途を変更することができるようにしても良い。
図6は、限界性能情報テーブル3005の構成を示す図である。限界性能情報テーブル3005は、ストレージ装置の識別子であるSTORAGE6001と、RAIDグループの識別子であるRG6002と、コントローラの限界性能値であるCONTROLLER6003と、HDDの限界性能値であるHDD6004と、計算機からストレージ装置へのパスの限界性能値であるHOST_PATH6005と、を備えている。
図6では、CONTOROLLER6003、HDD6004及びHOST_PATH6005に入力される数値は、それぞれが処理可能なIO数(IOPS)を示している。なお、これらの数値は、限界性能算出プログラム3002によって予め算出された値が各欄に入力される。
図7は、性能傾向情報テーブル3006の構成を示す図である。性能傾向情報テーブル3006は、ストレージ装置の性能傾向を示す計算式であるTREND7001と、ストレージ装置への負荷を低く予測した楽観的な性能傾向を示す計算式であるOPTIMISTIC_TREND7002と、ストレージ装置への負荷を高く予測した悲観的な性能傾向を示す計算式であるPESSIMISTIC_TREND7003と、を備える。これらは、OKボタン(図16参照)がユーザによって押下される度に、現時点(NOW)から過去所定期間における負荷のデータを用いて後述する演算(数式(1)乃至(6))を行うことによって得られるものである。ストレージシステム1の使用状況によって負荷は刻々と変化するので、押下する度に、図7に入力される性能傾向を示す計算式は変化する。なお、ここではOKボタンを押下する度に性能傾向を示す計算式を求めるようにしているが、時間経過に従って逐次求めるようにしても良い。
図8は、改善構成情報テーブル3007の構成(つまり、改善プラン)を示す図である。改善構成情報テーブル3007は、ストレージ装置の識別子であるSTORAGE8001と、増設するHDDの識別子であるHDD8002と、増設するRAIDグループの識別子であるRG8003と、増設するRAIDグループのRAID構成種別であるRAID_LEVEL8004と、増設するLUの識別子であるLU8005と、増設するLUの容量であるSIZE8006と、増設後の限界性能であるLIMIT8007と、増設に必要な時間であるTIME8008と、を備える。つまり、このテーブルは、例えば、8001で示されるストレージ装置に、8002で示されるHDDであって、RAID8003、RAID_LEVEL8004及びLU8005が設定されるHDDを追加するPLANが示している。LIMIT8007やTIME8008は、初期段階では空欄となっている。
図9は、ストレージ装置構成情報テーブル4003の構成を示す図である。ストレージ装置構成情報テーブル4003は、ストレージ装置の識別子であるSTORAGE9001と、RAIDグループの識別子であるRG9002と、RAIDグループのRAID構成種別であるRAID_LEVEL9003と、LUの識別子であるLU9004と、LUの容量であるSIZE9005と、を備える。本明細書では、各行の情報を1レコードというものとする。
図10は、ストレージ装置性能情報テーブル4004の構成を示す図である。ストレージ装置性能情報テーブル4004は、性能情報の取得日時であるTIME10001と、ストレージ装置の識別子であるSTORAGE10002と、RAIDグループの識別子であるRG10003と、LUの識別子であるLU10004と、ストレージ装置が受信した1秒当たりの読み込みIO量であるREAD_IOPS10005と、ストレージ装置が受信した1秒当たりの書込IO量であるWRITE_IOPS10006と、読み込みIOにおけるキャッシュヒット率であるHIT10007と、を備える。なお、ここでキャッシュヒット率とは、READ_IO(見かけの負荷)のうち、キャッシュでヒットしてHDDまでアクセスせずに処理が完了した(ホストコンピュータにデータを返信した)回数の割合(見かけの負荷×キャッシュヒット率=実質的なHDDの負荷)をいう。つまり、キャッシュで処理が完了したということは、HDDに負荷か掛からなかったことを意味しており、この値によってHDDの限界性能が変わってくる。よって、このキャッシュヒット率を、限界性能を取得するときのパラメータとするのは有効である。
なお、本実施形態では、限界性能情報テーブル3005、性能傾向情報テーブル3006、改善構成情報テーブル3007は、レコードがない状態になっていることとする。
<性能管理処理>
図11は、本実施形態における性能管理処理を説明するためのフローチャートである。管理者は、例えば計算機1000を用いて、性能管理画面(図16参照:最初の段階ではPLANや性能グラフ等は表示されていない)の表示要求を管理計算機1100に送信する(ステップS11001)。その要求を受信した管理計算機1100の性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、性能管理画面2100を管理者が使用する計算機1000に送信する(ステップS11002)。管理者が使用する計算機は、ここでは計算機1000としているが、管理計算機1100でも別の計算機でもよい。
次に、管理者が使用する計算機1000は、限界性能算出及び改善構成表示の要求を管理計算機1100に送信する(ステップステップS11003)。それを受信した管理計算機1100の性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、ストレージ構成情報テーブル4003及びストレージ性能情報テーブル4004の送信要求をストレージ装置1400に送信する(ステップS11004)。それを受信したストレージ装置1400のストレージ情報管理プログラム4002は、ストレージ構成情報テーブル4003及びストレージ性能情報テーブル4004を管理計算機1100に送信する(ステップS11005)。送信のタイミングは管理計算機1100から送信要求を受信したタイミングでも、ストレージ構成情報テーブル4003、ストレージ性能情報テーブル4004が変更されたタイミングでもよい。
次に、管理計算機1100の性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、性能分析処理を実行する(ステップS11006)。そして、改善構成決定プログラム(改善構成決定処理部)3004は、改善構成決定処理を実行し(ステップS11007)、性能管理画面を管理者が使用する計算機1000に送信する(ステップS11008)。なお、各プログラムは、CPUが各プログラムに相当するコードを実行することによって、括弧内の各処理部として実現される。
<性能分析処理>
図12に、性能分析処理(ステップS11006)の詳細を説明するためのフローチャートである。
まず、性能管理プログラム(性能管理処理部)3001が、ストレージ性能情報テーブル4004のIOパターン(リード率:READ_IOPSとWRITE_IOPSの合計におけるREAD_IOPSの割合、リードヒット率:HIT)の平均を算出する(ステップS12001)。ここでは、RG(レイドグループ)単位の所定期間内(例えば、図16でのNOWからそれ以前のKヶ月の期間)での平均であり、その所定期間内に含まれる図10の全データ(RG単位)の平均が算出される。
次に、限界性能算出プログラム(限界性能算出処理部)3002が、部位毎の性能傾向算出処理を実行する(ステップS12002)。この処理の詳細は図13に示される。なお、ここで「部位」とは、コントローラと、ディスクと、ホストパス(図6に挙がっている項目)を意味するものである。
さらに、限界性能算出プログラム(限界性能算出処理部)3002は、ストレージの限界性能を算出する(ステップS12003)。具体的には、ステップS12002で求まった部位毎の限界性能のうち、最小の値をストレージ装置1400の限界性能とする。つまり、性能限界情報テーブル3005のCONTROLLER6003、HDD6004、HOST_PATH6005の最小値である。この処理は、一番早く限界に達するであろう部位の限界性能がストレージ装置の限界性能を決するものであるとの考えに基づくものである。なお、ここでは、ストレージ装置1400の限界性能を必要な時点で算出して取得するようにしているが、これに限られず、予め当該構成に対応した限界性能を算出し、メモリに格納しておいたものを読み込んで取得するようにしてもよい。
続いて、性能傾向算出プログラム(性能傾向算出処理部)3003が、性能傾向算出処理を実行する(ステップ12004)。この処理の詳細は図14に示される。
<部位毎の限界性能算出処理>
図13は、部位毎の限界性能算出処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
まず、限界性能算出処理プログラム(限界性能算出処理部)3002は、ストレージ構成情報テーブル4003(図9参照)をRAIDグループ毎に読み込み、先頭レコード(先頭の行にある情報)を選択する(ステップS13001)。
次に、限界性能算出処理プログラム(限界性能算出処理部)3002は、全てのレコードを処理済かどうか判断し(ステップS13002)、判断結果が真である場合には、処理を終了し、判断結果が偽である場合には、上述のステップS12001で算出した、対象RAIDグループのIOパターンを読み込む(ステップS13003)。
続いて、限界性能算出処理プログラム(限界性能算出処理部)3002は、対象構成(現在の構成)と対象IOパターンの組み合せに基づいて、ディスクコントローラ、ディスク、ホストパスの限界性能の情報を取得し、性能限界情報テーブル3005のCONTROLLER6003、HDD6004、HOST_PATH6005を更新する(ステップS13004)。なお、各限界性の情報は、対象構成と対象IOパターンの組み合せに対応して図示しないテーブルに予め格納されている。
さらに、限界性能算出処理プログラム(限界性能算出処理部)3002は、全てのレコードを処理済かどうか判断し(ステップS13005)、判断結果が真である場合には、ディスクの限界性能の合計を算出する(ステップS13006)。ストレージ装置1400全体での限界性能を求めるためにRG単位の限界性能を合計する(ステップS13006において)が、ストレージ装置1400内にRGが複数あった場合に最後のRGまで部位毎の限界性能を求めたかをステップS13005ではチェックしている。
また、限界性能算出処理プログラム(限界性能算出処理部)3002は、部位毎(コントローラとホストパス)の限界性能(最小値)を判定し(ステップS13007)、次のレコードを読み込む(ステップS13008)。
<性能傾向算出処理>
図14は、性能傾向算出処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
性能傾向算出プログラム(性能傾向算出処理部)3003は、ストレージ性能情報テーブル4004を読み込み(ステップS14001)、性能傾向としてストレージ性能情報テーブル4004から算出した近似直線である性能傾向を、例えば数式1乃至3を用いて算出し、性能傾向情報テーブル3006のTREND7001を更新する(ステップS14002)。
また、性能傾向算出プログラム(性能傾向算出処理部)3003は、算出した近似直線とストレージ性能情報テーブル4004から算出した標準誤差(数式4)から楽観的性能傾向を算出し、性能傾向情報テーブル3006のOPTIMISTIC_TREND7002を更新する(ステップS14003)。さらに、性能傾向算出プログラム(性能傾向算出処理部)3003は、算出した近似直線とストレージ性能情報テーブル4004から算出した標準誤差から悲観的性能傾向を算出し、性能傾向情報テーブル3006のPESSIMISTIC_TREND7003を更新する(ステップS14004)。
そして、性能傾向算出プログラム(性能傾向算出処理部)3003は、得られた性能傾向(近似直線)、楽観的性能傾向、及び悲観的性能傾向、ステップS12003で得られたストレージ装置1400の限界性能(閾値)を性能グラフ16004(図16)に表示する(ステップS14005)。これにより、管理者は、当該ストレージ装置1400が限界に達すると考えられる時期(限界到達予測時期)を認識することができる。
なお、性能傾向算出処理で用いられる数式は以下のようである。ここで、性能傾向を、例えば一次関数とし、IOPSをy、日時をtとしている。
y=a×t+b ・・・ (数式1)
また、n個のデータを用いて一次関数を求める場合、a、bは以下の式で表すことができる。
a=(n×Σ(y×t)-(Σy×Σt))/(n×Σ(t^2)-(Σt)^2) ・・・ (数式2)
b=(Σy−a×Σt)/n ・・・ (数式3)
本実施形態では、性能傾向を表す一次関数を最小二乗法を用いて算出しているが、近似直線を算出する方法として最小二乗法を限定するものではない。
また、標準誤差seは以下の数式で表すことができる。
se=√(Σ(l−y)^2÷(N−2)) ・・・ (数式4)
また、楽観的性能傾向は以下の数式で表すことができる。
y=a×t+b−se ・・・ (数式5)
さらに、悲観的性能傾向は以下の数式で表すことができる。
y=a×t+b+se ・・・ (数式6)
なお、本実施形態では、楽観的性能傾向と悲観的性能傾向の間にすべてのIOPSの約65%を含ませるため、性能傾向に「標準誤差×1」を加算/減算して楽観的性能傾向/悲観的性能傾向を算出している。しかし、すべてのIOPSの約95%を含ませるために、性能傾向に「標準誤差×2」を加算/減算して楽観的性能傾向と悲観的性能傾向を算出してもよい。また、本実施形態では、性能傾向を表す一次関数を最小二乗法を用いて算出しているため、上記の数式によって標準誤差を算出しているが、標準誤差の算出数式を限定するものではない。
<改善構成決定処理>
図15は、改善構成決定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
改善構成決定プログラム(改善構成決定処理部)3004は、増設対象のRAIDグループを決定し(ステップS15001)、増設案を読み込み、先頭レコードを選択する(ステップS15002)。なお、第1の実施形態では、増設対象のRAIDグループは全RAIDグループが対象となっている。後述の第2の実施形態では、対象となるRAIDグループを絞り込むので、当該絞り込み処理が増設対象RAIDグループ決定処理に相当するものである。また、増設案は予め用意されており、例えば管理コンピュータ1100のHDD1106に格納されている増設案を読み込んでメモリ1107に格納する。
次に、改善構成決定プログラム(改善構成決定処理部)3004は、全てのレコード(増設案)を処理済かどうか判断し(ステップS15003)、判断結果が真である場合には、処理を終了し、判断結果が偽である場合には、処理をステップS15004に移行させる。
そして、改善構成決定プログラム(改善構成決定処理部)3004は、増設後のストレージ装置の限界性能を算出し、改善構成情報テーブル3007のLIMIT8007を更新する(ステップS15004)。つまり、ステップS15004では、ステップS12002及びS12003と同様の処理が実行されるが、増設後の構成と増設前のIOパターン(S12001で算出)の組合せによってストレージの限界性能を、例えば前述のテーブルから取得する。
続いて、改善構成決定プログラム(改善構成決定処理部)3004は、増設に必要な時間を算出し、改善構成情報テーブル3007のTIME8008を更新し(ステップ15005)、次のレコード(増設案)を読み込み(ステップS15006)、次の案に関して増設に必要な時間を同様に算出する。このようにして全ての増設案について、増設に必要な時間が得られることになる。
なお、増設に必要な時間は、ストレージ装置にRAIDグループを作成する時間、ストレージ装置にLUを作成する時間、既存のLUから増設したLUにデータを移動(コピー)する時間を合計した時間から構成される。RAIDグループ及びLUを作成する時間はそれぞれの容量によって決まる。また、データ移動の時間は、増設前のストレージ容量と増設分のストレージ容量との比によってデータ移動量が決まるとすると、データ移動量を移動速度(転送速度)で除算することによって求めることができる。ただし、データ移動に掛かる時間は、RAIDグループやLUの作成時間に比べて長い(支配的)ので、それを増設に必要な時間としても良い。
また、増設対象のRAIDグループは、ストレージ性能情報テーブル4004のIOPSが悲観的性能傾向を超過していないLUとする。ただし、管理者が増設対象のRAIDグループを選択することもできることとする。
<性能管理画面の構成>
図16は、性能管理画面16000の構成を示す図である。性能管理画面16000は、例えば、性能管理の対象ストレージを入力するテキストボックス16001と、性能管理処理の実行を命令するボタン16002と、更新ボタンを押下し性能管理処理の結果である増設案を表示する増設案一覧リスト16003と、現状の性能傾向及び限界性能、改善後の限界性能とその改善に必要な時間を示す性能グラフ16004と、によって構成されている。
これにより、ピーク値に影響されることなくストレージの性能傾向及び限界性能超過時期を正確に予測でき、最適な改善構成を提案することができるため、プロアクティブな性能管理を実現することができる。つまり、例えば、図16に示す例の場合、悲観的な予測結果を用いて増設案を考慮すると、限界性能の閾値を超える前に増設を完了できるPLAN#2を選択するのが適切であると判断することができる。
2)第2の実施形態
第2の実施形態では、管理計算機1100の性能管理プログラム3001が性能分析処理で使用するストレージ性能情報テーブル4004のレコードを絞り込む処理を実行している。ストレージシステムの構成は第1の実施形態と同様であるので、説明は省略する。以下、第1の実施形態と異なる点を中心に本実施形態について説明する。
<メモリの内部構成>
図17は、計算機1000のメモリ構成を示す図である。計算機1000は、起動時に、例えばHDD1006から、ストレージ装置1400へのデータの入出力を行うデータ入出力プログラム2001と、計算機の設定情報を管理する計算機設定管理プログラム2002と、計算機の設定情報である計算機設定テーブル2003と、計算機上で動作するジョブの実行スケジュール設定である運用情報テーブル17001を読み込み、メモリ1007に格納する。
管理計算機1100やストレージ装置1400のメモリの構成は第1の実施形態と同様(図2及び3)であるので、その説明は省略する。
<読み込んだ各テーブルの内容>
各プログラム及び運用テーブル以外の他のテーブルについては、第1の実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。つまり、運用テーブル17001は処理対象のRAIDグループを絞り込むために用いられる情報である。
図18は、運用情報テーブル17001の構成を示す図である。運用情報テーブル17001は、ジョブの開始日時であるSTART_TIME18001と、ジョブの最大実行時間であるPASSED_TIME18002と、ジョブの対象となるストレージ装置の識別子であるストレージ18003と、ジョブの対象となるLUの識別子であるLU18004と、実行するジョブ名であるJOB18005と、を備えている。
<性能管理処理>
図19は、第2の実施形態における性能管理処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
管理者は、性能管理画面(図16参照:最初の段階ではPLANや性能グラフ等は表示されていない)の表示要求を管理計算機1100に送信する(ステップS11001)。その要求を受信した管理計算機1100の性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、性能管理画面2100を管理者が使用する計算機に送信する(ステップS11002)。管理者が使用する計算機は何れの計算機でも良く、管理計算機1100や計算機1000、全く別の計算機でもよい。
次に、管理者が使用する計算機は、限界性能算出及び改善構成表示の要求を管理計算機1100に送信する(ステップS11003)。それを受信した管理計算機1100の性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、ストレージ構成情報テーブル4003及びストレージ性能情報テーブル4004の送信要求をストレージ装置1400に送信する(ステップS11004)。
その送信要求を受信したストレージ装置1400のストレージ情報管理プログラム(ストレージ情報管理処理部)4002は、ストレージ構成情報テーブル4003及びストレージ性能情報テーブル4004を管理計算機1100に送信する(ステップS11005)。送信のタイミングは管理計算機1100から送信要求を受信したタイミングでも、ストレージ構成情報テーブル4003、ストレージ性能情報テーブル4004が変更されたタイミングでもよい。
また、管理計算機1100の性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、運用情報テーブル17001の送信要求を計算機1000に送信する(ステップS19001)。それを受信した計算機1000の計算機設定管理プログラム(計算機設定管理処理部)2002は、運用情報テーブル17001を管理計算機1100に送信する(ステップS19002)。
そして、管理計算機1100の性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、ストレージ性能情報テーブル4004の絞り込み処理を実行する(ステップS19003)。続いて、管理計算機1100は、性能分析処理(ステップS11006)、及び改善構成決定処理(ステップS11007)を実行し、性能管理画面を管理者が使用する計算機に送信する(ステップS11008)。性能分析処理及び改善構成決定処理の詳細は第1の実施形態と同様である。
<絞り込み処理(増設対象の決定処理)>
図20は、絞り込み処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
管理計算機1100の性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、運用情報テーブル17001を読み込み、先頭レコードを選択する(ステップS20001)。また、性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、全てのレコード(運用テーブルにおける全情報)が処理済かどうか判断する(ステップS20002)。
判断結果が偽である場合には、性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、運用情報テーブル17001のSTART_TIME18001からSTART_TIME18001+PASSED_TIME18002までの時間をジョブ実行期間として算出する(ステップS20003)。
次に、性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、ステップS20003で得たジョブ実行期間がジョブ実行時間帯、つまり、管理計算機1100のメモリ1107上のテーブル(概念:図21参照)に登録済みかどうか判断し(ステップS20004)、判断結果が真である場合には、次のレコードを読み込み(ステップS20006)、判断結果が偽である場合には、ジョブ実行時間帯に当該ジョブ実行期間を登録する(ステップS20005)。ステップS2005の処理により、ジョブが重複している期間の確認がなされることになる。
ステップS20002の判断結果が真である場合には、性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、ストレージ性能情報テーブル4004のTIMEがジョブ実行時間帯に含まれているという条件でレコードを絞り込み(ステップS20007)、処理を終了させる。
図21は、絞込み処理で示されるジョブ実行期間及びジョブ実行時間帯の定義を示し、ジョブ実行時間帯を決定するためのテーブルの概念図である。21001は、ジョブが実行している期間を示す。本実施形態では、特定時刻に起動するジョブの実行時間帯を想定しているため、時間帯を1日周期とし、時間帯を時刻のみで指定している。ただし、周期は1週間であってもかまわないし、1ヶ月周期であってもかまわない。また、周期を決めず、時間帯を年月日及び時刻で指定してもかまわない。
また、ジョブの実行期間21002は、各ジョブが実行される時間を示し、ジョブ実行時間帯21003は実行期間21002の集合であることを示している。
管理者は、ジョブ実行時間帯、もしくはジョブ実行時間帯以外の時間帯、どちらの時間帯で性能分析を実施するか指定できてもよい。また、管理者は、ジョブ実行時間帯を算出するために使用する運用情報テーブル17001のレコードを、START_TIME18001から算出可能な曜日、ジョブ名で絞り込むことができる。性能管理プログラム(性能管理処理部)3001は、ストレージ性能情報テーブル4004のTIME10001がジョブ実行時間帯に含まれているレコードを性能分析処理、改善構成決定処理で使用する。
<別の絞り込み処理の例>
また、別の絞込み方法としては、計算機設定テーブル2003から決定した使用LUで絞り込む方法がある。使用LUとは、計算機が使用しているLUの識別子であり、計算機設定テーブル2003の各レコードにおいてJOB5004が空でない(=LUを何かのジョブが使用している)LUの論理和である。
管理者は、使用LU、もしくは使用LU以外のLU、どちらのLUで性能分析を実施するか指定できてもよい。また、管理者は、使用LUを決定するために使用する運用情報テーブル17001のレコードを、ジョブ名で絞り込むことができる。性能管理プログラム3001は、ストレージ性能情報テーブル4004のLUが使用LUに含まれているレコードを性能分析処理、改善構成決定処理で使用する。
さらに、別のストレージ性能情報テーブル4004の絞込み方法としては、ストレージ性能情報テーブル4004から算出した悲観的性能傾向超過LUで絞り込む方法がある。つまり、悲観的性能傾向超過LUとは、悲観的性能傾向を超過したLUの識別子であり、ストレージ性能情報テーブル4004の各レコードにおいてTIME10001をtとして性能傾向情報テーブル3006のPESSIMISTIC_TREND7003の数式によって算出した値と、同じレコードのREAD_IOPS10005とWRITE_IOPS10006の合計値を比較し、同じレコードのREAD_IOPS10005とWRITE_IOPS10006の合計値が大きいLUの論理和である。
管理者は、悲観的性能傾向を超過したLU、もしくは悲観的性能傾向を超過したLU以外のLU、どちらのLUで性能分析を実施するか指定できてもよい。また、この絞込み方法を実施する前に、性能分析処理を実施している必要がある。
増設後の限界性能は、増設構成における増設HDD数によって変わる。そのため、計算機の業務種別によって増設HDD数を変更することは有効である。上述の絞り込み処理と同様に、計算機設定テーブル2003のJOB5004毎に性能分析処理を実行することで、業務種別毎の性能傾向を算出することができる。ここで、業務毎の性能傾向の一次関数の傾きが異なる場合、傾きの比率によって増設HDD数を変更することができることとする。
3)まとめ
本発明では、現時点から遡って過去所定期間におけるIO量の時系列データから負荷の
傾向(性能傾向)を関数近似(例えば、一次関数で近似)し、さらに、IO量からその所
定期間における標準誤差を求めている。そして、近似関数±標準誤差によって得られる関
数とストレージ装置1400の限界性能とを比較し、限界に達する時期を予測して、管理
者に知らせる。このように、近似関数と標準誤差を用い、最初に求めた性能傾向に基づい
ているので、瞬間的な負荷のピーク値に影響されることなく、より正確な限界の時期を予
測できるようになる。
この性能傾向及び標準誤差に基づく限界超過の予測は、管理者が要求するたびに実行さ
れるので、その時々の負荷の傾向を予測に反映することができ、管理者は適切な限界超過
時期を知ることができる。
また、ストレージ装置1400におけるRAIDグループ毎のディスクデバイスの限界性能の合計値だけでなく、RAIDグループ毎のコントローラ1403の限界性能やRAIDグループ毎の計算機1000からストレージ装置1400へのホストパス1401の限界性能も考慮し、その中で最小値をストレージ装置1400の限界性能としている。これにより、HDDの容量だけでなく、読み込み及び書き込みに関与する全ての部位の性能に基づいて限界超過時期を予測するので、正確にその予測をすることができるようになる。
さらに、本発明では、予め用意されているHDDの増設案の構成を採用した場合の増設時間であって、増設分のディスクデバイスにデータを移動するために必要な時間を含む増設時間を算出し、対比情報と共に、増設案及び増設時間を表示画面に表示する。これにより、より正確な限界超過時期に基づいて最適な改善構成を提示することができ、プロアクティブな性能管理を実現することができるようになる。
また、ジョブが実行されている時間帯、或いはそれ以外の時簡帯のIO量から性能傾向を算出、又は、性能傾向に標準誤差を加えた値を超えているIO量を有する記憶領域を含むRAIDグループに処理対象を絞り込み、その処理対象についての性能傾向を算出する。このように、性能分析の前にレコードを絞り込んでいる。これにより、予測演算の速度を向上させることができ、傾向分析及び限界性能超過時期の予測精度を向上させることができる。また、運用コストを低減することもできる。
なお、本発明は、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROM、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。
また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのCPUなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。
また、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することにより、それをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はCD-RW、CD-R等の記憶媒体に格納し、使用時にそのシステム又は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしても良い。
1000・・・計算機、1100・・・管理計算機、1200・・・FCスイッチ、13
00・・・IPスイッチ、1400・・・ストレージ装置、16000・・・出力画面

Claims (10)

  1. 記憶装置と、この記憶装置の処理性能を管理する性能管理部と、を備えるストレージシステムであって、
    前記性能管理部は、予め設けられている限界性能情報から、前記記憶装置におけるRAIDグループ毎のディスクデバイスの限界性能、前記RAIDグループ毎の前記記憶装置のコントローラの限界性能、及び前記RAIDグループ毎の計算機から前記記憶装置への帯域(ホストパス)の限界性能を取得し、前記記憶装置におけるRAIDグループ毎のディスクデバイスの限界性能の合計値、前記RAIDグループ毎の前記記憶装置のコントローラの限界性能、及び前記RAIDグループ毎の前記計算機から前記記憶装置への帯域(ホストパス)の限界性能のうち、最小値を前記記憶装置の限界性能とし、所定期間内における前記計算機から前記記憶装置へのIO量の推移からIO量の近似関数を求め、その近似関数を前記記憶装置に対する負荷傾向を示す性能傾向とし、前記所定期間内における、前記計算機から前記記憶装置へのIO量の標準誤差を算出し、さらに前記性能傾向に対し前記標準誤差を減算又は加算することにより、前記記憶装置への負荷を低く予測した楽観的性能傾向及び前記記憶装置への負荷を高く予測した悲観的性能傾向を算出し、前記性能傾向、前記楽観的性能傾向及び前記悲観的性能傾向を性能グラフとして出力部に出力することを特徴とするストレージシステム。
  2. 前記性能管理部は、管理計算機であり、
    前記記憶装置と、前記管理計算機と、前記計算機は、ネットワークを介して接続され、
    前記近似関数は、指示入力がされた時点から過去所定期間内における前記IO量の推移から求められる近似直線であり、
    前記管理計算機は、さらに、
    前記記憶装置におけるRAIDグループ毎のディスクデバイスの限界性能の合計値、前記RAIDグループ毎の前記記憶装置のコントローラの限界性能、及び前記RAIDグループ毎の前記計算機から前記記憶装置への帯域(ホストパス)の限界性能のうち、最小値を前記記憶装置の限界性能とする限界性能算出処理部と、
    予め用意されている前記記憶装置におけるディスクデバイスの増設案を読み込み、当該増設案の構成を採用した場合の増設時間であって、増設分のディスクデバイスにデータを移動するために必要な時間を含む増設時間を算出し、前記対比情報と共に、前記増設案及び前記増設時間を前記出力部に出力する改善構成決定処理部と、
    を備え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。
  3. 前記性能管理部は、演算指示が入力されるたびに、前記性能傾向、前記標準誤差、前記楽観的性能傾向及び前記悲観的性能傾向を算出し、前記記憶装置の限界性能との対比情報を出力部に出力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。
  4. 前記性能管理部は、
    (i)前記IO量をy、日時をtとすると、前記IO量の近似関数を、
    y=a×t+b
    とし、
    ここで、n個のデータを用いて前記一次関数を求める場合には、
    a=(n×Σ(y×t)-(Σy×Σt))/(n×Σ(t^2)-(Σt)^2)、b=(Σy−a×Σt)/n
    と表され、
    (ii)前記IO量の標準偏差をseとすると、前記楽観的性能傾向を、
    y=a×t+b−se
    によって求め、
    前記悲観的性能傾向を、
    y=a×t+b+se
    によって求め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。
  5. 前記性能管理部は、前記RAIDグループ毎に、読み込み/書き込み比率の平均及び読み込みヒット率の平均を有するIOパターンを算出し、当該IOパターン及びRAIDの構成の組み合せに対応する、ディスクデバイス、コントローラ、及びホストパスの限界性能をそれぞれ格納する限界性能テーブルを参照して、前記算出したIOパターンと処理対象のRAIDグループの構成から前記ディスクデバイス、前記コントローラ、及び前記ホストパスの限界性能をそれぞれ取得することを特徴とする請求項に記載のストレージシステム。
  6. 前記性能管理部は、予め用意されている前記記憶装置におけるディスクデバイスの増設案を読み込み、当該増設案の構成を採用した場合の増設時間であって、増設分のディスクデバイスにデータを移動するために必要な時間を含む増設時間を算出し、前記対比情報と共に、前記増設案及び前記増設時間を前記出力部に出力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。
  7. 前記性能管理部は、前記近似関数を算出するために、前記計算機におけるジョブの実行スケジュール情報から前記ジョブが実行されている時間帯、或いはそれ以外の時簡帯のIO量から前記性能傾向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。
  8. 前記性能管理部は、複数のジョブの実行期間の和を取ることで前記ジョブが実行されている時間帯を特定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。
  9. 前記性能管理部は、前記性能傾向に前記標準誤差を加えた値を超えているIO量を有する記憶領域を含むRAIDグループに処理対象を絞り込み、その処理対象についての前記性能傾向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。
  10. ストレージシステムにおける記憶装置の処理性能を管理する性能管理計算機を制御するためのプログラムであって、
    前記性能管理計算機に、予め設けられている限界性能情報から、前記記憶装置におけるRAIDグループ毎のディスクデバイスの限界性能、前記RAIDグループ毎の前記記憶装置のコントローラの限界性能、及び前記RAIDグループ毎の計算機から前記記憶装置への帯域(ホストパス)の限界性能を取得し、前記記憶装置におけるRAIDグループ毎のディスクデバイスの限界性能の合計値、前記RAIDグループ毎の前記記憶装置のコントローラの限界性能、及び前記RAIDグループ毎の前記計算機から前記記憶装置への帯域(ホストパス)の限界性能のうち、最小値を前記記憶装置の限界性能とする機能と、所定期間内における前記計算機から前記記憶装置へのIO量の推移からIO量の近似関数を求め、その近似関数を前記記憶装置に対する負荷傾向を示す性能傾向とする機能と、前記所定期間内における、前記計算機から前記記憶装置へのIO量の標準誤差を算出する機能と、前記性能傾向に対し前記標準誤差を減算又は加算することにより、前記記憶装置への負荷を低く予測した楽観的性能傾向及び前記記憶装置への負荷を高く予測した悲観的性能傾向を算出する機能と、前記性能傾向、前記楽観的性能傾向及び前記悲観的性能傾向を性能グラフとして出力部に出力する機能と、を実現させるためのプログラム。
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