JP5741544B2 - Cache control device, disk array device, array controller, and cache control method - Google Patents
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Description
本発明は、キャッシュ制御技術に関し、特にキャッシュの管理情報をキャッシュ制御する技術に関する。 The present invention relates to a cache control technique, and more particularly to a technique for performing cache control of cache management information.
昨今、磁気ディスク装置やディスクアレイ装置などのストレージ装置の多くは、性能向上などの観点から、キャッシュ制御機能を備えている。キャッシュ制御は、キャッシュメモリと呼ばれる高速なメモリ装置が、ホスト(ストレージ装置を使用するコンピュータ)からのストレージ装置に対するアクセス(読み込みおよび書き込み)に介在することで実現される。 Recently, many storage devices such as magnetic disk devices and disk array devices have a cache control function from the viewpoint of improving performance. The cache control is realized by a high-speed memory device called a cache memory intervening access (reading and writing) to the storage device from the host (computer using the storage device).
また、高速だが容量単価が高いキャッシュメモリ(以降「一次キャッシュ」と称する)に加え、一次キャッシュより低速だが磁気ディスク装置よりは高速なメモリ装置を二次キャッシュとして備える構成も知られている。このような構成による二次キャッシュ制御は、一次キャッシュより容量単価が低く大容量な二次キャッシュを搭載することにより、性能をより向上することができる。 In addition to a high-speed but high-capacity cache memory (hereinafter referred to as “primary cache”), a configuration is also known in which a secondary memory includes a memory device that is slower than the primary cache but faster than the magnetic disk device. In the secondary cache control with such a configuration, the performance can be further improved by mounting a secondary cache having a larger capacity unit price and a larger capacity than the primary cache.
ディスクアレイ装置で用いられる二次キャッシュ制御においては、例えば、ホストが認識している論理ディスクにおける参照頻度が高い領域を二次キャッシュに格納することがある。この場合、ホストが低速な物理ディスクにアクセスする代わりに二次キャッシュにアクセスすることにより、読み込み性能を向上することができる(リードキャッシュ)。また、例えば、物理ディスクの書き込み速度を上回る量のデータを一時的に記憶するために二次キャッシュを使用することがある。この場合、ホストからの書き込みとは非同期に物理ディスクに書き込みを行うことにより、書き込み性能を向上することができる(ライトキャッシュ)。 In the secondary cache control used in the disk array device, for example, an area with a high reference frequency in a logical disk recognized by the host may be stored in the secondary cache. In this case, the read performance can be improved by accessing the secondary cache instead of accessing the low-speed physical disk (read cache). For example, a secondary cache may be used to temporarily store an amount of data that exceeds the writing speed of the physical disk. In this case, writing performance can be improved by writing to the physical disk asynchronously with writing from the host (write cache).
二次キャッシュ制御において、ホストからのアクセスが二次キャッシュの特定の領域に集中することにより、全体のアクセス性能が低下することがある。このような問題点(あるいは類似の課題)を解決する技術が特許文献1〜3に記載されている。
In the secondary cache control, accesses from the host concentrate on a specific area of the secondary cache, so that the overall access performance may be deteriorated.
特許文献1記載のディスクアレイ装置は、利用頻度の高いデータを複数のコントローラのキャッシュメモリに記憶することにより、コントローラの負荷を分散する。
The disk array device described in
特許文献2記載の情報処理装置は、複数のホストと記憶装置が同一ネットワークに接続されるシステムにおいて、各記憶装置のアクセス情報に基づき、アクセス効率が高い記憶領域へのデータの格納を行う。
The information processing apparatus described in
特許文献3記載のストレージシステムは、複数の一次キャッシュと二次キャッシュを備え、キャッシュ使用量の適正化、高データ信頼性を実現する。 The storage system described in Patent Document 3 includes a plurality of primary caches and secondary caches, and realizes optimization of cache usage and high data reliability.
キャッシュメモリに記憶されるデータには、ホストからアクセスされるデータそのもの(実データ)だけでなく、キャッシュ制御における管理情報も含まれる。二次キャッシュ制御において、この管理情報にアクセスが集中することにより、全体のアクセス性能が低下することがある。しかしながら、上述の特許文献1〜3は、このような管理情報にアクセスが集中することによる問題に対処できない。
The data stored in the cache memory includes not only the data itself (actual data) accessed from the host but also management information for cache control. In the secondary cache control, when the access is concentrated on this management information, the overall access performance may be deteriorated. However, the above-mentioned
本発明の主たる目的は、上述した課題を解決するキャッシュ制御装置などを提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a cache control device or the like that solves the above-described problems.
上記目的を達成する本発明に係るキャッシュ制御装置は、
第1のコントロール手段と、二次キャッシュ手段とを備え、
第1のコントロール手段が、二次キャッシュ手段より高速に動作する一次キャッシュ手段と、二次キャッシュ手段より高速に動作する第1の管理情報キャッシュ手段とを備え、
二次キャッシュ手段が、実データと、実データの管理情報を格納し、一次キャッシュ手段の二次キャッシュとして動作し、
第1の管理情報キャッシュ手段が管理情報をキャッシュとして格納する。
A cache control device according to the present invention that achieves the above object is as follows.
A first control means and a secondary cache means;
The first control means comprises a primary cache means that operates faster than the secondary cache means, and a first management information cache means that operates faster than the secondary cache means,
The secondary cache means stores real data and management information of the real data, and operates as a secondary cache of the primary cache means.
The first management information cache means stores the management information as a cache.
また、上記目的を達成する本発明に係るディスクアレイ装置は、
上述のキャッシュ制御装置と、物理ディスクとを備える。
In addition, the disk array device according to the present invention that achieves the above-described object provides:
The cache control apparatus described above and a physical disk are provided.
そして、上記目的を達成する本発明に係るアレイコントローラは、
二次キャッシュ手段と物理ディスクに接続され、
二次キャッシュ手段より高速に動作する一次キャッシュ手段と、二次キャッシュ手段より高速に動作する管理情報キャッシュ手段とを備え、
一次キャッシュ手段が物理ディスクの一次キャッシュとして動作し、
二次キャッシュ手段が一次キャッシュ手段および物理ディスクの二次キャッシュとして動作し、
管理情報キャッシュ手段が、二次キャッシュ手段に格納される実データの管理情報をキャッシュとして格納する。
And the array controller according to the present invention that achieves the above-mentioned object,
Connected to secondary cache means and physical disk,
A primary cache means operating faster than the secondary cache means, and a management information cache means operating faster than the secondary cache means,
The primary cache means acts as the primary cache for the physical disk,
The secondary cache means operates as the primary cache means and the secondary cache of the physical disk,
The management information cache means stores the management information of the actual data stored in the secondary cache means as a cache.
さらに、上記目的を達成する本発明に係るキャッシュ制御方法は、
一次キャッシュ手段の二次キャッシュとして動作する二次キャッシュ手段に、実データと、実データの管理情報を格納し、
第1の管理情報キャッシュ手段に、管理情報をキャッシュとして格納する。
Furthermore, a cache control method according to the present invention that achieves the above object is as follows.
Store the actual data and the management information of the actual data in the secondary cache means that operates as the secondary cache of the primary cache means,
The management information is stored as a cache in the first management information cache means.
本発明に係るキャッシュ制御装置、ディスクアレイ装置、アレイコントローラおよびキャッシュ制御方法は、キャッシュ制御における性能低下を軽減する。 The cache control device, disk array device, array controller, and cache control method according to the present invention alleviate performance degradation in cache control.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るディスクアレイ装置の構成を説明する図である。本発明の第1の実施形態に係るディスクアレイ装置100は、コントローラ110および120と、二次キャッシュ131および132と、物理ディスク部140とを備える。ホスト200は、ディスクアレイ装置100を使用するコンピュータである。ホスト200は、ディスクアレイ装置100を、論理ディスクLD1,LD2,・・・,LDxからなるストレージ装置として認識している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a disk array device according to the first embodiment of the present invention. The
コントローラ110および120は、第1および第2のコントロール部と呼ばれることもある。
コントローラ110は、論理ディスクLD1に対応するアレイコントローラである。また、コントローラ120は、論理ディスクLD2に対応するアレイコントローラである。コントローラ110およびコントローラ120は、他の論理ディスクのアレイコントローラであることを兼ねていてもよい。コントローラ110は、一次キャッシュ111を備える。また、コントローラ120は、一次キャッシュ121を備える。
The
一次キャッシュ111および121は、二次キャッシュ131および132や、物理ディスク部140よりもアクセス速度が高速である記憶装置である。一次キャッシュ111は、論理ディスクLD1に対応する一次キャッシュである。また、一次キャッシュ121は、論理ディスクLD2に対応する一次キャッシュである。一次キャッシュ111および121は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)であってもよい。以降の説明においては、一次キャッシュ111および121はDRAMであるものとする。
The
二次キャッシュ131は、論理ディスクLD1および一次キャッシュ111に対応する二次キャッシュである。また、二次キャッシュ132は、論理ディスクLD2および一次キャッシュ121に対応する二次キャッシュである。二次キャッシュ131および132は、記憶媒体130上の論理的な記憶領域として実装されている。二次キャッシュ131および132は、単一の記憶媒体130上に実装されてもよいし、複数の記憶媒体130を組み合わせた記憶領域上に実装されてもよい。以降の説明においては、図1に図示したとおり、二次キャッシュ131および132は複数の記憶媒体130を組み合わせた記憶領域上に実装されているものとする。また、二次キャッシュ131および132は、複数の記憶媒体130をまとめたいくつかのグループ(以降、「ランク」とも称する)に分かれているものとする。
The
記憶媒体130は、例えば、一次キャッシュ111および121より容量単価が低く大容量な記憶媒体である。具体的には、記憶媒体130は、フラッシュメモリドライブや、SSD(Solid State Drive)でもよい。以降の説明においては、記憶媒体130はSSDであるものとする。
The
物理ディスク部140は、ディスクアレイ装置100において、最終的にデータが格納される物理ディスクである記憶媒体143を備える。物理ディスク部140は、論理ディスクLD1に対応するディスクグループ141と、論理ディスクLD2に対応するディスクグループ142とを含んでいる。論理ディスクLD1およびLD2は、ディスクグループ141および142のそれぞれに含まれる物理ディスク(記憶媒体143)上の論理的な記憶領域として実装されている。ディスクグループ141および142は、それぞれ、1つあるいはそれ以上の記憶媒体143を含んでいる。以降の説明においては、記憶媒体143は、磁気ディスク装置であるものとする。
The
以下、図1を参照して、ディスクアレイ装置100のライトキャッシュ動作の概要を説明する。
Hereinafter, an outline of the write cache operation of the
まず、ホスト200が論理ディスクLD1にファイルを書き込もうとアクセスする場合について説明する。最初に、論理ディスクLD1に対応するコントローラ110がファイルを受け付ける(図1の[1−1])。次に、コントローラ110は、受け付けたファイルを一次キャッシュ111に書き込もうとする(同[1−2])。一次キャッシュ111に空きが無い場合は、コントローラ110は、ファイルを二次キャッシュ131に書き込む(同[1−3])。
First, a case where the
同様に、ホスト200が論理ディスクLD2にファイルを書き込もうとアクセスする場合においては、最初に、論理ディスクLD2に対応するコントローラ120がファイルを受け付ける(同[2−1])。次に、コントローラ120は、受け付けたファイルを一次キャッシュ121に書き込もうとする(同[2−2])。一次キャッシュ121に空きが無い場合は、コントローラ120は、ファイルを二次キャッシュ132に書き込む(同[2−3])。
Similarly, when the
上記の二次キャッシュ131および132への書き込みにおいては、ハッシュ関数などを使用することにより、二次キャッシュを構成する記憶媒体130のどの領域に書き込むかが決定される。図1においては、上記の論理ディスクLD1およびLD2に対するアクセス(書き込み)によって、これらのアクセスに対応する書き込みが記憶媒体130の同一のランク(図1の「※」)に行われている。
In writing to the
図2は、二次キャッシュ131の詳細な構成および、二次キャッシュに格納されるデータを説明する図である。二次キャッシュ131は、記憶媒体130−1〜130−6上の論理的な記憶領域として実装されている。また、二次キャッシュ131は、記憶媒体130−1および130−2上に実装されているもの、記憶媒体130−3および130−4上に実装されているもの、記憶媒体130−5および130−6上に実装されているものに分かれている。なお、二次キャッシュ131は、これらより多くの記憶媒体130を備えていてもよい。また、二次キャッシュ132は二次キャッシュ131と同様の構成であるため、説明を省略する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the detailed configuration of the
二次キャッシュ131は、管理情報131aと実データ131bを格納する。実データ131bは、ホスト200から書き込まれる、あるいはホスト200へ読み出される実データである。管理情報131aは、アクセスされる実データの場所や、サイズや、キャッシュ制御上の状態を含む。例えば、管理情報131aは、以下の情報を含んでいてもよい。(1)LDN(Logical Disk Number):論理ディスク番号(2)LSN(Logical Sector Number):論理セクタ番号(3)LEN(LENgth):データの長さ(4)State:キャッシュデータの状態。
The
上記のState(キャッシュデータの状態)は、例えば、二次キャッシュに格納された実データ131bが、物理ディスクに「書き戻し済み」であるか、「未書き戻し」であるかの情報を含む。
The State (cache data state) includes, for example, information indicating whether the
あるいは、二次キャッシュに格納された実データ131bは、その一部が物理ディスクに「書き戻し済み」で、一部が「未書き戻し」であってもよい。すなわち、Stateは、二次キャッシュに格納された実データ131bのどの部分が物理ディスクに書き戻し済みであり、どの部分が物理ディスクに未書き戻しであるかの情報を含んでいてもよい。具体的には、例えば、実データ131bの全体のうち、物理ディスクに未書き戻しである領域の開始位置と終了位置の情報を含んでいてもよい。また、これら未書き戻しである領域の情報は、二次キャッシュに格納された実データ131b1つに対し、複数存在していてもよい。
Alternatively, a part of the
以降の説明においては、管理情報は、二次キャッシュに格納された実データのどの部分が物理ディスクに書き戻し済みであり、どの部分が物理ディスクに未書き戻しであるかの情報を含んでいるものとする。 In the following description, the management information includes information on which part of the actual data stored in the secondary cache has been written back to the physical disk and which part has not been written back to the physical disk. Shall.
図3は、ディスクアレイ装置100にデータが書き込まれる際の二次キャッシュ制御の例を説明する図である。以下、図3を参照して、ディスクアレイ装置100のライトキャッシュ動作における二次キャッシュ制御処理を説明する。なお、以下の説明において、一次キャッシュ111は、空き容量が無かったため書き込みができなかったものとする。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of secondary cache control when data is written to the
まず、ホスト200が論理ディスクLD1にファイルF1を書き込もうとディスクアレイ装置100にアクセスする場合について説明する。アクセスに際して、アクセスのI/O(Input Output)範囲情報が発行される。具体的には、ファイルF1の書き込み先の論理ディスク番号(ここではLD1とする)および論理セクタ番号(同じくLSNxxとする)、データ(ファイル)の長さ(ここではLENz1とする)などである。
First, a case where the
次に、ファイルF1のキャッシュデータが、二次キャッシュ131どの領域に書き込むかが決定される。ここでは、論理ディスク番号(LD1)および論理セクタ番号(LSNxx)よりハッシュ関数が計算されることにより、ハッシュ関数の値に基づいて記憶媒体130−5および130−6に書き込まれることが決定したものとする。
Next, it is determined in which area the cache data of the file F1 is written to the
そして、上記決定した書き込み先へ、キャッシュデータとして、ファイルF1の実データ131b−F1と、ファイル(キャッシュ)の管理情報131a−F1が書き込まれる。管理情報131a−F1は、論理ディスク番号LD1,論理セクタ番号LSNxx,データの長さLENz1,キャッシュデータの状態State1の情報を含んでいる(図3の「Entry 1」)。また、State1は、このキャッシュデータ(実データ131b−F1)が、物理ディスクに「書き戻し済み」であるか、「未書き戻し」であるかの情報を含んでいる。
Then, the
さらに、State1は、このキャッシュデータ(実データ131b−F1)の一部が「書き戻し済み」であり、一部が「未書き戻し」であることを示す情報を含んでいてもよい。具体的には、Stateは、実データ131b−F1の全体のうち、物理ディスクに未書き戻しである領域の開始位置と終了位置の情報を含んでいてもよい。なお、これら未書き戻しである領域の情報は、管理情報131a−F1の中に複数存在してもよい。
Further, State1 may include information indicating that a part of the cache data (
次に、ホスト200が論理ディスクLD5にファイルF2を書き込もうとディスクアレイ装置100にアクセスする場合について説明する。なお、コントローラ110は、論理ディスクLD1の他に、論理ディスクLD5にも対応するアレイコントローラであるものとする。アクセスに際して、アクセスのI/O範囲情報として、ファイルF2の書き込み先の論理ディスク番号(ここではLD5とする)および論理セクタ番号(同じくLSNyyとする)、データ(ファイル)の長さ(ここではLENz2とする)が発行される。
Next, a case where the
次に、ファイルF1と同様に、ファイルF2のキャッシュデータが、二次キャッシュ131のどの領域に書き込むかが決定される。ここでは、論理ディスク番号(LD5)および論理セクタ番号(LSNyy)より算出されるハッシュ関数の値に基づいて記憶媒体130−5および130−6、すなわちファイルF1と同じ領域に書き込まれることが決定したものとする。
Next, as in the case of the file F1, it is determined in which area of the
そして、上記決定した書き込み先へ、ファイルF2の実データ131b−F2と、ファイル(キャッシュ)の管理情報131a−F2が書き込まれる。管理情報131a−F2は、論理ディスク番号LD5,論理セクタ番号LSNyy,データの長さLENz2,キャッシュデータの状態State2の情報を含んでいる(図3の「Entry 2」)。なお、State2が、物理ディスクに「書き戻し済み」であるか、「未書き戻し」であるかの情報を含んでいることは、管理情報131a−F1と同様である。
Then, the
さらに、State2が、このキャッシュデータ(実データ131b−F2)の一部が「書き戻し済み」であり、一部が「未書き戻し」であることを示す情報を含んでいてもよいことも管理情報131a−F1と同様である。
Further, it is managed that
上記のように、ハッシュ関数の値によっては、二次キャッシュ131の特定の領域(この場合記憶媒体130−5および130−6)にアクセスが集中することがある。このようなアクセスの集中によって、二次キャッシュ131の特定の領域のアクセス負荷が高くなることがある。
As described above, depending on the value of the hash function, access may be concentrated on a specific area of the secondary cache 131 (in this case, the storage media 130-5 and 130-6). Such access concentration may increase the access load on a specific area of the
また、二次キャッシュ131から物理ディスクへ書き戻しが行われたとき、管理情報131aに含まれるキャッシュデータの状態(State)が、「未書き戻し」から「書き戻し済み」に更新される。ここで、Stateが、キャッシュデータ(実データ131b)の一部が「書き戻し済み」であり、一部が「未書き戻し」であることを示す情報を含んでいる場合、実データ131bの一部が物理ディスクへ書き戻される毎にStateが更新される。このような部分書き戻しにおいて一回の書き戻しのデータ量が少ない場合、実データ131b全体の書き戻しが完了するまでの間、多数の書き戻し処理が発生する。すなわち、Stateを含む管理情報131aに対する多数の更新処理が発生する。このような場合、ホストから論理ディスクに新たなアクセスが行われていないにも関わらず、二次キャッシュ131の、更新されるStateを含む管理情報131aが格納された領域のアクセス負荷が高くなることがある。
When the
図4は、コントローラ110の詳細な構成を説明する図である。コントローラ110は、一次キャッシュ111の他に、性能監視部112と、使用頻度監視部113と、管理情報キャッシュ部114とを備える。なお、コントローラ120はコントローラ110と同様の構成であるため、説明を省略する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the detailed configuration of the
管理情報キャッシュ部114は、第1の管理情報キャッシュ部と呼ばれることもある。
The management
性能監視部112は、二次キャッシュ131を構成するランク毎の負荷状況を監視し、性能が低下しているランクを検出する。具体的には、性能監視部112は、記憶媒体130−1および130−2からなるランク、記憶媒体130−3および130−4からなるランク、記憶媒体130−5および130−6からなるランクの性能(アクセス多重度,応答時間など)を監視する。そして、あるランクの性能低下を示す指標が予め定められた閾値を超えたとき、このランクを性能が低下していると判定する。以上の性能監視部112の処理は、ホスト200からのアクセスが無いときにも、定期的に情報を採取して実施されてもよい。
The
使用頻度監視部113は、二次キャッシュ131に格納されている管理情報の使用頻度を集計する。さらに、使用頻度監視部113は、ランク毎に、管理情報を使用頻度の高い順に順位付けする。
The usage
ホスト200からアクセスされたときや、書き戻しなどのキャッシュ制御処理が行われたときに、二次キャッシュ131の管理情報の一部がコントローラ110にキャッシュとして格納される。使用頻度監視部113は、このキャッシュされた情報の中でアクセスが頻繁に行われているものを抽出し、抽出結果に基づいて管理情報を順位付けしてもよい。
When accessed from the
性能監視部112および使用頻度監視部113は、専用のハードウェアで実現されてもよいし、コンピュータとソフトウェアの組合せで実現されてもよい。
The
図4を参照すると、使用頻度監視部113は、記憶媒体130−1および130−2からなるランク、記憶媒体130−3および130−4からなるランク、記憶媒体130−5および130−6からなるランクのそれぞれにおいて、管理情報の使用頻度を集計している。例えば、記憶媒体130−1および130−2からなるランクにおいては、1つの管理情報の使用頻度が集計されている。また、記憶媒体130−3および130−4からなるランクにおいては、4つの管理情報の使用頻度が集計されており、使用頻度が高い順に順位付け(左から3位、2位、1位、4位)されている。同様に、記憶媒体130−5および130−6からなるランクにおいては、3つの管理情報の使用頻度が集計されており、使用頻度が高い順に順位付け(左から1位、3位、2位)されている。
Referring to FIG. 4, the usage
管理情報キャッシュ部114は、一次キャッシュ111と同様、二次キャッシュ131や、物理ディスク部140よりもアクセス速度が高速である記憶装置である。以降の説明においては、管理情報キャッシュ部114はDRAMであるものとする。管理情報キャッシュ部114は、一次キャッシュ111の領域の一部でもよいし、独立した記憶装置でもよい。
Similar to the
管理情報キャッシュ部114は、性能が低下しているランクに含まれる使用頻度が高い管理情報をキャッシュとして格納することによってキャッシュ制御を行う。具体的には、管理情報キャッシュ部114は、あるランクの性能が低下した際に、そのランクに含まれる二次キャッシュ131の管理情報のうち、使用頻度が高いもの(使用頻度の順位が上位のもの)を格納する。そして、この管理情報に対するアクセスのキャッシュ制御を行う。
The management
図5は、二次キャッシュ131の管理情報に対するキャッシュ制御を説明する図である。以下、図5を参照して、ディスクアレイ装置100における、二次キャッシュ131の管理情報に対するキャッシュ制御処理を説明する。
FIG. 5 is a diagram for explaining cache control for the management information of the
性能監視部112は、二次キャッシュ131を構成する記憶媒体130−1〜130−6のランク毎の負荷状況を監視する。具体的には、例えば、記憶媒体130−1〜130−6の応答時間などを定期的に取得して蓄積する。そして、性能低下を示す指標を監視する。例えば、平均応答時間が予め定められた閾値を超えるランクが有るかどうかを監視する。以上の処理は、ホスト200からのアクセスの有無に関わらず、定期的にバックグラウンドで実施される。
The
ホスト200からアクセスされたときや、書き戻しなどのキャッシュ制御処理が行われたときに、二次キャッシュ131の管理情報の一部がコントローラ110にコピーされる。使用頻度監視部113は、このコピーされた情報に基づいてアクセスが頻繁に行われている管理情報を抽出し、抽出結果に基づいて管理情報の順位付けを行ってもよい。
When accessed from the
上記の、性能監視部112および使用頻度監視部113による情報更新が定期的に行われている状態において、ホスト200からディスクアレイ装置100へファイルを書き込もうとアクセスが行われた場合の処理を、以下に説明する。
The processing in the case where an access is made to write a file from the
この書き込みアクセスを受け付けた結果、一次キャッシュ111の空きが不足しているなどの理由により、二次キャッシュ131への書き込みが発生したものとする。ホストからのファイルが一次キャッシュ111へ書き込まれたため、二次キャッシュ131への書き込みが発生しなかった場合は、以下の処理は行われない。
As a result of accepting this write access, it is assumed that writing to the
まず、ハッシュ関数を計算するなどにより、二次キャッシュ131を構成するどのランクにファイルが書き込まれるかが決定される。その結果、ここでは、記憶媒体130−5および130−6にファイルが書き込まれることに決定したものとする。
First, the rank in which the file is written is determined in the
この時点において、性能監視部112が、記憶媒体130−5および130−6からなるランクの性能低下を検出したものとする(図5の性能監視部112の中の網掛け四角)。この場合、コントローラ110は、使用頻度監視部113より、性能低下しているランク(記憶媒体130−5および130−6)に格納されている管理情報の使用頻度を参照する。そして、コントローラ110は、使用頻度が高い管理情報を特定する。ここでは、使用頻度が1位である管理情報が抽出される(図5の使用頻度監視部の中の網掛け四角の「1」)。
At this point, it is assumed that the
コントローラ110は、この抽出された管理情報を管理情報キャッシュ部114にキャッシュとして格納する(管理情報キャッシュ部114の中の網掛け四角)。すなわち、以降の、この抽出された管理情報に対するアクセスは、二次キャッシュ131上の管理情報ではなく、管理情報キャッシュ部114上の管理情報のキャッシュに対して行われる。このことにより、二次キャッシュ131の記憶媒体130−5および130−6の負荷が軽減される。
The
上記の管理情報のキャッシュ制御は、上記のホストからのファイルが書き込まれるランクにおいて性能低下が検出されていなかった場合は行われない。 The cache control of the management information is not performed when the performance degradation is not detected in the rank in which the file from the host is written.
上記の管理情報のキャッシュ制御は、性能監視部112が、ランクの性能低下が解消されたことを検出したときに終了する。すなわち、管理情報キャッシュ部114上の管理情報のキャッシュが、二次キャッシュ131上の管理情報に書き戻される。そして、以降のこの書き戻された管理情報に対するアクセスは、キャッシュ制御を行わず、二次キャッシュ131上の、この書き戻された管理情報に対して行われる。
The management information cache control is terminated when the
上記の二次キャッシュ131の管理情報に対するキャッシュ制御処理は、ホストからのファイル書き込みを契機として実施されるが、それ以外のタイミングで行われてもよい。例えば、性能監視部112および使用頻度監視部113による情報更新が定期的に行われている状態において、バックグラウンドで行われてもよい。具体的には、性能監視部112があるランクの性能低下を検出したとき、性能低下しているランク上の使用頻度が高い管理情報を使用頻度監視部113が抽出する。そして、コントローラ110が、抽出された管理情報を管理情報キャッシュ部114に格納し、キャッシュ制御を開始してもよい。
The cache control process for the management information of the
以上のように、本発明の第1の実施形態に係るディスクアレイ装置100は、二次キャッシュ制御における性能低下を軽減する。なぜならば、性能低下が検出された記憶媒体130上に実装された二次キャッシュ131内の管理情報のうち、使用頻度が高いものを管理情報キャッシュ部114においてキャッシュ制御するからである。このことにより、性能が低下した記憶媒体130上の管理情報へのアクセスが行われなくなるので、性能の低下が解消される。
As described above, the
また、本発明の第1の実施形態に係るディスクアレイ装置100は、効率の良いキャッシュ制御を実現する。なぜならば、二次キャッシュの管理情報は、二次キャッシュに格納される実データよりサイズが小さいため、高速だが高価な管理情報キャッシュ部114の容量を少なくすることができるからである。特に、二次キャッシュに格納された実データの部分書き戻し処理が行われる場合、管理情報に多数の更新処理が発生するため、キャッシュ制御の効率が良くなる。
Also, the
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。第2の実施形態では、管理情報のキャッシュ制御を行っている状態において、故障時のデータ消失の可能性を軽減する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the possibility of data loss at the time of failure is reduced in a state where cache control of management information is performed.
図6は、第2の実施形態における、二次キャッシュ131の管理情報に対するキャッシュ制御を説明する図である。図6を参照すると、コントローラ120は、管理情報キャッシュ部124を備えている。なお、本発明の第2の実施形態に係るディスクアレイ装置100の他の構成要素については、第1の実施形態において説明した図1および図4と同様であるため、説明を省略する。
FIG. 6 is a diagram for explaining cache control for management information of the
管理情報キャッシュ部124は、第2の管理情報キャッシュ部と呼ばれることもある。
The management
第2の実施形態においては、性能が低下しているランク上の使用頻度が高い管理情報が管理情報キャッシュ部114に格納されるとき、管理情報キャッシュ部124にも同じ管理情報を格納する(図6の管理情報キャッシュ部124の中の網掛け四角)。また、管理情報キャッシュ部114上の管理情報のキャッシュが更新されるときは、同時に管理情報キャッシュ部124上の管理情報のキャッシュも更新してもよい。すなわち、管理情報キャッシュ部114と管理情報キャッシュ部124において、管理情報の二重化(ミラーリング)を行ってもよい。
In the second embodiment, when management information having a high use frequency on a rank whose performance is degraded is stored in the management
以上のように、本発明の第2の実施形態に係るディスクアレイ装置100は、第1の実施形態と同様の効果を有しつつ、故障などによりデータが消失する可能性を軽減する。なぜならば、管理情報キャッシュ部114がDRAMのような揮発性メモリであった場合も、管理情報キャッシュ部124上で管理情報をミラーリングすることにより、管理情報キャッシュ部114やコントローラ110の故障などによる管理情報の消失が防止できるからである。
As described above, the
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
図7は、本発明の第3の実施形態に係るキャッシュ制御装置の構成を説明する図である。本発明の第3の実施形態に係るキャッシュ制御装置1000は、コントローラ110と、二次キャッシュ131とを備える。
FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the cache control device according to the third embodiment of the present invention. A
コントローラ110は、二次キャッシュ131より高速に動作する一次キャッシュ111と、二次キャッシュ131より高速に動作する管理情報キャッシュ部114とを備える。
The
コントローラ110は第1のコントロール部と呼ばれることもある。また、管理情報キャッシュ部114は、第1の管理情報キャッシュ部と呼ばれることもある。
The
本発明の第3の実施形態に係るキャッシュ制御装置1000は、物理ディスク(図示しない)と接続されることにより、物理ディスクのキャッシュ装置として動作する。キャッシュ制御装置1000は、物理ディスクに格納される実データを一次キャッシュ111や二次キャッシュ131に格納することにより、実データのキャッシュ制御を行う。
The
二次キャッシュ131は、実データと、実データの管理情報をキャッシュとして格納する。そして、一次キャッシュ部110の二次キャッシュとして動作する。
The
管理情報キャッシュ部114は、管理情報をキャッシュとして格納する。
The management
以上のように、本発明の第3の実施形態に係るキャッシュ制御装置1000は、二次キャッシュ制御における性能低下を軽減する。なぜならば、二次キャッシュ131内の管理情報を管理情報キャッシュ部114においてキャッシュ制御するからである。このことにより、管理情報へのアクセスは、より高速に動作する管理情報キャッシュ部114に対して行われるため、性能の低下が解消される。
As described above, the
100 ディスクアレイ装置
110,120 コントローラ
111,121 一次キャッシュ
112 性能監視部
113 使用頻度監視部
114,124 管理情報キャッシュ部
130,130−1〜130−6,143 記憶媒体
131,132 二次キャッシュ
131a,131a−F1,131a−F2 管理情報
131b,131b−F1,131b−F2 実データ
140 物理ディスク部
141,142 ディスクグループ
1000 キャッシュ制御装置
LD1,LD2,LD5,LDx 論理ディスク
F1,F2 ファイル
100
Claims (8)
前記第1のコントロール手段が、前記二次キャッシュ手段より高速に動作する一次キャッシュ手段と、前記二次キャッシュ手段より高速に動作する第1の管理情報キャッシュ手段と、性能監視手段と使用頻度監視手段とを含み、
前記二次キャッシュ手段が、実データと、前記実データの管理情報とを格納し、前記一次キャッシュ手段の二次キャッシュとして動作し、
前記第1の管理情報キャッシュ手段が前記管理情報をキャッシュとして格納し、
前記使用頻度監視手段が使用頻度の高い管理情報を抽出し、
前記性能監視手段が前記二次キャッシュ手段へのアクセス多重度に基づいて前記二次キャッシュ手段の負荷状況をランク毎に監視し、前記二次キャッシュ手段の性能低下を検出したとき、前記第1の管理情報キャッシュ手段が、性能低下した前記二次キャッシュ手段の前記ランクに格納されている前記使用頻度の高い管理情報をキャッシュとして格納するキャッシュ制御装置。 A first control means and a secondary cache means;
The first control means includes a primary cache means that operates faster than the secondary cache means, a first management information cache means that operates faster than the secondary cache means , a performance monitoring means, and a usage frequency monitoring means. including the door,
The secondary cache means stores real data and management information of the real data, and operates as a secondary cache of the primary cache means;
The first management information cache means stores the management information as a cache ;
The usage frequency monitoring means extracts management information with high usage frequency,
When the performance monitoring means monitors the load status of the secondary cache means for each rank based on the multiplicity of access to the secondary cache means, and detects the performance degradation of the secondary cache means, the first cache A cache control device, wherein the management information cache means stores, as a cache, the frequently used management information stored in the rank of the secondary cache means whose performance has deteriorated .
前記第2のコントロール手段が第2の管理情報キャッシュ手段を含み、
前記第1の管理情報キャッシュ手段が前記管理情報をキャッシュとして格納するとき、前記第2の管理情報キャッシュ手段が前記管理情報を格納することにより、前記第1の管理情報キャッシュ手段および前記第2の管理情報キャッシュ手段が、前記管理情報の二重化を行う請求項1に記載のキャッシュ制御装置。 A second control means,
The second control means includes second management information cache means;
When the first management information cache means stores the management information as a cache, the second management information cache means stores the management information, whereby the first management information cache means and the second management information cache means The cache control device according to claim 1, wherein the management information cache unit duplicates the management information.
前記二次キャッシュ手段より高速に動作する一次キャッシュ手段と、前記二次キャッシュ手段より高速に動作する管理情報キャッシュ手段と、性能監視手段と使用頻度監視手段とを備え、
前記一次キャッシュ手段が前記物理ディスクの一次キャッシュとして動作し、
前記二次キャッシュ手段が前記一次キャッシュ手段および前記物理ディスクの二次キャッシュとして動作し、
前記管理情報キャッシュ手段が、前記二次キャッシュ手段に格納される実データの管理情報をキャッシュとして格納し、
前記使用頻度監視手段が使用頻度の高い管理情報を抽出し、
前記性能監視手段が前記二次キャッシュ手段へのアクセス多重度に基づいて前記二次キャッシュ手段の負荷状況をランク毎に監視し、前記二次キャッシュ手段の性能低下を検出したとき、前記管理情報キャッシュ手段が、性能低下した前記二次キャッシュ手段の前記ランクに格納されている前記使用頻度の高い管理情報をキャッシュとして格納するアレイコントローラ。 Connected to secondary cache means and physical disk,
A primary cache means that operates faster than the secondary cache means; a management information cache means that operates faster than the secondary cache means ; a performance monitoring means and a usage frequency monitoring means ;
The primary cache means operates as a primary cache of the physical disk;
The secondary cache means operates as the primary cache means and a secondary cache of the physical disk;
The management information cache means stores management information of real data stored in the secondary cache means as a cache ,
The usage frequency monitoring means extracts management information with high usage frequency,
When the performance monitoring means monitors the load status of the secondary cache means for each rank based on the multiplicity of access to the secondary cache means, and detects a decrease in performance of the secondary cache means, the management information cache An array controller for storing, as a cache, the frequently used management information stored in the rank of the secondary cache means whose performance has deteriorated .
第1の管理情報キャッシュ手段に、前記管理情報をキャッシュとして格納し、
使用頻度の高い管理情報を抽出し、
前記二次キャッシュ手段へのアクセス多重度に基づいて前記二次キャッシュ手段の負荷状況をランク毎に監視し、前記二次キャッシュ手段の性能が低下したとき、前記第1の管理情報キャッシュ手段に、性能低下した前記二次キャッシュ手段の前記ランクに格納されている前記使用頻度の高い管理情報をキャッシュとして格納するキャッシュ制御方法。 In the secondary cache means that operates as a secondary cache of the primary cache means, real data and management information of the real data are stored,
Storing the management information as a cache in a first management information cache means ;
Extract frequently used management information,
Based on the multiplicity of access to the secondary cache means, the load status of the secondary cache means is monitored for each rank, and when the performance of the secondary cache means decreases, the first management information cache means A cache control method for storing, as a cache, the frequently used management information stored in the rank of the secondary cache means whose performance has deteriorated .
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