JP4124612B2 - 記憶サブシステムの制御方法および記憶サブシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記憶サブシステムの制御技術および記憶サブシステムに関し、特に、キャッシュメモリ付きの記憶制御装置を備えた記憶サブシステム等に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク制御装置におけるキャッシュメモリは従来ＬＲＵ（Ｌｅａｓｔ Ｒｅｃｅｎｔｌｙ Ｕｓｅｄ）管理方式によるもっとも利用されているデータをキャッシュメモリ上に蓄えることで性能向上を図ってきた。また特定ディスク単位にキャッシュメモリ上にキャッシュメモリ全体の一部を常に割り当てる機能を提供し、特定ディスクに対する入出力要求の性能向上を行ってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、ディスクアレイを制御する磁気ディスク制御装置が管理する磁気ディスク数が増加し続けており、サブシステム全体でのキャッシュメモリの効率的な利用を考えていたＬＲＵ管理方式では、特定の磁気ディスクに対するデータの入出力要求が極めて高まった場合のサブシステム内の他ディスクに対する性能への影響が考えられていなかった。
【０００４】
このため入出力要求が高くキャッシュメモリ使用量が多くなる磁気ディスクがサブシステム内に含まれていた場合、磁気ディスク制御装置が管理する磁気ディスク数が増加すると他の磁気ディスクに対する入出力要求への処理時間が延びてしまう傾向が出てきた。
【０００５】
また特定の磁気ディスクに対して常にキャッシュメモリを一部割り当てて性能向上を図り、他ディスクに影響を与えない機能も提供されてきたが、動的に管理できていないことから一時的な負荷が高まる状況では回避できなかった。
【０００６】
本発明の目的は、記憶装置を構成する複数のディスクやディスクグループの各々の間でのキャッシュメモリの使用量の偏りを防止して、記憶サブシステム全体の性能を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の記憶装置と、この記憶装置と上位装置との間で授受される情報が一時的に格納されるキャッシュメモリを備えた記憶制御装置と、を含む記憶サブシステムの制御方法であって、記憶サブシステム全体のキャッシュメモリの使用量を評価する第１閾値と、記憶装置のグループの各々のキャッシュメモリの使用量を評価する第２閾値とを設定し、記憶サブシステム全体のキャッシュメモリの使用量の大小に基づいて、記憶装置のグループ単位のキャッシュメモリの使用量を動的に制限するものである。
【０００８】
より具体的には、一例として、複数の磁気ディスクと、磁気ディスクに対するデータ入出力要求を発行する中央処理装置との間に介在し、複数の磁気ディスクを制御する磁気ディスク制御装置とを含む記憶サブシステムにおいて、磁気ディスク制御装置内に中央処理装置から要求された複数の磁気ディスクへの入出力データを一時期的に蓄えるキャッシュメモリを有し、サブシステム全体で使用されるキャッシュメモリ使用量と、任意の複数の磁気ディスクからなる磁気ディスクグループ単位で使用されるキャッシュメモリ使用量を管理し、入出力要求に対してキャッシュメモリを新たに割り当てる際に、サブシステム全体として最大限使用可能なキャッシュメモリ使用量の閾値Ｈと、磁気ディスクグループ単位のキャッシュメモリ使用量の閾値Ｍを用い、サブシステム全体のキャッシュメモリ使用量と磁気ディスクグループ単位のキャッシュメモリ使用量とを比較し、突出した磁気ディスクグループ単位のキャッシュメモリ使用量を動的に制限するキャッシュメモリ管理技術を提供する。
【０００９】
これにより、従来技術では管理しきれていなかった複数の磁気ディスクやディスクグループに対するキャッシュメモリ割り当てにおいて、他磁気ディスクやディスクグループに対する影響を考慮に入れたキャッシュメモリ管理技術を実現でき、記憶サブシステム全体の性能向上が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態である記憶サブシステムを含むデータ処理システムの構成を示す図である。
【００１２】
本実施の形態の記憶サブシステムは、中央処理装置であるＣＰＵ１０１等の上位装置との間におけるデータの授受を制御するディスク制御装置であるＤＫＣ１０２と、ディスク駆動装置であるＤＫＵ１０３と、ＣＰＵ１０１とＤＫＣ１０２間を結合するケーブル１０４と、ＤＫＣ１０２とＤＫＵ１０３間を結合するケーブル１０５で構成される。
【００１３】
上位装置であるＣＰＵ１０１内の構成としては、オペレーティングシステム等を実行する演算処理部（ＩＰ）１１１と、前記プログラム及び、プログラムが処理するデータ等を格納する主記憶装置部（ＭＳ）１１２と、外部入出力装置とのデータ転送を制御し、かつ入出力装置とのインタフェースを制御する入出力チャネル部（ＣＨ）１１３と、これらデータ転送を制御するシステムコントローラ部（ＳＣ）１１４から構成される。
【００１４】
またＤＫＣ１０２内の構成としては、ＣＰＵ１０１のチャネル制御部とインタフェースを制御するポート部（ＰＯＲＴ）１２１と、データを高速処理する為のキャッシュメモリ部（ＣＡＣＨＥ）１２２と、ＤＫＣ１０２内のデータを管理する制御プロセッサ部１２３と、これらデータ転送を制御データ転送制御部１２４と、Ｉ／Ｏの制御やデータを管理する為の制御情報等を格納する共有メモリ（ＳＭ）１２５から構成される。
【００１５】
またＤＫＵ１０３内には、たとえば磁気ディスク装置等からなり、データを格納する複数のディスク装置１３１が存在する。複数のディスク装置１３１は必要に応じてＲＡＩＤ等のディスクアレイを構成することができる。
【００１６】
図２は共有メモリ（ＳＭ）内のキャッシュ管理領域とキャッシュメモリ部（ＣＡＣＨＥ）との関係を示した図である。
【００１７】
キャッシュメモリ部１２２はセグメントという単位で分割され管理されている。この複数のセグメント２３０，２３１，２３２，・・・の各々を共有メモリ１２５内の複数のセグメント制御ブロック（ＳＧＣＢ）２０４，２０５，２０６，・・・にて管理し、各セグメント制御ブロックは、各セグメントの使用状況を管理する。このセグメントとＳＧＣＢは一対一で管理される。ＳＧＣＢ２０４，２０５，２０６，・・・の各々は、セグメント使用状態２１４，２１５，２１６，・・・と、セグメントアドレス２２４，２２５，２２６，・・・とを情報として持ち、対応する個々のセグメントを管理する。
【００１８】
また共有メモリ１２５内には磁気ディスクグループ単位のセグメント使用量を管理するグループ単位セグメントカウンタ２０３がある。また、全サブシステムのセグメント使用量を管理する使用セグメントカウンタ２０２がある。各セグメントカウンタの加減算はセグメントを使用状態にする場合に加算され、セグメント未使用状態にする場合に減算される。各磁気ディスクグループ単位のグループ単位セグメントカウンタ２０３におけるセグメント使用量の加減算時に使用セグメントカウンタ２０２も同時に加減算され、サブシステム全体のセグメント使用量と磁気ディスクグループ単位のセグメント使用量の比較を行う場合に使用される。
【００１９】
またキャッシュメモリ部１２２の全体のセグメント数（実装数）が保持されるキャッシュ全セグメント数２０１が共有メモリ１２５にあり、キャッシュ利用率の算出に使用される。
【００２０】
図３はキャッシュセグメントの新規確保時の処理の一例を示したフローチャートである。
【００２１】
制御プロセッサ部１２３はＰＯＲＴ１２１がＣＰＵ１０１より受領したデータ転送指示に対してキャッシュメモリ部１２２上にデータが存在しているか判断し、キャッシュメモリ部１２２上にデータ転送指示されたデータが無い場合、キャッシュメモリ部１２２に利用可能な空き領域があるか判断処理を開始する（ステップ３０１）。
【００２２】
まず、キャッシュ全セグメント数２０１、サブシステム内の使用セグメントカウンタ２０２、前記データ転送指示を受けたデータが属する特定グループのグループ単位セグメントカウンタ２０３を共有メモリ１２５から読み込み（ステップ３０２）、サブシステム内キャッシュ利用率（（使用セグメントカウンタ２０２の値）÷（キャッシュ全セグメント数２０１）×１００％）、特定ディスクグループ内キャッシュ利用率（（グループ単位セグメントカウンタ２０３の値）÷（キャッシュ全セグメント数２０１）×１００％）を算出する（ステップ３０３）。
【００２３】
次にサブシステム内キャッシュ利用率が閾値Ｍ％（たとえば６０％）以上かを判定し（ステップ３０４）、Ｍ％以上ならば更に閾値Ｈ％（たとえば７０％）以上かを判定し（ステップ３０５）、Ｈ％以上ならば更に特定グループ内のキャッシュ利用率が閾値Ｌ％（たとえば３０％）以上か判定し（ステップ３０６）、Ｌ％未満であればデータ入出力要求の流入制限するために待ち時間Ｔ１（たとえば０．０５秒）の待ち状態を設定し（ステップ３０８）、キャッシュ空きセグメント確保後失敗処理（ステップ３１１）にて指定時間待ち状態を維持し、待ち時間Ｔ１の時間経過後キャッシュ空きセグメント再確保処理へ進む。
【００２４】
ステップ３０６の判定において、特定グループ内のキャッシュ利用率が閾値Ｌ％以上の場合、流入制限として待ち時間Ｔ２（たとえば１．０秒）の待ち状態を設定し（ステップ３０９）、キャッシュ空きセグメント確保後失敗論理（ステップ３１１）へ進む。
【００２５】
また、ステップ３０５の判定において、サブシステム内キャッシュ利用率が閾値Ｈ％未満の場合、特定グループ内キャッシュ利用率が閾値Ｌ％以上かを判定し（ステップ３０７）、閾値Ｌ％以上の場合、流入制限として待ち時間Ｔ２（たとえば１．０秒）の待ち状態を設定し（ステップ３０９）、キャッシュ空きセグメント確保後失敗論理（ステップ３１１）へ進む。
【００２６】
さらに、ステップ３０７の判定において特定グループ内キャッシュ利用率が閾値Ｌ％未満の場合、流入制限を行わず、キャッシュメモリ部１２２の空きセグメントを確保して割り当て（ステップ３１０）、キャッシュ空きセグメント確保後論理（ステップ３１２）へと進む。
【００２７】
また、ステップ３０４の判定においてサブシステム内キャッシュ利用率が閾値Ｍ％未満の場合、流入制限を行わず、キャッシュメモリ部１２２の空きセグメントを確保して割り当て（ステップ３１０）、キャッシュ空きセグメント確保後論理（ステップ３１２）へと進む。
【００２８】
図４はキャッシュメモリ部１２２のセグメントの再確保要求時の処理の一例を示すフローチャートである。
【００２９】
キャッシュメモリ部１２２のセグメント新規確保時に流入制限として待ち状態を設定された場合、待ち状態を終了後、セグメント再確保要求される（ステップ４０１）。
【００３０】
まずサブシステム内のキャッシュセグメント数、サブシステム内の使用セグメントカウンタ２０２、グループ単位セグメントカウンタ２０３を共有メモリ１２５から読み込み（ステップ４０２）、サブシステム内キャッシュ利用率、特定グループ単位キャッシュ利用率を算出する（ステップ４０３）。
【００３１】
次にサブシステム内キャッシュ利用率がＵ％（たとえば７５％）未満を判定し（ステップ４０４）、Ｕ％未満の場合、キャッシュメモリ部１２２のセグメントを確保し（ステップ４０５）、キャッシュ空きセグメント確保後論理（ステップ４０６）へ進む。
【００３２】
ステップ４０４の判定時においてサブシステム内キャッシュ利用率がＵ％以上の場合、待ち時間Ｔ３（たとえば０．０５秒）を設定し（ステップ４０７）、待ち状態に入る。待ち時間Ｔ３経過を判定し（ステップ４０８）、待ち時間経過後に（ステップ４０２）へ進み、再度キャッシュ利用状態をチェックし、キャッシュメモリ部１２２のセグメント利用可能か否かの判断論理へ進み、セグメントが確保されるまで繰り返される。
【００３３】
図５，図６，図７，図８はキャッシュメモリ部１２２の利用率を表した棒グラフの一例である。
【００３４】
サブシステム全体のキャッシュ利用率と各ディスクグループ内のキャッシュ利用率を示しており、サブシステム全体のキャッシュ利用率を全体と表し、各ディスクグループを＃１，＃２，＃３，＃４で表している。
【００３５】
図５はサブシステム全体のキャッシュ利用率がＭ％を下回る場合であり、この条件では各ディスクグループにおいてキャッシュメモリ部１２２のセグメントを無条件に確保可能である。
【００３６】
図６はサブシステム全体のキャッシュ利用率がＭ％〜Ｈ％の間にあり、各ディスクグループ内のキャッシュ利用率はＬ％を下回る場合であり、この条件では各ディスクグループにおいてキャッシュメモリ部１２２のセグメントを無条件に確保可能である。
【００３７】
図７はサブシステム全体のキャッシュ利用率がＭ％〜Ｈ％の間にあり、＃３ディスクグループ内のキャッシュ利用率のみがＬ％を上回る場合である。この条件では＃１、＃２、＃４の各ディスクグループにおいてキャッシュメモリ部１２２のセグメントを無条件に確保可能である。
【００３８】
しかし＃３のディスクグループにおいてはキャッシュメモリ部１２２のセグメント確保時に待ち時間Ｔ２（たとえば１．０秒）の待ち状態を経過したのち再度セグメント確保可能か判断され、サブシステム全体のキャッシュ利用率によりセグメント確保可能か判断される。
【００３９】
図８はサブシステム全体のキャッシュ利用率がＨ％を上回り、＃３ディスクグループ内のキャッシュ利用率のみがＬ％を上回る場合である。この条件では＃１、＃２、＃４の各ディスクグループにおいてキャッシュメモリ部１２２のセグメントを待ち時間Ｔ１（たとえば０．０５秒）の待ち状態を経過したのち再度セグメント確保可能か判断され、サブシステム全体のキャッシュ利用率によりセグメント確保可能か判断される。＃３のディスクグループにおいてはキャッシュメモリ部１２２のセグメント確保時に待ち時間Ｔ２（たとえば１．０秒）の待ち状態を経過したのち再度セグメント確保可能か判断され、サブシステム全体のキャッシュ利用率によりセグメント確保可能か判断される。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態では、サブシステム全体におけるキャッシュ利用率が既定の閾値を超過した場合に、たとえばキャッシュメモリの割当処理の待ち時間を調整することで、突出したディスクグループ単位のキャッシュ使用量を動的に制限するので、特定のディスクグループにキャッシュメモリの使用量が集中することに起因するシステム全体の性能低下を確実に防止できる。
【００４１】
また、サブシステム全体におけるキャッシュ利用率、および個々のディスクグループのキャッシュ利用率の各々を管理するための閾値を複数段階に設定することで、サブシステム全体および個々のディスクグループにおける負荷の状況に応じてキャッシュ使用量をきめ細かく管理でき、キャッシュメモリの可用性を向上させることが可能になる。
【００４２】
これにより、従来技術では管理しきれていなかった複数の磁気ディスクやディスクグループに対するキャッシュ割り当てにおいて、他磁気ディスクやディスクグループに対する影響を考慮に入れたキャッシュメモリ管理を実現でき、記憶サブシステム全体の性能向上が可能となる。
【００４３】
本願の特許請求の範囲に記載された発明を見方を変えて表現すれば以下の通りである。
【００４４】
複数の磁気ディスクと、複数の磁気ディスクを制御する磁気ディスク制御装置と、磁気ディスクに対するデータ入出力要求を発行する中央処理装置からなるサブシステムにおいて、磁気ディスク制御装置内に中央処理装置から要求された複数の磁気ディスクへ入出力データを一時期的に蓄えるキャッシュを有し、サブシステム全体で使用されるキャッシュ使用量と、任意の複数磁気ディスクからなる磁気ディスクグループ単位で使用されるキャッシュ使用量を管理し、入出力要求に対してキャッシュを新たに割り当てる際に、サブシステム全体として最大限使用可能なキャッシュ使用量の閾値Ｈと、磁気ディスクグループ単位のキャッシュ使用量の閾値Ｍを用い、サブシステム全体のキャッシュ使用量と磁気ディスクグループ単位のキャッシュ使用量と比較し、突出した磁気ディスクグループ単位のキャッシュ使用量を動的に制限することを特徴とするキャッシュ管理方式。
【００４５】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４６】
たとえば、流入制限のための待ち時間Ｔ１〜Ｔ３の値は、上述の実施の形態に例示した値にかぎらず、種々変更可能である。
【００４７】
【発明の効果】
記憶装置を構成する複数のディスクやディスクグループの各々の間でのキャッシュメモリの使用量の偏りを防止して、記憶サブシステム全体の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムを含むデータ処理システムの構成例を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムを構成する記憶制御装置における共有メモリ（ＳＭ）内のキャッシュ管理領域とキャッシュメモリ部（ＣＡＣＨＥ）との関係を示した概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュセグメントの新規確保時の処理の一例を示したフローチャートである。
【図４】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュセグメントの再確保要求時の処理の一例を示したフローチャートである。
【図５】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュメモリ部の利用率の関係の一例を示す概念図である。
【図６】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュメモリ部の利用率の関係の一例を示す概念図である。
【図７】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュメモリ部の利用率の関係の一例を示す概念図である。
【図８】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュメモリ部の利用率の関係の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１０１…中央処理装置（ＣＰＵ）、１０２…ディスク制御装置（ＤＫＣ）（記憶制御装置）、１０３…ディスク駆動装置（ＤＫＵ）、１０４…ＣＰＵ−ＤＫＣ間接続ケーブル、１０５…ＤＫＣ−ＤＫＵ間接続ケーブル、１１１…演算処理部（ＩＰ）、１１２…主記憶装置部（ＭＳ）、１１３…入出力チャネル部（ＣＨ）、１１４…システムコントローラ部（ＳＣ）、１２１…ポート部（ＰＯＲＴ）、１２２…キャッシュメモリ部（ＣＡＣＨＥ）、１２３…制御プロセッサ部、１２４…データ転送制御部、１２５…共有メモリ（ＳＭ）、１３１…ディスク装置（記憶装置）、２０１…キャッシュ全セグメント数、２０２…使用セグメントカウンタ（第１記憶手段）、２０３…グループ単位セグメントカウンタ（第２記憶手段）、２０４〜２０６…セグメント制御ブロック（ＳＧＣＢ）、２１４〜２１６…セグメント使用状態、２２４〜２２６…セグメントアドレス、２３０〜２３７…セグメント。
【発明の属する技術分野】
本発明は記憶サブシステムの制御技術および記憶サブシステムに関し、特に、キャッシュメモリ付きの記憶制御装置を備えた記憶サブシステム等に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク制御装置におけるキャッシュメモリは従来ＬＲＵ（Ｌｅａｓｔ Ｒｅｃｅｎｔｌｙ Ｕｓｅｄ）管理方式によるもっとも利用されているデータをキャッシュメモリ上に蓄えることで性能向上を図ってきた。また特定ディスク単位にキャッシュメモリ上にキャッシュメモリ全体の一部を常に割り当てる機能を提供し、特定ディスクに対する入出力要求の性能向上を行ってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、ディスクアレイを制御する磁気ディスク制御装置が管理する磁気ディスク数が増加し続けており、サブシステム全体でのキャッシュメモリの効率的な利用を考えていたＬＲＵ管理方式では、特定の磁気ディスクに対するデータの入出力要求が極めて高まった場合のサブシステム内の他ディスクに対する性能への影響が考えられていなかった。
【０００４】
このため入出力要求が高くキャッシュメモリ使用量が多くなる磁気ディスクがサブシステム内に含まれていた場合、磁気ディスク制御装置が管理する磁気ディスク数が増加すると他の磁気ディスクに対する入出力要求への処理時間が延びてしまう傾向が出てきた。
【０００５】
また特定の磁気ディスクに対して常にキャッシュメモリを一部割り当てて性能向上を図り、他ディスクに影響を与えない機能も提供されてきたが、動的に管理できていないことから一時的な負荷が高まる状況では回避できなかった。
【０００６】
本発明の目的は、記憶装置を構成する複数のディスクやディスクグループの各々の間でのキャッシュメモリの使用量の偏りを防止して、記憶サブシステム全体の性能を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の記憶装置と、この記憶装置と上位装置との間で授受される情報が一時的に格納されるキャッシュメモリを備えた記憶制御装置と、を含む記憶サブシステムの制御方法であって、記憶サブシステム全体のキャッシュメモリの使用量を評価する第１閾値と、記憶装置のグループの各々のキャッシュメモリの使用量を評価する第２閾値とを設定し、記憶サブシステム全体のキャッシュメモリの使用量の大小に基づいて、記憶装置のグループ単位のキャッシュメモリの使用量を動的に制限するものである。
【０００８】
より具体的には、一例として、複数の磁気ディスクと、磁気ディスクに対するデータ入出力要求を発行する中央処理装置との間に介在し、複数の磁気ディスクを制御する磁気ディスク制御装置とを含む記憶サブシステムにおいて、磁気ディスク制御装置内に中央処理装置から要求された複数の磁気ディスクへの入出力データを一時期的に蓄えるキャッシュメモリを有し、サブシステム全体で使用されるキャッシュメモリ使用量と、任意の複数の磁気ディスクからなる磁気ディスクグループ単位で使用されるキャッシュメモリ使用量を管理し、入出力要求に対してキャッシュメモリを新たに割り当てる際に、サブシステム全体として最大限使用可能なキャッシュメモリ使用量の閾値Ｈと、磁気ディスクグループ単位のキャッシュメモリ使用量の閾値Ｍを用い、サブシステム全体のキャッシュメモリ使用量と磁気ディスクグループ単位のキャッシュメモリ使用量とを比較し、突出した磁気ディスクグループ単位のキャッシュメモリ使用量を動的に制限するキャッシュメモリ管理技術を提供する。
【０００９】
これにより、従来技術では管理しきれていなかった複数の磁気ディスクやディスクグループに対するキャッシュメモリ割り当てにおいて、他磁気ディスクやディスクグループに対する影響を考慮に入れたキャッシュメモリ管理技術を実現でき、記憶サブシステム全体の性能向上が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態である記憶サブシステムを含むデータ処理システムの構成を示す図である。
【００１２】
本実施の形態の記憶サブシステムは、中央処理装置であるＣＰＵ１０１等の上位装置との間におけるデータの授受を制御するディスク制御装置であるＤＫＣ１０２と、ディスク駆動装置であるＤＫＵ１０３と、ＣＰＵ１０１とＤＫＣ１０２間を結合するケーブル１０４と、ＤＫＣ１０２とＤＫＵ１０３間を結合するケーブル１０５で構成される。
【００１３】
上位装置であるＣＰＵ１０１内の構成としては、オペレーティングシステム等を実行する演算処理部（ＩＰ）１１１と、前記プログラム及び、プログラムが処理するデータ等を格納する主記憶装置部（ＭＳ）１１２と、外部入出力装置とのデータ転送を制御し、かつ入出力装置とのインタフェースを制御する入出力チャネル部（ＣＨ）１１３と、これらデータ転送を制御するシステムコントローラ部（ＳＣ）１１４から構成される。
【００１４】
またＤＫＣ１０２内の構成としては、ＣＰＵ１０１のチャネル制御部とインタフェースを制御するポート部（ＰＯＲＴ）１２１と、データを高速処理する為のキャッシュメモリ部（ＣＡＣＨＥ）１２２と、ＤＫＣ１０２内のデータを管理する制御プロセッサ部１２３と、これらデータ転送を制御データ転送制御部１２４と、Ｉ／Ｏの制御やデータを管理する為の制御情報等を格納する共有メモリ（ＳＭ）１２５から構成される。
【００１５】
またＤＫＵ１０３内には、たとえば磁気ディスク装置等からなり、データを格納する複数のディスク装置１３１が存在する。複数のディスク装置１３１は必要に応じてＲＡＩＤ等のディスクアレイを構成することができる。
【００１６】
図２は共有メモリ（ＳＭ）内のキャッシュ管理領域とキャッシュメモリ部（ＣＡＣＨＥ）との関係を示した図である。
【００１７】
キャッシュメモリ部１２２はセグメントという単位で分割され管理されている。この複数のセグメント２３０，２３１，２３２，・・・の各々を共有メモリ１２５内の複数のセグメント制御ブロック（ＳＧＣＢ）２０４，２０５，２０６，・・・にて管理し、各セグメント制御ブロックは、各セグメントの使用状況を管理する。このセグメントとＳＧＣＢは一対一で管理される。ＳＧＣＢ２０４，２０５，２０６，・・・の各々は、セグメント使用状態２１４，２１５，２１６，・・・と、セグメントアドレス２２４，２２５，２２６，・・・とを情報として持ち、対応する個々のセグメントを管理する。
【００１８】
また共有メモリ１２５内には磁気ディスクグループ単位のセグメント使用量を管理するグループ単位セグメントカウンタ２０３がある。また、全サブシステムのセグメント使用量を管理する使用セグメントカウンタ２０２がある。各セグメントカウンタの加減算はセグメントを使用状態にする場合に加算され、セグメント未使用状態にする場合に減算される。各磁気ディスクグループ単位のグループ単位セグメントカウンタ２０３におけるセグメント使用量の加減算時に使用セグメントカウンタ２０２も同時に加減算され、サブシステム全体のセグメント使用量と磁気ディスクグループ単位のセグメント使用量の比較を行う場合に使用される。
【００１９】
またキャッシュメモリ部１２２の全体のセグメント数（実装数）が保持されるキャッシュ全セグメント数２０１が共有メモリ１２５にあり、キャッシュ利用率の算出に使用される。
【００２０】
図３はキャッシュセグメントの新規確保時の処理の一例を示したフローチャートである。
【００２１】
制御プロセッサ部１２３はＰＯＲＴ１２１がＣＰＵ１０１より受領したデータ転送指示に対してキャッシュメモリ部１２２上にデータが存在しているか判断し、キャッシュメモリ部１２２上にデータ転送指示されたデータが無い場合、キャッシュメモリ部１２２に利用可能な空き領域があるか判断処理を開始する（ステップ３０１）。
【００２２】
まず、キャッシュ全セグメント数２０１、サブシステム内の使用セグメントカウンタ２０２、前記データ転送指示を受けたデータが属する特定グループのグループ単位セグメントカウンタ２０３を共有メモリ１２５から読み込み（ステップ３０２）、サブシステム内キャッシュ利用率（（使用セグメントカウンタ２０２の値）÷（キャッシュ全セグメント数２０１）×１００％）、特定ディスクグループ内キャッシュ利用率（（グループ単位セグメントカウンタ２０３の値）÷（キャッシュ全セグメント数２０１）×１００％）を算出する（ステップ３０３）。
【００２３】
次にサブシステム内キャッシュ利用率が閾値Ｍ％（たとえば６０％）以上かを判定し（ステップ３０４）、Ｍ％以上ならば更に閾値Ｈ％（たとえば７０％）以上かを判定し（ステップ３０５）、Ｈ％以上ならば更に特定グループ内のキャッシュ利用率が閾値Ｌ％（たとえば３０％）以上か判定し（ステップ３０６）、Ｌ％未満であればデータ入出力要求の流入制限するために待ち時間Ｔ１（たとえば０．０５秒）の待ち状態を設定し（ステップ３０８）、キャッシュ空きセグメント確保後失敗処理（ステップ３１１）にて指定時間待ち状態を維持し、待ち時間Ｔ１の時間経過後キャッシュ空きセグメント再確保処理へ進む。
【００２４】
ステップ３０６の判定において、特定グループ内のキャッシュ利用率が閾値Ｌ％以上の場合、流入制限として待ち時間Ｔ２（たとえば１．０秒）の待ち状態を設定し（ステップ３０９）、キャッシュ空きセグメント確保後失敗論理（ステップ３１１）へ進む。
【００２５】
また、ステップ３０５の判定において、サブシステム内キャッシュ利用率が閾値Ｈ％未満の場合、特定グループ内キャッシュ利用率が閾値Ｌ％以上かを判定し（ステップ３０７）、閾値Ｌ％以上の場合、流入制限として待ち時間Ｔ２（たとえば１．０秒）の待ち状態を設定し（ステップ３０９）、キャッシュ空きセグメント確保後失敗論理（ステップ３１１）へ進む。
【００２６】
さらに、ステップ３０７の判定において特定グループ内キャッシュ利用率が閾値Ｌ％未満の場合、流入制限を行わず、キャッシュメモリ部１２２の空きセグメントを確保して割り当て（ステップ３１０）、キャッシュ空きセグメント確保後論理（ステップ３１２）へと進む。
【００２７】
また、ステップ３０４の判定においてサブシステム内キャッシュ利用率が閾値Ｍ％未満の場合、流入制限を行わず、キャッシュメモリ部１２２の空きセグメントを確保して割り当て（ステップ３１０）、キャッシュ空きセグメント確保後論理（ステップ３１２）へと進む。
【００２８】
図４はキャッシュメモリ部１２２のセグメントの再確保要求時の処理の一例を示すフローチャートである。
【００２９】
キャッシュメモリ部１２２のセグメント新規確保時に流入制限として待ち状態を設定された場合、待ち状態を終了後、セグメント再確保要求される（ステップ４０１）。
【００３０】
まずサブシステム内のキャッシュセグメント数、サブシステム内の使用セグメントカウンタ２０２、グループ単位セグメントカウンタ２０３を共有メモリ１２５から読み込み（ステップ４０２）、サブシステム内キャッシュ利用率、特定グループ単位キャッシュ利用率を算出する（ステップ４０３）。
【００３１】
次にサブシステム内キャッシュ利用率がＵ％（たとえば７５％）未満を判定し（ステップ４０４）、Ｕ％未満の場合、キャッシュメモリ部１２２のセグメントを確保し（ステップ４０５）、キャッシュ空きセグメント確保後論理（ステップ４０６）へ進む。
【００３２】
ステップ４０４の判定時においてサブシステム内キャッシュ利用率がＵ％以上の場合、待ち時間Ｔ３（たとえば０．０５秒）を設定し（ステップ４０７）、待ち状態に入る。待ち時間Ｔ３経過を判定し（ステップ４０８）、待ち時間経過後に（ステップ４０２）へ進み、再度キャッシュ利用状態をチェックし、キャッシュメモリ部１２２のセグメント利用可能か否かの判断論理へ進み、セグメントが確保されるまで繰り返される。
【００３３】
図５，図６，図７，図８はキャッシュメモリ部１２２の利用率を表した棒グラフの一例である。
【００３４】
サブシステム全体のキャッシュ利用率と各ディスクグループ内のキャッシュ利用率を示しており、サブシステム全体のキャッシュ利用率を全体と表し、各ディスクグループを＃１，＃２，＃３，＃４で表している。
【００３５】
図５はサブシステム全体のキャッシュ利用率がＭ％を下回る場合であり、この条件では各ディスクグループにおいてキャッシュメモリ部１２２のセグメントを無条件に確保可能である。
【００３６】
図６はサブシステム全体のキャッシュ利用率がＭ％〜Ｈ％の間にあり、各ディスクグループ内のキャッシュ利用率はＬ％を下回る場合であり、この条件では各ディスクグループにおいてキャッシュメモリ部１２２のセグメントを無条件に確保可能である。
【００３７】
図７はサブシステム全体のキャッシュ利用率がＭ％〜Ｈ％の間にあり、＃３ディスクグループ内のキャッシュ利用率のみがＬ％を上回る場合である。この条件では＃１、＃２、＃４の各ディスクグループにおいてキャッシュメモリ部１２２のセグメントを無条件に確保可能である。
【００３８】
しかし＃３のディスクグループにおいてはキャッシュメモリ部１２２のセグメント確保時に待ち時間Ｔ２（たとえば１．０秒）の待ち状態を経過したのち再度セグメント確保可能か判断され、サブシステム全体のキャッシュ利用率によりセグメント確保可能か判断される。
【００３９】
図８はサブシステム全体のキャッシュ利用率がＨ％を上回り、＃３ディスクグループ内のキャッシュ利用率のみがＬ％を上回る場合である。この条件では＃１、＃２、＃４の各ディスクグループにおいてキャッシュメモリ部１２２のセグメントを待ち時間Ｔ１（たとえば０．０５秒）の待ち状態を経過したのち再度セグメント確保可能か判断され、サブシステム全体のキャッシュ利用率によりセグメント確保可能か判断される。＃３のディスクグループにおいてはキャッシュメモリ部１２２のセグメント確保時に待ち時間Ｔ２（たとえば１．０秒）の待ち状態を経過したのち再度セグメント確保可能か判断され、サブシステム全体のキャッシュ利用率によりセグメント確保可能か判断される。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態では、サブシステム全体におけるキャッシュ利用率が既定の閾値を超過した場合に、たとえばキャッシュメモリの割当処理の待ち時間を調整することで、突出したディスクグループ単位のキャッシュ使用量を動的に制限するので、特定のディスクグループにキャッシュメモリの使用量が集中することに起因するシステム全体の性能低下を確実に防止できる。
【００４１】
また、サブシステム全体におけるキャッシュ利用率、および個々のディスクグループのキャッシュ利用率の各々を管理するための閾値を複数段階に設定することで、サブシステム全体および個々のディスクグループにおける負荷の状況に応じてキャッシュ使用量をきめ細かく管理でき、キャッシュメモリの可用性を向上させることが可能になる。
【００４２】
これにより、従来技術では管理しきれていなかった複数の磁気ディスクやディスクグループに対するキャッシュ割り当てにおいて、他磁気ディスクやディスクグループに対する影響を考慮に入れたキャッシュメモリ管理を実現でき、記憶サブシステム全体の性能向上が可能となる。
【００４３】
本願の特許請求の範囲に記載された発明を見方を変えて表現すれば以下の通りである。
【００４４】
複数の磁気ディスクと、複数の磁気ディスクを制御する磁気ディスク制御装置と、磁気ディスクに対するデータ入出力要求を発行する中央処理装置からなるサブシステムにおいて、磁気ディスク制御装置内に中央処理装置から要求された複数の磁気ディスクへ入出力データを一時期的に蓄えるキャッシュを有し、サブシステム全体で使用されるキャッシュ使用量と、任意の複数磁気ディスクからなる磁気ディスクグループ単位で使用されるキャッシュ使用量を管理し、入出力要求に対してキャッシュを新たに割り当てる際に、サブシステム全体として最大限使用可能なキャッシュ使用量の閾値Ｈと、磁気ディスクグループ単位のキャッシュ使用量の閾値Ｍを用い、サブシステム全体のキャッシュ使用量と磁気ディスクグループ単位のキャッシュ使用量と比較し、突出した磁気ディスクグループ単位のキャッシュ使用量を動的に制限することを特徴とするキャッシュ管理方式。
【００４５】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４６】
たとえば、流入制限のための待ち時間Ｔ１〜Ｔ３の値は、上述の実施の形態に例示した値にかぎらず、種々変更可能である。
【００４７】
【発明の効果】
記憶装置を構成する複数のディスクやディスクグループの各々の間でのキャッシュメモリの使用量の偏りを防止して、記憶サブシステム全体の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムを含むデータ処理システムの構成例を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムを構成する記憶制御装置における共有メモリ（ＳＭ）内のキャッシュ管理領域とキャッシュメモリ部（ＣＡＣＨＥ）との関係を示した概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュセグメントの新規確保時の処理の一例を示したフローチャートである。
【図４】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュセグメントの再確保要求時の処理の一例を示したフローチャートである。
【図５】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュメモリ部の利用率の関係の一例を示す概念図である。
【図６】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュメモリ部の利用率の関係の一例を示す概念図である。
【図７】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュメモリ部の利用率の関係の一例を示す概念図である。
【図８】本発明の一実施の形態である記憶サブシステムの制御方法におけるキャッシュメモリ部の利用率の関係の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１０１…中央処理装置（ＣＰＵ）、１０２…ディスク制御装置（ＤＫＣ）（記憶制御装置）、１０３…ディスク駆動装置（ＤＫＵ）、１０４…ＣＰＵ−ＤＫＣ間接続ケーブル、１０５…ＤＫＣ−ＤＫＵ間接続ケーブル、１１１…演算処理部（ＩＰ）、１１２…主記憶装置部（ＭＳ）、１１３…入出力チャネル部（ＣＨ）、１１４…システムコントローラ部（ＳＣ）、１２１…ポート部（ＰＯＲＴ）、１２２…キャッシュメモリ部（ＣＡＣＨＥ）、１２３…制御プロセッサ部、１２４…データ転送制御部、１２５…共有メモリ（ＳＭ）、１３１…ディスク装置（記憶装置）、２０１…キャッシュ全セグメント数、２０２…使用セグメントカウンタ（第１記憶手段）、２０３…グループ単位セグメントカウンタ（第２記憶手段）、２０４〜２０６…セグメント制御ブロック（ＳＧＣＢ）、２１４〜２１６…セグメント使用状態、２２４〜２２６…セグメントアドレス、２３０〜２３７…セグメント。
Claims (4)
- 複数の記憶装置と、前記記憶装置と上位装置との間で授受される情報が一時的に格納されるキャッシュメモリを備えた記憶制御装置と、を含む記憶サブシステムの制御方法であって、
前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量を評価する第１閾値と、前記記憶装置のグループの各々の前記キャッシュメモリの使用量を評価する第２閾値とを設定し、
前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量の大小に基づいて、前記記憶装置のグループ単位の前記キャッシュメモリの使用量を動的に制限するものであり、
前記第１閾値として、閾値Ｍと、前記閾値Ｍより大きい閾値Ｈとが設定され、
前記第２閾値として、前記閾値Ｍより小さい閾値Ｌが設定され、
前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量が前記閾値Ｈ以上の場合は、前記記憶装置のグループ単位の前記キャッシュメモリの使用量が前記閾値Ｌ以上か否かを判断し、前記閾値Ｌ未満の場合はデータ入出力要求の流入制限のために待ち時間Ｔ１の待ち状態を設定し、前記閾値Ｌ以上の場合は前記データ入出力要求の流入制限のために前記待ち時間Ｔ１より長い待ち時間Ｔ２の待ち状態を設定し、
前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量が前記閾値Ｍ以上で前記閾値Ｈ未満の場合は、前記記憶装置のグループ単位の前記キャッシュメモリの使用量が前記閾値Ｌ以上か否かを判断し、前記閾値Ｌ以上の場合は前記データ入出力要求の流入制限のために前記待ち時間Ｔ２の待ち状態を設定し、前記閾値Ｌ未満の場合は前記データ入出力要求の流入制限を行わない、ことを特徴とする記憶サブシステムの制御方法。 - 請求項１記載の記憶サブシステムの制御方法において、
前記第１閾値として、前記閾値Ｈより大きい閾値Ｕが設定され、
前記待ち時間Ｔ１の待ち状態または前記待ち時間Ｔ２の待ち状態を終了後、前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量が前記閾値Ｕ未満か否かを判断し、前記閾値Ｕ以上の場合は前記データ入出力要求の流入制限のために待ち時間Ｔ３の待ち状態を設定し、前記待ち時間Ｔ３の経過後、前記閾値Ｕ未満となるまで繰り返す、ことを特徴とする記憶サブシステムの制御方法。 - 複数の記憶装置と、前記記憶装置と上位装置との間で授受される情報が一時的に格納されるキャッシュメモリを備えた記憶制御装置と、を含む記憶サブシステムであって、
前記記憶制御装置は、前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量を管理する第１記憶手段と、前記記憶装置のグループの各々の前記キャッシュメモリの使用量を管理する第２記憶手段と、前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量の大小に基づいて前記記憶装置のグループ単位の前記キャッシュメモリの使用量を動的に制限する制御論理とを含むものであり、
前記第１記憶手段は、前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量を、閾値Ｍと、前記閾値Ｍより大きい閾値Ｈとで管理し、
前記第２記憶手段は、前記記憶装置のグループの各々の前記キャッシュメモリの使用量を、前記閾値Ｍより小さい閾値Ｌで管理し、
前記制御論理は、
前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量が前記閾値Ｈ以上の場合は、前記記憶装置のグループ単位の前記キャッシュメモリの使用量が前記閾値Ｌ以上か否かを判断し、前記閾値Ｌ未満の場合はデータ入出力要求の流入制限のために待ち時間Ｔ１の待ち状態を設定し、前記閾値Ｌ以上の場合は前記データ入出力要求の流入制限のために前記待ち時間Ｔ１より長い待ち時間Ｔ２の待ち状態を設定し、
前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量が前記閾値Ｍ以上で前記閾値Ｈ未満の場合は、前記記憶装置のグループ単位の前記キャッシュメモリの使用量が前記閾値Ｌ以上か否かを判断し、前記閾値Ｌ以上の場合は前記データ入出力要求の流入制限のために前記待ち時間Ｔ２の待ち状態を設定し、前記閾値Ｌ未満の場合は前記データ入出力 要求の流入制限を行わない、ことを特徴とする記憶サブシステム。 - 請求項３記載の記憶サブシステムにおいて、
前記第１記憶手段は、前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量を、前記閾値Ｈより大きい閾値Ｕで管理し、
前記制御論理は、前記待ち時間Ｔ１の待ち状態または前記待ち時間Ｔ２の待ち状態を終了後、前記記憶サブシステム全体の前記キャッシュメモリの使用量が前記閾値Ｕ未満か否かを判断し、前記閾値Ｕ以上の場合は前記データ入出力要求の流入制限のために待ち時間Ｔ３の待ち状態を設定し、前記待ち時間Ｔ３の経過後、前記閾値Ｕ未満となるまで繰り返す、ことを特徴とする記憶サブシステム。
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