JP2003108317A - ストレージシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は大容量の記憶装置を複数備えたストレ
ージシステムに関し，システムの性能を低下させること
なく省電力を実現することを目的とする。 【解決手段】複数の各記憶装置のデータ転送時間を検出
して転送時間に対応した性能別の複数のグループに分類
する性能検出手段と記憶装置へアクセスが行われたデー
タブロック別にアクセス頻度を調査するデータアクセス
頻度検出手段とを備える。データアクセス頻度検出手段
によりデータアクセス頻度が予め指定した上限を上回る
データブロックを高性能のグループの記憶装置に移動
し，予め指定した下限を下回るデータブロックを低性能
のグループの記憶装置に移動する移動部を備えるよう構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は大容量の記憶装置を
多数備えたストレージシステムに関する。

【０００２】近年のＩＴの普及に伴い，様々な情報のデ
ジタル化が進められている。これらのデジタル情報を処
理・蓄積するコンピュータシステムは拡大の一途を辿っ
ており，ユーザのコンピュータシステムを集めて運用す
るＩＤＣ（インターネット・データ・センター）や，ユ
ーザから委託された業務処理をするためのコンピュータ
システムを保有してユーザが必要とするアプリケーショ
ンを提供するＡＳＰ（アプリケーション・サービス・プ
ロバイダ）のような業態も出現している。

【０００３】ユーザが使用する比較的大規模なコンピュ
ータシステムや，ＩＤＣ，ＡＳＰにおいては大量のハー
ドディスクを含むストレージシステムが利用され，その
消費電力はコンピュータシステム全体の２／３を占める
と言われており，その消費電力の削減をすることが望ま
れている。

【０００４】

【従来の技術】近年のＩＤＣ（インターネット・データ
・センター）や，ＡＳＰ（アプリケーション・サービス
・プロバイダ）のようにデータ処理や，データ蓄積の委
託を受けて業務を行うところでは，各顧客またはユーザ
に対応した処理装置（ＣＰＵとメモリ）とその処理装置
を利用するユーザのデータを記憶したり，入力または処
理の結果をバックアップのためにコピーしたデータを格
納するための大容量の記憶装置を多数備えたストレージ
システムが設けられている。大容量で比較的高速のアク
セスが可能な記憶装置としてハードディスクが用いら
れ，現在では１００Ｇ（ギガバイト）程度の容量の装置
が利用されるようになった。

【０００５】このようなハードディスクを多数（数十
台，数百台）からなるストレージシステムを備えた上記
のＩＤＣや，ＡＳＰでは，ハードディスクにより消費す
る電力消費が大きくなる。例えば，一台のハードディス
クの消費電力が２０ワットとして，１００台のハードデ
ィスクを備えた場合は２０００ワットとなり，多数のＣ
ＰＵを含むデータ処理装置全体の電力消費の５割以上の
電力を消費することが多く，コスト面及び施設の維持の
上で問題があった。

【０００６】そのため，ストレージシステムの電力消費
を低減することが望まれており，図４は従来例の説明図
であり，図４のＡ．は構成を示し，Ｂ．はハードディス
クとファイルの関係を示す。図４のＡ．において，８０
はＣＰＵ，８１はＩＯバス，８２はハードディスク（Ｈ
ＤＤ）番号変換手段，８３はハードディスク（８７）の
ファイル毎のアクセス回数（ファイルへのアクセス頻
度）を検出する入出力監視手段，８４はあるハードディ
スクに格納されたファイルを別のハードディスクに移動
させるファイル移動手段，８５は各ハードディスク毎の
アイドル時間（アクセス間隔時間）を検出してハードデ
ィスク毎のアクセス頻度を検出するアイドル時間検出手
段，８６はモータ起動・停止手段，８７は複数のハード
ディスク８７−０〜８７−２から成るハードディスク装
置である。

【０００７】ＣＰＵからＩＯバス８１を介してハードデ
ィスクにアクセスすると，ハードディスク（ＨＤＤ）番
号変換手段８２において論理アドレスをハードディスク
番号に変換して，ハードディスク装置８７の中の対応す
る番号のハードディスクにアクセスしてリード，または
ライトの動作を行う。このハードディスクへのアクセス
時に，入出力監視手段８３はハードディスク装置８７の
どのファイルにアクセスするかを監視し，ファイル対応
のアクセス回数（頻度）を計数する。また，アイドル時
間検出手段８５は，ハードディスク８７−０〜８７−２
毎のアイドル時間（空き状態の時間）を計測して，ハー
ドディスク毎のアクセス頻度を検出する。このアイドル
時間検出手段８５の検出結果により，ハードディスク８
７−０〜８７−２の中でアイドル時間がある程度長いも
のについては，モータの電源を停止して消費電力を低減
させる。

【０００８】また，図４のＢ．は各ハードディスク８７
−０〜８７−２をディスク０〜ディスク２として表した
場合，それぞれにファイルａ〜ｃ，ファイルｄ，ｅ，フ
ァイルｆ〜ｈが格納されているものとする。入出力監視
手段８３の監視動作によりこれらのファイルの中でディ
スク２の中のファイルｆ，ファイルｇ，ファイルｈの中
で，ファイルｆへの入出力回数が比較的多く，ファイル
ｈへの入出力回数が極めて少ない場合は，ファイル移動
手段８４を駆動して，ファイルｆを他の空き容量がある
アクセス頻度の高いディスク（例えば，ハードディスク
８７−１）に移動させる。この結果，ハードディスク８
７−２のアイドル時間が長くなると，モータ起動・停止
手段８６を制御してそのモータを停止させる。これによ
り，ハードディスク８７−２の電力消費を低減させるこ
とができ，使用頻度が一定基準より高いファイルｆはハ
ードディスク８７−１に移動させることで，データの処
理に影響を与える可能性が低い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来例の方法
では，ファイル単位でアクセス頻度を監視して頻度の低
いファイルを移動させるため，ファイルの中の一部のデ
ータについてアクセス頻度にばらつきがあった場合には
ファイル全体として移動させるので，移動させる必要が
ないファイルを移動させたり，必要な移動を行わないと
いった事態を招く可能性があった。また，データの移動
がファイル単位で生じるため，そのための手続きや転送
のための時間を含めて移動時間がかかるという問題があ
った。更に，ハードディスク単位のアクセス頻度の検出
によりアクセス頻度が低いと判定されて停止したディス
クにアクセスが発生した場合，ディスクの再起動にはモ
ータを回転させ，回転数が一定数になるまでのウォーミ
ングアップのための時間がかかり，アクセス動作が低速
になるという問題があった。

【００１０】本発明はシステムの性能を低下させること
なく省電力を実現するストレージシステムを提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
を示す。図中，１はデータアクセス頻度検出手段，２は
データ移動手段，３は一時記憶装置，４は性能検出手
段，５は装置アクセス頻度判定手段，６は装置稼働制御
手段，７はハードディスク等の複数の個別の記憶装置７
−１〜７−ｎを備えた記憶装置である。

【００１２】本発明はデータをブロック単位で監視して
アクセス頻度を検出すると共に，各記憶装置（ハードデ
ィスク）のデータ転送時間を検出して性能に対応したグ
ループ分けを行い，データブロックをアクセス頻度に応
じて性能が異なるグループに移動して，データブロック
単位でアクセス頻度に対応した最適な記憶装置にデータ
を配置することで，省電力化をはかるものである。

【００１３】図１において，記憶装置７へのアクセスが
発生するとデータアクセス頻度検出手段１は記憶装置７
の中のどの個別の記憶装置７−１〜７−ｎのどのデータ
ブロック（ファイルよりも小さい一定量の領域）に対す
るアクセスであるかその都度検出してテーブル（図示省
略）を更新し，データブロックのアクセス頻度を判定す
る。一方，性能検出手段４では記憶装置７の中の個別の
記憶装置７−１〜７−ｎに対しテストの指令によりアク
セスを行うことで各記憶装置７−１〜７−ｎによるデー
タ転送時間を求め，データ転送時間の長さに応じて記憶
装置を高い性能の記憶装置のグループから低い性能の記
憶装置のグループまでの複数のグループに分類する。こ
の場合，データ転送時間が短い記憶装置は性能が良いが
消費電力が多く，転送時間が長い記憶装置は低性能であ
るが低消費電力である。上記データアクセス頻度検出手
段１により各データブロックについてアクセス頻度が予
め設定した下限値を下回るか，または予め設定した上限
値を上回るかの判定を行い，データ移動手段２を駆動し
て下限値を下回ると判定されたデータブロックを，より
データ転送時間が長い記憶装置グループに移動し，上限
値を上回ると判定されたデータブロックをよりデータ転
送時間が短い記憶装置グループに移動する。これによ
り，データブロック単位でアクセス頻度に応じて最適な
記憶装置グループにデータが配置され，性能は低いが消
費電力が小さい装置と性能は高いが消費電力が大きな装
置を組み合わせてストレージシステムを構成でき，省電
力化を実現できる。また，アクセス頻度が小さいデータ
であっても性能が低い装置に移動するだけであり，装置
の停止に伴う性能低下を避けることができる。

【００１４】更に，記憶装置別の装置アクセス頻度を計
測して判定する装置アクセス頻度判定手段５は，装置稼
働状態を予め定められた値よりも低くなった装置につい
ては，省電力モードで稼働（モータの回転を停止）し，
再びアクセスがあった場合に通常動作モードで稼働させ
ることにより，より大きな省電力化を図ることが可能と
なる。この時，移動したデータブロックを一時記憶装置
３に蓄え，省電力モードで動作している記憶装置のデー
タブロックへのアクセスに対して，一時記憶装置３で高
速に処理することで性能低下を防止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図２は実施例の構成，図３に実施
例のテーブルの構成例を示す。

【００１６】図２において，１０はアドレス変換部，１
１はデータアドレス変換テーブル，１２はデータアクセ
ス頻度計測部，１３はデータアクセス頻度判定部，１４
はデータアクセス頻度テーブル，２０はデータブロック
移動部，３０は一時記憶装置，４０は性能検出部，４１
は分類部，５０は装置アクセス頻度計測部，５１は装置
アクセス頻度判定部，５２は装置アクセス頻度テーブ
ル，６０は装置稼働制御部，７は複数のハードディスク
からなる記憶装置，７ａは高性能（高速）のハードディ
スクグループ，７ｂは中性能（中速）のハードディスク
グループ，７ｃは低性能（低速）のハードディスクグル
ープである。なお，図２の符号１０〜１２の各部は上記
図１のデータアクセス頻度検出手段１に対応し，図２の
符号２０は図１のデータ移動手段２に対応し，図２の符
号３０は図１の一時記憶装置３に対応し，図２の符号４
０，４１は図１の性能検出手段４に対応し，図２の５０
〜５２の各部は図１の装置アクセス頻度判定手段５に対
応し，図２の符号６０は図１の装置稼働制御手段６に対
応する。

【００１７】上位（ＣＰＵ）からハードディスクへのデ
ータアクセスが発生すると，アドレス変換部１０はデー
タアドレス変換テーブル１１を参照して，論理アドレス
を記憶装置７内のどのハードディスクのどの位置である
かを表すアドレス（物理アドレス）に変換する。データ
アドレス変換テーブル１１はアドレス変換部１０により
変換された変換元のアドレスと変換後のアドレスの対応
を記憶する。変換されたアドレスは記憶装置７内の指定
されたハードディスクに供給されると，該当するハード
ディスクの電源が入っている場合に指定されたアドレス
にアクセスする。データアクセス頻度計測部１２は記憶
装置７にアクセスが発生する毎にどのデータブロックに
アクセスしたか識別し，データアクセス頻度テーブル１
４の該当するデータブロックのアクセス回数を更新す
る。図３のＡ．にデータアクセス頻度テーブルの構成例
を示し，各データブロック１，２，３，…ｎに対応して
それぞれのある期間におけるアクセス回数が書き込まれ
ている。なお，１つのデータブロックの長さは，例え
ば，ハードディスクの１セクタ（約５１２バイト）また
は４ＫＢ（キロバイト）程度とすることができる。

【００１８】データアクセス頻度判定部１３は，一定周
期または決められた時間，または任意の時間にデータア
クセス頻度テーブル１４に設定されているデータブロッ
ク毎のアクセス回数（頻度）を調べて，予め指定された
下限値より低いか，あるいは予め指定された上限値より
高いデータブロックを判定する。このデータアクセス頻
度判定部１３により上記の下限値を下回ったデータブロ
ックであると判定されると，データブロック移動部２０
は，そのデータブロックをより性能の低いハードディス
クグループのハードディスクに移動させ，データアドレ
ス変換テーブル１１の内容を更新する。具体的には，高
性能のハードディスクグループ７ａに格納されていたデ
ータブロックが下限値を下回った場合は，そのデータブ
ロックを中性能のハードディスクグループ７ｂの一つに
移動させる。但し，低性能のハードディスクグループ７
ｃのハードディスクに格納されたデータブロックが下限
値を下回った場合には移動させない。

【００１９】また，記憶装置７の中の各個別の装置につ
いてある大きさのデータの読み出しに要する時間を計測
する等により各ハードディスクの性能値を性能検出部４
０により検出し，その性能値に応じて分類部４１により
グループ分けする。分類方法としては，例えば，性能検
出部４０により検出されたハードディスクの性能値をす
べて比較し，最も近いものを一つのグループとして統合
する処理を指定されたグループ数になるまで繰り返すこ
とにより行う。この実施例では，各ハードディスクを高
性能，中性能，低性能の何れかに分類付けて３つのハー
ドディスクグループ７ａ〜７ｃが形成される。

【００２０】データアクセス頻度判定部１３により上記
の上限値を上回ったデータブロックが検出されると，デ
ータブロック移動部２０は，そのデータブロックを現在
のハードディスクグループより性能の高いハードディス
クグループのハードディスクに移動させ，データアドレ
ス変換テーブル１１の内容を更新する。具体的には，中
性能のハードディスクグループ７ｂに格納されていたデ
ータブロックが上限値を上回った場合は，そのデータブ
ロックを高性能のハードディスクグループ７ａに移動さ
せる。但し，高性能のハードディスクグループ７ａのハ
ードディスクに格納されたデータブロックが上限値を上
回った場合には移動させない。

【００２１】データブロック移動部２０により高性能の
ハードディスクグループ７ａから中性能のハードディス
クグループ７ｂのハードディスクに移動したデータブロ
ックまたは，中性能のハードディスクグループ７ｂから
低性能のハードディスクグループ７ｃに移動したデータ
ブロックについては，移動を行った時に一時記憶装置３
０にそのデータブロックを記憶する。この一時記憶装置
３０は，低い性能のハードディスクグループに移動した
データブロックに対するアクセスが発生した時，低い性
能のハードディスクにアクセスすることなくこの一時記
憶装置３０にアクセスすることで高速に処理を行うこと
ができる。但し，一時記憶装置３０の記憶容量が一定量
に制限されるため，その内容は一定期間だけ保持され
て，順次更新される。なお，低性能のハードディスクグ
ループから高い性能のハードディスクグループへ移動し
たデータブロックも一時記憶装置３０に記憶してもよ
い。

【００２２】一方，装置アクセス頻度計測部５０は記憶
装置７に含まれるハードディスク毎のアクセス頻度を計
測し，アドレス変換部１０によりアクセスが行われるハ
ードディスクを識別して，どのハードディスクにアクセ
スしたかに応じて装置アクセス頻度テーブル５２の各ハ
ードディスクに対応したアクセス回数を更新する。

【００２３】装置アクセス頻度テーブルの構成例が図３
のＢ．に示され，各ハードディスク（ＨＤで表示）番号
別にそのハードディスクへのアクセス回数が格納されて
おり，このアクセス回数はアクセス動作が行われる毎に
更新される。装置アクセス頻度判定部５１はこの装置ア
クセス頻度テーブル５２から，予め指定された下限値以
下のアクセス頻度を持つハードディスクを検出するか，
既に省電力状態（モータの駆動を停止した状態）の装置
にアクセスされたかを検出する。装置稼働制御部６０
は，装置アクセス頻度判定部５１により，アクセス頻度
が上記下限値以下になったハードディスクを検出する
と，そのハードディスクを省電力状態に移行させ，既に
省電力状態のハードディスクへのアクセスが発生した場
合（アドレス変換部１０からのアクセスを検出した場
合）は，そのハードディスクを通常状態（稼働状態）に
する。

【００２４】このようにして，記憶装置７の各ハードデ
ィスクについて頻度に応じて省電力状態か，通常状態に
することで電力消費を低減できる。

【００２５】この実施例では，記憶装置７のハードディ
スクは高性能，中性能，低性能の３グループに分類して
いるが，これ以外の数に分類することができる。

【００２６】（付記１） 大容量の記憶装置を複数備え
たストレージシステムにおいて，複数の各記憶装置のデ
ータ転送時間を検出して転送時間に対応した性能別の複
数のグループに分類する性能検出手段と，記憶装置へア
クセスが行われたデータブロック別にアクセス頻度を調
査するデータアクセス頻度検出手段と，前記データアク
セス頻度検出手段によりデータアクセス頻度が予め指定
した上限を上回るデータブロックを高性能のグループの
記憶装置に移動し，予め指定した下限を下回るデータブ
ロックを低性能のグループの記憶装置に移動する移動部
とを備えることを特徴とするストレージシステム。

【００２７】（付記２） 付記１において，前記データ
アクセス頻度検出手段は，各データブロック別にアクセ
スが行われる毎に更新される頻度を保持するデータアク
セス頻度テーブルを備えることを特徴とするストレージ
システム。

【００２８】（付記３） 付記１において，前記移動部
により性能の異なるグループの記憶装置の間で移動を行
ったデータブロックを記憶する高速動作を行う一時記憶
装置を設け，アクセスの対象となるデータブロックが前
記一時記憶装置に格納されていると当該一時記憶装置に
アクセスすることを特徴とするストレージシステム。

【００２９】（付記４） 付記３において，前記移動部
による移動を行ったデータブロックについて移動後のア
ドレスに変換を行うためのアドレス変換テーブルの更新
を行うことを特徴とするストレージシステム。

【００３０】（付記５） 付記１において，各記憶装置
別にアクセス頻度を検出して判定する装置アクセス頻度
判定手段を設け，前記装置別のアクセス頻度が予め指定
した下限を下回る場合はその記憶装置を省電力状態に設
定し，省電力状態に設定した記憶装置へのアクセスが発
生するとその記憶装置を通常状態に設定する装置稼働制
御手段を設けたことを特徴とするストレージシステム。

【００３１】（付記６） 付記５において，前記装置ア
クセス頻度判定手段は，各記憶装置別にアクセスが行わ
れる毎に更新される頻度を保持する装置アクセス頻度テ
ーブルを備えることを特徴とするストレージシステム。

【００３２】

【発明の効果】本発明によればデータブロック単位でア
クセス頻度に応じて最適な記憶装置にデータが配置され
るため，性能は低いが消費電力が低い装置と性能は高い
が消費電力が大きな装置を組み合わせてストレージシス
テムを構成でき，省電力化を実現することができる。ま
た，アクセス頻度が小さなデータであっても性能の低い
装置に移動するだけであり，装置の停止に伴う性能低下
を避けることができる。

【００３３】更に，装置稼働状態が予め定められた値よ
りも低くなった場合に装置を省電力モードで稼働し，再
びアクセスがあった場合に通常動作モードで稼働させる
ことにより，より大きな省電力化が可能となる。

【００３４】また，アクセス頻度により移動したデータ
ブロックを一時蓄える一時記憶装置を設けたことによ
り，省電力モードで稼働している装置へのアクセスを回
避し，低能低下を避けることができる。

【００３５】更に，低性能で低価格の記憶装置と高性能
で高価格の記憶装置を組み合わせることにより平均して
コスト，電力消費を下げつつ性能的には高性能のストレ
ージシステムを構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成を示す図である。

【図２】実施例の構成を示す図である。

【図３】実施例のテーブルの構成例を示す図である。

【図４】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ データアクセス頻度検出手段 ２ データ移動手段 ３ 一時記憶装置 ４ 性能検出手段 ５ 装置アクセス頻度判定手段 ６ 装置稼働制御手段 ７ 記憶装置 ７−１〜７−ｎ 個別の記憶装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大容量の記憶装置を複数備えたストレー
   ジシステムにおいて，複数の各記憶装置のデータ転送時
   間を検出して転送時間に対応した性能別の複数のグルー
   プに分類する性能検出手段と，記憶装置へアクセスが行
   われたデータブロック別にアクセス頻度を調査するデー
   タアクセス頻度検出手段と，前記データアクセス頻度検
   出手段によりデータアクセス頻度が予め指定した上限を
   上回るデータブロックを高性能のグループの記憶装置に
   移動し，予め指定した下限を下回るデータブロックを低
   性能のグループの記憶装置に移動する移動部とを備える
   ことを特徴とするストレージシステム。
2. 【請求項２】 請求項１において，前記移動部により性
   能の異なるグループの記憶装置の間で移動を行ったデー
   タブロックを記憶する高速動作を行う一時記憶装置を設
   け，アクセスの対象となるデータブロックが前記一時記
   憶装置に格納されているとその一時記憶装置にアクセス
   することを特徴とするストレージシステム。
3. 【請求項３】 請求項１において，各記憶装置別にアク
   セス頻度を検出して判定する装置アクセス頻度判定手段
   を設け，前記装置アクセス頻度が予め指定した下限を下
   回る場合はその記憶装置を省電力状態に設定し，省電力
   状態に設定した記憶装置へのアクセスが発生するとその
   記憶装置を通常状態に設定する装置稼働制御手段を設け
   たことを特徴とするストレージシステム。