特許ウォッチ

公開番号2024060809
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-07
出願番号2022168328
出願日2022-10-20
発明の名称ストレージ装置
出願人株式会社日立製作所
代理人藤央弁理士法人
主分類G06F 3/06 20060101AFI20240425BHJP(計算;計数)
要約【課題】ドライブ寿命を保護しつつストレージ装置のI/O性能を向上する。
【解決手段】ストレージ装置は、複数論理階層において、記憶ドライブに格納されているデータを管理する。複数論理階層は、追記階層を含む。ストレージ装置は、追記階層において、ホストインタフェースを介して受信したユーザデータを、データ書き込み可能な空き領域に書き込み、追記階層内の第1論理領域のガベージコレクション動作モードを、第1動作モード及び第2動作モードを含む複数の動作モードから選択する。第1動作モードのガベージコレクションの実行条件は、追記階層の空き領域の容量が閾値未満であること、及び第1論理領域の更新済み無効データであるガベージの量が閾値以上であることを含む。第2動作モードのガベージコレクションの実行条件は、追記階層の空き領域の容量の条件を除外し、第1論理領域のガベージの量が閾値以上であることを含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数論理階層において、記憶ドライブに格納されているデータを管理するストレージ装置であって、
ホストと通信を行うホストインタフェースと、
プロセッサと、を含み、
前記複数論理階層は、追記階層を含み、
前記プロセッサは、
前記追記階層において、前記ホストインタフェースを介して受信したユーザデータを、データ書き込み可能な空き領域に書き込み、
前記追記階層内の第１論理領域のガベージコレクション動作モードを、第１動作モード及び第２動作モードを含む複数の動作モードから選択し、
前記第１動作モードのガベージコレクションの実行条件は、前記追記階層の空き領域の容量が閾値未満であること、及び前記第１論理領域の更新済み無効データであるガベージの量が閾値以上であることを含み、
前記第２動作モードのガベージコレクションの実行条件は、前記追記階層の空き領域の容量の条件を除外し、前記第１論理領域のガベージの量が閾値以上であることを含み、
前記ガベージコレクションは、前記第１論理領域から更新前の有効データを選択して、前記追記階層内の他の論理領域にコピーして前記第１論理領域を解放する、ストレージ装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載のストレージ装置であって、
前記プロセッサは、前記第１論理領域を提供する記憶ドライブの仕様に基づき判定される耐久性に応じて、前記ガベージコレクション動作モードを選択する、ストレージ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のストレージ装置であって、
前記プロセッサは、前記第１論理領域を提供する前記記憶ドライブの耐久性を、前記記憶ドライブに対して書き込み可能な総データ量に基づいて判定する、ストレージ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のストレージ装置であって、
前記プロセッサは、前記ガベージコレクションに割り当てる前記プロセッサの処理リソースを、前記追記階層の空き領域の容量に基づいて調整する、ストレージ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のストレージ装置であって、
前記プロセッサは、外部装置からの指定に応じて、前記ガベージコレクション動作モードを選択する、ストレージ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のストレージ装置であって、
前記プロセッサは、前記複数論理階層に含まれる前記追記階層毎に、前記外部装置から前記指定を受け付ける、ストレージ装置。
【請求項７】
請求項５に記載のストレージ装置であって、
前記プロセッサは、前記記憶ドライブのＲＡＩＤグループ毎に、前記外部装置から前記指定を受け付ける、ストレージ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のストレージ装置であって、
前記複数の動作モードは第３動作モードを含み、前記第３動作モードのガベージコレクションの実行条件は、前記第１論理領域のガベージの量が閾値以上であることを含み、
前記プロセッサは、前記第３動作モードにおいて、前記第１論理領域を提供する記憶ドライブの残寿命に基づいて、前記第１論理領域の前記ガベージの量の閾値を決定する、ストレージ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のストレージ装置であって、
前記残寿命は、前記記憶ドライブに対する書き込み済のデータ量と書き込み可能な総データ量とに基づき決定される、ストレージ装置。
【請求項１０】
ストレージ装置においてガベージコレクションを制御する方法であって、
前記ストレージ装置は、複数論理階層において、記憶ドライブに格納されているデータを管理し、
前記複数論理階層は、追記階層を含み、
前記方法は、
前記ストレージ装置が、前記追記階層において、受信したユーザデータを、データ書き込み可能な空き領域に書き込み、
前記ストレージ装置が、前記追記階層内の第１論理領域のガベージコレクション動作モードを、第１動作モード及び第２動作モードを含む複数の動作モードから選択し、
前記第１動作モードのガベージコレクションの実行条件は、前記追記階層の空き領域の容量が閾値未満であること、及び前記第１論理領域の更新済み無効データであるガベージの量が閾値以上であることを含み、
前記第２動作モードのガベージコレクションの実行条件は、前記追記階層の空き領域の容量の条件を除外し、前記第１論理領域のガベージの量が閾値以上であることを含み、
前記ガベージコレクションは、前記第１論理領域から更新前の有効データを選択して、前記追記階層内の他の論理領域にコピーして前記第１論理領域を解放する、方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストレージ装置におけるガベージコレクション処理に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ストレージシステムの記憶媒体に掛かるコストを低減する手段として、データ圧縮技術や重複排除技術などのデータ削減技術が普及している。これらのデータ削減技術を適用する場合、ホストからストレージシステムに対して書き込まれるデータサイズと、実際に記憶媒体に書き込まれるデータサイズの間に差が生じる。そのため、記憶媒体の記憶領域を効果的に利用するために、データ削減適用後のデータを空き領域に前詰めで書き込んでいく追記型データ格納方式（例えば、Ｌｏｇ－ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄＳｔｏｒａｇｅ）が用いられている。
【０００３】
追記型データ格納方式では、データが更新されると、更新前データ（有効データ）に対してアクセスしなくなる。このような状態のデータをガベージ（無効データ）と呼ぶ。ホストがデータ更新を繰り返し、ストレージシステムがデータの追記を続けることで、ガベージの量が増加し、空き領域が減少していく。空き領域は、更新前の有効データ及び更新済みの無効データであるガベージのいずれも格納していない領域である。
【０００４】
それゆえ、追記型データ格納方式を用いる場合、生成されたガベージを削除するため、所定の記憶領域に含まれるガベージの割合を無効率として算出し、無効率が予め設定された無効率閾値を超えた場合に、ガベージコレクションを行う方式を採用している。ここで、ガベージコレクションは、有効データを別の空き領域にコピーした後、当該所定の記憶領域を解放して再利用可能にする処理である。例えば、その一例として、国際公開第２０１８／０２０５９３号がある。
【０００５】
また、ＳＳＤの使用容量とガベージ量の合計が一定値以上となった場合や、空き容量が一定値以下となった場合にガベージコレクションを行う方式を採用する場合がある。例えば、その一例として、特開２０２０－０３５３００号公報がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１８／０２０５９３号
特開２０２０－０３５３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ガベージコレクション処理は、記憶媒体（以下、ドライブ）に記録された有効データを別の空き領域にコピーする処理を伴う。このコピー処理は、ドライブに対するデータの書込みを発生させ、ドライブ寿命を消耗する。例えば、フラッシュメモリ素子には書き換え寿命が存在する。同一の素子に対して書き換えを行うほど劣化が進む。書き換え回数の上限を超えると、読み書き不可となる確率が上昇する。
【０００８】
一方、ガベージコレクション処理を実行する上では、ストレージシステムのリソース（例えばＣＰＵ帯域やドライブ帯域）を使用する必要があるため、ストレージシステムのリソースを消費する別の処理（例えば外部装置とのＩ／Ｏ処理）の性能を低下させる。よって、高いＩ／Ｏ性能を要求されるストレージシステムでは、ガベージコレクション処理がＩ／Ｏ性能に与える影響を低減する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、複数論理階層において、記憶ドライブに格納されているデータを管理するストレージ装置であって、ホストと通信を行うホストインタフェースと、プロセッサと、を含み、前記複数論理階層は、追記階層を含み、前記プロセッサは、前記追記階層において、前記ホストインタフェースを介して受信したユーザデータを、データ書き込み可能な空き領域に書き込み、前記追記階層内の第１論理領域のガベージコレクション動作モードを、第１動作モード及び第２動作モードを含む複数の動作モードから選択し、前記第１動作モードのガベージコレクションの実行条件は、前記追記階層の空き領域の容量が閾値未満であること、及び前記第１論理領域の更新済み無効データであるガベージの量が閾値以上であることを含み、前記第２動作モードのガベージコレクションの実行条件は、前記追記階層の空き領域の容量の条件を除外し、前記第１論理領域のガベージの量が閾値以上であることを含み、前記ガベージコレクションは、前記第１論理領域から更新前の有効データを選択して、前記追記階層内の他の論理領域にコピーして前記第１論理領域を解放する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様により、ストレージ装置において、ドライブ寿命の消耗を抑制しつつ、Ｉ／Ｏ性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許