特許 7601842 ストレージシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】ストレージシステム

(51)【国際特許分類】

   G06F 9/445 20180101AFI20241210BHJP

   G06F 3/06 20060101ALI20241210BHJP

   G06F 13/14 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

G06F9/445 130

G06F3/06 301H

G06F3/06 301Y

G06F13/14 330C

G06F3/06 301W

G06F13/14 330E

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022157573

(22)【出願日】2022-09-30

(65)【公開番号】P2024051416

(43)【公開日】2024-04-11

【審査請求日】2023-06-01

(73)【特許権者】

【識別番号】524132520

【氏名又は名称】日立ヴァンタラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】藤央弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】吉井 義裕

(72)【発明者】

【氏名】吉原 朋宏

(72)【発明者】

【氏名】達見 良介

【審査官】松平 英

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－１６１８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２２／０１１４０９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２５７６８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ９／４４－９／４４５

Ｇ０６Ｆ ３／０６

Ｇ０６Ｆ １３／１４

Ｇ０６Ｆ ８／００－８／３８

Ｇ０６Ｆ ８／６０－８／７７

Ｇ０６Ｆ ９／４５１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ストレージシステムであって、
プロセッサとメモリとを含みストレージドライブに入出力するデータを処理する、複数のストレージコントローラを含み、
前記複数のストレージコントローラの各コントローラは、交換前の旧ストレージコントローラ又は交換後の新ストレージコントローラであり、
前記新ストレージコントローラは、第１プログラムと第２プログラムとを実行可能であり、
前記旧ストレージコントローラは、少なくとも、前記第２プログラムを実行可能であり、
前記複数のストレージコントローラの全てが前記新ストレージコントローラである場合、前記新ストレージコントローラは、前記第１プログラムを用いて前記ストレージドライブに入出力されるデータを処理し、
前記複数のストレージコントローラが少なくとも一つの前記旧ストレージコントローラを含む場合、前記複数のストレージコントローラの各ストレージコントローラは、前記第２プログラムを用いて前記ストレージドライブに入出力されるデータを処理する、ストレージシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のストレージシステムであって、
前記新ストレージコントローラは、アクセラレータ回路を含み、
前記新ストレージコントローラの前記プロセッサは、前記第１プログラムに従って、前記アクセラレータ回路を使用してデータを圧縮し、
前記新ストレージコントローラの前記プロセッサは、前記第２プログラムに従って、前記アクセラレータ回路を使用することなくデータを圧縮する、ストレージシステム。

【請求項3】

請求項２に記載のストレージシステムであって、
前記旧ストレージコントローラは、第１アクセラレータ回路を含み、
交換対象となる前において、前記旧ストレージコントローラは、前記第１アクセラレータ回路を使用してデータを圧縮し、
前記交換対象となった後に、前記旧ストレージコントローラは、前記第１アクセラレータ回路を使用することなく、前記旧ストレージコントローラの前記プロセッサによってデータを圧縮する、ストレージシステム。

【請求項4】

請求項１に記載のストレージシステムであって、
前記旧ストレージコントローラは、第３プログラムを実行可能であり、
前記新ストレージコントローラは、第１アルゴリズムに従ってデータを圧縮するアクセラレータ回路を含み、
前記第１プログラムは、前記アクセラレータ回路を使用してデータを圧縮し、
前記第２プログラムは、前記アクセラレータ回路を使用することなくデータを圧縮し、
前記第３プログラムは、前記プロセッサにより前記第１アルゴリズムでデータを圧縮可能であり、
前記旧ストレージコントローラによって実行される前記第３プログラムと前記新ストレージコントローラによって実行される前記第１プログラムの組合せの優先度は、前記旧ストレージコントローラ及び前記新ストレージコントローラの双方に実行される前記第２プログラムの優先度より低い、ストレージシステム。

【請求項5】

請求項１に記載のストレージシステムであって、
前記旧ストレージコントローラと前記新ストレージコントローラの双方が実行可能な複数プログラムが存在する場合、予め設定された優先度に従って前記複数プログラムから前記第２プログラムが選択される、ストレージシステム。

【請求項6】

請求項１に記載のストレージシステムであって、
前記旧ストレージコントローラと前記新ストレージコントローラの双方が実行可能な複数プログラムが存在する場合、ＩＯ処理速度が最も高速なプログラムが、前記複数プログラムから前記第２プログラムとして選択される、ストレージシステム。

【請求項7】

請求項１に記載のストレージシステムであって、
前記複数のストレージコントローラの一つのストレージコントローラは、
交換元ストレージコントローラ及び交換先ストレージコントローラの、ハードウェア構成情報及びソフトウェア構成情報を参照し、
前記ハードウェア構成情報及び前記ソフトウェア構成情報が、予め設定されている交換条件から外れている場合に、前記交換元ストレージコントローラ及び前記交換先ストレージコントローラの交換を拒否する、ストレージシステム。

【請求項8】

ストレージシステムにおけるデータ処理方法であって、
前記ストレージシステムは、プロセッサとメモリとを含みストレージドライブに入出力するデータを処理する、複数のストレージコントローラを含み、
前記複数のストレージコントローラの各コントローラは、交換前の旧ストレージコントローラ又は交換後の新ストレージコントローラであり、
前記新ストレージコントローラは、第１プログラムと第２プログラムとを実行可能であり、
前記旧ストレージコントローラは、少なくとも、前記第２プログラムを実行可能であり、
前記データ処理方法は、
前記複数のストレージコントローラの全てが前記新ストレージコントローラである場合、前記新ストレージコントローラが、前記第１プログラムを用いて前記ストレージドライブに入出力されるデータを処理し、
前記複数のストレージコントローラが少なくとも一つの前記旧ストレージコントローラを含む場合、前記複数のストレージコントローラの各ストレージコントローラが、前記第２プログラムを用いて前記ストレージドライブに入出力されるデータを処理する、データ処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ストレージシステムのストレージコントローラリプレースに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの大容量化によりストレージシステムには大量のデータが保存されている。また、ストレージシステムは上位アプリケーションへの業務影響なく、ハードウェア及びソフトウェアを最新のものに交換できることが求められる。通常、ストレージシステムの交換には、新ストレージシステム側の設定及びデータ移行プロセスに時間を要している。

【0003】

米国特許第９９５９０４３号明細書は、ストレージシステムのソフトウェアを無停止でアップデートするための発明を示している。ソフトウェアアップデート後、新しいデータ形式と古いデータ形式が両方存在しており、新しいデータには、古いデータ形式のデータへの参照が含まれている。データが更新されたときに、新しいデータ形式で書き込むことで、データの読み書きを止めることなく、新しいデータ形式へアップデートすることができる。

【0004】

米国特許第９０９８２１１号明細書は、複数ストレージシステム間における無停止データ移行を行うための発明を示している。ホストから単一のストレージシステムであることを認識させるために、複数ストレージに跨る仮想ストレージシステム、仮想ポート及び仮想ロジカルユニット（ＬＵＮ）を構成する。移行元の物理ポートのポート名及びポートアドレスを移行先システムの仮想ポート名及びポートアドレスに対応付けることで、無停止で新しいストレージシステムへの移行を完了させることができる。

【0005】

デュアルコントローラのストレージシステムにおいて、ストレージシステムのハードウェアを無停止でアップデートするための方式がある。この方式によれば、接続されているドライブのデータを移動することなく新しいコントローラへアップデートすることができる。また、ストレージシステムの構成情報等は維持される。ストレージコントローラを片方ずつ順番に交換することで、新しいハードウェアへの交換を実現している。これは、ストレージシステムにおけるコントローラの交換手順として一般的な方法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】米国特許第９９５９０４３号明細書

【文献】米国特許第９０９８２１１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

米国特許第９９５９０４３号明細書では、論理ボリューム内の各データに対して、データ形式が更新されている場合に、新データ形式から旧データへの参照を持つことで、旧データ形式を維持したまま、新しいソフトウェアでの新データ形式に対応している。

【0008】

ただし、ストレージシステムにおけるストレージコントローラのアップグレードにおいては、ハードウェアストレージコントローラのハードウェアコンポーネントの違いやストレージシステムとしての仕様により、ストレージコントローラのアップグレードの完了後に、適用を開始しなければならない制御論理が存在する。例えば、新しいストレージコントローラには強力なＣＰＵやハードウェアオフロードエンジンが搭載されており、より演算コストのかかるデータ暗号やデータ圧縮アルゴリズムの採用が可能となる場合などである。米国特許第９９５９０４３号明細書には、これらの制御論理の適用の開始を決定する方式については開示されていない。

【0009】

ストレージシステムのハードウェア及びソフトウェアを無停止でアップデートする際、冗長性及び性能低下の影響を抑制する技術が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様のストレージシステムは、プロセッサとメモリとを含みストレージドライブに入出力するデータを処理する、複数のストレージコントローラを含み、前記複数のストレージコントローラの各コントローラは、交換前の旧ストレージコントローラ又は交換後の新ストレージコントローラであり、前記新ストレージコントローラは、第１プログラムと、第２プログラムと、を実行可能であり、前記旧ストレージコントローラは、少なくとも、前記第２プログラムを実行可能であり、前記複数のストレージコントローラの全てが前記新ストレージコントローラである場合、前記新ストレージコントローラは、前記第１プログラムを用いて前記ストレージドライブに入出力されるデータを処理し、前記複数のストレージコントローラが少なくとも一つの前記旧ストレージコントローラを含む場合、前記複数のストレージコントローラの各ストレージコントローラは、前記第２プログラムを用いて前記ストレージドライブに入出力されるデータを処理する。

【発明の効果】

【0011】

本発明の一態様によれば、マルチコントローラストレージシステムにおいて、無停止かつ冗長性及び性能低下の影響を抑えて、新しいハードウェア及び新しいソフトウェアにアップデートすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施例におけるストレージシステムの構成を示すブロック図である。

【図2A】実施例におけるストレージコントローラ数がストレージシステムの最大数未満であるときの、ストレージコントローラのアップグレードの手順の概要を示す説明図である。

【図2B】実施例におけるストレージコントローラ数がストレージシステムの最大数未満であるときの、ストレージコントローラのアップグレードの手順の概要を示す説明図である。

【図2C】実施例におけるストレージコントローラ数がストレージシステムの最大数未満であるときの、ストレージコントローラのアップグレードの手順の概要を示す説明図である。

【図2D】実施例におけるストレージコントローラ数がストレージシステムの最大数未満であるときの、ストレージコントローラのアップグレードの手順の概要を示す説明図である。

【図2E】実施例におけるストレージコントローラ数がストレージシステムの最大数未満であるときの、ストレージコントローラのアップグレードの手順の概要を示す説明図である。

【図3】実施例におけるストレージコントローラが有するメモリの構成を示す説明図である。

【図4】実施例におけるストレージコントローラのメモリ内のプログラム領域の構成を示す説明図である。

【図5】実施例におけるストレージコントローラのメモリ内の共有メモリの構成を示す説明図である。

【図6】実施例におけるストレージコントローラのメモリに保持されるハードウェア構成情報の構成を示す説明図である。

【図7】実施例におけるドライブの構成例を示す説明図である。

【図8】実施例における論物管理テーブルの構成例を示す説明図である。

【図9】実施例におけるストレージコントローラのメモリに保持されるソフトウェア互換性管理情報を示す説明図である。

【図10】実施例におけるストレージコントローラが実行するコントローラアップデート処理の全体を示すフローチャートである。

【図11】実施例におけるホストリード処理例のフローチャートを示す。

【図12】実施例における、ストレージコントローラが実行する制御論理切り替え判定処理を含む制御論理を示すフローチャートである。

【図13】実施例におけるデータ圧縮処理例のフローチャートを示す。

【図14】実施例における、互換性判定処理を含む制御論理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。添付図面では、機能的に同じ要素を同じ番号で表示する場合がある。添付図面は、本発明の原理に則った具体的な実施形態と実施例とを示している。それらの実施形態及び実施例は、本発明の理解のためのものであり、本発明を限定的に解釈するために用いてはならない。

【0014】

さらに、本発明の実施形態は、後述するように、汎用コンピュータ上で稼動するソフトウェアで実装してもよいし、専用ハードウェアで実装してもよいし、又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせで実装してもよい。

【0015】

以下では「プログラム」を主語（動作主体）として本発明の実施形態における各処理について説明を行う場合がある。プログラムはプロセッサによって実行されることで定められた処理をメモリ及び通信ポート（通信制御装置）を用いながら行うため、プロセッサを主語とした説明としてもよい。プログラムの一部又は全ては専用ハードウェアで実現してもよく、また、モジュール化されていてもよい。各種プログラムはプログラム配布サーバや記憶メディアによって各計算機にインストールされてもよい。

【0016】

以下の説明では、インターフェースは、ユーザインターフェースと、通信インターフェースとのうちの少なくとも１つを含んでよい。ユーザインターフェースは、１以上のＩ／Ｏデバイス（例えば入力デバイス（例えばキーボード及びポインティングデバイス）と出力デバイス（例えば表示デバイス））と表示用計算機とのうちの少なくとも１つのＩ／Ｏデバイスを含んでよい。

【0017】

通信インターフェースは、１以上の通信インターフェースデバイスを含んでよい。１以上の通信インターフェースデバイスは、１以上の同種の通信インターフェースデバイス（例えば１以上のＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ））であってもよいし２以上の異種の通信インターフェースデバイス（例えばＮＩＣとＨＢＡ（Ｈｏｓｔ Ｂｕｓ Ａｄａｐｔｅｒ））であってもよい。

【0018】

また、以下の説明では、メモリは、１以上のメモリデバイスを含む。メモリは、揮発性メモリであってもよいし不揮発性メモリであってもよい。メモリは、主に、プロセッサによる処理の際に使用される。

【0019】

また、以下の説明では、プロセッサは、１以上のプロセッサデバイスを含む。プロセッサデバイスは、典型的にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

【0020】

また、以下の説明では、「アクセラレータ」は、１つ以上のハードウェア集積回路を含む。少なくとも１つのハードウェア集積回路は、典型的には、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）である。

【0021】

また、以下の説明では、「ｘｘｘテーブル」といった表現にて情報を説明することがあるが、情報は、どのようなデータ構造で表現されていてもよい。すなわち、情報がデータ構造に依存しないことを示すために、「ｘｘｘテーブル」を「ｘｘｘ情報」と言うことができる。また、以下の説明において、各テーブルの構成は一例であり、１つのテーブルは、２以上のテーブルに分割されてもよいし、２以上のテーブルの全部又は一部が１つのテーブルであってもよい。

【0022】

また、以下の説明では、同種の要素を区別しないで説明する場合には、参照符号のうちの共通符号を使用し、同種の要素を区別する場合は、参照符号又は要素のＩＤ（例えば識別番号）を使用することがある。例えば、複数のストレージコントローラを区別しない場合には、「ストレージコントローラ１０２」と記載し、各ストレージコントローラを区別する場合には、「ストレージコントローラ１０２Ａ」、「ストレージコントローラ１０２Ｂ」のように記載する。

【0023】

他の要素（例えば後述するストレージノード１０１、フロントエンドネットワークポート１０３、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０４、メモリ１０５、バックエンドネットワークポート１０６、インターコネクトネットワークポート１０７、ドライブボックス１０９、ホスト計算機１２０等）も同様である。

【0024】

また、以下の説明では、ストレージシステムは、１以上のストレージ装置を含むことができる。少なくとも１つのストレージ装置は、汎用的な物理計算機であってもよい。また、少なくとも１つのストレージ装置が、仮想的なストレージ装置であってもよいし、ＳＤｘ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ－Ｄｅｆｉｎｅｄ ａｎｙｔｈｉｎｇ）を実行してもよい。ＳＤｘとしては、例えば、ＳＤＳ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）（仮想的なストレージ装置の一例）又はＳＤＤＣ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ－ｄｅｆｉｎｅｄ Ｄａｔａｃｅｎｔｅｒ）を採用することができる。

【0025】

ストレージシステムのハードウェア及びソフトウェアを無停止でアップデートする際、いくつかの課題が存在する。第１の課題は、ストレージシステム内に、古いストレージコントローラが存在しない状態で、古いストレージコントローラで動作できない制御論理を、新しいストレージコントローラで動作させる必要があることである。具体的には、ストレージシステム内にストレージコントローラがいくつ存在していても、全てのストレージコントローラが新しいストレージコントローラへのアップグレードが完了した後に、制御論理を切り替える必要がある。ここで、制御論理は、ストレージシステムの制御のために特定のアルゴリズムに従って処理を行うハードウェア又はハードウェアとソフトウェアの組合せである。

【0026】

第２の課題は、ストレージシステム内の制御論理について、古いストレージコントローラと新しいストレージコントローラとで機能として互換性があったとしても、ハードウェアのバージョンによって性能が変わる場合があり、処理性能が低下する可能性があることである。

【0027】

例えば、新しいストレージコントローラに搭載されているデータを圧縮・伸長するアルゴリズムの論理は、新しいストレージコントローラ上に搭載されたアクセラレータ回路を用いることで高速に圧縮・伸長できるが、古いストレージコントローラ上では、そのアクセラレータ回路が搭載されていないため、データを読み出す場合のＣＰＵ処理負荷が高く性能が低下するケースが考えられる。

【0028】

この特性が問題となる具体例をあげる。新しいストレージコントローラを増設した後に、古いストレージコントローラを減設するために制御論理を切り替えている途中に新しいストレージコントローラで障害が発生した場合、アップデート前の状態に復旧する必要がある。

【0029】

この時、障害が発生するまでの間に新しいコントローラがアクセラレータを用いて圧縮したデータを読み出す場合、アクセラレータを持たない古いストレージコントローラがソフトウェアで伸長してデータを読み出す必要があり、ホスト計算機からのデータ読み取りスループットが大きく低下してしまうという問題が発生する。

【0030】

また、正常な新しいストレージコントローラが少なくとも1つ以上、ストレージシステム内に残っている場合には、新しいストレージコントローラを減設する前に古いストレージコントローラが高速に読みだせる形式に変換してから減設するという方法をとることで、ホスト計算機からの読み取り性能の低下を防ぐことはできる。しかし、この場合には、変換が終わるまでストレージシステムをアップデート前の状態に戻すことができず、障害からの復旧に時間を要するという問題がある。

【0031】

本明細書の一実施例に係る、新しいストレージコントローラ増設後の、マルチコントローラストレージシステム構成において、新しいストレージコントローラ内で動作する新しいストレージソフトウェアと古いストレージコントローラ内で動作する古いソフトウェアとは、ストレージコントローラ間ネットワークを介して、共通の制御情報に透過的にアクセスする。また、ストレージコントローラ間で通信して行う処理では、新しいストレージコントローラ上のソフトウェアは古いストレージコントローラ上のソフトウェアとの互換性を満たすように動作する。

【0032】

このようにすることで、ストレージシステムで実施される各処理について、古いストレージコントローラ及び新しいストレージコントローラのどちら側でも実施することができ、Ｉ／Ｏを停止することなく、各処理を新しいストレージコントローラで実施するように切り替えていくことができる。

【0033】

また、アップグレード中の保守を行うケース及び中断して元の状態に復帰させるケースなども、柔軟かつ迅速に対応できる。同時に、アップデート前に設定されていたＬＵＮ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｔ Ｎｕｍｂｅｒ）等の構成情報、レプリケーションなどの状態及びストレージメディアのティアリング等に使用するアクセス頻度情報などをそのまま新しいコントローラで実施される処理にも引き継ぐことができる。

【0034】

本明細書の一実施例において、ストレージシステムの旧ストレージコントローラが新ストレージコントローラに交換される。新ストレージコントローラは、第１プログラム及び第２プログラムを実行可能であり、旧ストレージコントローラは、少なくとも第２プログラムを実行可能である。

【0035】

ストレージシステムにおける全ストレージコントローラの交換が完了する前、新ストレージコントローラ及び旧ストレージコントローラは、第２プログラムによって、ストレージドライブに入出力されるデータを処理し、交換完了後において、新ストレージコントローラは、第２プログラムに代えて、第１プログラムによってストレージドライブに入出力されるデータを処理する。これにより、ストレージシステムの処理性能の低下を抑制できる。

【0036】

図１は、本明細書の一実施例におけるストレージシステムの構成を示すブロック図である。本実施例のストレージシステム１００は、複数のストレージコントローラ１０２及び１１２、１以上のインターコネクトスイッチ１０８及び１以上のドライブボックス１０９を有する。図１には、複数のストレージコントローラ１０２及び１１２の例として、ストレージコントローラ１０２Ａ～１０２Ｄ及び１１２Ａ、１１２Ｂを示す。

【0037】

これらのうちストレージコントローラ１０２Ａ～１０２Ｄは、これから減設される旧ストレージコントローラである。ストレージコントローラ１０２Ａ及び１０２Ｂは、一つのストレージノード１０１Ａに含まれ、ストレージコントローラ１０２Ｃ及び１０２Ｄは、他の一つのストレージノード１０１Ｂに含まれる。一方、ストレージコントローラ１１２Ａ及び１１２Ｂは、増設された新ストレージコントローラであり、一つのストレージノード１１１Ａに含まれる。

【0038】

減設される古いストレージコントローラ１０２は、それぞれ、ＣＰＵ１０４、メモリ１０５、フロントエンドネットワークポート（以下、ＦＥポートとも記載する）１０３、バックエンドネットワークポート（以下、ＢＥポートとも記載する）１０６及びインターコネクトネットワークポート（以下、ＩＣポートとも記載する）１０７を有する。同様に増設される新しいストレージコントローラ１１２は、それぞれ、ＣＰＵ１０４、メモリ１０５、ＦＥポート１０３、ＢＥポート１０６及びＩＣポート１０７を有する。

【0039】

図１の例では一つのストレージコントローラ１０２が一つのＣＰＵ１０４、一つのメモリ１０５、二つのＦＥポート１０３、一つのＢＥポート１０６及び一つのＩＣポート１０７を有するが、これらの数は一例であり、実際の数は任意である。増設対象のストレージコントローラについても同様に各コンポーネントの実際の数は任意である。また、これらのコンポーネントの他、ＦＰＧＡなどのハードウェアオフロードエンジンを搭載していてもよい。

【0040】

ＦＥポート１０３は、ネットワークスイッチ１２１に接続される。ネットワークスイッチ１２１は、１以上のホスト計算機１２０（図１の例ではホスト計算機１２０Ａ及び１２０Ｂ）に接続される。ストレージコントローラ１０２は、ＦＥポート１０３及びネットワークスイッチ１２１を経由してホスト計算機１２０からユーザデータの書き込み及び読み出し等のコマンドを受けて、それらに対する応答を返す。ストレージコントローラ１１２も同様である。

【0041】

ＢＥポート１０６は、ドライブボックス１０９に接続される。ストレージコントローラ１０２は、ＢＥポート１０６を経由してドライブボックス１０９へのユーザデータの書き込み及び読み出し等を行う。ストレージコントローラ１１２も同様である。

【0042】

ドライブボックス１０９は、ホスト計算機１２０によって書き込まれたデータを格納する１以上のストレージドライブ（単にドライブとも呼ぶ）１１０を含む。各ドライブ１１０は、記憶媒体を含む。この記憶媒体は、例えば、磁気ディスク又はフラッシュメモリ等の、大容量の不揮発性記憶媒体であってもよい。ドライブ１１０の典型的な例は、ハードディスクドライブやＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等である。

【0043】

ＩＣポート１０７は、インターコネクトスイッチ１０８に接続される。インターコネクトスイッチ１０８は、各ストレージコントローラ１０２及び１１２のＩＣポート１０７に接続される。ストレージコントローラ１０２は、ＩＣポート１０７及びインターコネクトスイッチ１０８を介して、ストレージシステム１００内の他のストレージコントローラ１０２と通信し、例えば制御情報等を送受信することができる。ストレージコントローラ１０２とストレージコントローラ１１２との通信、及び、ストレージコントローラ１１２間の通信も同様である。

【0044】

ＣＰＵ１０４は、メモリ１０５に格納されたプログラムを実行することによって、ストレージコントローラ１０２及び１１２の種々の機能を実現する演算装置である。ＣＰＵ１０４によって実現される機能の詳細については後述する。

【0045】

メモリ１０５は、ＣＰＵ１０４によって実行されるプログラムを記憶する領域、ストレージコントローラ１０２及び１１２の制御情報を記憶する領域、並びに、ホスト計算機１２０による書き込み又は読み出しの対象のデータを記憶する領域等を含む。それらの領域の詳細については後述する。

【0046】

アクセラレータ回路１１３は、ストレージコントローラ１０２及び１１２上の種々の機能をＣＰＵ１０４からオフロードするための専用回路である。アクセラレータ回路１１３は例えばＦＰＧＡやＡＳＩＣなどの専用回路として実装される。オフロードする処理の例としては、データの圧縮及び伸長処理や、暗号化処理、データのハッシュ計算処理等である。アクセラレータ回路を使用してホストデータの圧縮及び伸長等の処理を行うことで、高い圧縮率を実現したり、ＣＰＵ１０４の負荷を低減することができる。

【0047】

さらに、各ストレージコントローラ１０２及び１１２は、管理ネットワーク１２３を介して管理装置１２２に接続される。なお、図１は、説明の容易のために、ストレージコントローラ１０２及び１１２の同一名称のハードウェア要素に同一符号を付している。しかし、ストレージコントローラ１０２及び１１２の間において、同一名称及び同一符号のハードウェア要素は、異なる構成を有し得る。例えば、ストレージコントローラ１０２、１１２のアクセラレータ回路１１３は、異なる処理を実行し得る。

【0048】

次に、図２Ａから図２Ｅを参照して、ストレージコントローラ１０２のアップグレードの手順を説明する。図２Ａから図２Ｅは、ストレージコントローラ数がストレージシステムの最大数未満であるときの、ストレージコントローラのアップグレードの手順の概要を示す説明図である。

【0049】

図２Ａは、ストレージコントローラ１０２のアップグレードが開始される前のストレージシステム１００を示す。このとき、ストレージシステム１００は、旧ストレージコントローラ１０２Ａ～１０２Ｄを有し、新ストレージコントローラ１１２Ａ及び１１２Ｂを有していない。このとき、四つのストレージコントローラ１０２Ａ～１０２Ｄによって冗長性が確保されている。

【0050】

図２Ｂは、ストレージノード１０１Ｂのアップグレードが実行されているときで、新ストレージノード１１１Ａを増設した後のストレージシステム１００を示す。新ストレージノード１１１Ａは、新ストレージコントローラ１１２Ａ及び１１２Ｂを含む。このとき、ストレージシステム１００は、旧ストレージコントローラ１０２Ａ～１０２Ｄに加えて、増設された新ストレージコントローラ１１２Ａ及び１１２Ｂを有する。このとき、六つのストレージコントローラ１０２Ａ～１０２Ｄ及び１１２Ａ～１１２Ｂによって冗長性が確保されている。

【0051】

図２Ｃは、ストレージノード１０１Ｂのアップグレードが終了した後のストレージシステム１００を示す。このとき、旧ストレージノード１０１Ｂ、つまり、旧ストレージコントローラ１０２Ｃ及び１０２Ｄは既に減設されており、ストレージシステム１００は、旧ストレージコントローラ１０２Ａ、１０２Ｂ及び新ストレージコントローラ１１２Ａ、１１２Ｂを有する。このとき、四つのストレージコントローラ１０２Ａ、１０２Ｂ、１１２Ａ及び１１２Ｂによって冗長性が確保されている。

【0052】

図２Ｄは、ストレージノード１０１Ａのアップグレードが実行されているときで、新ストレージノード１１１Ｂを増設した後のストレージシステム１００を示す。新ストレージノード１１１Ｂは、新ストレージコントローラ１１２Ｃ及び１１２Ｄを含む。このとき、ストレージシステム１００はＦ、旧ストレージコントローラ１０２Ａ、１０２Ｂに加えて、増設された新ストレージコントローラ１１２Ａ～１１２Ｄを有する。このとき、六つのストレージコントローラ１０２Ａ、１０２Ｂ及び１１２Ａ～１１２Ｄによって冗長性が確保されている。

【0053】

図２Ｅは、ストレージノード１０１Ａのアップグレードが終了した後のストレージシステム１００を示す。このとき、旧ストレージノード１０１Ａ、つまり、旧ストレージコントローラ１０２Ａ及び１０２Ｂは既に減設されており、ストレージシステム１００は、新ストレージコントローラ１１２Ａ～１１２Ｄを有する。このとき、四つのストレージコントローラ１１２Ａ～１１２Ｄによって冗長性が確保されている。

【0054】

もしアップデートの途中で障害が発生した場合、アップグレード手順の逆順の操作を実施することで、初期状態を復旧することができる。

【0055】

図３は、実施例におけるストレージコントローラ１０２、１１２が有するメモリ１０５の構成例を示す説明図である。

【0056】

メモリ１０５は、記憶領域として、プログラム領域４０１、ローカルメモリ領域４０２、キャッシュメモリ領域４０３及び共有メモリ領域４０４を含む。プログラム領域４０１には、ストレージコントローラ１０２、１１２内のＣＰＵ１０４によって実行される制御プログラムが格納される。ローカルメモリ領域４０２は、制御プログラムが実施される際に一時的に使用するメモリ領域、及び、共有メモリ領域４０４に含まれる制御情報のコピーを格納する領域を含む。

【0057】

キャッシュメモリ領域４０３は、ホスト計算機１２０から書き込まれたデータ（ホストデータ又はユーザデータとも呼ぶ）及びホスト計算機１２０によって読み出されたデータが一時的に格納される領域である。共有メモリ領域４０４は、制御プログラムが使用するストレージシステム１００に関する情報を含む。共有メモリ領域４０４は、全てのストレージコントローラ１０２及び１１２で共有する一意な情報であり、複数のストレージコントローラ１０２及び１１２に跨って格納されていてもよい。また、共有メモリ領域４０４は、ストレージコントローラ１０２、１１２及びメモリ１０５に対する障害耐性のために、複数のストレージコントローラ間で冗長化されていてもよい。

【0058】

図４は、実施例におけるストレージコントローラ１０２、１１２のメモリ１０５内のプログラム領域４０１の構成例を示す説明図である。

【0059】

プログラム領域４０１には、無停止コントローラアップデートシーケンス制御部５０１、処理引き継ぎ制御部５０２、コントローラ増設部５０３、コントローラ減設部５０４、制御論理切り替え部５０５、ＩＯプログラム５０６及び圧縮伸長処理プログラム５０７が格納される。これらはいずれもメモリ１０５に格納され、ＣＰＵ１０４によって実行されるプログラムである。

【0060】

以下の説明において上記の各部が実行する処理は、実際にはＣＰＵ１０４がプログラムに従って実行する。プログラムは、これらの他、例えばオペレーティングシステムを含むことができる。本実施例では、ストレージシステム内に複数のストレージコントローラが搭載されており、また各コントローラのハードウェア、及び各コントローラ上で動作するプログラムは、コントローラ毎に異なる世代のものが実装されていてもよい。世代の異なる各プログラムが連携して動作できるかどうかを判断するために、各プログラムはアップデートされるために値がインクリメントされるバージョン情報が付与されている。

【0061】

例えば、２０２１／８／１にリリースされた圧縮処理プログラムのバージョン情報は１０．１．０、２０２２／８／１にリリースされた新しい圧縮処理プログラムのバージョン情報は１１．０．０等のような形式で付与される。

【0062】

無停止コントローラアップデートシーケンス制御部５０１は、本実施例のストレージコントローラ１０２のリプレースのシーケンスを制御する。処理引き継ぎ制御部５０２は、リプレース対象のストレージコントローラ１０２から、ＬＵＮ単位の処理制御権、ＦＥポートのＬＵＮ登録及び共有メモリに格納されているデータをリプレース先のストレージコントローラ１１２に引き継ぐ処理を行う。コントローラ増設部５０３は、新ストレージコントローラ１１２の増設時の処理を行う。コントローラ減設部５０４は、旧ストレージコントローラ１０２の減設時の処理を行う。

【0063】

制御論理切り替え部５０５は、旧ストレージコントローラ１０２のアップグレードが完了し、ストレージシステム内の全てのストレージコントローラが新ストレージコントローラ１１２となった後で、制御論理を新ストレージコントローラ１１２専用論理へ切り替える処理を行う。ＩＯプログラム５０６は、ホスト計算機１２０から発行されたＩＯ要求に対して応答するプログラムである。

【0064】

圧縮伸長処理プログラム５０７はホストからライトされたデータに対して、データ量の削減を目的として、圧縮・伸長処理を行うプログラムである。圧縮・伸長処理はすべてＣＰＵを使ってソフトウェアだけで処理するプログラムもあれば、ストレージコントローラに搭載されたアクセラレータ回路を用いて圧縮・伸長処理を実施するプログラムもある。

【0065】

図５は、実施例におけるストレージコントローラ１０２、１１２のメモリ１０５内の共有メモリ領域４０４の構成を示す説明図である。共有メモリ領域４０４には、ハードウェア構成情報６０１、実装コントローラ管理情報６０２、ＬＵＮ構成情報６０３、ＦＥポート構成情報６０４、引継ぎ管理情報６０５、実装ソフトウェア管理情報６０６及びソフトウェア互換性管理情報６０７が格納される。

【0066】

ハードウェア構成情報６０１の詳細は図６を用いて説明する。実装コントローラ管理情報６０２は、ストレージシステム１００に実装可能な最大コントローラ数の情報を保持している。ＬＵＮ構成情報６０３は各論理ユニットの構成を示す情報であり、一つの論理ユニットに関して一つのＬＵＮ構成情報６０３が保持される。

【0067】

ＬＵＮ構成情報６０３は、ＬＵＮＩＤ、登録済みＦＥポートＩＤリスト、及び制御権ＣＰＵＩＤを含む。ＬＵＮＩＤは、各論理ユニットの識別情報である。ＦＥポートＩＤリストは、各論理ユニットへのパスが設定されているＦＥポートの識別情報のリストである。制御権ＣＰＵＩＤは、各論理ユニットへのＩ／Ｏ処理に係る制御情報に排他的にアクセスするＣＰＵ１０４の識別情報である。制御権ＣＰＵＩＤは、ストレージシステム内でユニークなＩＤであり、当該ＬＵＮの制御権を持つＣＰＵがストレージシステム内のどのストレージコントローラ上のＣＰＵかを特定することが可能である。

【0068】

各論理ユニットは、負荷分散及び障害時のフェイルオーバを目的として、複数の異なるストレージコントローラに属するＦＥポートに対応付けられている。ＦＥポート構成情報６０４は、各ＦＥポート１０３の構成を示す情報である。各ＦＥポートにどのＬＵＮＩＤが割り当てられているかを管理している。各ストレージコントローラ１０２は、当該ストレージコントローラ１０２が有する全てのＦＥポートに関するＦＥポート構成情報６０４を保持する。ＦＥポート構成情報６０４は、ＦＥポートＩＤ、ＦＥポートアドレス及び各ＦＥポートに割り当てられているＬＵＮＩＤリストを含む。

【0069】

引継ぎ管理情報６０５は、リプレース対象の旧ストレージコントローラ１０２からリプレース先の新ストレージコントローラへ引き継ぐ対象を示す情報である。この情報は、ストレージコントローラのアップグレード処理において一時的に生成される。引継ぎ管理情報６０５は、減設対象コントローラＩＤ、ＬＵＮ制御権情報、ＦＥポートＬＵＮ登録情報、共有メモリ格納情報、ＬＵＮ制御権移動先情報、ＦＥポート毎移動先ＬＵＮ登録情報及び共有メモリ移動先情報を含む。実装ソフトウェア管理情報６０６は、ストレージシステム内の各ストレージコントローラに搭載されているソフトウェアのバージョン情報を管理する情報である。図９を用いて詳細を後述する。

【0070】

ソフトウェア互換性管理情報６０７は、ストレージコントローラに搭載されている各プログラムのバージョン間、及びコントローラバージョン間の互換性を示す情報である。ソフトウェア互換性管理情報６０７の詳細は図１０を用いて後述する。

【0071】

なお、図４及び５を参照して説明したソフトウェアの一部は、ストレージコントローラ１０２、１１２の一方又は双方で省略されてもよく、他のプログラム又は情報がストレージコントローラ１０２、１１２の一方又は双方に実装されてよい。

【0072】

図６は、実施例におけるストレージコントローラ１０２、１１２のメモリ１０５に保持されるハードウェア構成情報６０１の構成を示す説明図である。ハードウェア構成情報６０１は、コントローラＩＤ７０１、コントローラバージョン情報７０２、プログラムバージョン情報７０３、実装ＦＥポートＩＤ７０３、実装ＢＥポートＩＤ７０４、実装ＣＰＵＩＤ７０５、実装インターコネクトポートＩＤ７０６、実装メモリＩＤ７０７、実装アクセラレータ情報７０８及びコントローラアップグレード状態管理情報７０９を含む。

【0073】

コントローラＩＤ７０１は、各ストレージコントローラの識別情報である。ストレージシステム１００内に実装可能な最大のコントローラ数分のＩＤが用意されている。ストレージシステム１００内に新しくストレージコントローラ１０２が追加されるときに、未使用のコントローラＩＤが割り当てられる。

【0074】

コントローラバージョン情報７０２は、コントローラＩＤ７０１に対応するハードウェアのバージョン情報である。これにより、各ストレージコントローラが旧ストレージコントローラなのか新ストレージコントローラなのかを判別できる。ストレージコントローラが未実装の場合にはＮＵＬＬなど、無効を表す値が設定される。

【0075】

実装ＦＥポートＩＤ７０３、実装ＢＥポートＩＤ７０４、実装ＣＰＵＩＤ７０５、実装インターコネクトポートＩＤ７０６及び実装メモリＩＤ７０７は、それぞれ、各ストレージコントローラ１０２に実装されたＦＥポート１０３、ＢＥポート１０６、ＣＰＵ１０４、ＩＣポート１０７及びメモリ１０５の識別情報である。実装アクセラレータ情報７０８は、各ストレージコントローラ１０２又は１１２に実装されているアクセラレータ回路１１３の種別に関する情報である。

【0076】

コントローラアップグレード状態管理情報７０９は、ストレージシステム１００がコントローラアップグレード中でない通常の状態か、アップグレード中の状態か、アップグレード中の場合はどのコントローラＩＤ、どのコントローラバージョン、及びどのソフトウェアバージョンのコントローラにアップグレードしようとしているかを判別するための管理情報である。アップグレード中かどうかによって処理を切り替えることができるように、後述するストレージコントローラアップグレード全体シーケンス中で情報が設定される。

【0077】

ストレージシステム１００内に、複数のストレージコントローラが実装可能な場合には、ハードウェア構成情報６０１は実装可能な最大のストレージコントローラの数だけテーブルを保持する。

【0078】

図７は実施例におけるドライブ１１０上に存在する領域を示す。ドライブ１１０は、データ領域１１０１及びメタデータ領域１１０２を含む。データ領域１１０１は、ホスト計算機１２０から受信したホストデータを格納する。後述するように、データ領域１１０１には、圧縮されたホストデータ又は非圧縮のホストデータが格納される。

【0079】

メタデータ領域１１０２は、同一ノード内のストレージコントローラがストレージシステム内で必要な処理を実行するために使用する制御データを格納する。図７では、制御データの例として、論物管理テーブル１１０３を示す。論物管理テーブル１１０３は、ホスト計算機１２０がアクセスする論理アドレス空間と、ホストデータが格納される物理アドレス空間との間のマッピング情報を管理する。論物管理テーブル１１０３は、ストレージコントローラ間で共有される。論物管理テーブル１１０３の詳細は後述する。

【0080】

図８は、論物管理テーブル１１０３の構成例を示す。論物管理テーブル１１０３は、論理アドレス空間と物理アドレス空間との間のアドレスマッピングを管理する。図８の構成例において、論物管理テーブル１１０３は、論理アドレス欄４２１、ドライブ番号欄４２２、物理アドレス欄４２３、圧縮後サイズ欄４２４、及びオフセット欄４２５を含む。

【0081】

論理アドレス欄４２１は、論理チャンク５１１の論理アドレスを示す。ドライブ番号欄４２２は、論理アドレスで指定される論理チャンクに割り当てられる記憶領域を提供するドライブの番号を示す。物理アドレス欄４２３は、論理アドレスで指定される論理チャンクに割り当てられる物理チャンクの物理アドレスを示す。

【0082】

圧縮後サイズ欄４２４は、論理チャンクデータが含まれる圧縮データのデータサイズを示す。上述のように、圧縮データは複数の論理チャンクデータから生成され、一つの論理チャンクのデータは圧縮データの一部である。なお、圧縮後サイズ欄４２４は、非圧縮でドライブ３１に格納されている論理チャンクを、「非圧縮」と示す。オフセット欄４２５は、圧縮データの元データ、つまり、圧縮データを伸長したデータにおける、論理チャンクデータのオフセットを示す。

【0083】

図９は、実施例における実装ソフトウェア管理情報６０６の構成例を示す。実装ソフトウェア管理情報６０６は、ストレージシステム内の各ストレージコントローラにどのバージョンのソフトウェアがインストールされているかを把握するための管理情報である。実装ソフトウェア管理情報６０６は、コントローラＩＤ６０６１、ソフトウェア種別６０６２、ソフトウェアサブ種別６０６３、及びソフトウェアバージョン情報６０６４を含む。

【0084】

コントローラＩＤ６０６１は、各ストレージコントローラの識別情報である。ハードウェア構成情報６０１上に格納されている、コントローラＩＤ７０１と対応しており、コントローラＩＤ７０１をキーとして、当該コントローラに実装されているソフトウェアのバージョン情報と、実装されているコントローラバージョン情報７０２とを対応付けることができる。

【0085】

ソフトウェア種別６０６２は、プログラム領域４０１に格納されているソフトウェアの種別を表す。ソフトウェアサブ種別６０６３は、ソフトウェア種別６０６１の中に特定のコントローラバージョン以降でしか動作しないソフトウェア（プログラム）や、特定のアクセラレータ回路がないと動作しないソフトウェア（プログラム）など、より細かくバージョン管理が必要な場合に使用する。ソフトウェアバージョン情報６０６４は当該ソフトウェアに新たな機能を追加したり、すでにある機能を改良したりした結果、既存の機能との互換制の有無を把握するためのバージョン番号である。

【0086】

図１０は、実施例におけるソフトウェア互換性管理情報６０７の構成例を示す。ソフトウェア互換性管理情報６０７は、異なるストレージコントローラ間で連携が必要なソフトウェア（プログラム）について、互換性の有無を判断するための情報である。異なるストレージコントローラ間で連携が必要なソフトウェアの例としては、無停止コントローラアップデートシーケンス制御部５０１のように、ストレージコントローラ間で制御情報やデータの通信を必要とするソフトウェアが挙げられる。

【0087】

また、圧縮又は暗号アルゴリズムなど、ＣＰＵ処理負荷が高く、最新ハードウェアの高性能なＣＰＵでない場合に性能低下を抑制するために動作させたくないような処理をするソフトウェアも例として挙げられる。

【0088】

ソフトウェア互換性管理情報６０７は、ソフトウェア種別６０７１、ソフトウェアサブ種別６０７２、ソフトウェアバージョン情報６０７６３、及びソフトウェア互換性情報６０７４を含む。ソフトウェア種別６０７１は、プログラム領域４０１に格納されているソフトウェアの種別を表す。ソフトウェアサブ種別６０７２は、ソフトウェア種別６０７１の中に特定のコントローラバージョン以降でしか動作しないものや、特定のアクセラレータ回路がないと動作しないものなど、より細かくバージョン管理が必要な場合に使用する。

【0089】

ソフトウェアバージョン情報６０７３は当該ソフトウェアに新たな機能を追加したり、すでにある機能を改良したりした結果、既存の機能との互換性の有無を把握するためのバージョン番号である。

【0090】

ソフトウェア互換性情報６０７４は、あるソフトウェア種別６０７１のバージョン番号がソフトウェアバージョン情報６０７３であるときに、どのハードウェアが互換性を有するかを把握するための情報である。つまり、各ソフトウェア種別がいずれのハードウェアで実行可能であるかを示す。この実施例では、３種類のストレージコントローラタイプを想定している。

【0091】

コントローラバージョン１は圧縮・伸長アクセラレータを搭載していないストレージコントローラであり、コントローラバージョン２は第１世代のアクセラレータを搭載したストレージコントローラであり、コントローラバージョン３は第２世代のアクセラレータを搭載したストレージコントローラである。この実施例では、第２世代のアクセラレータは第１世代と比較して、より高度な圧縮アルゴリズムを搭載することで、第１世代よりもデータ圧縮率が優れ、さらに性能面でも第一世代よりも優位であると想定する。

【0092】

また、それぞれのバージョン・アルゴリズムについて性能に関する情報も付与される。本例では、性能影響を大・中・小と表現しているが、１００ＭＢ／ｓのような具体的な処理性能（処理速度）を絶対値で表現してもよく、レベル数も限定されない。ここでは性能影響小は、アクセラレータ回路を使って実施するアルゴリズム（プログラム）であり、ＣＰＵ負荷としては最も小さい場合を指す。性能影響中は、ｇｚｉｐやＬＺ４など、ソフトウェアで処理するように設計されたアルゴリズムを指す。

【0093】

性能影響大は、本来はアクセラレータ回路を使って実施する高度なアルゴリズムをソフトウェアで実施することにより、ＣＰＵ負荷が非常に大きくなるアルゴリズムのことを指す。基本的にＣＰＵ負荷大のアルゴリズムはアクセラレータ回路が故障したときにデータの読み出しができるようにするための備えであり、通常時に使用することは想定していない。

【0094】

本図では、ソフトウェアバージョン情報６０７３は、ソフトウェアバージョン１０．０．０と１１．０．０の２種類を記載している。バージョン１０．０．０はコントローラバージョン２がリリースされたと同時にリリースされ、ソフトウェアバージョン１１．０．０はコントローラバージョン３と同時にリリースされたと想定する。

【0095】

この時、ソフトウェア互換性管理情報６０７を参照すると、ソフトウェアバージョン情報６０７３が１０．０．０の場合、無停止コントローラアップデートシーケンス制御部５０１のソフトウェア互換性情報６７０４は、コントローラバージョン１から２に対するアップグレードが可能であると示す。また、ソフトウェアバージョン情報６０７３を１１．０．０にアップグレードすることで、コントローラバージョン３へのアップグレードが可能になると判断することができる。

【0096】

次にソフトウェア種別６０７１が圧縮伸長処理プログラムの行について説明する。圧縮伸長処理プログラム５０７は、ソフトウェア方式、アクセラレータ方式１、アクセラレータ方式２の３種類を例として挙げている。ソフトウェア方式とは、ｇｚｉｐやＬＺ４などで知られる、ソフトウェアだけで動作可能な圧縮・伸長アルゴリズムのことである。アクセラレータ方式１は、ソフトウェアバージョン１０．０．０以降、かつコントローラバージョン２においてサポートされている方式である。

【0097】

アクセラレータ方式１はソフトウェア圧縮方式と比較してソフトウェアバージョン１０．０．０においては、アクセラレータが搭載されているコントローラバージョン２においては、性能影響小で伸長することが可能であるが、アクセラレータを搭載しないコントローラバージョン１においては、アクセラレータ方式１で圧縮されたデータをソフトウェアだけでは伸長することができず、コントローラ間でデータの読み出しの互換性がないことがわかる。

【0098】

図１１は、ストレージコントローラが実行するコントローラアップデート処理の全体を示すフローチャートである。本実施例では、ストレージノード単位にアップデートする処理手順を示す。ストレージコントローラ単位にアップデートする場合であっても同様の手順で実施可能である。

【0099】

最初に、ストレージコントローラ１０２は、アップグレード元のノードを特定する（ステップＳ１０１）。例えば、管理装置１２２からアップグレード元のノードの指定を受け取る。複数のアップグレード元ノードが指定されている場合、その中から一つのアップグレード元ノードが選択される。ストレージコントローラ１０２は、さらに、アップグレード先の情報を受け取る。アップグレード先の情報は、アップグレード先のハードウェア情報及びソフトウェア情報を含む。

【0100】

次に、ストレージコントローラ１０２は、ハードウェア構成情報６０１とソフトウェア互換性管理情報６０７とを参照して、アップグレード可能かどうかを判定する。アップグレード不可能と判断した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、コントローラアップデート処理は拒絶されて、終了する。アップグレードを実施するためには、アップグレード対象のノードのソフトウェアバージョンを、アップグレードに対応している適切なバージョンにアップデートする必要がある。

【0101】

ストレージコントローラ１０２は、ハードウェア構成情報６０１を参照し、アップデート元のコントローラＩＤに対応するコントローラバージョン情報７０２を取得する。次に、アップデート先のハードウェア情報及びソフトウェア情報を参照して、コントローラバージョン及び無停止コントローラアップデートシーケンス制御部５０１のソフトウェアバージョンを取得する。

【0102】

次に、ストレージコントローラ１０２は、ソフトウェア互換性管理情報６０７を参照し、ソフトウェア種別６０７１が無停止コントローラアップデートシーケンス制御部５０１に一致し、かつソフトウェアバージョン情報６０７３がアップグレード先コントローラにインストールされているソフトウェアバージョンに一致し、かつソフトウェア互換性情報６０７４がアップグレード先コントローラのコントローラバージョンに一致するエントリを取得する。

【0103】

取得した結果、コントローラアップグレードがサポートされていると記載されている場合にはアップグレード可能と判断する。また、エントリの中身がＮ／Ａ（Ｎｏｔ Ａｖａｉｌａｂｌｅ）、もしくは条件に一致するエントリが見つからない場合はアップグレード不可能と判断する。

【0104】

アップグレード可能と判断した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、コントローラアップデート処理は許可される。ストレージコントローラ１０２は、アップグレード対象のノードのハードウェア構成情報６０１のコントローラアップグレード状態管理情報７０９を“通常状態”から“アップグレード中”に変更する（Ｓ１０３）。

【0105】

次に、ストレージコントローラ１０２は、実装コントローラ管理情報６０２を参照して、現在の構成が最大構成になっているかどうかを判定する（Ｓ１０４）。すでに最大構成であると判断した場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、減設してから増設の手順でストレージコントローラをアップグレードすると判断し、Ｓ１０５へ進む。また、ストレージコントローラ数が最大未満であると判断した場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、増設してから減設の手順でストレージコントローラをアップグレードすると判断し、Ｓ１１３へ進む。

【0106】

Ｓ１０５では、減設対象のストレージコントローラからＬＵＮの制御権、ＬＵＮのＦＥポート割当及び格納されている共有メモリ情報を減設対象ではない別のストレージコントローラ１０２、１１２またはその両方に跨って退避する。退避した情報は、引継ぎ管理情報６０５に格納する。

【0107】

次に、ストレージコントローラ１０２は、減設対象の旧ストレージノード１０１を減設する（Ｓ１０６）。具体的には、ストレージシステムとして旧ストレージノード１０１のハードウェア構成情報６０１に対応する、コントローラバージョン情報７０２を未実装に変更する。

【0108】

次に、ストレージコントローラ１０２は、作業員による機器の設置及びケーブル等の配線を促すために、旧ストレージノード１０１の減設作業及び新ストレージノード１１１の増設作業指示を管理画面に表示し（Ｓ１０７）、作業員からの操作を待つ（Ｓ１０８）。管理画面とは例えば管理装置１２２の表示装置（図示省略）によって表示される画面である。

【0109】

作業員からの操作を受け付けたら、ストレージコントローラ１０２は、新ストレージノード１１１の増設処理を実行する（Ｓ１０９）。具体的には、ストレージコントローラ１０２は、新ストレージノード１１１に搭載されている新ストレージコントローラ１１２に対応するハードウェア構成情報６０１を初期設定する。この際、ストレージコントローラ１０２は、新ストレージコントローラ１１２のコントローラＩＤ７０１として、ストレージシステム内で未使用のコントローラＩＤを割り当てる。これにより、ストレージノードコントローラ１０２はハードウェア構成情報６０１を参照することで、新ストレージコントローラ１１２がストレージシステム上に実装されたことを検出できるようになる。

【0110】

次に、ストレージコントローラ１０２は、増設した新ストレージノード１１１のハードウェア構成情報６０１のコントローラアップグレード状態管理情報７０９を“通常状態”から“アップグレード中”に変更する（Ｓ１１０）。この状態変更により、ストレージコントローラは当該コントローラがアップグレード作業中であることが判断できる。

【0111】

次に、ストレージコントローラ１０２は、引継ぎ管理情報６０５に格納した情報を用いて、ＬＵＮ制御権、ＦＥポート毎のＬＵＮ割当、退避前ストレージコントローラに配置されていた共有メモリ情報を増設した新ストレージコントローラ１１２に移動させる（Ｓ１１１）。次にＳ１１２へ進む。

【0112】

Ｓ１１２では、ストレージコントローラ１０２は、ストレージシステム内のすべてのストレージコントローラに対応するハードウェア構成情報６０１のコントローラバージョン情報７０２を参照して、ストレージシステム内に旧ストレージコントローラ１０２が残っているかどうかを判定する。旧ストレージコントローラ１０２が残っている場合には、Ｓ１０１に戻る。全て新ストレージコントローラ１１２へ置き換えが完了していたら、Ｓ１２０へ進む。

【0113】

Ｓ１２０では、ストレージコントローラ１１２は、ハードウェア構成情報６０１のコントローラアップグレード状態管理情報７０９を“アップグレード中”から“通常状態”に変更する。

【0114】

Ｓ１１３からＳ１１９までは、ストレージコントローラノードを増設してから減設する手順でアップグレードを実施する処理手順である。

【0115】

Ｓ１１３では、ストレージコントローラ１０２は、作業員による機器の設置及びケーブル等の配線を促すために、新ストレージノード１１１の物理的な増設作業指示を管理画面に表示し、次に、作業員からの操作を待つ（Ｓ１１４）。

【0116】

作業員からの操作を受け付けたら、ストレージコントローラ１０２は、新ストレージノード１１１の増設処理を実行する（Ｓ１１５）。具体的には、ストレージコントローラ１０２は、新ストレージノード１１１に搭載されている新ストレージコントローラ１１２に対応するハードウェア構成情報６０１を初期設定する。この際、ストレージコントローラ１０２は、新ストレージコントローラ１１２のコントローラＩＤ７０１として、ストレージシステム内で未使用のコントローラＩＤを割り当てる。これにより、ストレージコントローラ１０２はハードウェア構成情報６０１を参照することで、新ストレージコントローラ１１２がストレージシステム上に実装されたことを検出できるようになる。

【0117】

ストレージコントローラ１０２は、増設した新ストレージノード１１１のハードウェア構成情報６０１のコントローラアップグレード状態管理情報７０９を“通常状態”から“アップグレード中”に変更する（Ｓ１１６）。この状態変更により、ストレージコントローラは、当該コントローラがアップグレード作業中であることが判断できる。

【0118】

次に、ストレージコントローラ１０２は、減設対象のストレージコントローラ１０２に登録されているＬＵＮ制御権、ＦＥポート毎のＬＵＮ割当及び減設対象のストレージコントローラ１０２上に配置されている共有メモリ情報を増設した新ストレージコントローラ１１２に移動させる（Ｓ１１７）。

【0119】

移動が完了したら、ストレージコントローラ１０２は、減設対象のストレージノードを減設する（Ｓ１１８）。具体的には、ストレージシステムとして旧ストレージノード１０１のハードウェア構成情報６０１に対応する、コントローラバージョン情報７０２を未実装に変更する。

【0120】

次に、ストレージコントローラ１０２は、作業員による機器やケーブルの取り外しを促すために、減設した旧ストレージノード１０１の物理的な減設作業指示を管理画面に表示する（Ｓ１１９）。その後、Ｓ１１２へ進む。なお、Ｓ１１９の指示を受けて、作業員は物理的な減設作業を実行する。

【0121】

図１２は実施例におけるホストリード処理例のフローチャートを示す。コントローラ１０２又は１１２がホスト計算機１２０からリード要求を受信する。当該コントローラ１０２又は１１２のＣＰＵ１０４は、ＩＯプログラム５０６を実行する。ＩＯプログラム５０６は、ホスト計算機１２０から受信したＩＯ要求、ここではリード要求を解析する（Ｓ２０１）。リード要求はリード要求データを示し、具体的には、アクセス先の論理ボリュームの識別子、要求データの開始論理アドレス及びデータ長を示す。つまり、転送すべきデータを格納する１又は複数の論理チャンクが指定される。

【0122】

次に、ＩＯプログラム５０６は、論物管理テーブル１１０３を参照し、指定された論理チャンクそれぞれが対応する物理チャンクのドライブ番号及び物理アドレスを特定する（Ｓ２０２）。

【0123】

次に、ＩＯプログラム５０６は、ドライブ１１０からホストデータを読み出し、メモリ１０５のキャッシュメモリ領域４０３に格納する（Ｓ２０３）。具体的には、ＩＯプログラム５０６は、論物管理テーブル１１０３から取得した物理アドレスからホストデータを読み出す。

【0124】

次に、ＩＯプログラム５０６は、ドライブ１１０から読み出されたデータが、圧縮データか非圧縮データかを判定する（Ｓ２０４）。ＩＯプログラム５０６は、論物管理テーブル１１０３の圧縮後サイズ欄１１０３４を参照し、圧縮データ又は非圧縮データを判定できる。

【0125】

読み出されたデータが圧縮データである場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、ＩＯプログラム５０６は、当該ストレージコントローラ１０２又は１１２上にデータ伸長用の専用回路（アクセラレータ回路１１３）が実装されているかどうかを判定する（Ｓ２０５）。具体的には、ハードウェア構成情報６０１の実装アクセラレータ情報７０８を参照し、読み出した圧縮データを伸長する論理が含まれているかを判定する。

【0126】

専用回路が実装されている場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、ＩＯプログラム５０６は、専用回路を使ってデータを伸長し（Ｓ２０６）、そのホストデータをホスト計算機に転送する（Ｓ２０８）。

【0127】

専用回路が実装されていない場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、ＩＯプログラム５０６は、専用回路を使わず、ソフトウェア的に圧縮データを伸長し（Ｓ２０７）、そのホストデータをホスト計算機に転送する（Ｓ２０８）。通常であれば、アクセラレータ回路を使って圧縮したデータは、同じアクセラレータ回路を使って伸長することが可能であるが、途中でアクセラレータ回路が故障した場合や、アクセラレータ回路を減設した場合には、アクセラレータによって圧縮されたデータを、アクセラレータ回路を使わずに伸長が必要となるケースも想定される。

【0128】

読み出されたデータが非圧縮データである場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、ＩＯプログラム５０６は、そのホストデータをホスト計算機に転送する（Ｓ２０８）。

【0129】

図１３は実施例におけるデータ圧縮処理例のフローチャートを示す。データ圧縮処理は、ドライブ１１０に格納するデータ量を削減することを目的にホスト計算機１２０から書き込まれたデータに対して実施される。図示はしないが、ストレージコントローラ１０２又は１１２がホスト計算機１２０からライト要求を受け取るまでのシーケンスを説明する。最初に、ストレージコントローラ１０２又は１１２がホスト計算機１２０からライト要求を受信する。

【0130】

当該コントローラ１０２又は１１２のＣＰＵ１０４はＩＯプログラム５０６を実行する。ＩＯプログラム５０６は、ホスト計算機１２０から受信したデータを、キャッシュメモリ領域４０３に格納する。その後、データの冗長化を目的として、別ストレージコントローラ１０２又は１１２上のキャッシュメモリ領域４０３にデータを転送し、ホスト計算機１２０に対してライト処理が完了したことを通知する。

【0131】

本図を用いて説明する圧縮処理は、ホスト計算機１２０からキャッシュメモリ領域４０３にデータを格納した直後に実施してもよいし、ホスト計算機からのライト要求とは言同期にキャッシュメモリ領域４０３上に一定量のデータ量が蓄積されるのを待った後で実施してもよい。ＩＯプログラム５０６は、次に圧縮処理を実施し、圧縮処理が完了した後に、ドライブ１１０にデータを格納する。

【0132】

最初に、ＩＯプログラム５０６はホスト計算機１２０からライトされ、キャッシュメモリ領域４０３に格納されているデータを特定する（Ｓ３０１）。具体的には、アクセス先の論理ボリュームの識別子、ライトデータの開始論理アドレス及びデータ長を示す。つまり、圧縮すべきデータを格納する１又は複数の論理チャンクが指定される。

【0133】

次に、ＩＯプログラム５０６は、当該コントローラ上にデータ圧縮用の専用回路（アクセラレータ回路１１３）が実装されているかどうかを判定する（Ｓ３０２）。具体的には、ハードウェア構成情報６０１の実装アクセラレータ情報７０８を参照し、読み出した圧縮データを圧縮する論理が含まれているかを判定する。

【0134】

専用回路が実装されていない場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、ＩＯプログラム５０６は、専用回路を使わず、ソフトウェア的に圧縮データを圧縮し（Ｓ３０６）、データ圧縮処理を終了する。

【0135】

専用回路が実装されている場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、ＩＯプログラム５０６は、当該ストレージコントローラ１０２又は１１２がアップグレード中かどうかを判定する（Ｓ３０３）。具体的には、ハードウェア構成情報６０１のコントローラアップグレード状態管理情報７０９を参照し、当該ストレージコントローラ１０２又は１１２がアップグレード中か、そうでないかを判定する。

【0136】

アップグレード中でない場合（Ｓ３０３：ＮＯ）、ＩＯプログラム５０６は専用回路を使ってデータを圧縮し（Ｓ３０５）、データ圧縮処理を終了する。アップグレード中での場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、ＩＯプログラム５０６は後述する互換性情報判定処理を呼び出し、その結果に基づいてデータ圧縮処理を実施し（Ｓ３０４）、データ圧縮処理を終了する。

【0137】

図１４は実施例における、ストレージコントローラ１０２又は１１２が実行する互換性判定処理を含む制御論理を示すフローチャートである。

【0138】

最初にＩＯプログラム５０６は、自ストレージコントローラ１０２又は１１２のバージョン情報と、そのストレージコントローラに実装されているソフトウェアのバージョン情報とを取得する（Ｓ４０１）。具体的には、実装ソフトウェア管理情報６０６の中の情報６０６４を参照して自ストレージコントローラ１０２又は１１２に実装されているソフトウェアバージョンを特定し、ハードウェア構成情報６０１の中のコントローラバージョン情報７０２を参照して、自ストレージコントローラ１０２又は１１２のハードウェアバージョンを特定する。

【0139】

次に、ＩＯプログラム５０６は、アップグレード先又はアップグレード元のストレージコントローラのバージョン情報とそのストレージコントローラに実装されているソフトウェアのバージョン情報とを取得する（Ｓ４０２）。

【0140】

具体的には、ＩＯプログラム５０６は、コントローラアップグレード状態管理情報７０９を参照して、自ストレージコントローラ１０２又は１１２がストレージシステム内のどのコントローラＩＤのストレージコントローラに、又は、どのコントローラＩＤのストレージコントローラから、アップグレードしようとしているかを特定する。アップグレード先又はアップグレード元コントローラＩＤに対応するハードウェア構成情報６０１を参照することで、Ｓ４０１と同様にアップグレード先コントローラ又はアップグレード先コントローラのハードウェアバージョンと、実装されているソフトウェアバージョンとを取得する。

【0141】

次に、ＩＯプログラム５０６は、アップグレード元・先両方のストレージコントローラでサポートしている圧縮アルゴリズムを抽出する（Ｓ４０３）。具体的には、ソフトウェア互換性管理情報６０７の中の、ソフトウェア種別６０７１が圧縮伸長処理プログラムに該当する行を参照し、ソフトウェア互換性情報６０７４の列がアップグレード元・先のコントローラバージョンに対応するセルを参照し、アップグレード元・先両方のセルが“サポート”になっているソフトウェアサブ種別６０７２を特定する。

【0142】

条件を満たす圧縮アルゴリズム（ソフトウェアサブ種別）が、一つである場合（Ｓ４０４：ＮＯ）、ＩＯプログラム５０６は、その圧縮アルゴリズムで圧縮を行う（Ｓ４０６）。複数の圧縮アルゴリズム（ソフトウェアサブ種別）が条件を満たす場合（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、ＩＯプログラム５０６は、性能影響の観点から最も優先度が高い圧縮アルゴリズムを選択して、圧縮処理を行う（Ｓ４０５）。

【0143】

図１０では性能影響の大きさを大・中・小と相対的な値で表現したが、ポリシとしてはシステム全体としての性能影響が小さくなるよう、かつＣＰＵなどのハードウェアリソースに余裕がないアップグレード元の性能影響が小さくなるように選択してよい。ストレージシステム全体のＩＯ処理速度が最も速い圧縮アルゴリズムが選択される。

【0144】

具体的にはアップグレード元・先それぞれの性能影響が小・小＞小・中＞中・小＞中・中＞小・大＞中・大＞大・小＞大・中＞大・大の順で優先度をつける。条件を満たすアルゴリズムの中で最も優先度が高いものが選択される。アップグレード元の性能影響を小さくするように選択する理由は、一般にコントローラをアップグレードするとことで、最新世代のＣＰＵなどのハードウェアを採用することで、アップグレード前と比較して性能向上を期待できるからである。このように、本明細書の一実施例において、ＩＯ処理速度が最も高速なプログラムが選択されるように優先度が予め設定される。

【0145】

図１０を例に挙げると、アップグレード元のソフトウェアバージョンが１１．０．０かつコントローラバージョンが１であり、アップグレード先のソフトウェアバージョンが１１．０．０かつコントローラバージョンが２の場合、両方のコントローラがサポートしている圧縮伸長アルゴリズムはソフトウェア方式１、及びアクセラレータ方式１であると特定できる。

【0146】

ただし、アクセラレータ方式１について、実際にアクセラレータを使って圧縮・伸長が可能なのはコントローラバージョン２のみであり、コントローラバージョン１はアクセラレータ方式１に対応するアクセラレータを搭載しておらず、互換性のためだけに低速だがソフトウェアでデータを圧縮・伸長可能であることを示している。この時、コントローラバージョン１でアクセラレータ方式１のアルゴリズムを使ってデータを圧縮・伸長した場合、ＩＯ処理性能が大きく低下することが懸念される。そのため、アクセラレータ回路を使用することなく、ソフトウェアを使用してデータ圧縮する方式が選択される。

【0147】

アップグレード元のソフトウェアバージョンが１１．０．０かつコントローラバージョンが２であり、アップグレード先のソフトウェアバージョンが１１．０．０かつコントローラバージョンが３の場合、両方のコントローラがサポートしている圧縮伸長アルゴリズムはソフトウェア方式１、アクセラレータ方式１、及びアクセラレータ方式２であると特定できる。

【0148】

アクセラレータ方式１について、実際にアクセラレータを使って圧縮・伸長が可能なのはコントローラバージョン２のみであり、コントローラバージョン３はアクセラレータ方式１に対応するアクセラレータを搭載しておらず、互換性のためだけに低速だがソフトウェアでデータを圧縮・伸長可能であることを示している。

【0149】

また、アクセラレータ方式２について、実際にアクセラレータを使って圧縮・伸長が可能なのはコントローラバージョン３のみであり、コントローラバージョン２はアクセラレータ方式２に対応するアクセラレータを搭載しておらず、互換性のためだけに低速だがソフトウェアでデータを圧縮・伸長可能であることを示している。

【0150】

そのため、アクセラレータ回路を使用することなく、ソフトウェア方式１を使用してデータ圧縮する方式が選択される。

【0151】

このように、性能影響優先度は、アップグレード元及び先の両ストレージコントローラでアクセラレータ回路を使用可能なアクセラレータ方式の圧縮アルゴリズムが、優先的に選択されるように決定される。ＩＯプログラム５０６は、両ストレージコントローラでサポートしているアクセラレータ方式のアルゴリズムで圧縮を行う。両ストレージコントローラでサポートしているアクセラレータ方式のアルゴリズムがない場合、ＩＯプログラム５０６は、両ストレージコントローラでサポートしているソフトウェア方式のアルゴリズムで圧縮する。

【0152】

なお、データ圧縮処理のためのソフトウェアサブ種別（アルゴリズム）の選択に関する上記説明は、他の処理のソフトウェアサブ種別の選択に対しても適用できる。上述のように、ストレージコントローラがアップグレード中かどうかを判定し、さらにアップグレード元・先の両ストレージコントローラにとって性能影響が小さい処理を選択することで、ストレージシステム１００内の全てのストレージコントローラのアップグレードが完了する前に、一部の新ストレージコントローラ１１２が、旧ストレージコントローラ１０２との互換性がない処理を実施してしまうことを回避する。

【0153】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0154】

また、上記の各構成・機能・処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード等の記録媒体に置くことができる。

【0155】

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0156】

１００ ストレージシステム
１０１ ノード
１０２、１１２ ストレージコントローラ
１０４ ＣＰＵ
１０５ メモリ
１１０ ドライブ
１１３ アクセラレータ回路
１２０ ホスト
１２２ 管理装置
６０１ ハードウェア構成情報
６０６ 実装ソフトウェア管理情報
６０７ ソフトウェア互換性管理情報

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】