JP5027939B1 - Host server with virtual storage for virtual machines - Google Patents
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Abstract
【課題】仮想マシンが動作する複数のホストサーバにおいて、仮想マシンのストレージの可用性を向上させるとともに、仮想マシンが他のホストサーバに移動した際に継続して同じストレージにアクセスすることを可能とする。
【解決手段】物理ディスクが接続された複数のホストサーバは、それぞれ同ホストサーバ内の物理ストレージ供給インターフェースを介し、ネットワークアクセス可能な物理ストレージを供給し、他のホストサーバ上で動作する仮想ストレージ構成インターフェースによって、物理ストレージは仮想ストレージとしてまとめられ、仮想マシンに提供される。
【選択図】図1[PROBLEMS] To improve the availability of storage of a virtual machine in a plurality of host servers on which the virtual machine operates, and to enable continuous access to the same storage when the virtual machine is moved to another host server. .
A plurality of host servers to which physical disks are connected each supply a physical storage accessible via a physical storage supply interface in the same host server, and operate on other host servers By the interface, the physical storage is collected as virtual storage and provided to the virtual machine.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、仮想マシンに接続されるストレージに関する。 The present invention relates to a storage connected to a virtual machine.
近年、1台のホストサーバ上で複数の独立した仮想マシンを同時に動作させる仮想化技術が普及してきている。 In recent years, virtualization technology that allows multiple independent virtual machines to operate simultaneously on a single host server has become widespread.
また、このホストサーバを複数で構成し、ホストサーバの故障時や、メモリ・CPUなどのリソースの必要性に応じて仮想マシンを停止後あるいは稼動させたまま、他のホストサーバに移動させる技術も実現されている。 There is also a technology to configure multiple host servers and move them to other host servers when a host server fails or when a virtual machine is stopped or running according to the need for resources such as memory and CPU. It has been realized.
そのように仮想マシンを他のホストサーバに移動させるためには、ホストサーバに接続された物理ディスクとは別に、複数のホストサーバで共有できる外部ストレージが必要であるとされている。(特許文献1参照) In order to move a virtual machine to another host server in this way, external storage that can be shared by a plurality of host servers is required in addition to the physical disk connected to the host server. (See Patent Document 1)
また、多数のサーバでストレージを構成するストレージグリッドと呼ばれる方式がある。これは、1台のサーバでは処理できないような大量のデータを扱うことを目的として、複数のストレージやサーバにデータを分散して扱う方式である。 There is also a method called a storage grid in which a storage is configured by a large number of servers. This is a method of handling data distributed to a plurality of storages and servers for the purpose of handling a large amount of data that cannot be processed by a single server.
このストレージグリッドでは、データの位置であるアドレスマップをメタデータとして記録したメタデータサーバを必要とし、このメタデータサーバ内のインタフェースを経由してデータを取得するか、あるいは必要なデータがあるたびにメタデータサーバからそのデータのメタデータを取得してデータを有するサーバを特定し、特定されたサーバにアクセスしてデータを取得する。(特許文献2参照) This storage grid requires a metadata server that records the address map, which is the location of the data, as metadata, and acquires data via the interface in this metadata server or whenever there is necessary data. The metadata of the data is acquired from the metadata server, the server having the data is specified, and the data is acquired by accessing the specified server. (See Patent Document 2)
しかしながら、外部ストレージを用いる方法では、ホストサーバ内に接続された物理ディスクとは別にストレージが必要となるためコストがかかり、また外部ストレージの障害がすべての仮想マシンの障害となるため単一障害点になりやすく、可用性にも問題があった。 However, the method using external storage is costly because it requires storage separately from the physical disk connected to the host server, and the failure of the external storage becomes the failure of all virtual machines. There was also a problem in availability.
また、ストレージグリッドではメタデータサーバが単一障害点となりやすく、外部ストレージと同じように可用性に問題があった。 In addition, in the storage grid, the metadata server tends to be a single point of failure, and there is a problem in availability as with external storage.
そこで本発明では、ホストサーバに接続された物理ディスクを利用することにより、外部ストレージを不要とする構成によってコストを削減し、システムの可用性を改善することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce costs and improve system availability by using a physical disk connected to a host server, thereby eliminating the need for external storage.
本発明は、ホストサーバに接続された物理ディスクは、同ホストサーバ内で動作するソフトウェアあるいはハードウェアである物理ストレージ供給インターフェースによって、ネットワークを介して他のホストサーバからアクセス可能となり、他のホストサーバ上で動作するソフトウェアである仮想ストレージ構成インターフェースによって仮想ストレージとして構成され、仮想マシンに接続される。 In the present invention, a physical disk connected to a host server can be accessed from another host server via a network by a physical storage supply interface that is software or hardware that operates in the host server. It is configured as a virtual storage by a virtual storage configuration interface that is software that operates above, and is connected to a virtual machine.
ホストサーバ内の仮想ストレージ構成インターフェースは、ホストサーバ上で動作するソフトウェアであるので、ホストサーバ自身を起動させるのに必要なストレージとは成り得ないが、仮想マシンを起動させるのに必要なストレージには成り得る。 Since the virtual storage configuration interface in the host server is software that runs on the host server, it cannot be the storage required to start the host server itself, but it must be the storage required to start the virtual machine. Can be
仮想ストレージと物理ストレージを関連付けるメタデータは、そのホストサーバ上の仮想マシンに必要なメタデータが仮想ストレージ制御サーバから仮想ストレージ構成インタフェースにコピーされる。 As metadata for associating virtual storage and physical storage, metadata necessary for a virtual machine on the host server is copied from the virtual storage control server to the virtual storage configuration interface.
仮想ストレージに記録されたデータは複数の異なったホストサーバの物理ディスクに細かく分散して記録される。その際には同一データを2台以上に記録するRAID 1や、パリティデータを記録するRAID 5,RAID 6などの方法が用いられる。 The data recorded in the virtual storage is finely distributed and recorded on the physical disks of a plurality of different host servers. In this case, a method such as RAID 1 for recording the same data in two or more units, RAID 5 or RAID 6 for recording parity data is used.
本発明によって、仮想マシンを他のホストサーバ上で稼働するように移動させた際に、移動先のホストサーバの仮想ストレージ構成インターフェースを経由して移動前と同じ物理ディスクにアクセスすることが可能となる。 According to the present invention, when a virtual machine is moved to run on another host server, it is possible to access the same physical disk as before the transfer via the virtual storage configuration interface of the destination host server. Become.
また、仮想ストレージ構成インターフェースがそのインターフェースを使用する仮想マシンごとにホストサーバ内に設置されていることによって、あるホストサーバに障害が発生しても他のホストサーバ上の仮想マシンの仮想ストレージ構成インターフェースには障害が発生しない。 In addition, because a virtual storage configuration interface is installed in the host server for each virtual machine that uses the interface, even if a failure occurs in one host server, the virtual storage configuration interface of a virtual machine on another host server There is no failure.
同様に、物理ストレージ供給インターフェースが複数のホストサーバに分散されていることによって、あるホストサーバに障害が発生しても他のホストサーバで代用することが可能であり、データはRAIDによって分散して冗長化されているので仮想ストレージには障害が発生しない。 Similarly, because the physical storage supply interface is distributed to multiple host servers, even if a failure occurs in one host server, it can be replaced by another host server, and the data is distributed by RAID. Because it is redundant, no failure occurs in the virtual storage.
よって、あるホストサーバに障害が発生しても、そのホストサーバ上で動作していた仮想マシンは他のホストサーバ上で起動しなおすことが容易である。 Therefore, even if a failure occurs in a certain host server, it is easy to restart a virtual machine that was running on that host server on another host server.
仮想ストレージ制御サーバは仮想マシン起動時や物理ストレージの再配置などでメタデータの操作を行うことがあるが、必要なメタデータは仮想マシン起動時に仮想ストレージ構成インターフェースにコピーされているので、仮想マシン起動後の動作の継続のためには必要とはされない。 The virtual storage control server may perform metadata operations when starting a virtual machine or rearranging physical storage, but the necessary metadata is copied to the virtual storage configuration interface when the virtual machine is started. It is not required for continued operation after startup.
よって、ストレージグリッドにおけるメタデータサーバとは異なり、仮想ストレージ制御サーバは単一障害点にはならない。 Therefore, unlike the metadata server in the storage grid, the virtual storage control server is not a single point of failure.
さらに、このようなストレージの可用性の改善が、外部ストレージのようなホストサーバ以外のストレージ機器を必要とせず行うことができる。 Furthermore, such an improvement in storage availability can be performed without requiring a storage device other than the host server such as an external storage.
以下に、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
図1は、物理ディスク102と、仮想マシン103と、仮想ストレージ構成インターフェース104と、物理ストレージ供給インターフェース101を含むホストサーバ100と、仮想ストレージ制御サーバ110と、複数のホストサーバ100と仮想ストレージ制御サーバ110を接続するネットワークスイッチ120から構成される情報処理システムの構成を示すブロック図である。
1 shows a
本出願における仮想ストレージとは、物理ディスクに記録されるデータが規則性を持って固定的に配置されるのに対し、データを記録した位置をメタデータとして参照することにより任意の位置にデータを記録できる方法を採用したストレージのことを示す。 The virtual storage in the present application refers to the data recorded on the physical disk being fixedly arranged with regularity, while referring to the position where the data was recorded as metadata. Indicates storage that uses a recordable method.
また、本出願における物理ストレージとは仮想ストレージのデータを実際に物理ディスクに書き込む記録領域のことを示す。 In addition, the physical storage in the present application refers to a recording area where virtual storage data is actually written to a physical disk.
メタデータは、仮想ストレージと物理ストレージの対応関係を記録したマッピングテーブルを使用する場合と、あらかじめ定めておいた計算方式によって対応関係を求める場合がある。 As metadata, there are a case where a mapping table in which a correspondence relationship between virtual storage and physical storage is recorded, and a case where the correspondence relationship is obtained by a predetermined calculation method.
仮想ストレージ構成インターフェース104は仮想マシン103に対してストレージと認識可能なインターフェースを提供するソフトウェアである。このインターフェースは、例えばiSCSI(Internet Small Computer System Interface)や、専用のデバイスドライバによりローカルな物理ディスクと同様に利用出来るインターフェースなどが想定される。
The virtual
また、仮想ストレージ構成インターフェース104が仮想マシン103と同一のホストサーバ100になく、他のホストサーバ100内にあって、仮想マシン103から一つあるいは複数のインターフェースによって接続する方式にしてもよい。
Further, the virtual
物理ストレージ供給インターフェース101はホストサーバ100の物理ディスク102にデータの読み書きが可能であり、複数の仮想ストレージを多数の細分化したデータとして物理ディスク102内に保有する。
The physical
また、細分化したデータごとに、まだ有効なデータが記録されていないという状態をメタデータあるいは物理ディスク102に記録することにより、必要とされる物理ディスク102の容量を削減することができる。
Further, by recording in the metadata or the
物理ストレージ供給インターフェース101から物理ディスク102へのアクセスはホストサーバ100のOS(Operating System)によるファイルシステムを利用せず直接に物理ディスク領域を細分化して利用する構成、あるいはホストサーバ100のファイルシステム上にファイルとして作成された領域を細分化して利用する構成、あるいはホストサーバ100のファイルシステム上に物理ストレージ供給インターフェース101が必要とする細分化されたデータごとにファイルを作成して利用する構成が考えられる。
The access from the physical
また、物理ストレージ供給インターフェース101は単純なマッピングによるアクセス処理とすることも可能であるので、ソフトウェアあるいはハードウェアのいずれでも構築可能である。
Further, since the physical
仮想ストレージ制御サーバ110は仮想ストレージから物理ストレージへの対応関係を示すすべてのメタデータを保有するサーバである。
The virtual
仮想マシン103が起動するとき、あるいは異なったホストサーバ100へ仮想マシン103が移動するときには、仮想ストレージ制御サーバ110から仮想ストレージ構成インターフェース104のメモリ内、あるいは物理ディスク102内にその仮想マシン103に必要とされるメタデータがコピーされる。
When the
また、仮想ストレージ制御サーバ110は物理ストレージ供給インターフェース101の障害や物理ディスク102の障害および容量不足を検知し、任意の正常な物理ストレージ供給インターフェース101に接続された容量に余裕がある物理ディスク102へ仮想ストレージのデータを記録する位置を再配置し、新たなメタデータを仮想ストレージ構成インターフェース104に通知する。
Further, the virtual
ただし、仮想ストレージ構成インターフェース104あるいは物理ストレージ供給インターフェース101が自らメタデータを物理ディスク102内に保存しており、物理ストレージの再配置は仮想ストレージ構成インターフェース104が物理ストレージ供給インターフェース101に問い合わせて、空き領域を確保する方法を採用することにより、仮想ストレージ制御サーバ110を不要とする構成にすることも可能である。
However, the virtual
また、メタデータをあらかじめ定めておいた計算方式によって対応関係を求める場合にも、仮想ストレージ制御サーバ110は不要となる。
Also, the virtual
仮想マシン103から物理ディスク102へアクセスするための具体的な処理を説明する。
A specific process for accessing the
仮想マシン103は前述のとおり仮想ストレージ構成インターフェース104をストレージとして認識しており、仮想ストレージ構成インターフェース104に対して仮想ストレージの特定の位置にあるデータの読み込みあるいは書き込みの命令を送信する。
As described above, the
仮想マシン103からの命令に記載された仮想ストレージのデータの位置は、仮想ストレージ構成インターフェース104が保有するメタデータにより、そのデータを保有するホストサーバ100あるいは物理ストレージ供給インターフェース101を特定するための情報と、その物理ディスク102の特定の位置を示す情報に変換される。
The location of the virtual storage data described in the command from the
メタデータからホストサーバ100が特定される場合、物理ストレージ供給インターフェース101はホストサーバ100内に一つしかないか、あるいは複数ある場合あらかじめ定められた法則性により一つに特定されるか、あるいはいずれにアクセスしても処理が可能である仕組みにより任意の一つを選択するか、のいずれかにより物理ストレージ供給インターフェース101も特定される。
When the
仮想ストレージ構成インターフェース104はメタデータより特定された物理ストレージ供給インターフェース101に対し、物理ディスク102の特定の位置にあるデータの読み込みあるいは書き込みの命令を送信する。
The virtual
なお、高速化や冗長化や高信頼化等の理由から、仮想ストレージに記録されるデータは複数の物理ストレージ供給インターフェース101の物理ディスク102に記録されるように配置してもよい。
For reasons such as speeding up, redundancy, and high reliability, data recorded in the virtual storage may be arranged so as to be recorded in the
命令を受信した物理ストレージ供給インターフェース101は物理ディスク102の特定の位置にあるデータの読み込みあるいは書き込みを行い、結果を仮想ストレージ構成インターフェース104に返す。
The physical
さらに、仮想ストレージ構成インターフェース104は物理ストレージ供給インターフェース101から返された処理結果を仮想マシン103に対して仮想ストレージへの処理の結果として返す。
Further, the virtual
以上の処理により、仮想マシン103は仮想ストレージをストレージとしてアクセス可能となる。
Through the above processing, the
100:ホストサーバ
101:物理ストレージ供給インターフェース
102:物理ディスク
103:仮想マシン
104:仮想ストレージ構成インターフェース
110:仮想ストレージ制御サーバ
120:ネットワークスイッチ
100: Host server 101: Physical storage supply interface 102: Physical disk 103: Virtual machine 104: Virtual storage configuration interface 110: Virtual storage control server 120: Network switch
Claims (2)
複数の仮想ストレージを多数の細分化したデータとして保有する物理ディスクと、
前記物理ディスク上の前記データを前記ホストサーバに接続された前記ネットワークスイッチを介してアクセス可能とするためのソフトウェアである物理ストレージ供給インターフェースと、
前記ホストサーバ内の前記仮想マシンに必要とされる仮想ストレージについて、多数の細分化したデータとして物理ディスクに保有される複数の仮想ストレージの位置情報をメタデータとして参照し、前記ネットワークスイッチを介して複数の前記ホストサーバ上の前記物理ストレージ供給インターフェースの前記データにアクセスし、それらの前記データから前記仮想マシンのための前記仮想ストレージを構成するソフトウェアであり、前記メタデータをメモリ内に保有する仮想ストレージ構成インターフェースと、
前記ホストサーバ上で動作し、前記仮想ストレージ構成インターフェースによって構成された前記仮想ストレージにアクセスする前記仮想マシンを有するホストサーバと、
複数の前記仮想ストレージ構成インターフェースに必要なすべての前記メタデータを保有し、前記メタデータのコピーと変更を制御する仮想ストレージ制御サーバを有するシステム。 A system in which multiple host servers that operate virtual machines are connected via a network switch,
A physical disk that holds multiple virtual storages as a number of fragmented data;
A physical storage supply interface that is software for making the data on the physical disk accessible via the network switch connected to the host server;
With respect to the virtual storage required for the virtual machine in the host server, the location information of a plurality of virtual storages held in a physical disk as a large number of subdivided data is referred to as metadata, via the network switch Virtual software that accesses the data of the physical storage supply interface on a plurality of the host servers and configures the virtual storage for the virtual machine from the data, and stores the metadata in a memory A storage configuration interface; and
A host server having the virtual machine operating on the host server and accessing the virtual storage configured by the virtual storage configuration interface;
A system having a virtual storage control server that holds all the metadata necessary for a plurality of the virtual storage configuration interfaces and controls copying and changing of the metadata.
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