性能向上を期待できる継続時間とIOアクセス数を満たしたIOアクセス集中領域を自動抽出してSSDに移動することで性能向上を図る階層型ストレージシステムの提案と評価

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  • Proposal and Evaluation for Hybrid Storage System which can Choose and Migrate IO Concentration Areas to SSD Automatically when Their Duration and Number of IO Access are Long Enough to Surpass the Migration Overhead

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SSDとHDDから構成される階層型ストレージシステムは，低速大容量ストレージであるHDDの一部の領域を高速小容量ストレージであるSSDへ移動することにより，その領域へのIOアクセスの高速化を図るシステムである．このようなシステムでは，IOアクセス頻度の高い領域を判定して優先的に高速ストレージに移動する技術が性能向上の鍵となる．そこで，本稿ではまず実際のサーバ上のアクセス記録におけるIOアクセス集中状況の解析を行った．その結果，ストレージ上の非常に狭い領域に多くのIOアクセスが集中する状況が数分から数十分間継続し，さらのこの数分から数十分間継続するIOアクセス集中がストレージ上のどこに発生するのかが事前に把握できないことが分かった．このIOアクセス集中をサーバ運用中に検出して自動的にHDDからSSDへ移動するシステムとしてon-the-fly automated storage tiering（OTF-AST）を提案する．OTF-ASTは，IOアクセス集中の中で移動にともなうオーバヘッド以上に性能向上効果が期待できるHDD上の領域を自動的に把握してSSDに移動するシステムである．評価はファイルサーバにおけるアクセスログの一部を用いた実験で行い，42%以上の性能向上を確認した．

A hybrid storage system consisting of SSD and HDD improves the performance of user IO because the system moves the IO concentrated area from HDD to SSD. It is important technology for the system to retrieve the IO concentrated area and move it to SSD immediately. We studied IO concentration of operational storage servers and found that IO concentration continued for several to several tens of minutes and occurred on a narrow area for all storage volumes. Moreover, this IO concentration appeared in random LBAs. In order to handle the IO concentration effectively, we propose On-the-fly Automated Storage Tiering (OTF-AST). This system dynamically migrates the IO concentration from the HDD to the SSD when the system chooses the IO concentration whose duration is long enough to surpass the migration overhead. The performance of OTF-AST was 42% higher than that of previous methods when we experimented with it by replaying operational trace data of th file server.

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