JP5023003B2 - メタデータ管理方法及びデータ記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＵＤＦ（ユニバーサルディスクフォーマット）を用いた光ディスクレコーダのファイルシステムに関するもので、管理情報（メタデータ）を纏めて管理するメタデータパーティション(メタデータファイル)のサイズ拡張技術に関する。

ＵＤＦ２．５０のメタデータパーティションが規定された記録メディアで、ＪＰＥＧ画像ファイルなど数多くのファイルを扱う場合に、メタデータファイルがフラグメント化されないように、所定サイズのメタデータファイルを確保する技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００６−３５２７７０

上記特許文献１に開示された技術は、予め記録されるファイル数が定められている場合には効果的であるが、記録するファイル数が予測できない場合には、確保したメタデータファイルの容量が不足することがあり得る。つまり、記録メディアの初期化の段階で、メタデータファイルがフラグメント化されないように、所定サイズのメタデータファイルを確保したとしても、記録メディアの使用形態等によっては、メタデータファイルの容量が不足することがあり得る。

本発明の目的は、メタデータファイルのフラグメントの抑制に優れたメタデータ管理方法、データ記録装置を提供することにある。

この発明の一実施形態に係るメタデータ管理方法は、所定記録領域に対して既に記録されたメタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータと前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータとに基づき、前記メタデータファイルの空き容量不足を補うための拡張メタデータファイルのサイズを予測し、前記所定記録領域に対して予測サイズの拡張メタデータファイルを記録する。

この発明の一実施形態に係るデータ記録装置は、所定記録領域に対して既に記録されたメタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータと前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータとに基づき、前記メタデータファイルの空き容量不足を補うための拡張メタデータファイルのサイズを予測するファイルサイズ予測手段と、前記所定記録領域に対して予測サイズの拡張メタデータファイルを記録し、前記メタデータファイルの容量不足に応じて前記拡張メタデータファイルに対してメタデータを記録する記録手段と、を備えている。

本発明によれば、メタデータファイルのフラグメントの抑制に優れたメタデータ管理方法、データ記録装置を提供できる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るデータ記録装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、データ記録装置は、ＣＰＵ１、データ入力部２、データ出力部３、ディスク初期化部４、データ編集部５、ボリューム管理部６、パーティション管理部７、メタデータパーティション管理部８、ディスクドライブ９を備えている。

ＣＰＵ１は、データ記録装置の全体の制御を統括する。データ入力部２は、映像等のデータを入力する。データ出力部３は、映像等のデータを外部に出力する。ディスク初期化部４は、ディスク等のメディア（情報記憶媒体）を初期化する。初期化されたディスクには、入力されたデータ及びその管理データ（メタデータ）がファイルとして書き込まれる。データ編集部５は、入力されたデータを編集する。ボリューム管理部６は、ディスクの記録領域を管理する。パーティション管理部７は、ディスクの記録領域にパーティションを設定したり、設定したパーティションを管理したりする。メタデータパーティション管理部８は、ディスクの記録領域にメタデータパーティションを構成するメタデータファイル及びメタデータビットマップを設定したり、設定したメタデータファイル及びメタデータビットマップを管理したりする。ディスクドライブ９は、ディスクに対してデータを記録したり、記録したデータを読み込んだりする。

図２は、ディスク初期化時のメタデータパーティション管理部８によるメタデータファイルの生成方法を説明するためのフローチャートである。

最初に、見込まれる最大のディレクトリ数及び最大のファイル数のメタデータが管理できるサイズＡが算出される（ＳＴ２−１）。例えば、レコーダで扱われる最大のディレクトリ数及び最大のファイル数は、使用するアプリケーション規格により定められており、最大のディレクトリ数及び最大のファイル数から必要となるメタデータのサイズを求めることができる。

一例としてＵＤＦを使用したファイルシステムで説明する。図１２に示すディレクトリ構造の場合、ＵＤＦの内部構造は図４の様に表すことが出来る。メタデータファイルで管理しない場合（例えばＵＤＦ２．０）は図５の様に管理されるが、ファイルの管理構造であるメタデータとファイルコンテンツが混在した状態になっている。これに対してメタデータをメタデータパーティションで管理する場合（ＵＤＦ２．５）、メタデータファイルの中にディレクトリやファイルのメタデータであるＦＥ（又はＥＦＥ）が記録されるが、それぞれ１ロジカルブロックのサイズが必要である（ＵＤＦではロジカルセクタサイズとロジカルブロックサイズは同じ２０４８バイトであるため、以下区別無くセクタサイズとして表す）。またその他にディレクトリを構成するサブディレクトリやファイルのリスト（ＦＩＤｓ）が必要になるが、１つのＦＩＤサイズはそのディレクトリ名／ファイル名により長さが異なるため、ここでは便宜上計算にＦＩＤの平均サイズを用いると、Ａは次のように表すことが出来る。

Ａ = (ディレクトリ上限数+ファイル上限数)*(１＋ＦＩＤ平均サイズ/セクタサイズ)
続いて、サイズＡが物理記録単位サイズの倍数サイズＢへ切り上げられる（ＳＴ２−２）。例えば、ＨＤＤＶＤ及びＤＶＤでは、ＥＣＣブロックサイズ（以下ＥＣＣ）が物理記録単位サイズに相当する。物理記録単位サイズは、メディアにより異なり、ＨＤＤＶＤでは３２セクタ、ＤＶＤでは１６セクタである。

Ｂは次の様に表される。

Ｂ = (((ディレクトリ数+ファイル数)*(１+ＦＩＤ平均サイズ/セクタサイズ)+ＥＣＣサイズ-1)/ＥＣＣ)*ＥＣＣ
さらに、Ｂに対してＥＣＣの整数倍の大きさを持つ閾値Ｃを足し加えて、メタデータファイルが生成される（ＳＴ２−３）。

図３は、ディスク挿入時のメタデータパーティション管理部８によるメタデータファイルの拡張処理の一例を示すフローチャートである。

まず、メタデータファイルの空きサイズが取得され（ＳＴ３−１）、空きサイズと閾値Ｃとが比較される（ＳＴ３−２）。空きサイズより閾値Ｃが大きい場合は（ＳＴ３−２、ＹＥＳ）、メタデータファイルは拡張されない。空きサイズより閾値Ｃが小さい場合、又は空きサイズと閾値Ｃとが等しい場合は（ＳＴ３−２、ＮＯ）、メタデータファイルが拡張される。

図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、メディアから、メディアのデータ領域の全体容量サイズＤ、メディアの記録済領域のサイズＥ、メタデータファイルの使用済みサイズＦ、及び物理記録単位サイズ等の情報を取得する（ＳＴ３−３）。取得された情報に基づき、残りの記録容量を消費するのに使用されるメタデータのサイズが予測され、メタデータファイルが拡張される（ＳＴ３−４）。拡張サイズは、以下の通り。

拡張サイズ＝Ｆ＊Ｄ／（Ｅ＋Ｆ）−Ｆ−Ｇ＋Ｃ
次に、図５、図６を用いて、メタデータパーティションで用いられるメタデータファイル管理の効果について説明する。ファイルシステムの目的の１つに、格納されているデータを効率よく検索しアクセスすることが挙げられる。しかしながら、図５に示すようにメタデータパーティションで管理されていない場合、ＦＥやＦＩＤなどのメタデータがファイルのコンテンツと混在／分散して管理されてしまう。このため、メタデータを読込むのにシーク時間などのオーバヘッドが発生し、アクセススピードの低下を招く可能性がある。

これに対してメタデータパーティションで管理されている場合は、図６に示すように特殊なファイルであるメタデータファイルを用いてメタデータが管理される。このため、メタデータファイルのアロケーション単位を必要以上に細かく設定しないといった工夫を入れることにより、比較的に大きな連続エリアでメタデータを管理することが可能となる。これにより、シーク回数を減らしその分オーバーヘッドを減らすことが期待できる。

図１４にメタデータファイルのファイル管理方法を示す。メタデータファイルは、メタデータビットマップと共にメタデータパーティション空間を管理する。メタデータファイルは、通常のファイルとは管理が少々異なるものの、通常のファイルと同様にＦＥ（又はＥＦＥ）構造を持ち、その下に複数のエクステント情報を管理している。このため、図６の下方に示すように比較的に簡単にバックアップのファイルであるメタデータミラーファイルを生成することが可能で、ロバスト性の向上も効果の１つとして期待されている。

図７に示すように、メタデータパーティションの拡張は、メタデータパーティションを構成しているメタデータファイルの拡張によって行われる。新しい拡張エリアがメディア上の空エリアに確保され、メタデータファイルとして連結管理される。メタデータパーティションの拡張は、つまりメタデータファイルの拡張は、メタデータファイルの構造を複雑にしアクセスにオーバヘッドが発生するため、頻繁に行うとメタデータパーティションの特徴が損なわれる恐れがあり、好ましくない。

そのため、システムが記録する最大のディレクトリ数及び最大のファイル数が定められている場合は、メディア初期化時にその大きさをカバーできる様に、メタデータパーティションのサイズＡを決定することが効果的である(図８参照)。この場合、使い込んだ状態でも記録されるディレクトリ数及びファイル数の上限が定まっているため、メタデータパーティションの拡張は発生せず、メタデータファイルの構造も単純なままであり、アクセススピードの低下を招くことは無い。

しかしながら、より自由度の高い規格に準拠したシステムを考えた場合、規格で定められたディレクトリ及びファイル以外にも、比較的自由にディレクトリ及びファイルが記録されることを想定しておく必要がある。例えばＨＤＤＶＤ規格の場合、レコーダは主に規格で定められたディレクトリ及びファイルを扱う。このため、同一レコーダによる記録再生（自己録再）、及び同一レコーダ間での記録再生に関しては、図８の様にメタデータファイルが使われる。しかし、ＨＤＤＶＤは、ＵＤＦ２．５０規格をベースとしているため、ＰＣとの互換性があり、ＰＣで不特定のファイルを比較的大量に記録／コピーされる可能性がある。

例えば、ディスク初期化の時点では、映像コンテンツの記録が予測されたと仮定する。映像コンテンツのデータサイズは比較的大きく、映像コンテンツに対するメタデータのデータ量は比較的少ない（つまり映像コンテンツに対するメタデータのデータサイズは小さくて済む）。よって、ディスク初期化の時点では、メタデータファイルは比較的小さく予測される。ところが、ディスク使用の過程で、テキストデータが記録されたりすると、テキストデータのデータサイズは比較的小さいものの、テキストデータに対するメタデータのデータ量は比較的多くなるため（つまりテキストデータに対するメタデータのデータサイズは大きくなるため）、メタデータファイルの容量不足が発生してしまう。

図９は、ＰＣなどの他システムとの互換におけるメタデータパーティションの拡張について示している。途中でＰＣなどの他システムでメタデータパーティションが消費されてしまうと、自システムで再使用した場合にメタデータパーティションが不足しメタデータファイル拡張の必要が生じる。従って、一般にメタデータファイルの拡張は自己録再に限って抑制することが出来るものの、全く無しにすることは出来ない。

工夫すべきところは、拡張回数の抑制であり、どのくらいのサイズで拡張すべきかである。図１１、図１３Ａ、図１３Ｂに示すようにメタデータパーティションの拡張に際して、それまでに記録された情報（コンテンツデータ、メタデータ）から今後ディスクをフルに使用するまで、どのくらい必要か予測したメタデータサイズで、メタデータパーティションを拡張する。つまり、実際に記録された情報（コンテンツデータ、メタデータ）から、この後に記録される情報の傾向を予測し（この後に記録されるメタデータのデータ量を予測し）、拡張メタデータファイルのサイズを予測する。即ち、固定長の拡張メタデータファイルを確保するのではなく、動的に変化する可変長の拡張メタデータファイルを確保する。これにより、メタデータファイルの更なる拡張を抑制し、複雑化を防止する。その結果、アクセススピードの低下を抑制する効果が得られる。

上記した閾値Ｃを設けている理由は、マージンをもたせることにより、記録編集途中で生成されるファイルによってメタデータパーティションが溢れないようにするためである。一般に閾値Ｃのサイズは記録編集などの１トランザクションで生成される可能性のあるメタデータサイズ以上とすることが好適である。

メタデータファイルの拡張部分に連続領域を充てることにより、メタデータファイルの複雑化の防止による、アクセススピードの改善が期待できる。

図１０は、本発明の一実施形態に係るデータ記録装置の概略構成をメタデータ管理の視点でまとめたブロック図である。データ記録装置は、システム制御部２１、各パラメータ初期値設定部２２、メタデータファイル生成／拡張部２３、ファイルの記録部２４、メタデータファイル更新部２５、メタデータファイルの空きサイズ算出部２６、閾値比較部２７、各パラメータ取得部２８、メタデータファイルの拡張サイズの算出部２９を備えている。

システム制御部２１からの指示に基づき、各パラメータ初期値設定部２２は、パラメータ初期値を設定する。メタデータファイル生成／拡張部２３は、メディアに対して記録されるメタデータを予測し、予測されたメタデータに基づきメタデータファイルのサイズを予測し、予測されたサイズのメタデータファイルを生成する。ファイルの記録部２４は、メディアの記録領域に対して、生成されたメタデータファイルを記録する。メタデータファイル更新部２５は、必要に応じてメタデータファイルを更新する。メタデータファイルの空きサイズ算出部２６は、メタデータファイルの空きサイズＧを算出し、閾値比較部２７は、空きサイズＧと閾値Ｃとを比較する。メタデータファイルの空きサイズＧが閾値Ｃよりも小さい場合、又はメタデータファイルの空きサイズＧと閾値Ｃとが等しい場合、各パラメータ取得部２８は、ディスクのデータ領域の全体容量サイズＤ、記録済み領域のサイズＥ、メタデータファイルの記録済みサイズＦ、メタデータファイルの空きサイズＧを取得する。メタデータファイルの拡張サイズの算出部２９は、ディスクのデータ領域の全体容量サイズＤ、記録済み領域のサイズＥ、メタデータファイルの記録済みサイズＦ、メタデータファイルの空きサイズＧに基づき、メタデータファイルの拡張サイズを算出する。メタデータファイル生成／拡張部２３は、算出された拡張サイズのメタデータファイル（拡張メタデータファイル）を生成し、ファイルの記録部２４が、メディアに対して、生成されたメタデータファイル（拡張メタデータファイル）を記録する。

以下に、本実施形態についてまとめる。

（１）ディスク初期化時に、トータルとして使用が見込まれるファイル／ディレクトリ数に相当するサイズＡ以上で且つ物理記録サイズの倍数サイズＢとなるメタデータファイルを生成する
（２）ディスク初期化時に、前記サイズＢに、物理記録サイズの倍数サイズからなる閾値Ｃを加えたメタデータファイルを生成する。

（３）ディスク挿入直後に、ディスクのデータ領域の全体容量サイズＤ、記録済み領域のサイズＥ、メタデータファイルの記録済みサイズＦ、メタデータファイルの空きサイズＧを取得し、メタデータファイルの空きサイズＧが閾値Ｃよりも小さい場合、又はメタデータファイルの空きサイズＧと閾値Ｃとが等しい場合は、メタデータファイルを拡張する。

（４）メタデータファイルの拡張サイズは、記録済み領域のサイズＥとメタデータファイルのサイズＦの比率で予測し拡張する。例えば、拡張サイズは、以下の通り。

拡張サイズ＝ Ｆ*Ｄ/(Ｅ+Ｆ)-Ｆ-Ｇ+Ｃ
なお、Ｆの値は比較的小さいので、拡張サイズを以下のようにしてもよい。

拡張サイズ＝ Ｆ*Ｄ/Ｅ-Ｆ-Ｇ+Ｃ
（５）メタデータファイルを拡張する際に、連続領域を使用する。

以上により、メタデータファイルの残量を確認しながら動的に拡張するタイミングとそのサイズを決定することができ、メタデータファイルのフラグメントを抑制することができる。記録するファイル数が予測できない場合により効果的である。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
所定記録領域に対して既に記録されたメタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータと前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータとに基づき、前記メタデータファイルの空き容量不足を補うための拡張メタデータファイルのサイズを予測し、
前記所定記録領域に対して予測サイズの拡張メタデータファイルを記録する、
ことを特徴とするメタデータ管理方法。
［２］
前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータのサイズと前記メタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータのサイズとの比率に基づき、前記拡張メタデータファイルのサイズを予測することを特徴とする［１］に記載のメタデータ管理方法。
［３］
前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータのサイズと前記メタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータのサイズとの比率、前記所定記録領域の全容量、及び前記メタデータファイルの空き容量に基づき、前記拡張メタデータファイルのサイズを予測することを特徴とする［１］に記載のメタデータ管理方法。
［４］
所定記録領域に対して既に記録されたメタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータと前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータとに基づき、前記メタデータファイルの空き容量不足を補うための拡張メタデータファイルのサイズを予測するファイルサイズ予測手段と、
前記所定記録領域に対して予測サイズの拡張メタデータファイルを記録し、前記メタデータファイルの容量不足に応じて前記拡張メタデータファイルに対してメタデータを記録する記録手段と、
を備えたことを特徴とするデータ記録装置。
［５］
前記ファイルサイズ予測手段は、前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータのサイズと前記メタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータのサイズとの比率に基づき、前記拡張メタデータファイルのサイズを予測することを特徴とする［４］に記載のデータ記録装置。
［６］
前記ファイルサイズ予測手段は、前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータのサイズと前記メタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータのサイズとの比率、前記所定記録領域の全容量、及び前記メタデータファイルの空き容量に基づき、前記拡張メタデータファイルのサイズを予測することを特徴とする［４］に記載のデータ記録装置。
［７］
コンテンツデータ、前記コンテンツデータのメタデータを一括管理するためのメタデータファイル、及び前記メタデータファイルの空き容量不足を補うために予測されたサイズの拡張メタデータファイルを記憶することが可能な所定記憶領域を備えた情報記憶媒体であって、
前記予測サイズは、前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータと前記メタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータとに基づき予測されたサイズである、
ことを特徴とする情報記憶媒体。
［８］
前記予測サイズは、前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータのサイズと前記メタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータのサイズとの比率に基づき予測されたサイズであることを特徴とする［７］に記載の情報記憶媒体。
［９］
前記予測サイズは、前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータのサイズと前記メタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータのサイズとの比率、前記所定記録領域の全容量、及び前記メタデータファイルの空き容量に基づき予測されたサイズであることを特徴とする［７］に記載の情報記憶媒体。

本発明の一実施形態に係るデータ記録装置の概略構成を示すブロック図である。 ディスク初期化時のメタデータファイルの生成方法を説明するためのフローチャートである。 ディスク挿入時のメタデータファイルの拡張処理の一例を示すフローチャートである。 ＵＤＦの内部構造の一例を示す図である。 メタデータファイル及びメタデータパーティション不採用のデータ構造の一例を示す図である。 メタデータファイル及びメタデータパーティション採用のデータ構造の一例を示す図である。 メタデータパーティション拡張の一例を示す図である。 メタデータファイルの第１の使用例を示す図である。 メタデータファイルの第２の使用例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るデータ記録装置の概略構成をメタデータ管理の視点でまとめたブロック図である。 メタデータファイルの拡張を説明するための図である。 ディレクトリ構造の一例を示す図である。 メタデータファイルの拡張サイズを説明するための図である。 メタデータファイルの拡張サイズを説明するための図である。 メタデータファイルのファイル管理方法を説明するための図である。

符号の説明

１…ＣＰＵ、２…データ入力部、３…データ出力部、４…ディスク初期化部、５…データ編集部、６…ボリューム管理部、７…パーティション管理部、８…メタデータパーティション管理部、９…ディスクドライブ、２１…システム制御部、２２…各パラメータ初期値設定部、２３…メタデータファイル生成／拡張部、２４…ファイルの記録部、２５…メタデータファイル更新部、２６…メタデータファイルの空きサイズ算出部、２７…閾値比較部、２８…各パラメータ取得部、２９…メタデータファイルの拡張サイズの算出部

Claims (6)

1. 所定記録領域に対して既に記録されたメタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータのサイズと前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータのサイズとの比率に基づき、前記メタデータファイルの空き容量不足を補うための拡張メタデータファイルのサイズを予測し、
   前記所定記録領域に対して予測サイズの拡張メタデータファイルを記録する、
   ことを特徴とするメタデータ管理方法。
2. 実際に記録されたメタデータのサイズと実際に記録されたコンテンツデータのサイズとから、この後に記録されるメタデータのデータ量を予測し、メタデータのデータ量の予測に基づき、前記拡張メタデータファイルのサイズを予測することを特徴とする請求項１に記載のメタデータ管理方法。
3. 前記比率、前記所定記録領域の全容量、及び前記メタデータファイルの空き容量に基づき、前記拡張メタデータファイルのサイズを予測することを特徴とする請求項１に記載のメタデータ管理方法。
4. 所定記録領域に対して既に記録されたメタデータファイルに対して実際に記録されたメタデータのサイズと前記所定記録領域に対して実際に記録されたコンテンツデータのサイズとの比率に基づき、前記メタデータファイルの空き容量不足を補うための拡張メタデータファイルのサイズを予測するファイルサイズ予測手段と、
   前記所定記録領域に対して予測サイズの拡張メタデータファイルを記録し、前記メタデータファイルの容量不足に応じて前記拡張メタデータファイルに対してメタデータを記録する記録手段と、
   を備えたことを特徴とするデータ記録装置。
5. 前記ファイルサイズ予測手段は、実際に記録されたメタデータのサイズと実際に記録されたコンテンツデータのサイズとから、この後に記録されるメタデータのデータ量を予測し、メタデータのデータ量の予測に基づき、前記拡張メタデータファイルのサイズを予測することを特徴とする請求項４に記載のメタデータ管理方法。
6. 前記ファイルサイズ予測手段は、前記比率、前記所定記録領域の全容量、及び前記メタデータファイルの空き容量に基づき、前記拡張メタデータファイルのサイズを予測することを特徴とする請求項４に記載のデータ記録装置。

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