JPH1091357A - データ格納装置及びデータ格納方法 - Google Patents

データ格納装置及びデータ格納方法

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JPH1091357A
JPH1091357A JP8243291A JP24329196A JPH1091357A JP H1091357 A JPH1091357 A JP H1091357A JP 8243291 A JP8243291 A JP 8243291A JP 24329196 A JP24329196 A JP 24329196A JP H1091357 A JPH1091357 A JP H1091357A
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Seiji Maeda
誠司 前田
Osamu Torii
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つのディスク装置に対して書き込みの制限
時間を持つ書き込み要求が集中するような場合でも、書
き込みの制限時間を延長するためにバッファメモリを増
加することなく、データをディスク装置に格納すること
が可能なデータ格納装置を提供すること。 【解決手段】 あるディスク装置に制限時間付きの新し
い書き込み要求を発行したと仮定した場合に該書き込み
要求を含むそのディスク装置に対する全てのアクセス要
求の制限時間が保証されるか否かを判定する手段と、全
てのアクセス要求の制限時間が保証されると判定された
ディスク装置を、新しい書き込み要求について書き込み
対象となるディスク装置として選択する手段と、選択さ
れたディスク装置に対する全てのアクセス要求の制限時
間が保証されるようにそれら全てのアクセス要求をスケ
ジュールして該ディスク装置に発行する手段とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク装置に対
する制限時間付きのデータ書き込み要求を含むアクセス
要求をスケジュールするデータ格納装置及びデータ格納
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】制限時間付きのジョブを扱う実時間シス
テムでは、リアルタイムスケジューリングを導人するこ
とにより複数のジョブを各々の制限時間内で処理できる
ように処理順序を決定する。リアルタイムスケジューリ
ングの方式には従来から様々な方式が考案、実施されて
いる。
【０００３】制限時間付のディスクアクセス要求が周期
的に発生するような実時間システムでは、ディスクアク
セスの処理に上記スケジューリング（および後述する判
定手段）が適用される。このようなシステムの例として
は、ディスクに格納された映像データを連続してクライ
アントに転送するビデオサーバや、プラントの状態監視
／記録システムなどがある。このようなシステムではデ
ータ格納装置としての十分な転送能力を確保するため
に、ディスク装置を複数台準備する場合が多い。
【０００４】また、周期的に発生する制限時間付きのジ
ョブを扱う場合には、一般にはそのシステム全体の処理
能力、各ジョブの発生周期、処理時間、その他必要とな
る資源をもとに新しいジョブの処理を受け付けても良い
がどうかを判断して処理受け付けを許可または拒否す
る。この判定手段はアドミッション・コントロール（ａ
ｄｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれ、スケジ
ューリング方式やシステムに応じてその判断基準が定め
られる。
【０００５】しかし実際には、アドミッション・コント
ロールで許可されたジョブであっても、ジョブの発生周
期が外的要因により変化して全てのジョブが各々の制限
時間内で完了することが保証できなくなる場合がある。
【０００６】例えばビデオサーバにおいて、ビデオカメ
ラからの出力を直接符号化しネットワークを介して送ら
れてくる映像データをビデオサーバで受信してディスク
装置に格納するような場合には、ネットワークの遅延に
よる到着時刻のジッタが原因でディスクアクセス要求の
発生周期に揺らぎが生じることがある。すると、ある時
刻に予定以上の要求が特定のディスク装置に集中して、
どのようにスケジュールを組み換えたとしても全てのデ
ィスクアクセス要求を制限時間内で実行することが不可
能になることがある。この場合、上記のようにしてネッ
トワークを介して送られてきた映像データは、ディスク
装置に格納することができずに失われてしまい、二度と
再現することができなくなってしまう。
【０００７】そこで従来は、書き込み要求に関してこの
問題を解決する方法として、書き込みデータを保持する
バッファメモリを大きくすることによりデータを保持す
ることが可能な時間を長くして、書き込み要求の制限時
間を長くする方法が一般的であった。しかし、例えば、
ストリームのセグメントをＮ台のディスク装置に順番に
格納していく場合、アクセスの周期をＴとすると、時間
Ｎ×Ｔだけ次の空きタイムスロットを待つ必要があり、
その時間データをバッファに保持するためには１ストリ
ーム当たりダブルバッファの割り付けでは足りずに、セ
グメント（Ｎ＋１）個分のバッファを準備する必要があ
った。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
データ格納装置では、外的要因により書き込み要求が特
定のディスク装置に予定以上に集中してしまった場合、
複数のディスク装置全体としての転送能力には余裕があ
るにもかかわらず書き込み要求に対応できずにデータを
とりこぼしてしまう問題点があった。また、データをと
りこぼさずに格納するためには、データ保持可能時間を
延長するために大量のバッファメモリを用意する必要が
あり、ハードウェア効率を損なう問題点があった。
【０００９】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであり、１つのディスク装置に対して書き込みの制限
時間を持つ書き込み要求が集中するような場合でも、書
き込みの制限時間を延長するためにバッファメモリを増
加することなく、データをディスク装置に格納すること
が可能なデータ格納装置及びデータ格納方法を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）は、
複数のディスク装置と、ディスク装置に対するアクセス
要求をスケジュールする制御装置とを備えたデータ格納
装置において、あるディスク装置に制限時間付きの新し
い書き込み要求を発行したと仮定した場合に、該書き込
み要求を含むそのディスク装置に対する全てのアクセス
要求の制限時間が保証されるか否かを判定する手段と、
この手段により全てのアクセス要求の制限時間が保証さ
れると判定されたディスク装置を、前記新しい書き込み
要求について書き込み対象となるディスク装置として選
択する手段と、この手段により選択されたディスク装置
に対する全てのアクセス要求の制限時間が保証されるよ
うにそれら全てのアクセス要求をスケジュールして該デ
ィスク装置に発行する手段とを備えたことを特徴とす
る。
【００１１】本発明（請求項２）は、複数のディスク装
置と、ディスク装置に対するアクセス要求をスケジュー
ルする制御装置を持つデータ格納装置において、指定デ
ィスク装置に対する制限時間付きの新しい書き込み要求
を受けた場合、該書き込み要求を含む該指定ディスク装
置に対する全てのアクセス要求の制限時間が保証される
か否かを判定する手段と、この手段により全てのアクセ
ス要求の制限時間が保証されると判定されなかった場
合、前記指定ディスクとは異なるディスク装置を、前記
新しい書き込み要求について書き込み対象となるディス
ク装置として選択する手段とを備えたことを特徴とす
る。
【００１２】指定ディスクとは異なるディスク装置を選
択するにあたっては、負荷の低いディスク装置を優先的
に選択するようにしても良いし、空き領域の大きいディ
スク装置を優先的に選択するようにしても良いし、ラン
ダムに選択するようにしても良い。さらに、そのディス
ク装置に対する全てのアクセス要求の制限時間が保証さ
れるか否かをもとにして選択するようにしても良い。
【００１３】本発明（請求項３）は、請求項２に記載の
データ格納装置において、各データが現在格納されてい
るディスク装置と本来格納されるべきディスク装置との
対応を記憶する手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】本発明（請求項４）は、複数のディスク装
置に対するアクセス要求をスケジュールする制御装置に
よるデータ格納方法において、あるディスク装置に制限
時間付きの新しい書き込み要求を発行したと仮定した場
合に、該書き込み要求を含むそのディスク装置に対する
全てのアクセス要求の制限時間が保証されるか否かを判
定し、全てのアクセス要求の制限時間が保証されると判
定された場合、そのディスク装置を、前記新しい書き込
み要求について書き込み対象となるディスク装置として
選択し、この選択されたディスク装置に対する全てのア
クセス要求の制限時間が保証されるようにそれら全ての
アクセス要求をスケジュールして該ディスク装置に発行
することを特徴とする。
【００１５】本発明（請求項５）は、請求項４に記載の
データ格納方法において、制限時間付きの書き込み要求
が発生した際に、あるディスク装置に前記書き込み要求
を発行したと仮定した場合にそのディスク装置に対する
全てのアクセス要求の制限時間が保証されるディスク装
置の集合に含まれ、且つその中で最も優先度の高いディ
スク装置を、前記書き込み要求について書き込み対象と
なるディスク装置として選択することを特徴とする。
【００１６】本発明（請求項６）は、請求項５に記載の
データ格納方法において、あるデータを格納すべき特定
のディスク装置が書き込み要求内で指定されている場合
にはその特定のディスク装置を最も優先度の高いディス
ク装置とすることを特徴とする。
【００１７】なお、請求項５において、ディスク装置を
選択するにあたっては、負荷の低いディスク装置を優先
的に選択するようにしても良いし、空き領域の大きいデ
ィスク装置を優先的に選択するようにしても良い。
【００１８】本発明（請求項７）は、複数のディスク装
置に対するアクセス要求をスケジュールする制御装置に
よるデータ格納方法において、指定ディスク装置に対す
る制限時間付きの新しい書き込み要求を受けた場合、該
書き込み要求を含む該指定ディスク装置に対する全ての
アクセス要求の制限時間が保証されるか否かを判定し、
全てのアクセス要求の制限時間が保証されると判定され
なかった場合、前記指定ディスクとは異なるディスク装
置を、前記新しい書き込み要求について書き込む対象と
なるディスク装置として選択することを特徴とする。
【００１９】本発明（請求項８）は、請求項７に記載の
データ格納方法において、あるデータを格納すべき特定
のディスク装置が書き込み要求内で指定されていて、且
つ該特定のディスク装置とは異なるディスク装置が書き
込みディスク装置として選択された場合、この選択され
た前記特定のディスク装置とは異なるディスク装置にデ
ータが書き込まれた後に、該データを該特定のディスク
装置とは異なるディスク装置から読み出して所定の記憶
領域に一旦保持し、その後、該データを該所定の記憶領
域から該特定のディスク装置に書き込むことを特徴とす
る。
【００２０】本発明によれば、制限時間を持つ他のディ
スクアクセスに影響を及ぼさずにバッファメモリ上での
書き込みデータ保持時間を短くすることが可能になり、
その結果、空いたメモリ領域をそれ以降に発生する書き
込み要求のデータ保持に使用することができる。
【００２１】したがって、１つのディスク装置に対して
書き込みの制限時間を持つ書き込み要求が集中するよう
な場合に対処するために大量のバッファメモリを持たな
くとも、連続して発生する書き込み要求をデータを失う
ことなく処理しディスク装置に格納することが可能とな
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施の形態を説明する。本実施形態は、概略的には、デ
ィスク装置への書き込み要求があったときに、次のデー
タの到着までに書き込みを終了することができないので
あれば、まず、他のディスク装置に一旦書き込んでおく
ことで、データを全て受信可能にしておく。その後、シ
ステムに余裕があるときにデータを本来のディスク装置
に移動させるようにしたものである。
【００２３】図１に、本発明の一実施形態に係るデータ
格納装置の構成を示す。本実施形態のデータ格納装置
は、制御装置２、ディスク装置３、メモリ装置４を備え
ている。
【００２４】制御装置２は、スケジューリング部２２、
書き込みディスク装置選択部２３、スケジューリング可
能性判定部２４、データ管理部２５を有する。スケジュ
ーリング部２２は、周期的ジョブテーブル２２１、アク
セス要求テーブル２２２を有する。データ管理部２５
は、データ移動予約テーブル２５１、データ配置テーブ
ル２５２を有する。なお、以下では、スケジューリング
可能性判定部を判定部と呼ぶ。また、書き込みディスク
装置選択部を選択部と呼ぶ。
【００２５】ディスク装置３は、データを格納するため
に用いられる。ここでは、ディスク装置３は、制御装置
２（のスケジューリング部２２）から発行されたアクセ
ス命令に応じ指定されたデータの書き込みや読み出しを
行うコントローラを内蔵するものとする。
【００２６】メモリ装置４は、ディスク装置３に書き込
むデータやディスク装置３から読み出したデータを一旦
保持するバッファとして用いられる。メモリ装置４は、
１台のメモリからなる場合と、複数のメモリからなるメ
モリ群である場合とが考えられる。
【００２７】データ保存用の複数のディスク装置３とバ
ッファ用のメモリ装置４はＳＣＳＩバス等のデータ転送
ライン８で接続されており、メモリ装置４上に格納され
ているデータをどのディスク装置３に対しても書き込む
ことが可能である。
【００２８】また、ネットワークを介して接続された装
置との間でデータの受け渡しを行う場合、ネットワーク
入出力装置（図示せず）がバス８に接続される。制御装
置２では、判定部２４、選択部２３、スケジューリング
部２２が動作する。これらを実現する形態には、ソフト
ウェアとして、ＯＳのカーネルに組み込む形態や、ユー
ザプログラムとして動作させる形態が考えられる。ま
た、ＯＳとアプリケーションンフトが動作するＣＰＵと
は別のＣＰＵを持つコンピュータを制御装置として用意
し、該コンピュータ上で、判定部２４、選択部２３、ス
ケジューリング部２２をソフトウェアとして動作させる
形態も考えられる。もちろん、判定部２４、選択部２３
およびスケジューリング部２２をハードウェア回路とし
て実現しても良い。
【００２９】スケジューリング部２２は、主として、ア
クセス要求の受け付け、アクセス命令のスケジューリン
グ、周期的ジョブの登録、アクセス命令の発行などを行
う。例えば、アクセス要求の受け付けは随時行われ、ス
ケジューリングと周期的ジョブの登録とアクセス命令の
発行は周期的に行われる。
【００３０】アクセス要求としては、非周期的に発行さ
れるアクセス要求や、登録された周期的ジョブの個別の
アクセス要求がある。ここでの周期的ジョブとは、周期
的に発行される一連のアクセス要求のことである。
【００３１】後述するディスク装置間でのデータ再配置
のためのアクセス要求は、制限時間なしの非周期的ジョ
ブである。なお、アクセス要求は、スケジューリング部
２２の外部から（例えばユーザプログラムから）だけで
なく、スケジューリング部２２内から発行される場合も
ある。例えば、スケジューリング部２２自体が時間のマ
スタになるような周期的ジョブの場合には、スケジュー
リング部２２自体が個別のアクセス要求を発行する形態
を取ることも可能である。
【００３２】スケジューリング部２２は、各ディスク装
置３に対して現在発行されているアクセス要求の管理表
２２２と、周期的ジョブの管理表２２１を持つ。周期的
ジョブの管理表２２１では、各周期的ジョブについて予
定周期とデータサイズ（１回の処理に必要な時間はこれ
らから得られる）、必要ならば複数のディスク装置３へ
の格納順序の規則等が管理されている。
【００３３】これら管理表２２１，２２２の情報は判定
部２４でも必要となるため、必要に応じて管理表２２
１，２２２の一部をスケジューリング部２２から判定部
２４へと転送する手段を設ける。また、スケジューリン
グ部２２と判定部２４でこれらの管理表２２１，２２２
を共有する構成も可能である。
【００３４】なお、以下では、アクセス要求の管理表を
アクセス要求テーブルと呼ぶ。また、周期的ジョブの管
理表を周期的ジョブテーブルと呼ぶ。スケジューリング
部２２が選択部２３へ渡す要求Ｒｏは、データが格納さ
れているメモリ領域のアドレス、データのサイズ、制限
時間の情報を持つ。そのデータを書き込むディスク装置
Ｄｏが指定されている場合には、指定ディスク装置Ｄｏ
の情報も含まれる。
【００３５】データ管理部２５は、ファイル（例えばス
トリーム）毎にデータ配置テーブル２５２を持つ。デー
タ配置テーブル２５２には、各ファイルごとに、該ファ
イルに属する各データ（例えばセグメント）のディスク
装置３上での格納位置を示す情報が保持される。また、
データ管理部２５は、現在格納されているディスク装置
３から別のディスク装置３へ移動させるべきデータを保
持するデータ移動予約テーブル２５１を持つ。データ配
置テーブル２５２とデータ移動予約テーブル２５１のサ
イズが大きくなる場合には、その一部のみを制御装置２
上に保持しておき、全体は制御装置２の外部の記憶装置
に保持してもよい。
【００３６】図２は、本実施形態における制御装置２の
処理手順の一例を示すフローチャートである。書き込み
要求が制御装置２内部の要求受付部（図示せず）の待ち
行列に積まれると、スケジューリング部２２によって取
り出され、要求Ｒｏの形式でスケジューリング部２２か
ら選択部２３に渡される（ステップＳ１１）。
【００３７】選択部２３では、要求Ｒｏを受信すると、
後述の選択優先順位に従って優先順位の高いディスク装
置３を書き込みディスク候補Ｄｃとして選択し、要求Ｒ
ｏと書き込みディスク候補Ｄｃの情報を判定部２４へ渡
す（ステップＳ１２，Ｓ１３）。書き込みディスク候補
Ｄｃの情報としては、ディスク装置識別子だけでも良
い。
【００３８】書き込みディスク候補を選択する優先順位
の基準としては、 （ａ）最初から書き込むディスク装置３が指定されてい
る場合には指定ディスク装置３を優先的に選択する。
（ｂ）負荷の低いディスク装置３を優先的に選択する。 （ｃ）空き領域の大きいディスク装置３を優先的に選択
する。 といった基準があり、これらを組み合わせて使用しても
良い。
【００３９】なお、優先順位を設けずに、ランダムに選
択する方法も考えられる。あるいは、まず上記の（ａ）
の基準を用い、指定がない場合にランダムに選択する方
法も考えられる。
【００４０】次に、選択部２３から判定部２４に要求Ｒ
ｏとディスク装置Ｄｃの情報が渡されると、判定部２４
は書き込みディスク候補Ｄｃのスケジュール情報を調べ
る（ステップＳ１４）。具体的には、現在そのディスク
装置Ｄｃに発行されているアクセス要求に関する情報
（アクセス要求テーブル２２２の情報）と、周期的に発
行されるアクセス要求の情報（周期的ジョブテーブル２
２１の情報）をスケジューリング部２２に要求し、スケ
ジューリング部２２はそれらの情報を判定部２４に転送
する。アクセス要求テーブル２２２や周期的ジョブテー
ブル２２１を共有している場合には判定部２４がテーブ
ル２２１，２２２を直接参照してもよい。
【００４１】次に、要求Ｒｏがディスク装置Ｄｃに対し
て発行されたと仮定すると要求Ｒｏも含めた全てのアク
セス要求が各々の制限時間内に実行可能となるスケジュ
ールを作成することが可能がどうかを判定する。判定結
果は選択部２３へ返される（ステップＳ１５）。判定方
法はスケジューリング部２２で採られるスケジューリン
グ方式に合わせる。
【００４２】次に、判定部２４から選択部２３にスケジ
ューリング可能という判定結果が返された場合、選択部
２３は書き込みディスク候補Ｄｃを書き込み要求を発行
するディスク装置Ｄｔとして選択して、ディスク装置Ｄ
ｔの識別情報をスケジューリング部２２に返す（ステッ
プＳ１６，Ｓ１７）。スケジュール可能でないと判定結
果が返された場合、選択部２３は次に優先順位が高いデ
ィスク装置３を書き込みディスク候補Ｄｃとして以上の
動作を繰り返す。
【００４３】なお、選択部２３及び判定部２４の動作方
式としては、上記のように優先度にしたがって書き込み
ディスク候補Ｄｃを１つずつ選択し、判定する処理を繰
り返す方式以外の動作方式も考えられる。例えば、まず
全てのディスク装置３に対して判定を行ない、要求Ｒｏ
も含めてスケジューリング可能であると判定されたディ
スク装置３の集合を求め、その集合の中で最も優先度の
高いディスク装置３を書き込み要求を発行するディスク
装置Ｄｔとしてスケジューリング部２２に返す方式が考
えられる。
【００４４】次に、選択部２３からスケジューリング部
２２に書き込み要求を発行するディスク装置Ｄｔが返さ
れると、スケジューリング部２２は要求Ｒｏと書き込み
要求を発行するディスク装置Ｄｔの情報をアクセス要求
テーブル２２２に登録する（ステップＳ１８）。
【００４５】以上で、スケジューリング部２２から渡さ
れた１つの要求Ｒｏに対する選択部２３および判定部２
４の処理が終了する。さて、スケジューリング部２２で
は、アクセス要求テーブル２２２に基づき各ディスク装
置３にアクセス命令を出していく。その際、アクセス命
令が書き込み命令の場合には、そのデータが属するファ
イルのデータ配置テーブル２５２に書き込み要求を発行
するディスク装置Ｄｔのディスク装置識別子とデータが
格納されたディスク装置Ｄｔ上の位置（例えばブロック
番号）を追加する。
【００４６】以上のような本実施形態によれば、外的要
因によりネットワークを介して受信するデータの到着時
刻が予定時刻からずれてしまい、ある時刻に特定のディ
スク装置３にアクセスが集中してしまった場合であって
も、その時点で時間的制約の守られる他のディスク装置
３に書き込み要求を分散させるので、バッファを増加さ
せず、かつ、受信データをとりこぼさずにディスク装置
３に格納することが可能である。
【００４７】ここで、要求Ｒｏで本来の書き込みディス
ク装置Ｄｏが指定されていて、かつこのディスク装置Ｄ
ｏと書き込み要求を発行するディスク装置Ｄｔが異なる
結果となった場合には、後にデータをディスク装置Ｄｔ
から本来の書き込みディスク装置Ｄｏへ移動させる必要
がある。以下では、そのような処理について説明する。
【００４８】上記のような場合、まず、スケジューリン
グ部２２がアクセス要求テーブル２２２に基づき各ディ
スク装置３に命令を出す時点で、前述のようにデータ配
置テーブル２５２にそのデータのエントリを迫加するの
に加えて、データ移動予約テーブル２５１にデータ配置
テーブル２５２上でのエントリを示すポインタと本来の
書き込みディスクＤｏを登録する。
【００４９】図３に、この動作のフローチャートを示
す。すなわち、スケジューリング部２２は、アクセス要
求テーブル２２２を参照して実行すべき要求Ｒｏとディ
スク装置の識別子Ｄｔを取り出し（ステップＳ２１）、
識別子Ｄｔのディスク装置に対してＲｏで指定される書
き込み命令を発行し（ステップＳ２２）、データ配置テ
ーブル２５２にそのデータのエントリＥｏを登録する
（ステップＳ２３）。そして、書き込みディスク装置Ｄ
ｔと本来書き込むべきディスク装置Ｄｏが異なる場合、
データ移動予約テーブル２５１に上記エントリＥｏへの
ポインタと本来の書き込みディスク装置の識別子Ｄｏを
登録する（ステップＳ２４，Ｓ２５）。
【００５０】その後、システムの負荷が低い状態に移っ
た時点で、書き込んだディスク装置Ｄｔから本来書き込
むべきディスク装置Ｄｏにデータを移動させる処理を行
う。図４は、データ再配置処理の手順の一例を示すフロ
ーチャートである。
【００５１】概略的には、データ移動予約テーブル２５
１にエントリが存在し、かつディスク装置Ｄｔから読み
出したデータを格納するためのバッファ領域が確保でき
る場合（ステップＳ３１，Ｓ３２でＹＥＳの場合）、そ
のエントリで登録されているデータを本来書き込まれる
べきディスク装置３に移動させる（ステップＳ３３〜Ｓ
３９）。
【００５２】この処理は、（１）ステップＳ３１〜Ｓ３
９の処理の実行部あるいはプロセスを設けることにより
実現しても良いし、（２）ステップＳ３１とＳ３２の処
理の実行部あるいはプロセスと、ステップＳ３３〜Ｓ３
９の処理の実行部あるいはプロセスに分けて設け、前者
が後者を起動するようにしても良い。
【００５３】以下、データ再配置処理についてより詳し
く説明する。スケジューリング部２２は、適当なタイミ
ングで繰り返しデータ移動予約テーブル２５１とバッフ
ァ領域の負荷状態を監視している。データ移動予約テー
ブル２５１にエントリが存在し、かつ、バッファ領域等
の資源に余裕がある場合（ステップＳ３１，Ｓ３２でＹ
ＥＳの場合）には、データ移動予約テーブル２５１から
エントリの情報を取り出して、そのエントリをテーブル
から削除する（ステップＳ３３）。取り出したエントリ
の情報をもとにデータ配置テーブル２５２を検索して、
そのデータが書き込まれているディスク装置Ｄｔとその
ディスク上での位置を調べる（ステップＳ３４，Ｓ３
５）。次に、制限時間を指定せずにそのデータの読み出
し要求を発行してその実行完了を待つ（ステップＳ３
６，Ｓ３７）。
【００５４】そして、読み出し要求の実行完了を確認し
た後、書き込みディスク装置３としてＤｏを指定して、
制限時間を指定せずに書き込み要求を発行する（ステッ
プＳ３８）。そして、書き込み要求完了を待つ（ステッ
プＳ３９）。
【００５５】データ配置テーブル２５２上の当該データ
のエントリの追加は、図３で示されるように、スケジュ
ーリング部２２が書き込み要求に対応する命令を各ディ
スク装置３に発行する際に行なわれる。書き込み要求の
実行完了を確認した後、移動前のデータと移動前のデー
タ配置テーブル２５２内のエントリを削除する。
【００５６】以上のような本実施形態によれば、受信時
のデータ格納状態に関係なく、本データ格納装置に対し
て外部装置またはソフトウェアが最初に指定したディス
ク装置３に自動的にデータを再配置させることができ
る。
【００５７】次に、図１のデータ格納装置をビデオサー
バとした場合について説明する。まず、ここで扱うビデ
オサーバの構成と動作について説明する。ビデオサーバ
は、複数のクライアントに対して映像ストリームを同時
に且つ途切れなく供給する装置である。ビデオサーバで
は、同時に複数のストリームを供給するために、ストリ
ームデータを小さなセグメントに分割してディスク装置
３に格納しておき、時分割多重読み出しを行なう。さら
に、各ストリームが途切れないようにするために、セグ
メントを保持するバッファ領域の確保、ディスク装置３
からバッファ領域へのセグメントの読み出し、バッファ
領域からクライアントへのセグメントの転送をスケジュ
ーリングする。
【００５８】図５はここで扱うビデオサーバにおけるデ
ータ転送のタイムチャートの例である。（ａ）はディス
クアクセスのタイムチャート、（ｂ）は送信ストリーム
のバッファ利用タイムチャート、（ｃ）は受信ストリー
ムのバッファ利用タイムチャートである。また、（ａ）
〜（ｂ）においてＴは周期を表わし、矢印はアクセス要
求が発生するタイミングを表わす。
【００５９】ここでは、ストリームデータは、転送時間
Ｔとなるセグメントに分割され、先頭から順にディスク
装置の識別子が例えば０，１，…，Ｎ−１，０，…とな
るようにサイクリックにディスク装置に格納されるもの
とする。図５ではＮ＝３の例を示してある。各ストリー
ムの供給は周期Ｔでセグメントの読み出しと転送の繰り
返しで実現される。各動作は時間軸を一定時間で区切っ
たタイムスロットで管理され、１タイムスロットで１回
のディスクアクセスが行なわれる。
【００６０】このようにスケジューリングする場合に必
要となるバッファメモリとしては、通常、各ストリーム
にセグメント長を単位としたダブルバッファを割り付け
れば十分である。
【００６１】外部からリアルタイムに転送されてくるス
トリームを受信してディスク装置３に格納する場合は以
下のようになる。データが正確に一定レートで転送され
てくるのであれば、時間Ｔで受信したデータを１セグメ
ントとして周期Ｔでディスク装置０，１，…，Ｎ−１，
０，…の順で書き込むことにより、他の読み出し中のス
トリームに影響を与えずに格納することが可能である。
このような書き込みのストリームに対しても１ストリー
ム当たりダブルバッファを割り付ければ十分である。し
かし、既に説明したようにネットワークでの遅延等、ビ
デオサーバが管理できない外的要因により１セグメント
分の量のデータの到着が遅れる場合には、図５のような
スケジューリングは不可能である。
【００６２】そこで、このようなビデオサーバに本発明
を適用することで、上記不都合に対処することができ
る。本ビデオサーバの構成は基本的に図１〜図４で説明
したものと同様で、制御装置２、メモリ装置４、複数の
ディスク装置３、ネットワーク入出力装置（図示せず）
が共通のバスで接続され、制御装置２はスケジューリン
グ部２２、選択部２３、判定部２４、データ管理部２５
を有し、また、各部分の働きも基本的に同様である。
【００６３】スケジューリング部２２内の周期的ジョブ
テーブル２２１には各ストリームに関する情報とタイム
スロットに関する情報が記録される。具体的には、各ス
トリームの状態（例えば送信用または書き込み用）、使
用されるデータ、割り付けられたメモリ領域、転送先
（クライアント）、ディスクアクセスを行なうタイムス
ロット、転送を開始するタイムスロットの情報などであ
る。これらの情報をもとにして、図５のようなタイミン
グで動作することが予測され、この時間的制約を満たす
ようにスケジューリングが行われる。
【００６４】また、アクセス要求テーブル２２２には、
データが到着して書き込み準備ができている書き込み要
求とメモリ領域が確保されて読み出し準備ができている
読み出し要求が登録される。各タイムスロットで実際に
ディスク装置３に送られるアクセス命令はこのアクセス
要求テーブル２２２内の要求から選ばれる。
【００６５】データ管理部２５内のデータ配置テーブル
２５２には、各ストリームデータ毎に、各セグメントが
格納されているディスク装置番号、各セグメントのディ
スク上でのブロック番号、各セグメントの大きさの情報
が登録される。また、データ移動予約テーブル２５１に
は、書き込むべきディスク装置３が指定されていたにも
かかわらず異なるディスク装置３に書き込まれたセグメ
ントについて、そのストリームデータ識別子、セグメン
ト番号、本来書き込むべきディスク装置識別子が登録さ
れる。
【００６６】以下、本ストリームサーバの動作について
説明する。最初にストリームデータの書き込みが周期的
ジョブとして登録される。登録要求を受けたスケジュー
リング部２２は、メモリ領域の確保を行ない、周期的ジ
ョブテーブル２２１に書き込みストリームとして登録す
る。また、新しいストリームデータ用のエントリをデー
タ配置テーブル２５２に準備する。なお、ダブルバッフ
ァの割り付けやタイムスロットの割り付けが不可能であ
る場合には、メモリ領域やディスク装置３の転送能力が
足りないのでそのストリームデータの書き込みを許可し
ないものとする。
【００６７】ネットワーク入出力装置が受信したデータ
は割り付けられたダブルバッファの片方の領域に保持さ
れる。データが１セグメント（転送時間Ｔ）の大きさに
達すると、スケジューリング部２２は受信したデータの
書き込み要求を制御装置２内部の要求受付部（図示せ
ず）に出す。同時に受信するバッファをもう一方のバッ
ファに切替える。書き込み要求には、バッファメモリの
アドレス、セグメントの大きさ、制限時間、書き込みデ
ィスク装置３の情報が含まれる。この制限時間は、次の
セグメントを確保するために周期Ｔでバッファメモリを
空けなければならないという制限である。また、書き込
みディスク装置３はディスク装置０，１，…，Ｎ−１，
０，…の順に指定される。
【００６８】スケジューリング部２２は、要求受付部か
ら取り出した要求が書き込み要求であった場合、その要
求Ｒｏを選択部２３へ渡す（図２のステップＳ１１）。
選択部２３は、優先度に従って優先順位が高いディスク
装置３を書き込みディスク装置候補Ｄｃとして選択し、
要求Ｒｏと書き込みディスク装置候補Ｄｃのディスク装
置識別子ＩＤ（Ｄｃ）を判定部２４へ渡す。優先度につ
いては前述した通りであり、例えば、書き込むディスク
装置Ｄｏが最も高く、それ以外のディスク装置３では、
現時点から周期Ｔの間でのアクセスが少ない順に優先度
を高くする。（ステップＳ１２，Ｓ１３） 判定部２４は，スケジューリング部２２内の周期的ジョ
ブテーブル２２１とアクセス要求テーブル２２２を検索
して、ディスク装置Ｄｃについて今後制限時間以内に空
きタイムスロットが存在するかどうかを調べる。存在す
る場合はスケジューリング可能と判定し、存在しない場
合は不可能と判定する。判定結果は選択部２３に返され
る。なお、この判定手段にはスケジューリング方式に応
じて様々な方式が適用される（ステップＳ１４，Ｓ１
５）。
【００６９】選択部２３は、返された判定結果がスケジ
ューリング可能であれば、ディスク装置Ｄｃを実際の書
き込みディスク装置Ｄｔとして選択して、そのディスク
装置識別子をスケジューリング部２２へ返す。判定結果
がスケジューリング不可能であれば、次に優先度の高い
ディスク装置３を書き込みディスク装置候補Ｄｃとして
上記の動作を繰り返す（ステップＳ１５，Ｓ１６）。
【００７０】スケジューリング部２２は、ディスク装置
識別子ＩＤ（Ｄｔ）を選択部２３から返されると、要求
Ｒｏとディスク装置識別子ＩＤ（Ｄｔ）の組をアクセス
要求テーブル２２２に登録する（ステップＳ１７）。
【００７１】なお、前述したように選択部２３及び判定
部２４は、上記のようにディスク候補を１つずつ選択し
判定する処理を繰り返す代わりに、全てのディスク装置
に対して判定を行ない、スケジューリング可能であると
判定されたディスク装置のうち最も優先度の高いディス
ク装置の識別子をスケジューリング部２２に返すように
しても良い。
【００７２】以上では書き込み要求のアクセス要求テー
ブル２２２への登録までの動作を説明してきたが、読み
出しストリームの場合には図５のタイムチャートで示し
たタイミングで読み出し要求がアクセス要求テーブル２
２２に登録される。
【００７３】スケジューリング部２２は、アクセス要求
テーブル２２２に基づき、各タイムスロットで各ディス
ク装置３が実行すべき命令を生成して各ディスク装置３
に送る。このとき、その命令が書き込み命令の場合、そ
のストリームデータに対応するデータ配置テーブル２５
２にセグメント番号、ディスク装置識別子ＩＤ（Ｄ
ｔ）、ディスク上のブロック番号、セグメントの大きさ
を登録する（図３のステップＳ２１〜Ｓ２５）。
【００７４】以上の動作によりネットワーク入出力部よ
り受信したストリームデータをとりこぼさずにディスク
装置３に格納することが可能である。しかし、各セグメ
ントがディスク装置０，１，…，Ｎ−１，０，…の順に
格納されている保証はないため、そのままでは図５のよ
うなタイミングでストリームを供給することができな
い。そこで、スケジューリング部２２では、負荷が低く
なり１ストリーム分またはそれ以上のバッファ領域を確
保できる状態になると、その領域を利用してセグメント
のディスク間移動を行なう。
【００７５】まず、データをディスク装置３に格納する
際に、データ移動予約テーブル２５１に必要な情報を記
録しておく。具体的には、スケジューリング部２２から
各ディスク装置３が実行すべき命令を生成して転送する
際に、要求Ｒｏで指定された本来の書き込みディスクＤ
ｏと選択部２３で選択された書き込みディスクＤｔとが
異なる場合には、書き込み命令をディスク装置３へ送る
と同時に、ストリームデータ識別子、セグメント番号、
本来の書き込みディスク装置３の識別子ＩＤ（Ｄ０）の
組をデータ移動予約テーブル２５１に登録しておく。こ
のストリームデータ識別子とセグメント番号により、そ
のセグメントの格納場所を記録してあるデータ配置テー
ブル２５２内のエントリを特定できる。
【００７６】データ移動予約テーブル２５１にエントリ
が存在する状態になり、バッファ領域が確保できる状態
になると、スケジューリング部２２はディスク装置間で
データを再配置させる。ここでは、スケジューリング部
２２が、データ移動予約テーブル２５１のエントリの存
在と、バッファ領域の確保の可能性をチェックし（図４
のステップＳ３１、Ｓ３２に対応）、データを再配置す
る場合には、バッファ領域を確保してデータ移動用のプ
ロセス（図４のステップＳ３３〜Ｓ３９に対応）を生成
するものとする。
【００７７】データ移動用のプロセスでは、まずデータ
移動予約テーブル２５１から１個のエントリの情報を取
り出して、そのエントリ自体はデータ移動予約デーブル
から削除する。
【００７８】取り出したエントリの情報には、そのセグ
メントが属するストリームデータ識別子ＳｔＩＤとセグ
ント番号ＳｅｇＮｏ、本来の書き込みディスク装置識別
子ＩＤ（Ｄ０）が含まれている。そのＳｔＩＤに対応す
るストリームデータの格納場所を示すデータ配置テーブ
ル２５２のＳｅｇＮｏで表されるエントリの情報を調べ
る。これにより、そのセグメントが格納されているディ
スク装置識別子ＩＤ（Ｄｔ）、セグメントが格納されて
いるブロック位置、セグメントの大きさが得られる。
【００７９】読み出し要求が完了したことを確認した後
で、ディスク装置Ｄｏ上でそのセグメントを格納するブ
ロックを確保する。その後、制限時間を指定せずに、デ
ィスク装置Ｄｏ、ブロック位置、大きさ、バッファ領域
を指定して書き込み要求を構成し、要求の待ち行列に積
む。そして、その書き込み要求の実行完了を待つ。書き
込み要求が完了したことを確認した後で、そのセグメン
トが格納されていたＤｔ上のブロックを全て解放する。
【００８０】以上、本発明を適用したビデオサーバの実
施形態について説明してきた。前述したように従来は、
ネットワークでの遅延等で書き込み周期がずれると、最
悪の場合には時間（Ｎ×Ｔ）だけ次の空きタイムスロッ
トを待つ必要があった。その時間データをバッファに保
持するためには１ストリーム当たりダブルバッファの割
り付けでは足りずに、セグメント（Ｎ＋１）個分のバッ
ファを準備する必要があった。
【００８１】しかし本発明をビデオサーバに適用するこ
とにより、書き込み周期がずれる場合であっても１書き
込みストリーム当たりダブルバッファを割り付ければ十
分であり、メモリ総量を削減することが可能であるとこ
ろで、セグメントのディスク間移動は、バッファ領域が
確保できるのであれば、そのセグメントが含まれるスト
リームデータの受信／送信中に並行して行なわれてもよ
い。
【００８２】ただし、セグメントのディスク間移動が完
全に終了していない期間では、そのセグメントが含まれ
るストリームデータの送信が途切れなく実行される保証
はない。そこで、セグメントのディスク間移動が完全に
終了していない期間にそのセグメントが含まれるストリ
ームデータの送信要求が到着した場合には、 （１）連続性の保証がないことをクライアントに通知し
た上で送信を開始する （２）ディスク間移動が完全に終了しない間は送信要求
を拒否する のいづれかの方針を選択して実行するのが望ましい。本
発明は、上述した実施の形態に限定されるものではな
く、その技術的範囲において種々変形して実施すること
ができる。
【００８３】
【発明の効果】本発明によれば、制限時間付きの書き込
み要求については、全てのアクセス要求の制限時間が保
証されると判定されたディスク装置にデータを格納する
ようにしたので、１つのディスク装置に対して書き込み
の制限時間を持つ書き込み要求が集中するような場合に
対処するために大量のバッファメモリを持たなくとも、
連続して発生する書き込み要求をデータを失うことなく
確実にディスク装置に格納することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータ格納装置の構
成を示す図
【図２】同実施形態におけるディスク装置の選択と判定
の処理手順の一例を示すフローチャート
【図３】同実施形態におけるデータ書き込み時の処理手
順の一例を示すフロ−チャー卜
【図４】同実施形態におけるデータ再配置の処理手順の
一例を示すフロ−チャー卜
【図５】本発明を適用するビデオサーバのディスクアク
セスのタイムチャートとバッファ利用タイムチャー卜を
示す図
【符号の説明】
２…制御装置 ３…ディスク装置 ４…メモリ装置 ２２…スケジューリング部 ２２１…周期的ジョブテーブル ２２２…アクセス要求テーブル ２３…書き込みディスク装置選択部 ２４…スケジューリング可能性判定部 ２５…データ管理部 ２５１…データ移動予約テーブル ２５２…データ配置テーブル
フロントページの続き (72)発明者 前田 誠司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 鳥井 修 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のディスク装置と、ディスク装置に対
    するアクセス要求をスケジュールする制御装置とを備え
    たデータ格納装置において、 あるディスク装置に制限時間付きの新しい書き込み要求
    を発行したと仮定した場合に、該書き込み要求を含むそ
    のディスク装置に対する全てのアクセス要求の制限時間
    が保証されるか否かを判定する手段と、 この手段により全てのアクセス要求の制限時間が保証さ
    れると判定されたディスク装置を、前記新しい書き込み
    要求について書き込み対象となるディスク装置として選
    択する手段と、 この手段により選択されたディスク装置に対する全ての
    アクセス要求の制限時間が保証されるようにそれら全て
    のアクセス要求をスケジュールして該ディスク装置に発
    行する手段とを備えたことを特徴とするデータ格納装
    置。
  2. 【請求項２】複数のディスク装置と、ディスク装置に対
    するアクセス要求をスケジュールする制御装置を持つデ
    ータ格納装置において、 指定ディスク装置に対する制限時間付きの新しい書き込
    み要求を受けた場合、該書き込み要求を含む該指定ディ
    スク装置に対する全てのアクセス要求の制限時間が保証
    されるか否かを判定する手段と、 この手段により全てのアクセス要求の制限時間が保証さ
    れると判定されなかった場合、前記指定ディスクとは異
    なるディスク装置を、前記新しい書き込み要求について
    書き込み対象となるディスク装置として選択する手段と
    を備えたことを特徴とするデータ格納装置。
  3. 【請求項３】各データが現在格納されているディスク装
    置と本来格納されるべきディスク装置との対応を記憶す
    る手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載
    のデータ格納装置。
  4. 【請求項４】複数のディスク装置に対するアクセス要求
    をスケジュールする制御装置によるデータ格納方法にお
    いて、 あるディスク装置に制限時間付きの新しい書き込み要求
    を発行したと仮定した場合に、該書き込み要求を含むそ
    のディスク装置に対する全てのアクセス要求の制限時間
    が保証されるか否かを判定し、 全てのアクセス要求の制限時間が保証されると判定され
    た場合、そのディスク装置を、前記新しい書き込み要求
    について書き込み対象となるディスク装置として選択
    し、 この選択されたディスク装置に対する全てのアクセス要
    求の制限時間が保証されるようにそれら全てのアクセス
    要求をスケジュールして該ディスク装置に発行すること
    を特徴とするデータ格納方法。
  5. 【請求項５】制限時間付きの書き込み要求が発生した際
    に、あるディスク装置に前記書き込み要求を発行したと
    仮定した場合にそのディスク装置に対する全てのアクセ
    ス要求の制限時間が保証されるディスク装置の集合に含
    まれ、且つその中で最も優先度の高いディスク装置を、
    前記書き込み要求について書き込み対象となるディスク
    装置として選択することを特徴とする請求項４に記載の
    データ格納方法。
  6. 【請求項６】あるデータを格納すべき特定のディスク装
    置が書き込み要求内で指定されている場合にはその特定
    のディスク装置を最も優先度の高いディスク装置とする
    ことを特徴とする請求項５に記載のデータ格納方法。
  7. 【請求項７】複数のディスク装置に対するアクセス要求
    をスケジュールする制御装置によるデータ格納方法にお
    いて、 指定ディスク装置に対する制限時間付きの新しい書き込
    み要求を受けた場合、該書き込み要求を含む該指定ディ
    スク装置に対する全てのアクセス要求の制限時間が保証
    されるか否かを判定し、 全てのアクセス要求の制限時間が保証されると判定され
    なかった場合、前記指定ディスクとは異なるディスク装
    置を、前記新しい書き込み要求について書き込む対象と
    なるディスク装置として選択することを特徴とするデー
    タ格納方法。
  8. 【請求項８】あるデータを格納すべき特定のディスク装
    置が書き込み要求内で指定されていて、且つ該特定のデ
    ィスク装置とは異なるディスク装置が書き込みディスク
    装置として選択された場合、 この選択された前記特定のディスク装置とは異なるディ
    スク装置にデータが書き込まれた後に、該データを該特
    定のディスク装置とは異なるディスク装置から読み出し
    て所定の記憶領域に一旦保持し、その後、該データを該
    所定の記憶領域から該特定のディスク装置に書き込むこ
    とを特徴とする請求項７に記載のデータ格納方法。
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