CN104137069B - 网络启动系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，抑制在具备读缓存机构的网络启动系统中终端的启动速度由于对本地磁盘的访问而降低这一情况。网络启动系统（100）经由网络（30）连接服务器（10）和具有存储装置（22a）的终端（20），终端具备经由读缓存驱动器在读取缓存区域中保存缓存的读缓存机构，读缓存机构具备映射表，该映射表示出与从服务器读取时的数据的地址相对应的读取缓存区域的地址，并且读缓存机构具有：从读取缓存区域的起始侧开始按顺序连续地保存缓存的单元；以及将与缓存相关联的地址保存在映射表中的单元，在使用缓存数据时，基于映射表访问读取缓存区域的地址。

Description

网络启动系统

技术领域

本发明涉及一种经由网络启动操作系统的网络启动系统。

背景技术

近年来，在经由网络启动操作系统(以下称为“OS”)的系统(以下称为“网络启动系统”)中，已知通常为了减少网络启动服务器的负载，而在客户终端侧的物理存储装置的一部分中具有读取专用的缓存(以下称为“读缓存机构(read cache mechanism)”)。

在专利文献1中公开了一种网络启动系统，在该网络启动系统中，终端用户所使用的PC(客户终端)的具有读缓存机构，其通过将网络启动服务器上的虚拟磁盘缓存在本地磁盘内而可以减少对服务器的网络访问。在上述网络启动系统中，即使在一齐启动多个客户终端的情况下，也在第2次及之后的启动时几乎不访问网络，从而客户终端的启动高速化。

专利文献1：国际公开第09－145274号公报

发明内容

如上所述，根据具有读缓存机构的现有网络启动系统，原本应该随着客户终端的缓存存储得越多而对服务器的网络访问越少，从而使终端的启动高速化，但在实际应用中，发现存储了足够的缓存的终端的启动速度反而降低。

因此，本发明人着眼于终端的存储有缓存的本地磁盘，通过调查发现了下述情况，即，在终端启动时，本地磁盘的磁头寻道增加，导致对本地磁盘频繁地进行访问。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其主要的技术课题在于，抑制在具有读缓存机构的网络启动系统中，由于客户终端启动时对本地磁盘的访问而使终端的启动速度降低这一情况。

本发明所涉及的网络启动系统，经由网络连接网络启动服务器和具有物理存储装置的客户终端，其中，该网络启动服务器提供包含用于在客户终端上进行动作的操作系统在内的磁盘镜像作为虚拟磁盘，客户终端具有：物理存储器，其可以暂时保存操作系统启动中所需的数据；以及用于经由网络访问服务器的网络界面，并且，操作系统具有用于驱动存储装置的读缓存驱动器，读缓存驱动器具有读缓存机构，其从客户终端接收到读取请求信号时，将从服务器读取时的数据作为缓存数据保存在存储装置的读取缓存区域中。并且，读缓存机构具有映射表，其示出与从服务器读取时的数据的地址相对应的读取缓存区域的地址，读缓存机构具有：缓存保存单元，其将从服务器读取时的数据从读取缓存区域的起始侧开始顺序地连续保存；以及映射表保存单元，其将从服务器读取时的数据地址和读取缓存区域的地址相关联地保存在映射表中，在使用缓存数据时，基于从服务器读取时的数据地址和映射表，访问读取缓存区域的地址。

根据该结构，通过将从服务器读取时的数据作为缓存数据而存储在从缓存区域的起始侧开始连续的区域中，从而将现有技术中保存在不同区域的缓存数据限定在从缓存区域的起始侧开始连续的区域中保存，因此，可以缩短访问缓存数据的时间。

读缓存机构还可以具有下述单元，即，在终端启动时将映射表读入物理存储器，并且将从读取缓存区域的起始侧开始按顺序连续地将主要在终端启动时所需的信息集中读入物理存储器的单元，在使用缓存数据时，基于在终端启动时读入物理存储器的映射表，主要访问读入物理存储器中的缓存区域的地址。

根据该结构，在终端启动中基本不需访问本地磁盘上的缓存区域，主要通过访问读入物理存储器上的映射表及缓存数据就可以启动终端。

读缓存机构也可以具有在确保读取缓存区域之前预先对读取缓存区域进行初始化的单元，在通过初始化单元对读取缓存区域进行初始化后，在读取缓存区域中保存缓存数据。

根据该结构，可以在缓存区域的起始侧开始存储终端启动时所需的信息。因此，在从读取缓存区域的起始侧开始按顺序连续地将终端启动时所需的信息集中读入物理存储器上的情况下，可以使读入该物理存储器上的缓存数据的量减少。

存储装置还可以具有缓存管理区域，其至少保存读取缓存区域的容量的最大值。根据该结构，可以限制在读取缓存区域中保存的缓存数据。现有技术需要将读取缓存区域的容量设置为与服务器侧的磁盘镜像的容量相同，但在本发明中,可以预先将读取缓存区域的容量的最大值设置为小于磁盘镜像的容量。

还可以在缓存管理区域中保存示出缓存数据末尾的地址。根据该结构，可以容易地在缓存管理区域的缓存数据末尾存储缓存。另外，可以在缓存数据超过读取缓存区域的容量的最大值的情况下，使读缓存机构的动作停止，以不再存储缓存数据。

也可以使读缓存机构使用示出缓存数据末尾的地址，以下述步骤在读取缓存区域中存储缓存数据。

(a)使读取缓存区域的结束标识移动要存储的缓存数据的大小，保存移动后的结束标识。

(b)将要存储的缓存数据保存在读取缓存区域的末尾。

(c)在映射表中将要存储的缓存数据的服务器侧的地址和读取缓存区域的地址相关联地进行保存。

发明的效果

在本发明所涉及的网络启动系统中，通过将从服务器读取的数据作为缓存数据存储在从缓存区域的起始侧开始连续的区域中，从而可以缩短访问缓存数据的时间。

此外，具有读缓存机构在终端启动时将映射表读入物理存储器、并且从读取缓存区域的起始侧开始按顺序连续地将主要在终端启动时所需的信息集中读入物理存储器的单元的情况下，可以主要通过访问读入物理存储器上的映射表及缓存数据，使终端启动。

此外，在读缓存机构具有确保读取缓存区域时对读取缓存区域进行初始化的单元，利用初始化单元对读取缓存区域进行初始化后,在读取缓存区域中保存缓存数据的情况下，可以在缓存区域的起始侧储存终端启动时所需的信息。

以上任意一种效果都可以抑制由于对本地磁盘的访问而使客户终端的启动速度降低这一情况。

附图说明

图1是用于说明第1实施方式的网络启动系统的基本结构的示意图。

图2是用于说明第1实施方式的读取缓存区域的动态管理的示意图。

图3是表示第1实施方式的缓存管理标头、映射表及读取缓存区域的图。

图4是用于说明在第2实施方式的网络启动系统中读入客户终端的物理存储器的示意图。

图5是用于说明现有的读取缓存区域的管理的示意图。

具体实施方式

(第1实施方式)

下面，参照附图，详细说明本发明中的网络启动系统的第1实施方式。首先，例示具有以本发明为前提的读缓存机构的网络启动系统的一个实施方式进行说明。各实施方式的记载是以理解本发明的技术构思为目的而进行解释的，并非将实施方式的记载作为限定解释。

(1)网络启动系统的整体结构

图1是用于说明第1实施方式的网络启动系统的基本结构的示意图。如图1所示，网络启动系统100经由网络30连接有服务器10和多台客户终端20(20a、…)。服务器10具有物理磁盘11，客户终端20a分别具有作为物理存储装置的物理磁盘21a、和虚拟磁盘22a，服务器10和客户终端20均具有未图示的CPU及物理存储器等基本结构。在物理磁盘11中保存有各客户终端20(20a、…)首次启动时读入的OS的磁盘镜像。此外，物理磁盘表示具有实体的硬盘及其它存储介质。物理磁盘21a具有在逻辑层可以识别的第1分区P1和在物理层可以识别的第2分区P2。在第2分区P2中主要分配有读取缓存区域和缓存管理区域。

作为客户终端20a的基本动作，通过将终端20a的过滤驱动器将对物理磁盘21a的读写访问变换为网络访问，从而终端20a的CPU不对物理磁盘21a进行访问，而利用网络界面访问经由网络连接的服务器10上的磁盘镜像。客户终端20a具有作为读缓存机构起作用的读缓存驱动器。读缓存驱动器是一种程序，主要进行针对物理磁盘21a的读取缓存区域的数据访问(写入及读取)。读缓存驱动器进行下述工作，即，将从服务器10读取的数据保存在物理磁盘21a内而进行读取缓存。此外，也可以使用管理标志，不使用在缓存后进行过哪怕一次写入的缓存数据。

图5是用于说明现有的读取缓存区域的管理的示意图。如图5所示，在现有的读取缓存区域A2中，预先确保与客户终端20a的磁盘镜像相同的容量，与终端20a的磁盘镜像相对而以成为同一地址的方式保存缓存数据。这样，由于已完成缓存的区域Rc分布在读取缓存区域A2内的多个区域中，因此，在终端20a启动时，频繁发生对磁盘51a的随机访问，与此相伴，发生多次磁头寻道。另外，如果在终端的磁盘51a上还具有写入缓存机构，以使得已完成缓存的数据中发生了写入的数据不会被利用，则对磁盘51a的访问也进一步增加，频繁发生随机访问而发生多次磁头寻道。

(2)读取缓存区域的动态管理

图2是用于说明第1实施方式的读取缓存区域的动态管理的示意图。如图2所示，物理磁盘21a具有第1分区P1和第2分区P2。此外，在物理磁盘21a中，由分区的边界B划分第1分区P1和第2分区P2这两个。第2分区P2具有缓存管理区域Ac、映射表T和读取缓存区域A1。在缓存管理区域Ac中，作为缓存管理标头而保存有读取缓存区域A1的容量的最大值。

映射表T是示出与从服务器10读取时的数据的地址相对应的读取缓存区域A1的地址的关联表。具体地说，是将由读缓存驱动器从服务器10读取的数据的地址即服务器10侧的物理磁盘11中保存的客户终端20a的磁盘镜像的地址、与已完成缓存的区域A1的地址进行关联的关联表。例如，读缓存驱动器通过使用从服务器10读取时的地址和映射表T，可以访问已完成缓存的客户终端20a的磁盘镜像的数据。在映射表T中1次登录需要4字节，如果将保存在读取缓存区域A1中的缓存数据以1字段(512字节)为单位进行管理，则与40G字节的客户终端20a的磁盘镜像相对，映射表T的大小为320M字节左右。如果映射表T的大小过大，则保存需要时间，因此，优选增大管理缓存数据的单位而减少映射表T的大小。例如，如果将缓存数据以4096字节为单位进行管理，则相对于40G字节的客户终端20a的磁盘镜像，映射表T的大小为40M字节左右。

图3是表示第1实施方式的缓存管理标头、映射表及读取缓存区域的图。如图3所示，读缓存驱动器在访问保存在客户终端20a的磁盘镜像的地址a中的数据的情况下，基于映射表T而访问读取缓存区域A1的地址1。

在读取缓存区域A1中，如图2所示，将客户终端20a的磁盘镜像的数据，按照读缓存驱动器读入的顺序，从位于起始侧的地址S开始沿虚线的箭头方向连续保存缓存数据。

在读取缓存区域A1中存储缓存数据R的步骤如下所示。在读取缓存区域A1中，例如读缓存驱动器使用示出缓存数据存储到哪里的标识(以下称为“结束标识”)E，管理已完成缓存的数据(缓存数据)的末尾。结束标识E是示出缓存数据的末尾的地址。

(a)首先，如图2所示，使读取缓存区域A1的末尾的结束标识E1沿箭头方向(向后侧)移动Ed，作为结束标识E2保存在缓存管理区域Ac中。

(b)然后，将缓存数据R保存在读取缓存区域A1的末尾(从结束标识E1开始的后侧)。

(c)然后，在映射表T中追加与缓存数据R相关的地址，保存映射表T。

此外，结束标识E2在到达读取缓存区域A1的最大容量的情况下，以后不再存储新缓存数据。

如果在每次向读取缓存区域A1中存储缓存数据时都进行映射表T及结束标识E的保存，则花费时间，因此，优选定期进行、例如1分钟进行1次。

在第1实施方式的网络启动系统中，通过利用映射表T对读取缓存区域A1进行动态管理，从而读取缓存区域A1成为已完成缓存的区域，该已完成缓存的区域被限定在从读取缓存区域A1的起始侧的地址S开始连续的区域中，因此，可以缩短访问缓存数据的时间。另外，还可以无需如现有技术的读取缓存区域A2那样预先确保与客户终端20a的磁盘镜像相同的容量，可以减少读取缓存区域A1的最大容量。

在第1实施方式的网络启动系统中，也可以同时使用将缓存数据利用上述映射表T进行动态管理而存储的方式和图5所示的现有存储方式，对缓存数据进行存储。

(第2实施方式)

图4是用于说明在第2实施方式的网络启动系统中客户终端启动时终端的物理存储器的读入的示意图。在第2实施方式的网络启动系统中为下述方式，即，以第1实施方式的网络启动系统100作为主要结构，在客户终端启动时减少对物理磁盘21a的读写访问。

如图4所示，客户终端20a在启动时，将映射表T及已完成缓存的区域F集中读入物理存储器23a。在已完成缓存的区域F中存储主要在客户终端20a启动时所需的信息，该已完成缓存的区域F从读取缓存区域A1的起始侧的地址S开始按顺序连续地读入物理存储器23a中。由此，可以减少在客户终端20a启动时对读取缓存区域A1的访问。

在第2实施方式的网络启动系统中，通过在客户终端20a启动时将主要在客户终端20a启动时所需的信息读入终端的物理存储器中，从而可以减少对读取缓存区域A1的访问而启动终端20a。

在这里，例如如果在通过读缓存驱动器确保读取缓存区域A1所使用的区域时，对读取缓存区域A1所使用的区域进行初始化而将该区域的数据完全删除，然后启动客户终端20a而向读取缓存区域A1存储缓存数据，则在读取缓存区域A1的地址S侧存储主要在终端启动时所需的信息。

因此，在确保读取缓存区域A1所使用的区域时，通过完全删除读取缓存区域A1所使用的区域的数据后，在该缓存区域A1中存储缓存数据，从而可以在如图4所示的已完成缓存的区域F中存储主要在客户终端20a启动时所需的信息。此外，该已完成缓存的区域F在通常的OS中例如为300～400M字节左右。

由此，通过将该已完成缓存的区域F从第2分区P2的起始侧的地址S开始按顺序连续地(顺次)集中读入物理存储器23a中，并使用该读入的物理存储器23a的缓存数据，从而可以减少对读取缓存区域A1的访问而启动终端20a。

为了评价本实施方式的网络启动系统，使用下述网络启动服务器及客户终端，以下述条件(1)～(4)分别计测客户终端的启动时间。

(i)网络启动服务器

CPU：Xeon(注册商标)L5410 2.33GHz×2

Memory：16GB

OS：Windows(注册商标)Server 2008 Standard SP2(x64)

(ii)客户终端(Express5800/51Ma)

CPU：Core2Duo T7500 2.20GHz×1

Memory：4GB

OS：Windows(注册商标)7

HDD：149GB(HTS545016B9A300)

网络启动服务器和客户终端之间经由千兆以太网(GbE)连接。启动时间在网络启动服务器连接有其它客户终端的共享状态下进行计测。确认到网络启动服务器的CPU负载及内存容量具有裕量，对计测不产生较大影响。

条件(1)不具有读缓存机构的通常的网络启动系统

条件(2)现有方式的使用读缓存机构的网络启动系统

条件(3)上述第1实施方式的网络启动系统

条件(4)上述第2实施方式的网络启动系统

启动时间的计测结果：(秒)

其中，测定I是指从OS开始启动至显示登录画面为止的时间。测定II是指从OS开始启动至登录而显示桌面后，按下键盘的规定按键而显示开始菜单为止的时间。不包含用于登录的输入ID及密码的时间。

根据上述启动时间的计测结果，可知通过在终端启动时减少对物理磁盘的随机访问，缩短了客户终端的启动时间。

在第2实施方式中，针对仅使用读入物理存储器的缓存数据的情况进行了说明，但也可以将读入物理存储器的缓存数据和保存在物理磁盘中的缓存数据进行区分使用，或者也可以合用。

标号的说明

10 服务器(网络启动服务器)

11 物理磁盘(硬盘)

20 客户终端

20a 客户终端

21a 磁盘

22a 虚拟磁盘(vDisk)

23a 物理存储器

30 网络

100 网络启动系统

A1 读取缓存区域

P1 第1分区

P2 第2分区

F 已完成缓存的区域

Rc 已完成缓存的区域

R 要追加的缓存

Claims (6)

1.一种网络启动系统，其经由网络与网络启动服务器和具有物理磁盘的客户终端连接，其中，该网络启动服务器提供包含在客户终端上进行动作的操作系统的磁盘镜像作为虚拟磁盘，

所述客户终端具有：物理存储器，其可以暂时保存所述操作系统启动中所需的数据；以及用于经由所述网络访问所述服务器的网络界面，并且

所述客户终端具有用于驱动所述物理磁盘的读缓存驱动器，

所述读缓存驱动器具有读缓存机构，所述读缓存机构在从所述客户终端接收到读取请求信号时，将从所述服务器读取时的数据作为缓存数据保存在所述物理磁盘的读取缓存区域中，

所述读缓存机构具有映射表，所述映射表示出与从所述服务器读取时的数据的地址相对应的所述读取缓存区域的地址，

所述读缓存机构具有：缓存保存单元，其将从所述服务器读取时的数据从所述读取缓存区域的起始侧开始按顺序连续地保存；以及

映射表保存单元，其将从所述服务器读取时的数据的地址和所述读取缓存区域的地址相关联地保存在所述映射表中，

在使用所述缓存数据时，基于从所述服务器读取时的数据的地址和所述映射表，访问所述读取缓存区域的地址。

2.根据权利要求1所述的网络启动系统，其特征在于，

所述读缓存机构具有下述单元，即，

在所述终端启动时将所述映射表读入所述物理存储器，并且从所述读取缓存区域的起始侧开始按顺序连续地将主要在终端启动时所需的信息集中读入所述物理存储器中的单元，

在使用所述缓存数据时，基于在所述终端启动时读入所述物理存储器中的映射表，主要访问读入所述物理存储器中的、所述读取缓存区域的地址。

3.根据权利要求1或2所述的网络启动系统，其特征在于，

所述读缓存机构具有初始化单元，其在确保所述读取缓存区域之前，预先对所述读取缓存区域进行初始化，

在通过所述初始化单元对所述读取缓存区域进行初始化之后，在所述读取缓存区域中保存缓存数据。

4.根据权利要求1或2所述的网络启动系统，其特征在于，

所述物理磁盘还具有缓存管理区域，其至少保存所述读取缓存区域的容量的最大值。

5.根据权利要求4所述的网络启动系统，其特征在于，

在所述缓存管理区域中还保存有示出缓存数据末尾的地址。

6.根据权利要求5所述的网络启动系统，其特征在于，

所述读缓存机构使用示出所述缓存数据末尾的地址，以下述步骤在所述读取缓存区域中存储缓存数据，即，

(a)使所述读取缓存区域的结束标识移动要存储的缓存数据的大小，保存移动后的结束标识；

(b)将所述要存储的缓存数据保存在所述读取缓存区域的末尾；

(c)在所述映射表中将所述要存储的缓存数据的所述服务器侧的地址与所述读取缓存区域的地址相关联地进行保存。