DE10036726A1

DE10036726A1 - Skalierbares Multimedia-Dateisystem für Netzergänzungsspeichergeräte

Info

Publication number: DE10036726A1
Application number: DE10036726A
Authority: DE
Inventors: Sarit Mukherjee; Ibrahim M Kamel; Prasant Mohapatra
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2001-03-29
Also published as: GB0018082D0; GB2357171B; GB2357171A; US6466978B1; JP3716166B2; JP2001117807A

Abstract

Ein Multimedia-Dateisystem zur Verbreitung von Information zwischen einer Multimedia-Arbeitsstation und einem Netzwerkspeichergerät über ein Netzwerk. Das Dateisystem besitzt einen Cluster, der einen Clustermanager und mindestens einen Dateimanager in jedem Netzwerkspeichergerät aufweist. Der Clustermanager, der auf einer Arbeitsstation angeordnet ist, besitzt eine Zugangssteuerung zur Steuerung des Zugangs einer Anfrage von einer Arbeitsstation für eine Dateioperation auf einer ausgewählten Datei. Eine Netzwerkbandbreitenanforderung von der Zugangssteuerung wird durch einen Netzwerkstatusbestimmer beantwortet, der in dem Clustermanager vorgesehen ist. Der Netzwerkstatusbestimmer bestimmt die verfügbare Netzwerkbandbreite. Jeder Dateimanager ist auf einer der Arbeitsstationen angeordnet. Die Dateimanager verwalten die Dateiwartungsprozeduren von zugehörigen Dateien, die auf dem Netzwerkspeichergerät abgelegt sind. Jeder Dateimanager weist einen Plattenstatusbestimmer zur Bestimmung der verfügbaren Plattenbandbreite auf. Der Plattenstatusbestimmer antwortet auf eine Anforderung von der Zugangssteuerung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Dateisystem zur Speicherung von Multimedia-Daten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein kostengünstiges, skalier bares, herstellerungebundenes Dateisystem, das zur Speicherung und zum Abrufen von Daten entweder mit Echtzeit- oder großen Mengenanforderungen verwendet werden kann.

Durch die letzten Fortschritte in der Netzwerk- und Speichertechnik und den fort schreitenden Multimedia-Anwendungen entsteht ein zunehmendes Interesse an der Bereitstellung von verbesserten Speicher- und Abrufmöglichkeiten von Multimedia- Daten. Fernunterricht und Ausbildung, Multimedia-Unterhaltung, Nachrichten bearbeitung und Verteilung, Video-on-Demandservices in Hotels und Unternehmen, Multimedia-Kommunikation und Werbung sind einige der Anwendungen, von denen erwartet wird, daß sie von einem verbesserten Speicher- und Abrufprozeß profitieren werden. Multimedia-Datentypen weisen Audio- und Videodaten in einer Vielzahl von Formaten ebenso wie Texte und Bilder auf.

Erhöhte Randbedingungen werden an die Speicherung und den Abruf von Multi media-Daten gegenüber traditionellen Textdaten und numerischen Daten gestellt durch inhärente Unterschiede in den Eigenschaften des Datentyps. Im Gegensatz zu Textdaten sind Multimedia-Audio- und -videodaten, als sogenannte kontinuierliche Medien nur vernünftig, wenn sie im zeitlichen Zusammenhang abgespielt werden. Zusätzlich erfordern kontinuierliche Mediendaten gewöhnlich eine große Menge an Speicherplatz und stellen große Anforderungen an die Bandbreite der Server.

Allgemein verwenden herkömmliche Systeme einen zentralen Serveransatz, der üblicherweise nicht gut skaliert, um gesteigerte Brandbreitenanforderungen durch die vergrößerte Systemgröße zu erfüllen.

Daher ist es wünschenswert, ein Dateisystem für Multimedia-Anwendungen bereit zu stellen, bei dem die Arbeitsstationen über ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk mit Netzergänzungsspeichersystemen verbunden sind. Zusätzlich ist es wünschenswert, daß das Dateisystem zur Verwendung mit einem serverlosen System oder bei ver teilten Servern, bei denen die Systemverwaltung über die Server verteilt erfolgt, verwendet werden kann. Ebenfalls ist es wünschenswert, daß das Dateisystem im Hinblick auf die Performance sowie die Einfachheit der Implementierung skaliert ist. Zusätzlich ist es für das Dateisystem wünschenswert, Echtzeitdatenoperationen sowie Nicht-Echtzeitdatenobjekte zu unterstützen. Weiterhin ist für das System wünschenswert, Dateisicherheit bereit zu stellen und im Fall von Fehlern ordnungs gemäß sich abzuschalten (gracefully degrade).

Die vorliegende Erfindung schafft ein Multimedia-Dateisystem zur Kommunikation von Informationen zwischen einer Multimedia-Arbeitsstation und einem Netzwerk speichergerät über ein Netzwerk. Das Dateisystem weist einen Cluster auf, der einen Clustermanager und mindestens einen Dateimanager für jedes Netzwerkspeicher gerät aufweist. Der Clustermanager ist auf einer Arbeitsstation angeordnet und weist eine Zugangssteuerung zur Steuerung des Zugangs einer Anfrage von einer Arbeits station für eine Dateioperation für eine ausgewählte Datei auf. Eine Netzwerkband breitenanforderung von der Zugangssteuerung wird durch einen Netzwerkstatus bestimmer beantwortet, der in dem Clustermanager vorgesehen ist. Der Netzwerk statusbestimmer bestimmt die zur Verfügung stehende Netzwerkbandbreite. Jeder Dateimanager ist auf einer der Arbeitsstationen angeordnet. Die Dateimanager ver walten Dateiwartungsprozeduren von entsprechenden Dateien, die auf den Netz werkspeichergeräten liegen. Jeder Dateimanager weist einen Plattenstatusbestimmer zur Bestimmung der zur Verfügung stehenden Plattenbandbreite auf. Der Platten statusbestimmer spricht auf eine Anforderung der Zugangssteuerung hin an.

Für ein vollständiges Verständnis der Erfindung, seiner Aufgaben und Vorteile, mag Bezug genommen werden auf die nachfolgende Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1A ein Netzwerkdatagramm, das ein herkömmliches Multimedia-Daten system zeigt,

Fig. 1B ein Netzwerkdatagramm, das die gegenwärtig bevorzugte Ausfüh rungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 2A ein Netzwerkdatagramm, das eine allgemeine Übersicht einer gegen wärtig bevorzugten Ausführungsform für ein spezielles verteiltes Server-Dateisystem, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist,

Fig. 2B ein Netzwerkdatagramm, das einen allgemeinen Überblick einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform für ein kooperatives, verteiltes Server-Dateisystem, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 2C ein Netzwerkdatagramm, das einen allgemeinen Überblick einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines dynamischen Plattenmanager-Dateisystems zeigt, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 2D ein Netzwerkdatagramm, das einen allgemeinen Überblick über ein gegenwärtig bevorzugtes Ausführungssystem eines Hybrid-Datei systems zeigt, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorlie genden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 3A ein Netzwerkdatagramm, das einen allgemeinen Überblick über eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform eines Passivplatten- serverlosen Dateisystems zeigt, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 3B ein Netzwerkdatagramm, das einen allgemeinen Überblick zu einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines semiaktiven Plattenserverlosen Dateisystems zeigt, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das das Verfahren zur Verwaltung der Band breite zeigt,

Fig. 5A ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Sperren und Entsperren von Dateien und Tabellen zeigt,

Fig. 5B ein Datagramm, das eine gesperrte Anordnung zeigt,

Fig. 6A ein Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines speziellen verteilten Server-Dateisystems, das in Übereinstim mung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 6B ein genaues Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Ausfüh rungsform eines speziellen verteilten Server-Dateisystems, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 6C ein Ablaufdiagramm, das einen Vorgang zur Zugangssteuerung von Dateioperationen in einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines speziellen verteilten Server-Dateisystems zeigt, das in Überein stimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 7A ein Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines kooperativen verteilten Server-Dateisystems, das in Überein stimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 7B ein näheres Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Ausfüh rungsform eines kooperativen verteilten Server-Dateisystems, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 7C ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Zugangssteuerung von einer Dateioperation in einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungs form eines kooperativen verteilten Server-Dateisystems zeigt, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 8A ein Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines dynamischen Diskmanager-Dateisystems, das in Übereinstim mung mit den Prinzipien der Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 8B ein näheres Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Ausfüh rungsform eines dynamischen Plattenmanager-Dateisystems, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 8C ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Zugangssteuerung einer Dateioperation in einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines dynamischen Plattenmanager-Dateisystems, das in Überein stimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 9A ein Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines Hybrid-Dateisystems, das in Übereinstimmung mit den Prin zipien der Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 9B ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Zugangssteuerung eines Dateisystems in einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines Hybrid-Dateisystems zeigt, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 9C ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Verwaltung der Ausdeh nung und des Zusammenziehens eines Clusters in einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines Hybrid-Dateisystems zeigt, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 9D ein detailliertes Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Aus führungsform eines Hybrid-Dateisystems, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 10A ein Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines Passivplatten-serverlosen Dateisystems, das in Übereinstim mung mit den Prinzipien der Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 10B ist ein detailliertes Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines Passivplatten-serverlosen Dateisystems, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 10C ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Zugangssteuerung für eine Dateioperation in einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungs form eines Passivplatten-serverlosen Dateisystems zeigt, das in Über einstimmung mit den Prinzipien der Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 11A ein Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform eines semiaktiven Platten-serverlosen Dateisystems, das in Überein stimmung mit den Prinzipien der Erfindung konfiguriert ist,

Fig. 11B ein detailliertes Blockdiagramm einer gegenwärtig bevorzugten Aus führungsform eines semiaktiven Platten-serverlosen Dateisystems, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfin dung konfiguriert ist, und

Fig. 11C ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Zugangssteuerung für eine Dateioperation in einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungs form eines semiaktiven Platten-serverlosen Dateisystems zeigt, das in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist.

Fig. 1A zeigt ein herkömmliches Dateisystem 10 für Netzergänzungsspeichergeräte 12, das mehrere Arbeitsstationen 14 durch ein Netzwerk 16 bedient. Ein zentraler Server 18 steuert den Zugang der Arbeitsstationen 14 zu dem Speichergerät 12, das in einem inneren Steuernetzwerk 20 angeordnet ist. Der zentrale Server 18 ist ein einzelner spezieller Knoten, der die Zugangsvorgänge sowie andere Dateizugriffe, Lese/Schreib-Operationen und Sicherheitsfragen bearbeitet. Sämtliche Lese/Schreib- Operationen werden genehmigt und durchgeführt von dem zentralen Server. Folg lich ist die Verwirklichung des Dateisystems 10 einfach und die für die Daten integrität erforderliche Netzwerkbandbreite gering. Ebenfalls aufgrund der zentralen Steuerung kann die Dateisicherheit einfach hergestellt werden. Der zentrale Server- Ansatz ist jedoch durch Skalierungsprobleme und Fragen der Fehlertoleranz beschränkt. Die Skalierbarkeit wird ein Problem, da die ansteigende Anzahl von Arbeitsstationen eine zunehmende Nachfrage nach Serverbandbreite hervorruft, um die wachsende Anzahl von Dateioperationsanfragen zu bedienen. Der zentrale Server ist ebenfalls eine mögliche Stelle für einen Einpunktfehler, der eine Systemunterbrechung hervorruft. Der Fehler wird gleichzeitig eine ungünstige Wir kung auf alle Arbeitsstationen haben. Obwohl ein Spiegel des Servers aufrechter halten werden kann, tritt kein günstiges Abschalten (graceful degradation) auf, wenn der Server versagt. Statt dessen tritt ein zeitweiser Abbruch der Serverperformance auf, bevor der Spiegel des Servers wirksam wird.

Fig. 1B zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen verteilten Server- Dateisystems 30. In dem Dateisystem 30 werden Auslastung und Funktionen des Servers von einem Satz von speziellen Netzwerkknoten geteilt. Folglich ist die Auslastung über die Server verteilt, was eine Skalierbarkeit des Systems ermöglicht. Skalierbarkeit wird durch die Verwendung zusätzlicher Server erreicht, wenn die Anzahl von Arbeitsstationen zunimmt. Mit dem verteilten Server-Datei-System 30 gibt es nicht einen einzigen Fehlerpunkt. Wenn ein Fehler auftritt, schaltet das System günstig ab, indem die Auslastung des ausgefallenen Servers reibungslos auf die anderen Server verteilt wird. In jedem Fall betrifft das Versagen eines Servers nur eine Untermenge der Arbeitsstationen. Mit zunehmender Anzahl von Knoten, die als Server dienen, ist das Sicherheitsniveau geringer als das des einen zentralen Servers. Zusätzlich erfordert das Teilen von Betriebsmitteln ebenso wie das Auf rechterhalten von konsistenter Information über sämtliche Server den Einsatz eines Steueralgorithmus.

Verschiedene Geräte des Dateisystems 30 sind durch ein Netzwerk 32 verbunden, das einen Kommunikationsrahmen bereitstellt. In der vorliegenden Ausführungs form wird ein Glasfasernetz verwendet für das Netzwerk 32, jedoch ist es im Rah men der Erfindung möglich, andere Netzwerke, wie beispielsweise Ethernet oder SCSI, zu verwenden. Speichergeräte 34 verbinden das Netzwerk zur Speicherung und Versorgung mit Multimedia-Dateien, wie beispielsweise Audio-Daten-Dateien, Video-Daten-Dateien und Video-Daten-Objekten. Beispiele von Speichergeräten, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen, weisen logische Platten, wie beispielsweise eine einzelne Platte oder ein Satz von Platten, auf, durch welche eine Datei abgetrennt (stripped) ist. Mehrere Arbeitsstationen 36, die mit dem Netzwerk 30 verbunden sind, um Zugang zu dem Speichergerät 34 zu erhalten und den ver schiedenen Multimedia-Dateien auf den Speichergeräten. Ein oder mehrere Server 38 sind mit dem Netzwerk 32 zur Steuerung der Zugangsvorgänge der Klienten 36 ebenso wie alle anderen Dateizugriffe, Datei/Lese/Schreibvorgänge und Datei sicherheitsfragen zuständig. Obwohl ein spezieller Server 38 in Fig. 1B dargestellt ist, liegt es im Rahmen der Erfindung, die Funktionen des Servers 38 auf andere Netzwerkgeräte, wie beispielsweise die Arbeitsstation 36 und die Speichergeräte 34, zu verteilen.

Zwei Hauptperformance-Vorteile kommen aus der Verwendung verteilter Datei systeme, die mit dem Netzwerk verbundene Speichergeräte 34 verwenden. Erstens werden einfache datenintensive Operationen von den Servern 38 heruntergeladen, und folglich kann eine größere Anzahl von Arbeitsstationen 36 durch die Server 38 unterstützt werden. Zweitens durch Anbinden der Datenzugangsberechnung und Netzwerkübertragungsbandbreite an jedes Speichergerät 34 skaliert die zusammen genommene Übertragungsbandbreite mit den Speichergeräten 34 (statt mit dem Serverspeicher oder der Netzwerkbandbreite). Zusätzlich ist es nicht notwendig, Daten durch den Server 38 zu speichern und weiterzuleiten.

Serverfunktionen

Es gibt mehrere Aufgaben, die der Server 38 in einer Multimedia-Dienstumgebung möglicherweise zu verwalten hat. Die Aufgabe schließen das Plattenbandbreiten- Management, das Netzwerkbandbreiten-Management, das Datei-Sperr-Management, Sicherheitsfragen, freies Listen-Management, Fehlertoleranz, Metadaten-Manage ment und Scheduling ein. Das Plattenbandbreiten-Management ist eine Operation mit geringer Last, die das Prüfen der verfügbaren Speichergerätbandbreite und der angefragten Bandbreite einschließt, um die Zugangssteuerung zu vervollständigen.

Die Aufgabe des Netzwerkbandbreiten-Managements ist ebenfalls eine Operation mit einer geringen Last, bei der der Server 38 die verfügbare Netzwerkbandbreite prüft, während die Zugangssteuerung durchgeführt wird. Das Datei-Sperr-Manage ment weist das Aufrechterhalten des Lese/Schreib/Sperrens auf, um die Daten integrität zu erhalten und eine Dateisperrung von einer nicht antwortenden Arbeits station wieder aufzuheben. Eine Schreibsperre stellt sicher, daß nur einer Arbeits station gestattet ist, eine Datei gleichzeitig zu ändern. Eine Schreibsperre wird ver wendet, um den Arbeitsstationen 36 Änderungen in den Daten mitzuteilen, nachdem die Daten durch die Arbeitsstationen 36 cache-gespeichert wurden zum Lesen. Lese sperren bilden eine große Last für den Server 38. Die Sicherheitsaufgabe für das System 30 ist eine große Last auf dem Server 38, die den beschränkten Zugriff zu ausgewählten Dateien für bestimmte Arbeitsstationen einschließt. Die Aufgabe zur Verwaltung der freien Serverliste weist das Aufrechterhalten einer freien Liste von Blöcken auf, die zur Reservierung durch Schreibvorgänge auf den Speichergeräten 34 zur Verfügung stehen. Nach einer Schreibanforderungszulassung stellt der Server 38 die Adressen der freien Blöcke der Arbeitsstation 36 bereit, die um Erlaubnis zum Schreiben gefragt hatte. Verwaltung der freien Liste bildet eine große Last. Aufgaben der Fehlertoleranz weisen das Spiegeln von Speichergeräten und Steuer dateien ebenso wie andere Fehlerwiederherstellungstechniken auf. Die bevorzugte Antwort auf einen Fehler schließt ein weiches Abschalten von Systemperformance ein, jedoch bildet das zeitweise Herunterfahren von Systemperformance, bis eine Ersatzeinheit bereit steht, ebenfalls eine gültige Performance-Option. Beide Fehler toleranztechniken stellen eine große Last für den Server dar. Metadaten-Manage ment ist eine mittlere Last für den Server, die in einem serverlosen Dateisystem erforderlich ist, wenn die Arbeitsstationen Metadaten-Informationen cache- speichern. Wenn Schreiboperationen durch andere Arbeitsstationen eine Verände rung der Metadaten verursachen, bildet die als Server agierende Arbeitsstation logisch die cache-gespeicherten Metadaten ab und informiert die anderen Arbeits stationen, die neuen Metadaten erneut zu laden. Zwei Arten von Scheduling-Auf gaben erfordern Speicherserver, Platten-Scheduling und Netzwerkbandbreiten- Scheduling. Die Platten-Scheduling-Algorithmen minimieren die Plattenkopf bewegung, während die Echtzeit-Bedingungen der Anforderungen erfüllt werden. Der Netzwerk-Scheduler reserviert die Netzwerkbandbreite durch Anfragen, die zeitlich gemultiplext sind.

Dateisystem mit verteilter Serverkonfiguration

Fig. 2A bis 2D zeigen einige Ausführungsformen von verteilten Serverkonfigura tionen, die innerhalb des Bereichs der Erfindung liegen. Jede von den verteilten Serverkonfigurationen besitzt Stärken und Schwächen, die die Umgebung vorgeben, in der die spezielle Serverkonfiguration am besten geeignet ist. Serverkonfguratio nen reichen von speziellen verteilten Servern zu kooperativen verteilten Servern, über dynamische Plattenmanager und schließlich zu einer Hybrid-Konfiguration. Um einen Überblick über einen Teil der betrachteten Dateisysteme zu geben, folgt eine kurze Zusammenfassung der Merkmale von jedem Typ von verteilter Server konfiguration. Eine genauere Beschreibung von jedem Konfigurationstyp wird in einem späteren Abschnitt der Beschreibung bereitgestellt.

In Fig. 2A ist in dem speziellen verteilten Server-Dateisystem 40 ein spezieller Disk- Manager (DM) 42 statisch jeder logischen Platte 44 zugeordnet, um die Zugangs steuerung und andere serverbezogene Aufgaben für diese Platte 44 auszuführen. Jeder Plattenmanager 42 in dem Datei-System kennt die Identität der anderen Plattenmanager 42. Die Aufgaben der Netzwerkbandbreiten-Verwaltung und der Vorausplanung für das Dateisystem 40 werden durch einen Netzwerk-Manager 46 ausgeführt, der statisch in einem zentralen Knoten angeordnet ist. Zusätzlich wird von jeder Arbeitsstation 48 eine Plattenpositionsanzeigertabelle aufrechterhalten, die jede Platte 44 einem zugehörigen Plattenmanager 42 zuordnet.

In Fig. 2B ist ein kooperatives verteiltes Dateisystem 50 dargestellt, in dem die Plattenmanager 52 wieder statisch den Platten 54 zugeordnet sind. Um den Engpaß der Zentralisierung zu vermeiden, der mit der Zuordnung eines speziellen Netzwerk- Managers auftritt, wobei die Netzwerk-Manager-Funktionen und Aufgaben koope rativ durch einen Plattenmanager 52 gehandhabt werden, der den vorliegenden Netzwerk-Manager 56 darstellt. Um Information zur Netzwerkbandbreite auszu tauschen, verwenden die Plattenmanager 52 eine Anzahl von möglichen Operatio nen, die nachfolgend in der Beschreibung erklärt werden. Jede Arbeitsstation 58 hält wieder eine Plattenpositionsanzeigertabelle aufrecht, die zu jeder Platte 54 den ent sprechenden Plattenmanager 52 angibt.

Mit Bezug auf die Fig. 2C in dem dynamischen Plattenmanager-Dateisystem 60 werden die Arbeitsstationen 68 verwendet, um Netzwerk und Datei-Management- Aufgaben zu teilen, die im wesentlichen einem Server zugeordnet sind. In dem Dateisystem 60 werden Arbeitsstationen als dynamische Plattenmanager 62 für jede Platte 64 zugewiesen, daher sind spezielle Server nicht erforderlich. Da den Arbeits stationen 68 die Abwicklung der Aufgaben, welche normalerweise einem Server zugeordnet sind, anvertraut werden, ist die Netzwerkumgebung weniger sicher als ein Dateisystem mit einem statisch zugeordneten Datei-Manager. Die dynamischen Plattenmanager 62 handhaben ebenfalls kooperativ die Netzwerk-Management- Funktionen und Aufgaben durch Zuordnen eines dynamischen Netzwerk-Managers 66.

In Fig. 2D ist ein Hybrid-Dateisystem 70 dargestellt. Das Hybrid-Dateisystem 70 ist speziell anwendbar in skalierbaren Systemen, wo eine deutliche Zunahme der Knotenzahl mit einem entsprechenden Anwachsen von Dateianforderungen möglich ist. In einem Hybrid-Dateisystem 70 sind die Datei-Management-Aufgaben für jede Platte 74 unterteilt und werden von einem statisch zugeordneten Clustermanager (CM) 76 und einem Satz von dynamisch zugeordneten Dateimanagern 72 geteilt. Das Bereitstellen von mehreren Dateimanagern 72 für jede Platte 74 reduziert die Auslastung für individuelle Datei-Manager und gestattet die Skalierbarkeit des Dateisystems 70. Da die Arbeitsstationen 78 mit der Abwicklung der Aufgabe, die normalerweise einem Server zugeordnet sind, beauftragt sind, ist die Netzwerk umgebung weniger sicher als ein Dateisystem mit statisch zugeordneten Datei managern. Zusätzlich zu der Verwaltung der Cluster verwalten die Clustermanager 76 ebenfalls die Netzwerk-Manager-Funktionen und Aufgaben kooperativ.

In Fig. 3A und 3B ist ein serverloses Dateisystem in einer Alternativen zu verteil ten Dateisystemen in einer Umgebung dargestellt, in der Sicherheit nicht ein Hauptanliegen bildet, wie beispielsweise, wenn sämtlichen der Arbeitsstationen vertraut wird. In einem serverlosen System sind die Speichergeräte ebenso wie die Arbeitsstationen direkt mit dem Netzwerk verbunden. Auf jedes Gerät kann von einer der Arbeitsstationen direkt zugegriffen werden. Basierend auf dem System status stellt entweder eine Arbeitsstation oder die Platte die Zugangssteuerung und die Arbeitsgeräte-Allokierung bereit und verfolgt die Fragen der Datenintegrität, die mit der Datei verbunden sind. Folglich ist die Funktionalität eines Servers nach Art einer Selbstbedienung verteilt. Serverlose Dateisysteme sind sehr skalierbar und besitzen virtuell keine Performance-Engpässe. Fragen der Serverfehlertoleranz treten im serverlosen System nicht auf, da der Ausfall einer Arbeitsstation keine andere Arbeitsstation berührt.

In Fig. 3A ist ein Passivplatten-serverloses Dateisystem 80 dargestellt. In dem Passivplatten-serverlosen System 80 sind sämtliche Informationen, die zur Zugangs steuerung und zur Datenkonsistenz-Verwaltung notwendig sind, auf den Platten 84 gespeichert. Ein Abschnitt des Platten-Cache-Speichers und ein kleiner Anteil der Bandbreite sind zum Speichern und Zurückholen von Steuerinformationen für das Dateisystem 80 reserviert. Eine Arbeitsstation 82, die einen Dateivorgang anfordert, führt ihre eigene Zugangssteuerung und Betriebsmittelallokierung aus und hält die Fragen der Datenintegrität aufrecht, die mit dem Dateivorgang verbunden sind. Eine Plattenstatus-Datei, die in dem Platten-Cache-Speicher einer jeden Platte 84 ge speichert ist, enthält Bandbreiteninformation zur Zugangssteuerung ebenso wie Information zur Aufrechterhaltung der Datenintegrität. Eine Netzwerkdatenplatte 83 stellt Netzwerkbandbreiteninformation für das Dateisystem 80 bereit. Eine Systemdatenplatte 85 hält System-Metadaten bereit, wie beispielsweise eine Zuord nung der Dateien zu den Plattenadressen.

In Fig. 3B ist ein semiaktives Platten-serverloses Dateisystem 86 dargestellt. Das semiaktive Platten-serverlose Dateisystem 86 ist ähnlich zu dem Passivplatten- serverlosen Dateisystem 80 mit dem Unterschied, daß die Zugangssteuerung auf der semiaktiven Platte 88 anstelle von einer Arbeitsstation 87 ausgeführt wird. Wie in dem Passivplatten-serverlosen Dateisystem stellen eine Netzwerkdatenplatte 89 und eine Systemdatenplatte 91 Netzwerkbandbreiteninformation bzw. System-Metadaten bereit.

Techniken und Modus des Dateisystembetriebs

Die folgenden Abschnitte beschreiben Betriebstechniken und -modi, die mehrere der Dateisystemkonfigurationen betreffen, die innerhalb des Bereichs der Erfindung liegen.

Zugangssteuerung

Zugangssteuerung ist der Prozeß, den eine Arbeitsstation vollenden muß, bevor Vorgänge auf einer Datei ausgeführt werden. Bevor die Arbeitsstation aus einer Datei liest oder in einer Datei schreibt, müssen ausreichend Datei- und Netzwerk bandbreite für den angeforderten Vorgang vorhanden sein. Zusätzlich muß die Datei für die Arbeitsstation zugänglich sein. Beispielsweise wird der Arbeitsstation kein Zugang zu einer Datei gestattet, in die durch eine andere Arbeitsstation geschrieben wird, oder der Zugang zu der Datei mag auf eine vorbestimmte Gruppe Arbeits stationen begrenzt sein. Ist der Arbeitsstation der Zugriff auf eine Datei gestattet worden, werden die Datei-Management- und Netzwerk-Management-Aufzeichnun gen erneuert, um den geänderten Systemstatus widerzuspiegeln.

Bandbreitenbestimmungstechniken

Eine Anzahl von Bandbreitenbestimmungstechniken werden verwendet, um den Datei- und Netzwerk-Bandbreitenverbrauch zu bestimmen. In Dateisystemen mit einem statisch zugeordneten Manager erhält der Manager den Bandbreitenstatus, und alle Bandbreitenanforderungen werden an den Manager gerichtet. Für Datei systeme mit dynamisch zugeordneten Managern wird eine Anzahl von Techniken verwendet, um die Bandbreite zu bestimmen. Eine Bandbreitenbestimmungstechnik erfordert die Verwendung einer Bandbreitenstatusdatei, die an einer für die Netz werkeinheiten und für die Einheiten, die den Zugang zum Steuerungsprozeß ausfüh ren, bekannten Stelle nachgehalten wird. Jedes Mal, wenn einer Arbeitsstation Zugang zu einer Datei gewährt wird, wird die geeignete Bandbreitenstatusdatei durch den Manager erneuert. Eine weitere Bandbreitenbestimmungstechnik verwen det einen Token, der entweder Netzwerkstatus- oder Dateistatusinformation enthält. Um den Token zu erhalten, sendet ein Manager diesen mehrfach an andere Manager.

Nach Empfangen des Tokens bestimmt der Manager, ob ausreichend Bandbreite verfügbar ist und modifiziert die Statusinformation, wenn die Zugriffsanforderung erteilt wurde. Eine alternative Technik, ebenfalls unter Verwendung eines Tokens, erlaubt einem Manager, der den Token empfängt, mehrfach eine Nachricht zu sen den, um den Bandbreitenverbrauch für jeden der anderen Manager zu erhalten. Eine einheitliche Form von Bandbreitenbestimmung und Allokierung wird als die Auf teil- und Teilhabetechnik (split-and share-Technik) bezeichnet.

Split- und Share-Technik

In Fig. 4 wird die Split- und Share-Technik verdeutlicht. Die Split- und Share-Tech nik wird verwendet, um anfänglich die verfügbare Bandbreite aufzuteilen und unter den Managern zu verteilen und anschließend einen Prozeß bereitzustellen zur dyna mischen Reallokierung der Bandbreite während Operationen mit konstantem Zustand. In Schritt 90 wird eine anfängliche Menge an Bandbreite für jeden Manager allokiert. Die anfänglichen Bandbreitenallokierungen basieren auf Krite rien, beispielsweise frühere Erfahrung, erwartete Arbeitsleistung und Art der Daten, die der Manager steuert. Die Bandbreitenanforderungen werden dann dynamisch während der Betriebsdauer angepaßt, wenn Manager, die die zusätzliche Bandbreite benötigten, von den anderen Managern nach überschüssiger Bandbreite fragen. Dies wird in den folgenden Schritten verdeutlicht. In Schritt 92 wird eine Anforderung für die Verwendung von Bandbreite durch den Manager empfangen. Der Manager wertet die Anfrage aus, Schritt 94, und erteilt die angeforderte Bandbreite, wenn sie mit einer vorbestimmten Forderungsbezugsmarke übereinstimmt, wie beispielsweise unterhalb der für den Manager allokierten Bandbreite liegt, Schritt 96. Der Manager beendet seine Zugangssteuerung. In Schritt 98 bestimmt der Manager, ob all die anderen Manager in einer Warteschlange für überschüssige Bandbreite sind. Die Anforderung wird verweigert, wenn sämtliche anderen Manager in der Warte schlange stehen, Schritt 100. Ansonsten fährt der Manager fort, bei den anderen Managern überschüssige Bandbreite abzufragen, Schritt 102. Obwohl in der bevor zugten Ausführungsform der Erfindung die anderen Manager in einer vorbestimm ten Reihenfolge abgefragt werden, wie beispielsweise die Position in dem Netzwerk und frühere Bandbreitenverwendung, liegt es im Rahmen der Erfindung, die anderen Manager zufällig abzufragen. Der andere Manager allokiert die angefragte Band breite, wenn der Manager nicht ebenfalls überschüssige Bandbreite anfordert, Schritte 104 und 106. Wenn mehr als ein Manager Bandbreite anfordert, wird den Managern eine Priorität zugeordnet, basierend auf einer vorbestimmten Manager bandbreitepriorität, wie beispielsweise der Menge an Bandbreite, die die Manager jeweils anfordern und der Wichtigkeit des anfordernden Managers, Schritt 103. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Bandbreitenpriorität bestimmt, basierend auf der Menge an Bandbreite, die jeder Manager anfordert. Wenn die Manager weniger Bandbreite anfragen als der anderen Manager nachfragt, dann allokiert der andere Manager die nachgefragte Bandbreite für den Manager, Schritte 108 und 106. Wenn die Manager mehr Bandbreite nachfragen, als der andere Manager nachfragt, dann blockiert der Manager die nachgefragte Bandbreite für den anderen Manager, Schritte 108 und 110. Hat der Manager einmal jeden anderen der Manager gefragt, führt er seine Zugangssteuerung basierend auf der Menge an Bandbreite aus, die er akquirieren konnte.

Allgemein ist das Allokieren der Bandbreite damit verbunden, daß sich jeder Manager üblicherweise auf einen konstanten Wert stabilisiert. Bei starker Band breitennutzung minimiert die Verwendung der Split- und Share-Technik den Band breitenverbrauch, der normalerweise erforderlich ist, um die verfügbare Bandbreite zu bestimmen und zu allokieren. Während niedriger Bandbreitenbenutzung wird der Aufwand der Bandbreitenverwendung auf ein Maß reduziert, das mit dem System bandbreitenverbrauch übereinstimmt. Die Split- und Share-Technik kann mit statisch zugeordneten Managern, ebenso wie dynamisch zugeordneten Managern angewendet werden.

Dateizugang und -sperren

Ein Sperr-/Entsperrmechanismus wird verwendet, um für eine Arbeitsstation, die in die Datei schreiben will, ausschließlichen Zugriff auf diese zu schaffen. Die optio nale Verwendung des Sperr-/Entsperrmechanismus für einen Lesevorgang wird ebenfalls bereitgestellt. Das Aufrechterhalten der Lese-/Schreibsperren wird durch die Plattenmanager ausgeführt. In Fig. 5B ist der Aufbau einer Sperre gezeigt, die mit dem Gedanken der Erfindung übereinstimmt. Die Sperre weist eine Benutzer signatur 112, einen Dateinamen 114 und einen Zeitstempel 116 auf. In der gegen wärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Benutzersignatur 112 die Arbeitsstation id (Identität) gefolgt von einer eindeutigen Prozeßnummer auf. Um ein Aushungern von Arbeitsstationen zu vermeiden und Fairneß sicherzustellen, weist die Sperrdatei einen Ringpuffer auf, um Schreibanforderungen in einer Warte schlange abzudecken. In Fig. 5A ist der Dateisperrvorgang dargestellt. Um in eine Datei zu schreiben, sendet eine Arbeitsstation eine Anforderung an den zu der Datei gehörenden Plattenmanager, Schritt 114. Der Plattenmanager schreibt eine Sperre entsprechend der Anforderung in den Ringpuffer als den nächsten Eintrag, Schritt 116. Die Sperre läuft nach einer vorbestimmten Zeitdauer, t_exp ab, die durch frühere statistische Analysen bestimmt wurde oder durch den Benutzer gewählt wird, wenn die Anfrage gemacht wird, 118. Die Sperre wird nach der Zeit t_exp aufgehoben, außer sie wird erneuert, 120. Folglich muß die Datei periodisch erneuert werden, wenn die Arbeitsstation einen längeren Editiervorgang ausführt. Mechanismen zum Erneuern der Sperre beinhalten, daß entweder die Arbeitsstation oder der zugehörige Platten manager die Erneuerung der Sperre anfordert. Der Plattenmanager teilt der Arbeits station mit, wann die Sperre entsprechend der Anforderung der Arbeitsstation an den Kopf der Warteschlange 124 gelangt. Die entsprechende Dateianforderung der Arbeitsstation wird anschließend bearbeitet. Die Sperre bleibt aktiv, bis ein Deaktivierungserzeugnis auftritt, wie beispielsweise eine Deaktivierungsanforde rung einer Arbeitsstation, t_exp Zeitablauf, Deaktivierungsanforderung des Managers und Deaktivierung wird gesetzt, wenn die Dateioperation abgeschlossen wurde, 126. Wenn eine Lesesperre verwendet wird, wird allen Benutzern mit Lesesperren jede Änderung mitgeteilt, die an den Dateien vorgenommen wird, die den entsprechen den Sperren der Benutzer entsprechen, 128. Die Mitteilung von Dateiänderungen hilft, die Datenkonsistenz über das System sicherzustellen.

Fehlertoleranz

Um für die Wiederherstellung bei Ausfall eines Servers oder einer Arbeitsstation zu ermöglichen, werden Spiegel der Manager, die mit jeder der Konfigurationen ver bunden sind, auf anderen Netzwerkknoten aufrechterhalten. In der bevorzugten Aus führungsform der Erfindung werden Spiegel für die Manager auf Netzwerkknoten aufrechterhalten, auf denen keine anderen Manager sitzen. Es liegt jedoch im Rah men der Erfindung, Spiegel auf Netzwerkknoten einzuschließen, auf denen andere Manager sitzen. Die Manager, für die Spiegel aufrechterhalten werden, beinhalten Netzwerkmanager, Dateimanager und Clustermanager. Während des Betriebs wer den die Manager zuerst entsprechend den Informationen in der gespiegelten Kopie erneuert und anschließend der Steuervorgang durchgeführt, wenn Steuerinformatio nen, wie beispielsweise eine Anforderung oder eine Sperrenerneuerung empfangen wird.

Der Spiegel eines Managers verbleibt inaktiv, bis ein Ausfall des Managers auftritt. Ein Beispiel für einen Managerausfall liegt vor, wenn eine Arbeitsstation eine Anforderung an einen Manager sendet und keine Antwort innerhalb einer vorbe stimmten Inaktivitäts-Zeitdauer empfängt. Wenn ein Managerausfall auftritt, akti viert die anfragende Arbeitsstation die gespiegelte Version. Die gespiegelte Version wird dann der neue Manager und erzeugt einen Spiegel auf einem Netzwerkknoten. Der neue Manager versendet anschließend eine Nachricht an die anderen Manager und die mit seiner Managementfunktion verbundenen Arbeitsstationen, die diesen die Änderung im Status und die Identität seines Spiegels mitteilt. Nach dem die Mitteilung versendet wurde, werden alle Inaktivitätsuhren, die dem ausgefallenen Manager entsprechen, neu gestartet und beziehen sich auf den neuen Manager.

Verteilte Server-Dateisystem-Konfigurationen

In der Umgebung eines verteilten Server-Dateisystems teilt sich ein Satz von speziellen Netzwerkknoten die Last und Funktionen des Servers. Folglich ist die Last auf die Server verteilt, was die Skalierbarkeit des Systems ermöglicht. Wenn die Anzahl der Arbeitsstationen zunimmt, nimmt die Anzahl der Server zu, um die gestiegene Last zu bearbeiten. Wenn ein Server ausfällt, schaltet das System in ord nungsgemäßer Weise ab, während die Last von dem ausgefallenen Server auf die anderen Server geschoben wird. In jedem Fall betrifft der Ausfall eines Servers nur eine Untermenge von Arbeitsstationen, anstatt sämtliche Arbeitsstationen wie in einer zentralen Serverkonfiguration. In dem verteilten Serverdateisystem ist durch die größere Anzahl von Netzwerkknoten und Servern, denen getraut wird, das Maß an Sicherheit geringer als im Vergleich zu einem zentralen Server. Zusätzlich zu der verminderten Sicherheit, wird die Erzeugung von Algorithmen zum Aufteilen von Betriebsmitteln und zum Aufrechterhalten von konsistenten Informationen über sämtliche Server erfordert.

Spezielles verteiltes Server-Dateisystem

Fig. 6a zeigt ein spezielles verteiltes Server-Dateisystem 130 zum Bereitstellen von Dateidiensten an mehrere Arbeitsstationen 131. In dem speziellen verteilten Server- Dateisystem 130 ist jeder Platte ein spezieller Plattenmanager 134 zugewiesen, der die Zugangssteuerung und andere serverbezogene Aufgaben der Platte 132 bereit stellt. Der Plattenmanager 134 ist im wesentlichen ein Netzwerkknoten, der die ver fügbare Bandbreite der zugehörigen Platte 132 der Metadateninformation aufrecht erhält und die Lese-/Schreibsperren für die Dateien, die auf der zugehörigen Platte 132 liegen, aufrechterhält. Ein Netzwerkmanager 136, der einen zentralen Knoten bildet, stellt die Netzwerkbandbreiten-Verwaltung und Schedulingfragen bereit. Der Netzwerkmanager 136 hält ebenfalls die verfügbare Netzwerkbandbreiten-Informa tion bereit. Die Plattenmanagerspiegel 138 zu jedem der Plattenmanager 134 und ein Netzwerkmanagerspiegel 140 schaffen Fehlertoleranz für das Dateisystem 130.

Weiterhin ist in Fig. 6B eine nähere Darstellung eines speziellen verteilten Server dateisystems 130 bereitgestellt. Jede Arbeitsstation besitzt eine Plattenpositions anzeiger-Tabelle 142, die eine Platte dem entsprechenden Plattenmanager 134 zuordnet und eine Dateipositionsanzeiger-Tabelle 144, die eine Datei der ent sprechenden Platte 132, auf welcher die Datei liegt, zuordnet. Obwohl in der gegen wärtig bevorzugten Ausführungsform die Dateipositionsanzeiger-Tabelle 144 und die Plattenpositionsanzeiger-Tabelle 142 auf jeder Arbeitsstation 131 liegen, kann im Rahmen der Erfindung diese Tabelle 142 und 144 auf einem anderen Netzwerk knoten liegen.

Jeder der Plattenmanager 134 weist eine Managerpositionsanzeiger-Tabelle 146 auf, die die Position des Dateisystem-Plattenmanagers 134 und des Netzwerkmanagers 136 bereitstellt. Eine Zugangssteuerung 148 ist ebenfalls in dem Plattenmanager 134 angeordnet. Die Zugangssteuerung steuert den Zugangsprozeß, wenn eine Arbeits station 131 eine Dateioperation anfordert. Dateisperren, um den ausschließlichen Zugriff auf eine Datei während eines Lese- oder Schreibvorgangs sicherzustellen, werden durch eine Dateizugriffssteuerung 150 bereitgestellt, die eine Ringwarte schlange 152 und einen Ringwarteschlangen-Zeitgeber 154 aufweist.

Mit Bezug auf Fig. 6C startet eine Arbeitsstation 131 eine Dateioperation durch Auffinden der Datei und anschließendes Senden einer Anforderung an den zugehö rigen Plattenmanager 134. In Schritt 156 fragt die Arbeitsstation 131 die Datei positionsanzeiger-Tabelle 144 ab, um zu bestimmen, welche Platte 132 die gewünschte Datei enthält. Die Arbeitsstation 131 fragt anschließend die Platten positionsanzeiger-Tabelle 142 ab, in Schritt 158, um den Plattenmanager 134 zu finden, der mit der Platte 132 verbunden ist, Schritt 158, und sendet eine Datei anforderung an diesen Plattenmanager 134, Schritt 160. Der Plattenmanager 134 verifiziert nach Empfang der Anforderung den Arbeitsstation-Zugriffsberechti gungsschlüssel, Schritt 162. Wenn jede Arbeitsstation 131 zu dem Netzwerk zuge lassen ist, empfängt es einen Zugangsberechtigungsschlüssel, der einen begrenzten Zugang zu den Platten 132 schafft. Die Anforderung wird in die Ringwarteschlange 152 eingegeben und verbleibt dort, bis der oben beschriebene Dateisperrvorgang vollendet ist. Wenn die Anforderung bis zu der Spitze der Ringwarteschlange 152 fortschreitet, prüft der Plattenmanager 134 die vorhandene Plattenbandbreite, um zu bestimmen, ob ausreichend Bandbreite vorhanden ist, um den angeforderten Dateioperationsschritt 164 auszuführen. Eine Nachricht wird an den Netzwerk manager 136 gesendet, die die Allokierung von ausreichender Netzwerkbandbreite anfordert, um die angeforderte Operation auszuführen, Schritt 166. Der Netzwerk manager 136 wertet die Anforderung aus, Schritt 168, und erteilt die Anforderung von dem Plattenmanager 134, wenn ausreichend Plattenbandbreite zur Verfügung steht, Schritt 170. Nachdem die Anforderung von dem Plattenmanager erteilt wurde, erneuern Netzwerkmanager 136 und Plattenmanager 134 ihre entsprechenden Band breiteneintragungen, um die Änderung der verfügbaren Bandbreite zu berücksichti gen, Schritt 172. Die Steuerinformation in dem Netzwerkmanagerspiegel 140 und dem Plattenmanagerspiegel 138 wird dann erneuert, Schritt 174. Die Anforderung von der Arbeitsstation 131 wird anschließend erteilt, 176. Wenn die Arbeitsstation die Dateioperation beendet, Schritt 178, wird die Datei geschlossen, Schritt 180. Die Bandbreitendatensätze des Plattenmanagers und Netzwerkmanagers werden anschließend modifiziert, um die überlassenen Betriebsmittel widerzuspiegeln, Schritt 182.

Kooperative verteilte Server

Fig. 7A zeigt ein kooperatives verteiltes Server-Dateisystem 230, das in Überein stimmung mit dem Gedanken der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist. Das kooperative verteilte Serverdateisystem 230 ist ähnlich zu dem speziellen Server dateisystem 130 mit entsprechenden Elementen, die im Bereich von 200 bis 258 numeriert sind, außer daß der Netzwerkmanager in dem kooperativen geteilten Server-Dateisystem 230 nicht statisch zugeordnet ist. Statt dessen werden die nor malerweise dem Netzwerkmanager zugeordneten Funktionen kooperativ durch die Plattenmanager (DM) 234 bereitgestellt. Die Funktionen des Netzwerkmanagements und der Vorausplanung werden dynamisch einem Plattenmanager 234 zugewiesen, der als gegenwärtiger Plattenmanager (current network manager CNM) 236 bezeichnet wird. Plattenmanagerspiegel 238 für jeden der Plattenmanager 234 schaffen Fehlertoleranz für das Dateisystem 230.

In Fig. 7B ist zusätzlich eine nähere Darstellung eines kooperativen Dateiserver- Dateisystems 230 dargestellt. Wieder ist das kooperative verteilte Server-Datei system 230 ähnlich zu dem speziellen verteilten Server-Dateisystem 130 mit der Ausnahme, daß die Netzwerkmanager-Funktionen dynamisch einem Plattenmanager 234 zugewiesen werden, der als gegenwärtiger Plattenmanager (CNM) bezeichnet wird. Jeder der Plattenmanager 234 weist eine Managerpositionsanzeiger-Tabelle 246 auf, die die Position des Dateisystem-Plattenmanagers 234 und des gegen wärtigen Netzwerkmanagers bereitstellt. Die Zugangssteuerung 248 steuert die Allokierung von Netzwerkbandbreite zusätzlich zu den Funktionen, die durch die Zugangssteuerung 148 in dem verteilten speziellen Server-Dateisystem 130 bereit gestellt wird.

In Fig. 7C startet eine Arbeitsstation 231 eine Dateioperation, in einer ähnlichen Weise bei dem in der speziellen verteilten Server-Dateisystem 130 verwendeten Art, durch Auffinden der Datei und anschließendes Senden einer Anforderung an den zugehörigen Plattenmanager 234, Schritt 260. Der Plattenmanager 234 setzt die Anforderung in die Ringwarteschlange 252, wo die Anforderung verbleibt bis der oben beschriebene Dateisperrvorgang beendet ist, Schritt 262. Wenn die Anforde rung zu der Spitze der Ringwarteschlange vorkommt, verifiziert der Dateimanager 234 den Arbeitsstationenzugangsberechtigungsschlüssel, Schritt 264. Der Platten manager 234 prüft die verfügbare Plattenbandbreite, um festzustellen, ob aus reichend Plattenbandbreite vorhanden ist, um die angefragten Dateioperationen zu unterstützen, Schritt 266. Der Netzwerkbandbreitenstatus wird anschließend über prüft, um festzustellen, wann die angefragte Dateioperation unterstützt werden kann. Drei Ansätze zur Bestimmung des Netzwerkbandbreitenstatus werden bereitgestellt.

Der erste Ansatz verwendet die Split- und Share-Technik, die zuvor in dieser Beschreibung beschrieben wurde zum Allokieren von Netzwerkbandbreite und zum Bestimmen des Netzwerkbandbreitenstatus, Schritt 267.

Der zweite Ansatz verwendet einen Token 235, der den vorliegenden Netzwerk bandbreitenstatus enthält. In Schritt 268 versendet der Plattenmanager 234, der zu der angefragten Datei gehört; eine Nachricht an die anderen Plattenmanager 234, die den Token 235 anfordert. Nach Empfang der Token 235 wird der Plattenmanager 234 der gegenwärtige Plattenmanager 236, Schritt 270. Der gegenwärtige Platten manager 236 erneuert die zugehörigen Plattenmanagerspiegel 238, um das Hinzu fügen der Token 235 zu berücksichtigen und prüft anschließend die verfügbare Netzwerkbandbreite, die in dem Token 235 angezeigt ist, Schritt 272. Nach Fest legen, der Anforderung der Arbeitsstation 231 zu entsprechen, erneuert der gegen wärtige Netzwerkmanager die zugehörigen Plattenmanagerspiegel 238 und modifi ziert die auf dem Token 238 angezeigte verfügbare Netzwerkbandbreite, um den neuen Status zu berücksichtigen, Schritt 274. Ist der Dateivorgang abgeschlossen, Schritt 276, wird die Datei geschlossen, Schritt 278, und der Token 235 und der Plattenmanager 234 werden Bandbreitendatensätze modifiziert, um die wieder frei gegebenen Betriebsmittel zu berücksichtigen, Schritt 280. In der gegenwärtig bevor zugten Ausführungsform modifiziert der nachfolgende gegenwärtige Netzwerk manager 236 den Token 235, um zusätzliche Bandbreite zu berücksichtigen, die verfügbar ist, jedoch liegt es im Rahmen der Erfindung, daß der Plattenmanager 234 der zu der Datei gehört, den Token 235 modifiziert.

Der dritte Ansatz verwendet einen Token 237, der den Besitzer in die Lage versetzt, eine Nachricht an andere Plattenmanager 234 zu senden, die eine Angabe des Netz werkbandbreitenverbrauchs von jedem Plattenmanager 234 abfragt. In Schritt 282 fordert der Plattenmanager 234 den Token 237 von dem gegenwärtigen Netzwerk manager 237 an, der der letzte Plattenmanager 234 ist, der den Netzwerkband breitenverbrauch anfragend gesendet hat. Nach Empfang des Tokens 237 wird der Plattenmanager 234 der gegenwärtige Netzwerkmanager 237, Schritt 284. Der vor herige gegenwärtige Netzwerkmanager wird der Spiegel 238 für den gegenwärtigen Netzwerkmanager 237, der die Steuerinformationen des Spiegels 238 erneuert und an die anderen Plattenmanager 234 sendet, um eine Anzeige des Netzwerkband breitenverbrauchs von jedem der Manager 234 anzufragen, Schritt 286. Bei Fest stellen, daß ausreichend Netzwerkbandbreite zur Verfügung steht, um die ange forderten Dateivorgänge zu unterstützen, erneuert der gegenwärtige Netzwerk manager 237 seinen zugehörigen Spiegel 238 und erteilt der Anfrage der Arbeits station 231 die Erlaubnis, Schritt 288. Wenn der Dateivorgang fertiggestellt ist, Schritt 290, wird die Datei geschlossen, Schritt 292, und die Bandbreitendatensätze des Plattenmanagers 234 werden anschließend modifiziert, um freigegebene Arbeitsmittel zu berücksichtigen.

Dynamisches Plattenmanager-Dateisystem

Fig. 8A zeigt ein dynamisches Plattenmanager-Dateisystem 300, um Dateidienste für mehrere Arbeitsstationen 304 bereitzustellen. Die Arbeitsstationen 304 werden verwendet, sich die Netzwerk- und Dateimanagementaufgaben zu teilen, die allge mein einem Server zugeordnet werden. Das dynamische Plattenmanager-Datei system 300 stellt ein System mit niedriger Sicherheit dar, in dem den Arbeitsstatio nen 304 vertraut wird, den Zugang zu auf den Platten 302 gespeicherten Dateien zu regeln. Die Arbeitsstationen 304 werden dynamisch zugeordnet, wenn die Platten manager 306 und Netzwerkmanager 307, um die Last des Bandbreitenmanagements zu teilen. Um Fehlertoleranz zu erreichen, werden der vorherige Plattenmanager und der Netzwerkmanager als ein Plattenmanagerspiegel 308 und ein Netzwerkmanager spiegel 309 für den gegenwärtigen Plattenmanager 306 und Netzwerkmanager 307 verwendet. Um den Verkehr im Netzwerk zu minimieren und Datenstrukturen auf rechtzuerhalten, wird die in den Arbeitsstationen 304 aufgelegte administrative Last auf einen vorbestimmten Prozentsatz der Auslastung der Arbeitsstationen 304 begrenzt.

In einer Ausführungsform ist die Plattenmanagerverantwortung über sämtliche Arbeitsstationen 304 zeitlich gemultiplext. In einer alternativen Ausführungsform wird eine Arbeitsstation 304, die anfragt, um in eine Datei zu schreiben, dem Plattenmanager 306 der entsprechenden Platte 302 zugeordnet. Die Arbeitsstation 304 fährt fort, die Plattenmanagersteuerinformation aufrechtzuerhalten und die Zugangssteuerung sowie Dateiwartungspflichten durchzuführen, bis eine andere Arbeitsstation 304 anfragt, um auf die Platte 302 zu schreiben. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Zeitdauer zu begrenzen, in der die Arbeitsstation 304 fortfährt, Plattenmanager 306 nach Beendigung des Schreibvorgangs zu sein. Eine vorbe stimmte Zeitdauer nachdem die Arbeitsstation 304 Plattenmanager 306 wird, wird irgendeine Arbeitsstation, die entweder einen Lese- oder einen Schreibvorgang auf der entsprechenden Platte 302 anfordert, der neue Plattenmanager 306. Die Netz werkmanagerverantwortung ist über alle Arbeitsstationen 304 zeitlich gemultiplext.

Fig. 8B zeigt zusätzlich eine nähere Darstellung der Arbeitsstationen 304 in dem dynamischen Plattenmanager-Dateisystem 300. Die Arbeitsstationen 304 weisen eine Dateipositionsanzeiger-Tabelle 310 auf, die eine Datei der entsprechenden Platte 302 zuordnen, auf welcher die Datei liegt. Obwohl in der gegenwärtig bevor zugten Ausführungsform die Dateipositionsanzeiger-Tabelle 310 auf jeder Arbeits station 302 vorgesehen ist, liegt es im Rahmen der Erfindung, daß die Datei positionsanzeiger-Tabelle 310 auf einem anderen Netzwerkknoten liegt.

Die Arbeitsstationen 304 weisen ebenfalls die erforderlichen Elemente auf, um die Dateimanager- und Netzwerkmanager-Funktionen bereitzustellen. Diese Elemente besitzen eine Zugangssteuerung 312, eine Plattenmanager-Zuordnungsanzeiger- Tabelle 314, eine Ringwarteschlange 316, einen Ringwarteschlangen-Zeitgeber 318 und eine Netzwerkmanager-Zuordnungsanzeiger-Tabelle 322, wie in vorangehenden Abschnitten der Beschreibung angegeben. Die Arbeitsstation 304 weist ebenfalls einen Netzwerkbandbreitenbestimmer 320 auf, um den Netzwerkbandbreitenstatus bereitzustellen.

Fig. 8C zeigt den Dateibearbeitungsvorgang für das dynamische Plattenmanager- Dateisystem 300. Zum Lesen einer Datei fragt eine Arbeitsstation 304 die Datei zuordnungsanzeiger-Tabelle ab, um zu bestimmen, welcher Platte die Datei ange ordnet ist, Schritt 324. Die Arbeitsstation 304 bestimmt anschließend den ent sprechenden Plattenmanager 306, Schritt 326. Um den entsprechenden Platten manager 306 festzustellen, sendet die Arbeitsstation 304 eine Nachricht an die ande ren Arbeitsstationen 304. In einer alternativen Ausführungsform fragt die Arbeits station eine Plattenpositionsanzeiger-Tabelle ab, die eine Datei auf einer Platte 302 dem entsprechenden Plattenmanager 306 zuordnet. Die Arbeitsstation sendet die Dateioperationsanforderung an den Plattenmanager 306, Schritt 328. Der Platten manager 306 gibt die Anforderung nach deren Empfang in die Ringwarteschlange 316. Die Anordnung bleibt in der Warteschlange 316, bis der oben beschriebene Dateisperrprozeß abgeschlossen ist, Schritt 330. Wenn die Anforderung an die Spitze der Ringwarteschlange gelangt, 316, überprüft der Plattenmanager 306 den Arbeitsstationen-Zugangsberechtigungsschlüssel, Schritt 332. Der Plattenmanager 306 prüft anschließend die verfügbare Plattenbandbreite, um festzustellen, ob aus reichend Bandbreite vorhanden ist, um die angefragte Dateioperation zu unter stützen, Schritt 334. Der Netzwerkbandbreitenstatus wird anschließend geprüft, um festzustellen, ob die angeforderte Dateioperation unterstützt werden kann. Die drei Ansätze werden verwendet, um den Netzwerkbandbreitenstatus in dem sich dynamisch ändernden Plattenmanager-Dateisystem 300 festzustellen, wobei die Ansätze ähnlich zu den bei dem kooperativen verteilten Server-Dateisystem 230 verwendeten Ansätzen mit entsprechend numerierten Schritten im Bereich 367-392 sind.

Wie in dem Absatz über Fehlertoleranz beschrieben erneuern der Plattenmanager 306 und der Netzwerkmanager bei jeder Änderung der Steuerinformation zuerst die entsprechende Information in dem Plattenmanagerspiegel 307 und Netzwerk managerspiegel 309, bevor eine Anfrage einer Arbeitsstation oder Prozeß die Sperre ändert.

Der Dateimanagerspiegel 307 wird aktiviert, wenn eine Arbeitsstationen-Anforde rung, die an einen Plattenmanager 306 gesendet wurde, nicht innerhalb einer vorbe stimmten Zeitdauer bearbeitet wird. Der Dateimanagerspiegel 307 wird nachfolgend der neue Plattenmanager 306 und wählt einen neuen Dateimanagerspiegel 307. Der neue Plattenmanager sendet eine Nachricht an alle Arbeitsstationen 304 und Plattenmanager 306, die seine neue Identität anzeigt. Sämtliche der zugehörigen Ringwarteschlangen-Zeitgeber 316 und Fehlertoleranzzeitgeber werden an schließend neu gestartet.

Hybriddateisystem

Fig. 9A zeigt ein Hybriddateisystem 400. Das Hybriddateisystem 400 ist insbeson dere verwendbar bei einem skalierbaren System, bei dem eine deutliche Steigerung in der Anzahl der Knoten mit einer entsprechenden Zunahme an Dateianfragen ver bunden ist. In dem Hybriddateisystem 400 ist das System in Cluster 401 aufgeteilt. Jeder Cluster 401 besitzt nur eine Platte 402, einen Clustermanager (CM) 404 und einen Satz von Dateimanagern (FM) 406. Die Dateimanagementaufgaben für jede Platte 402 sind aufgeteilt und werden von den statisch zugeordneten Cluster managern 404 und dem Satz von dynamisch zugeordneten Dateimanagern 406 gemeinsam geteilt.

Das Bereitstellen von mehreren Dateimanagern 406 für jede Platte 402 reduziert die Auslastung der individuellen Dateimanager und erlaubt die Skalierbarkeit des Dateisystems 400. Der Dateimanager 406 handhabt die Dateisperren und andere Dateiwartungsfragen für seine entsprechenden Dateien. Eine oder mehrere Dateien werden durch den Dateimanager 406 verwaltet und jede Datei in dem Dateisystem 400 besitzt einen Dateimanager 406. Die Dateimanager 406 werden dynamisch aus dem Pool von Arbeitsstationen 408 zugewiesen. Die Anzahl von Dateimanagern 406 in einem Cluster reicht von einem bis zu einer unbegrenzten Anzahl. Das Erhöhen der Anzahl von Dateimanagern 406 gleicht die Last effizienter auf Kosten von zusätzlicher Netzwerkbandbreite aus.

Irgendeine Arbeitsstation 408 kann auf irgendeine Platte 402 in dem gesamten System 400 für Lese-/Schreibvorgänge zugreifen. Weil den Arbeitsstationen 408 die Handhabung von Aufgaben anvertraut wird, die normalerweise einem Server zuge ordnet sind, ist die Netzwerkumgebung weniger sicher als ein Dateisystem mit Servern zugeordneten Dateimanagern.

Der Clustermanager ist verantwortlich für die Zugangssteuerung, die Verwaltung der Dateimanager 406, das Warten der freien Liste, Bereitstellen von Metadaten informationen an die Arbeitsstation 408 und Fragen der Fehlertoleranz. Zusätzlich zur Verwaltung der Cluster führen die Clustermanager 404 ebenfalls kooperativ Netzwerkmanagementfunktionen und -aufgaben durch. Die Clustermanager in der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform sind unter den Originalplattenmanagern ausgewählt, jedoch liegt es im Rahmen dieser Erfindung, spezielle Knoten auszu wählen.

Zusätzlich ist in Fig. 9D eine nähere Ansicht eines Clusters 401 des Hybriddatei systems 400 dargestellt. Die Arbeitsstation 408 weist einen Anforderungsmanager 409 zum Senden einer Anforderung für eine Dateioperation an den Clustermanager 404 auf. Obwohl in der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform die Datei zuordnungsanzeiger-Tabelle 410 und Plattenadresstabelle 411 nicht auf der Arbeits station 408 cache-gespeichert sind, liegt es im Rahmen der Erfindung, beide Tabel len 410 und 411 auf der Arbeitsstation 408 vorzusehen. Anstelle die System- und Plattenmetadaten auf der Arbeitsstation 408 anzuordnen, sind sie in dem Cluster manager 404 als Systemmetadatentabelle 412 und Plattenmetadatentabelle 413 vor gesehen. Eine Zugangssteuerung 414 in dem Clustermanager 404 steuert den Zugang von Anforderung von den Clustern 408. Eine Netzwerkstatustabelle 417 mit zugehöriger Netzwerkstatuswarteschlange 418 und Netzwerkstatuszeitgeber 419 stellen Netzwerkbandbreiteninformationen mit einem Sperrmechanismus bereit, der wie oben beschrieben arbeitet. Eine Clustersteuerung 420 reguliert die Erweiterung und das Zusammenziehen von Clustern ansprechend auf die Aktivitäten mit den Dateien, die auf der Platte 402 in dem Cluster 401 liegen. Jeder Dateimanager 406 in dem Cluster 401 besitzt eine Plattenstatustabelle 421 mit einer Plattenstatustabelle 422 und einem Plattenstatuszeitgeber 423, um Plattenbandbreiteninformationen bereitzustellen. Die Dateimanager weisen ebenfalls eine Dateizugriffswarteschlange 415 mit einem zugehörigen Dateizugangszeitgeber 416 auf, der Sperren/Entsperren der Datei bereitstellt, um Datenintegrität sicherzustellen, wie in den vorangehenden Abschnitten dieser Beschreibung für andere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde.

Fig. 9B zeigt den Zugangssteuerprozeß für das Hybriddateisystem 400. Der Zugangssteuerprozeß für das Hybriddateisystem 400 ist ähnlich zu dem Zugangs prozeß für das dynamische Plattenmanager-Dateisystem 300, außer in dem Aufteilen der Plattenmanager und Netzwerkmanagerfunktionen zwischen einem Platten manager und einem Clustermanager. Der Hybriddateisystem-Zugangssteuerprozeß besitzt entsprechende Schritte, die im Bereich zwischen 424 bis 492 liegen. Die Plattenbandbreitenallokierung und -bestimmung wird unter Verwendung der Split- und Share-Technik auf dem Dateimanagerniveau erzielt. Die Netzwerkbandbreiten allokierung und -verwaltung wird unter Verwendung der Split- und Share-Technik auf Clusterniveau erzielt.

Clustermanagement

Innerhalb eines Clusters 401 ändert sich die Anzahl der Dateimanager 460 dyna misch abhängig von der Bandbreitenverwendung für Dateioperationen der auf der Clusterplatte 402 liegenden Dateien. Folglich dehnt sich die Größe eines Clusters 401 aus und zieht sich auf der Basis der Auslastung zusammen. Der Clustermanager 404 verwaltet den Ausdehnungs- und Zusammenziehprozeß und versendet Mittei lungen über Clusteränderungen an die Arbeitsstationen 408. Im Rahmen der Erfin dung liegen sowohl statische als auch dynamische Methoden, um den Ausdehnungs- und Zusammenzieh-Prozeß ebenso wie die nachfolgende Mitteilung durchzuführen.

Statischer Ausdehn- und Zusammenziehprozeß

Ein neuer Dateimanager wird erzeugt, wenn die Last auf einen Dateimanager 406 über einen vorbestimmten maximalen Index steigt. Einige der von dem überlasteten Dateimanager 406 verwalteten Dateien werden an die Steuerung einer Arbeitsstation 408 übertragen, was folglich einen neuen Dateimanager erzeugt. Nur Arbeits stationen, die gegenwärtig kein Dateimanager 406 sind, werden ausgewählt, um neue Dateimanager zu werden. Während des Clusterausdehnungsprozesses wird die anfängliche Auslastung eines neu erzeugten Dateimanagers nach Art eines Binär baumes bestimmt. Die Liste der Dateien in dem Cluster 401 wird statisch geteilt und derart allokiert, daß alle Zweige, Dateimanager 406, des Baums einen festen Satz von Dateien zu verwalten haben. Die Dateiliste und Baumanordnung wird für eine Arbeitsstation 406 bereitgestellt, wenn sie in das Hybriddateisystem 400 eintritt. Eine Arbeitsstation 408, der die Baumkonfiguration bekannt ist, kann daraus ablei ten, welche Dateien durch einen ausgewählten Dateimanager 404 verwaltet werden.

Eine Clusterausdehnung wird ausgeführt, wenn die Last auf einen Dateimanager 406 über einen vorbestimmten maximalen Lastindex steigt, Schritt 500. Der überladene Dateimanager 406 teilt dem Clustermanager 404 mit, daß der maximale Lastindex überschritten wurde, Schritt 502. Der Clustermanager 404 erzeugt einen neuen Dateimanager, um einen Anteil der Last des überlasteten Dateimanagers zu verwal ten, Schritt 504. Der Clustermanager 404 verteilt anschließend eine Hälfte der Dateimanagerlast auf den neugebildeten Dateimanager. Folglich ist auf jeder Ebene des Binärbaumes der am weitesten links liegende Knoten derselbe wie der Ursprungskno 32806 00070 552 001000280000000200012000285913269500040 0002010036726 00004 32687ten (Originaldateimanager 406). Der Clustermanager 404 sendet anschließend eine Mitteilung an die Arbeitsstation 408, die die ausgewählten Dateien für die Änderung in der Dateimanagerkonfiguration 406 verwenden, Schritt 505.

Die Binärbaumstruktur der Dateimanager wird durch den Clustermanager 404 auf rechterhalten. Jeder Dateimanager 406 kennt die Identität ihrer benachbarten Zweige. Weil die Verwaltung der Dateien benutzt wird zum Übertragen von Last, kann die Verteilung der Last in zwei durch den Ausdehnungsprozeß geformte Zweige gleich sein oder auch nicht.

Der Zusammenziehprozeß der Cluster ist genau die Umkehrung des Expansions prozesses. Wenn die Auslastung eines Dateimanagers 406 bis unterhalb einer vorbe stimmten Minimallast abnimmt, teilt der Dateimanager 406 dem Clustermanager 404 dies mit, Schritte 506 und 508. Der Clustermanager 404 prüft die Auslastung des Dateimanagers im Nachbarast, um zu bestimmen, ob die kombinierte Aus lastung unterhalb eines vorbestimmten minimalen Lastwertes liegt, Schritt 510. Wenn die kombinierte Auslastung unterhalb des Minimallastwerts liegt, dann überträgt der Clustermanager die Last von dem weniger ausgelasteten Dateimanager 406 auf den anderen Dateimanager (Nachbarast) 406, Schritt 512, und eliminiert den weniger ausgelasteten Dateimanager, Schritt 514. Der Clustermanager 404 teilt anschließend den Arbeitsstationen 408, die die ausgewählten Dateien benutzen, die Änderung in der Dateimanagerkonfiguration 406 mit, Schritt 516.

Dynamischer Ausdehn- und Zusammenziehprozeß

Eine alternative Ausführungsform erzielt den Ausdehn-/Zusammenziehprozeß durch dynamische Vorgänge. In dieser Ausführungsform führt der Clustermanager 404 eine Auslastungsliste der Dateimanager, die hinsichtlich der Dateimanagerlastwerte sortiert ist. Die Lastliste wird von dem Clustermanager 406 verwendet, um schwer belastete und weniger belastete Cluster 408 herauszufinden. Wenn die Last eines Dateimanagers 406 einen vorbestimmten maximalen Lastindex übersteigt, teilt der Dateimanager 406 dem Clustermanager 404 dies mit, Schritte 518 und 520. Alterna tiv sucht der Clustermanager 404 von der Spitze der Auslastungsliste nach Datei managern, die einen Lastwert besitzen, der oberhalb des maximalen Lastwerts liegt und daher eine Übertragung der Verwaltung eines Teils seiner Dateien benötigt. Der Clustermanager 404 sucht die Lastliste für einen wenig ausgelasteten Dateimanager, Schritt 522. Wenn dort keine leicht ausgelasteten Dateimanager vorliegen, wählt der Clustermanager 404 eine Arbeitsstation 408 aus, die kein Dateimanager 406 ist, und überträgt einen Teil der Last von dem ausgelasteten Dateimanager 406 zu dem neu gebildeten Dateimanager, Schritt 524. Anschließend an die Clusterausdehnung teilt der neue Dateimanager 406 den Arbeitsstationen 408, die die betroffenen Dateien verwenden, die Änderung in dem Dateimanagerstatus mit, Schritt 525.

Ähnlich benachrichtigt der Dateimanager 406 den Clustermanager 404, wenn eine Dateimanagerauslastung unter einem minimalen Lastwert liegt, Schritte 526 und 528. Der Clustermanager 404 sucht anschließend einen Dateimanager, der in der Lage ist, die zusätzliche Last aufzunehmen, ohne den maximalen Lastwert zu über schreiten, Schritt 530. Wenn solch ein Dateimanager 406 gefunden ist, wird die Übertragung gemacht und der wenig ausgelastete Dateimanager 406 wird freige geben, Schritte 532 und 534. Für einen Zusammenziehprozeß sucht der Cluster manager 404 nach zwei oder mehr Dateimanagern von unten in der Lastliste. Nach dem Clusterzusammenziehen benachrichtigen der modifizierte Dateimanager 406 die Arbeitsstationen 408, die die betroffenen Dateien benutzen, von der Änderung in dem Dateimanagerstatus, Schritt 536.

Während des Zusammenziehens und Ausdehnens wird die Dateimanagerauslastung 406 durch das Übertragen von Verwaltungsaufgaben für ausgewählte Dateien ange paßt. Zusätzlich verbleibt nach Ausdehnung der neue Dateimanager unter der Steue rung des Clustermanagers 404, der ihn als Dateimanager 406 eingeführt hat.

Fehlertoleranz

Ein Clustermanagerspiegel 405 wird für einen anderen Clustermanager 404 erzeugt, um Fehlertoleranz für den Clustermanager 404 bereitzustellen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, einen Clustermanagerspiegel 405 an einen speziellen Sicherungs netzwerkknoten zu erstellen. Wenn ein Clustermanager 404 ausfällt, wird ein neuer Clustermanager von dem Clustermanagerspiegel 405 aktiviert. Fehlertoleranz für die Dateimanager 406 wird durch die zugehörigen Clustermanager 404 erzielt, die eine Sicherung für jeden Dateimanager 406 in dem Cluster 401 aufrechterhalten. Alter native Mittel zum Schützen der Dateimanager 406 bestehen darin, für den Datei manager 406 einen Dateimanagerspiegel 407 bei dem Dateimanager 406 aufrechtzu erhalten, von dem seine Last übertragen wurde. Wenn ein Dateimanager 406 aus fällt, überträgt der zugehörigen Clustermanager 404 die Dateiinformation an einen anderen Dateimanager 406 so, als würde der Cluster 401 ausgedehnt werden.

Sicherheit

Das Hybriddateisystem 400 wird in einer Umgebung verwendet, in der Sicherheit kein wichtiger Punkt ist. Ein Zugriffsschlüssel wird durch den Clustermanager 404 bereitgestellt, während der Zugangssteuerung zu einer Arbeitsstation 408, die zuge lassen ist. Der Zugriffsschlüssel weist Metadateninformation wie beispielsweise die Blockadressen auf, auf denen die Arbeitsstation 408 lesen oder schreiben darf.

Serverlose Dateisysteme

Ein serverloses System wird in einer Umgebung verwendet, in der die Sicherheit kein wichtiger Punkt ist. In dem serverlosen System gibt es keine Server, statt des sen wird die Funktionalität des Servers verteilt nach Art einer Selbstbedienung. Basierend auf dem Systemstatus beendet eine Arbeitsstation ihre eigene Zugangs steuerung und Betriebsmittelallokierung und teilt die mit der Aufrechterhaltung der Datenkonsistenz verbundene Auslastung auf. Serverlose Systeme sind hoch skalier bar und besitzen virtuell keinen Performanceengpaß. Serverfehlertoleranzfragen treten in serverlosen Systemen nicht auf, der Ausfall einer Arbeitsstation berührt nicht die anderen Arbeitsstationen.

Passivplatten-serverloses Dateisystem

Fig. 10A zeigt ein Passivplatten-serverloses Dateisystem 600 zum Bereitstellen von Dateileistungen für mehrere Arbeitsstationen 604. In dem Passivplatten-serverlosen System 600 ist die für die Zugangssteuerung und Datenkonsistenz notwendige Information auf den Platten 602 gespeichert. Auf jeder Platte 602 ist ein Teil des Plattencache-Speichers und ein kleiner Anteil der Bandbreite zum Speichern und Zurückholen von Steuerinformationen für das Dateisystem 600 reserviert. Eine Platte in dem Passivplatten-serverlosen Dateisystem 600, die als Netzwerkdaten platte 606 bezeichnet wird, weist eine Netzwerkstatustabelle 607 zum Aufrechter halten der Netzwerkbandbreiteninformation auf. Ebenfalls auf einer einzelnen Platte 610, die als die Systemdatenplatte bezeichnet wird, ist eine Systemdatentabelle 612 zum Abbilden eines Dateinamens auf eine Plattenadresse vorgesehen.

In Fig. 10B ist zusätzlich ein Datagramm des Passivplatten-serverlosen Datei systems 600 dargestellt. Die Arbeitsstation 604 cache-speichert die Metadateninfor mation auf Systemniveau in einer Dateipositionsanzeiger-Tabelle 608, die die Dateinamen den Plattenadressen zuordnet. Obwohl die Metadaten auf Systemniveau in einer Arbeitsstation 604 cache-gespeichert sind, liegt es im Bereich der Erfin dung, eine Metadatentabelle auf Systemniveau für das Dateisystem 600 aufrechtzu erhalten, an welche die Arbeitsstation 604 eine Anfrage für die Zuordnung einer Datei zu einer Platte sendet. Um die Datei einer Position auf einer bestimmten Platte zuzuordnen, dient eine Plattenadreßtabelle in der Arbeitsstation 604 aus der Plattenmetadateitabelle. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, eine einzige Plattenmetadatentabelle für das Dateisystem 600 aufrechtzuerhalten. Eine Zugangs steuerung 612 steuert die Zugangsvorgänge der Arbeitsstation.

Die Platte 602 weist eine Dateizugriffssteuerung 612 zur Begrenzung des Zugriffs auf die Dateien auf, die auf der Platte 612 liegen und eine Plattenstatustabelle zum Bereitstellen von Plattenbandbreite und Datenintegritätsinformation. Dateisperren, um den ausschließlichen Zugriff auf die Datei sicherzustellen, ist die Dateizugriffs steuerung 618 während eines Dateilese- oder Schreibvorganges vorgesehen, die eine Dateizugriffswarteschlange 624 und einen Dateizugriffswarteschlangenzeitgeber 626 aufweist. Dateisperren sind ebenfalls für Zugriffe auf die Plattenstatustabelle 616 vorgesehen, wobei der Sperrmechanismus durch eine Plattenstatuswarte schlange 620 und einen Plattenstatus-Warteschlangenzeitgeber 622 vorgesehen ist. Ebenfalls vorgesehen ist eine Plattenmetadatentabelle 614 zum Zuordnen einer Datei einer Adresse auf der Platte 602.

Die Netzwerkdatenplatte 606 weist eine Netzwerkstatuswarteschlange 630 und Netzwerkstatuszeitgeber 632 auf, um eine Dateisperre während des Zugriffs auf die Netzwerkstatustabelle 608 bereitzustellen.

In Fig. 10C startet eine Arbeitsstation 604 einen Dateivorgang durch Feststellen der Platte 612, auf welcher eine gewünschte Datei liegt. Die Dateipositionsanzeiger- Tabelle 608 auf der Arbeitsstation 604 wird abgefragt, um die Platte 602 zu bestim men, auf welcher die Datei liegt. Wenn die Daten in der Dateipositionsanzeiger- Tabelle 608 alt sind, dann frischt die Arbeitsstation die Systemmetadaten in der Tabelle 608 mit der Systemmetadatentabelle 612 auf der Systemdatenplatte 610 auf. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Systemmetadaten auf der Arbeitsstation 604 nicht zu cachespeichern und statt dessen die Systemmetadatentabelle 612 auf der Systemdatenplatte 610 anzufragen, um die Platte 602 zu bestimmen, auf welcher die Datei liegt. Die Adresse der Datei auf der Platte 602 wird als nächstes bestimmt, Schritt 642. Die Plattenmetadaten in der Plattenadressentabelle 610 auf der Arbeits station 604 werden abgefragt, um die Plattenadresse zu bestimmen. Wenn die Daten in der Plattenadreßtabelle 610 alt sind, dann frischt die Arbeitsstation die Platten metadaten in der Tabelle 610 mit der Plattenmetadatentabelle 614 auf der Platte 602 auf. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, die Plattenmetadatentabelle 614 auf der Platte 602 abzufragen, auf der die Datei liegt, um die Plattenadresse zu bestim men. Wurde die der gewünschten Datei entsprechende Plattenadresse erhalten, wird anschließend die Verfügbarkeit von Netzwerk und Plattenbandbreite bestimmt. In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist eine Netzwerkstatustabelle 607, die auf der Netzwerkdatenplatte 606 angeordnet ist, dafür vorgesehen, um die ver fügbare Netzwerkbandbreite zu bestimmen. Es liegt jedoch im Rahmen der. Erfin dung, die früher für die Netzwerkbandbreitenbestimmung und -allokierung beschriebene Split- und Share-Technik zu verwenden.

In dem ersten Ansatz zur Bandbreitenbestimmung sind die Plattenstatustabelle 616 und Netzwerkstatustabelle 607 gesperrt, während sie gelesen werden, um Daten integrität sicherzustellen, Schritt 644. Die verwendete Sperrtechnik ist ähnlich zu der in einem früheren Abschnitt der Beschreibung beschriebenen Technik mit einer etwas kürzeren Ablaufzeitdauer. Jedoch liegt es im Rahmen der Erfindung, eine längere Ablaufzeitdauer oder eine durch den Benutzer anpaßbare Zeitdauer vorzu sehen. Ebenfalls ist in der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform das Sperren während der Dateilese- und -schreibvorgänge vorgesehen, jedoch liegt es im Rah men der Erfindung, das Sperren nur während eines Schreibvorgangs anzuwenden. Nachdem Zugriff auf die Plattenstatustabelle 612 und die Netzwerkstatustabelle 607 erhalten wurde, bestimmt die Arbeitsstation 604 die verfügbare Bandbreite, Schritt 646. Wenn ausreichend Bandbreite vorhanden ist, erneuert die Arbeitsstation 604 die Plattenstatustabelle 616 und Netzwerkstatustabelle 607, um die zugenommene Last widerzuspiegeln, Schritt 648. Nach der Erneuerung werden die Sperren auf beiden Tabellen 607 und 616 freigegeben, Schritt 650. Ist der Dateivorgang fertig gestellt, Schritt 652, werden die Plattenstatustabelle 616 und Netzwerkstatustabelle 607 erneuert, um die abgenommene Auslastung zu berücksichtigen. Wenn der Dateivorgang im Schreiben besteht, werden die Systemmetadatentabelle 612 und die Plattenmetadatentabelle 614 erneuert und eine Nachricht an die Arbeitsstationen 604 versendet, zur Erneuerung der cash-gespeicherten Kopien der Tabellen 612 und 614, Schritt 655. Anstatt ein Versenden erneuerter Kopien der Metadaten ist es in einem alternativen Ansatz möglich, die Kopien der Metadaten auf Systemniveau, die auf den Arbeitsstationen vorhanden sind, ungültig zu machen.

In dem zweiten Ansatz zur Bandbreitenbestimmung ist die Plattenstatustabelle 616 gesperrt, während sie gelesen wird, um die Datenintegrität sicherzustellen, Schritt 656. Wieder ist die verwendete Sperrtechnik ähnlich zu der in einem früheren Abschnitt der Beschreibung beschriebenen Technik mit einer etwas kürzeren Ablaufzeitdauer und wird sowohl für den Dateilesevorgang als auch den Dateischreibvorgang verwendet. Nachdem Zugang zu der Plattenstatustabelle 616 erhalten wurde, bestimmt die Arbeitsstation 604 die verfügbare Plattenbandbreite und Netzwerkbandbreite, Schritt 658. Bei Verwendung dieses Ansatzes hält die Plattenstatustabelle einen Datensatz der Netzwerkbandbreite, die der Platte 602 zugeordnet ist. Wenn die Platte 602 keine ausreichende Netzwerkbandbreite besitzt, dann wird die Split- und Share-Technik verwendet, um zusätzliche Netzwerkband breite zu erhalten, Schritt 660. Wenn ausreichend Platten- und Netzwerkbandbreite vorhanden ist, erneuert die Arbeitsstation 604 die Plattenstatustabelle 616, um die erhöhte Auslastung anzugeben, Schritt 662. Die Sperre der Plattenstatustabelle wird nach der Erneuerung freigegeben, Schritt 664. Ist der Dateivorgang fertiggestellt, Schritt 666, wird die Plattenstatustabelle 616 erneuert, um die abgenommene Platten und Netzwerkbelastung widerzuspiegeln, Schritt 668. Wenn der Dateivorgang ein Schreibvorgang ist, werden die Metadaten erneuert, wie oben in dem ersten Ansatz beschrieben, Schritt 669.

Semiaktives Platten-serverloses Dateisystem

Fig. 11A zeigt ein semiaktives Platten-serverloses Dateisystem 700 zur Bereit stellung von Dateidiensten für mehrere Arbeitsstationen 704. Das semiaktive Platten-serverlose System 700 ist ähnlich zu dem Passivplatten-serverlosen System mit der Ausnahme, daß die semiaktive Platte 702 den Zugangsvorgang ansprechend auf eine Anforderung von einer Arbeitsstation 704 ausführt. Das semiaktive Platten serverlose System besitzt zusätzliche Systemsicherheit während Dateizugriffen, wie beispielsweise das Abfordern eines Zugangsberechtigungsschlüssels von der Arbeitsstation 704. Die für die Zugangssteuerung notwendige Information und Datenkonsistenzverwaltung ebenso wie die Zugangssteuerung sind auf den semi aktiven Platten 702 gespeichert. Eine Netzwerkdatenplatte 606 hält die Netzwerk bandbreiteninformationen aufrecht. Eine Systemdatenplatte 710 stellt System metadaten wie die einem Dateinamen entsprechende Plattenadresse, bereit.

Zusätzlich ist in Fig. 10B ein Datagramm eines semiaktiven Platten-serverlosen Dateisystems 700 bereitgestellt. Die Arbeitsstation 704 cache-speichert die Meta dateninformation auf Systemniveau in einer Dateipositionsanzeiger-Tabelle 708, die den Dateinamen Plattenadressen zuordnet. Obwohl die Metadaten auf Systemniveau in der Arbeitsstation 704 cache-gespeichert sind, liegt es im Rahmen der Erfindung, eine einzige Metadatentabelle auf Systemniveau für das Dateisystem 700 aufrecht zuerhalten, an welche die Arbeitsstation 704 eine Anforderung zur Zuordnung einer Datei zu einer Platte sendet. Um die Datei einer Position auf der speziellen Platte zuzuordnen, ist eine Dateienadreßtabelle auf der Arbeitsstation 704 der Platten metadatentabelle cache-gespeichert. Es liegt ebenfalls innerhalb des Rahmens dieser Erfindung, eine einzige Plattenmetadatentabelle für das Dateisystem 700 aufrechtzu erhalten. Ein Anfragemanager 712 sendet die Arbeitsstationanfragen an die semi aktive Platte 702.

Die semiaktive Platte 702 besitzt eine Zugangssteuerung 713 für die Verwaltung des Zugangsprozesses einer Anfrage von einer Arbeitsstation 704. Eine Dateizugriffs steuerung 718 begrenzt den Zugriff auf die Dateien, die auf der Platte 702 liegen, und eine Plattenstatustabelle 716 stellt Plattenbandbreite und Datenintegritäts informationen bereit. Dateisperren, um einen ausschließlichen Zugriff zu der Datei zugriffssteuerung 718 während eines Dateilesevorgangs oder eines Dateischreibvor gangs sicherzustellen, ist durch eine Dateizugriffswarteschlange 724 und einen Dateizugriffswarteschlangenzeitgeber 726 vorgesehen. Der Dateisperrprozeß ist ähnlich dem zuvor beschriebenen Prozeß, mit der Ausnahme, daß die halbaktive Platte 702 den Zeitablauf und das Auffrischen der Sperre handhabt. Dateisperren ist ebenfalls für Zugriffe auf die Plattenstatustabelle 716 vorgesehen, wobei der Sperr mechanismus durch eine Plattenstatuswarteschlange 720 und einen Plattenstatus warteschlangenzeitgeber 722 vorgesehen ist. Ebenfalls vorgesehen ist eine Platten metadatentabelle 714, um einer Datei einer Adresse auf der Platte 702 zuzuordnen.

Die Netzwerkdatenplatte 606 weist eine Netzwerkstatuswarteschlange 630 und Netzwerkstatuszeitgeber 632 auf, um Datensperren während des Zugriffs auf die Netzwerkstatustabelle 608 bereitzustellen.

Fig. 11C zeigt eine Dateioption in dem semiaktiven plattenserverlosen Dateisystem 700 ähnlich zu einem Dateivorgang in dem passiven plattenserverlosen System 600 mit entsprechenden Elementen, die im Bereich von 740 bis 769 numeriert sind. Die semiaktive Platten-serverlose Dateistruktur 700 unterscheidet sich von dem Passiv platten-serverlosen Dateisystem 600 dadurch, daß Zugangssteuerung, Anforderungs scheduling, Dateisystemsicherheit und freie Listenverwaltung durch die semiaktive Platte 702 ausgeführt werden. Wurde die Plattenadresse entsprechend zu einer gewünschten Datei erhalten, Schritt 740 und 742, senden die Arbeitsstationen 704 eine Dateibearbeitungsanforderung an die Platte 702, Schritt 743. Die Zugangssteue rung 713 in der Platte 702 verifiziert den Zugangsberechtigungsschlüssel der Arbeitsstation 704 und legt die Reihenfolge der Anforderung zur Verarbeitung fest, Schritte 745 und 757. Verschlüsselungshardware in der Platte 702 unterstützt die Schlüsselüberprüfung. Für Schreibanforderungen stellt die Zugangssteuerung freie Blockadressen für die Arbeitsstation 704 bereit. Der Rest des Zugangssteuer prozesses verläuft ähnlich zu dem Prozeß in dem Passivplatten-serverlosen Datei system 700 mit der angegebenen Ausnahme, daß die Zugangssteuerfunktion auf die Platte 702 geschoben ist.

Während diese Erfindung in ihren gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß an der Erfindung bestimmte Modi fikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Gedanken der Erfindung wie in den anhängenden Ansprüchen beschrieben, zu verlassen.

ÜBERSETZUNG DER ZEICHNUNGSBESCHRIFTUNG Fig. 4

90

BELEGE EINE ANFANGSMENGE AN BANDBREITE FÜR JEDEN MANAGER

94

ÜBERSTEIGT DIE ANGEFORDERTE BANDBREITE DIE VERFÜGBARE BANDBREITE DES MANAGERS?

96

ZULASSEN DER ANFORDERUNG

98

WURDE JEDER DER MANAGER GEFRAGT?

100

VERNEINE DIE ANFORDERUNG

102

DER MANAGER SENDET IN VORBESTIMMTER REIHENFOLGE EINE NACHRICHT AN EINEN DER ANDEREN MANAGER ZUR ANFORDERUNG VON BANDBREITE

104

FORDERT EIN ANDERER MANAGER EBENFALLS BANDBREITE AN?

106

DER ANDERE MANAGER BELEGT DIE ANGEFORDERTE BANDBREITE FÜR DEN MANAGER

108

FORDERT DER MANAGER WENIGER BANDBREITE ALS DER ANDERE MANAGER AN?

110

DER MANAGER BELEGT DIE ANGEFORDERTE BANDBREITE FÜR DEN ANDEREN MANAGER

Fig. 5A

114

ARBEITSSTATION SENDET EINE DATEIANFORDERUNG AN DEN ZUGEHÖRIGEN MANAGER

118

DER MANAGER SCHREIBT EINE ENTSPRECHENDE SPERRE IN EINEN RINGPUFFER

124

DER MANAGER TEILT DER ARBEITSSTATION MIT, WENN
DIE SPERRE DIE SPITZE DER WARTESCHLANGE ERREICHT

126

DEAKTIVIEREN DER SPERRE

128

MITTEILEN DER DATEIÄNDERUNGEN DEN LESESPERRE- BENUTZERN

Fig. 6B

142

PLATTENPOSITIONSANZEIGERTABELLE

144

DATEIPOSITIONSANZEIGERTABELLE

146

MANAGERPOSITIONSANZEIGERTABELLE

148

ZUGANGSSTEUERUNG

152

WARTESCHLANGE

154

ZEITGEBER

Fig. 6C

156

ANFRAGE BEI DER DATEIPOSITIONSANZEIGER-TABELLE, AUF WELCHER PLATTE EINE GEWÜNSCHTE DATEI LIEGT

158

ANFRAGE BEI DER PLATTENPOSITIONSANZIGER-TABELLE, WELCHER DM DEN ZUGRIFF AUF DIE GEWÜNSCHTE DATEI STEUERT

160

SENDEN EINER DATEI L/S ANFORDERUNG AN DEN ZUGEHÖRIGEN DM

162

VERIFIZIEREN EINES ARBEITSSTATIONS- ZUGANGSBERECHTIGUNGSSCHLÜSSELS

164

PRÜFEN DER VERFÜGBAREN PLATTENBANDBREITE

166

DM SENDET EINE NACHRICHT AN DEN NM ZUR ANFORDERUNG DER GEWÜNSCHTEN BANDBREITE

168

AUSWERTEN DER ANFORDERUNG FÜR DIE BANDBREITE

170

ZULASSEN DER BANDBREITENANFORDERUNG DES PLATTENMANAGERS

172

ERNEUERN DER NM UND DM BANDBREITENDATENSÄTZE

174

ERNEUERN DER STEUERINFORMATION IN DEM DM NM SPIEGEL

176

ZULASSEN DER ARBEITSSTATION L/S-ANFORDERUNG

178

L/S-BETRIEB FERTIG

180

SCHLIESSE DATEI

182

ÄNDERE DIE DM UND NM BANDBREITENDATENSÄTZE ENTSPRECHEND DEM WIEDER FREIGEGEBENEN BETRIEBSMITTEL

Fig. 7C

260

SENDE EINE DATEIANFORDERUNG AN DEN ZUGEHÖRIGEN DM

262

VERVOLLSTÄNDIGE DEN SPERR/ENTSPERRVORGANG

264

ARBEITSSTATION VERIFIKATION

266

DM PRÜFT DIE VERFÜGBARE PLATTENBANDBREITE

267

ANWENDEN DER SPLIT- UND SHARE-TECHNIK

268

DM SENDET EINE NACHRICHT AN DIE ANDEREN DMS DEN TOKEN ANFORDERND

270

DM EMPFÄNGT DEN TOKEN, WODURCH DM ZUM CNM WIRD

272

CNM PRÜFT DIE VERFÜGBARE, AUF DEM TOKEN ANGEZEIGTE BANDBREITE

274

CMS GIBT DIE L/S-ANFORDERUNG ZU UND MODIFIZIERT DIE AUF DEM TOKEN ANGEZEIGTE BANDBREITE

276

L/S-VORGANG FERTIGGESTELLT

278

SCHLIESSEN DER DATEI

280

MODIFIZIEREN DER ANGEZEIGTEN NETZWERKBAND- BREITE AUF DEM TOKEN

282

DM SENDET NACHRICHT AN DEN CNM DEN TOKEN ANFORDERND

284

DM EMPFÄNGT DEN TOKEN, WODURCH DM ZUM CNM WIRD

286

CNM SENDET AN DIE ANDEREN DMS DIE ANFORDERUNG, DIE VON JEDEM DM VERBRAUCHTE NETZWERKBAND- BREITE ANZUZEIGEN

288

CNM LÄSST DIE L/S-ANFORDERUNG ZU

290

L/S -VORGANG FERTIGGESTELLT

292

SCHLIESSEN DER DATEI

Fig. 8C

324

BESTIMME, AUF WELCHER PLATTE EINE GEWÜNSCHTE DATEI LIEGT

326

FINDE DEN ZUGEHÖRIGEN ARBEITSSTATIONEN-DM

328

SENDE EINEN DATEILESEBEFEHL AN DEN ZUGEHÖRIGEN DM

330

BEENDE DEN DATEI-SPERR/ENTSPERRVORGANG

332

ARBEITSSTATIONVERIFIKATION

334

DM PRÜFT DIE VERFÜGBARE PLATTENBANDBREITE

367

WENDE SPLIT- UND SHARE-TECHNIK AN

368

DM SUCHT EINE NACHRICHT AN DIE ANDEREN DMS EINEN TOKEM ANFRAGEND

370

DM EMPFÄNGT DEN TOKEM, WODURCH DM ZUM CNM WIRD

372

CNM PRÜFT DIE VERFÜGBARE NETZWERKBANDBREITE, DIE AUF DEM TOKEN ANGEZEIGT WIRD

374

CNM LÄSST DIE LESE-ANFORDERUNG ZU UND MODIFI ZIERT DIE ANGEZEIGTE NETZWERKBANDBREITE AUF DEM TOKEN

376

LESEVORGANG ABGESCHLOSSEN

378

SCHLIESSE DIE DATEI

380

MODIFIZIERE DIE ANGEZEIGTE NETZWERKBANDBREITE AUF DEM TOKEN

382

DM SENDET EINE NACHRICHT AN DEN GEGENWÄRTIGEN CNM EINEN TOKEN ANFRAGEND

384

DM EMPFÄNGT DEN TOKEN, WODURCH DM ZUM CNM WIRD

386

CNM SENDET AN DIE ANDEREN DMS ANFRAGEN ZUR ANZEIGE DES NETZWERKBANDBREITENVERBRAUCHS
VON JEDEM DM

388

CNM LÄSST DIE L/S-ANFORDERUNG ZU

390

LESEVORGANG ABGESCHLOSSEN

392

SCHLIESSEN DER DATEI

Fig. 9B

424

BESTIMME, AUF WELCHER PLATTE EINE GEWÜNSCHTE DATEI LIEGT

426

FINDE DEN ZUGEHÖRIGEN ARBEITSSTATIONEN-FM

428

SENDE EINE DATEI LESE AN DEN ZUGEHÖRIGEN FM

430

BEENDE DEN DATEI-SPERR/ENTSPERRVORGANG

432

ARBEITSSTATIONVERIFIKATION

434

DM PRÜFT DIE VERFÜGBARE PLATTENBANDBREITE

467

DER CM WENDET SPLIT- UND SHARE-TECHNIK AN

468

CM SUCHT EINE NACHRICHT AN DIE ANDEREN CMS EINEN TOKEN ANFRAGEND

470

CM EMPFÄNGT DEN TOKEN, WODURCH CM ZUM CNM WIRD

472

CNM PRÜFT DIE VERFÜGBARE NETZWERKBANDBREITE, DIE AUF DEM TOKEN ANGEZEIGT WIRD

474

CNM LÄSST DIE ANFORDERUNG ZU UND MODIFIZIERT DIE ANGEZEIGTE NETZWERKBANDBREITE AUF DEM TOKEN

476

DATEIVORGANG ABGESCHLOSSEN

478

SCHLIESSEN DER DATEI

480

MODIFIZIEREN DER ANGEZEIGTEN NETZWERKBAND- BREITE AUF DEM TOKEN

482

DM SENDET EINE NACHRICHT AN DEN GEGENWÄRTIGEN CNM EINEN TOKEN ANFRAGEND

484

CM EMPFÄNGT DEN TOKEN, WODURCH DM ZUM CNM WIRD

486

CNM SENDET AN DIE ANDEREN DMS ANFRAGEN ZUR ANZEIGE DES NETZWERKBANDBREITENVERBRAUCHS VON JEDEM CM

488

CNM LÄSST DIE L/S-ANFORDERUNG ZU

490

DATEIVORGANG ABGESCHLOSSEN

492

SCHLIESSEN DER DATEI

Fig. 9C

500

,

518

AUSLASTUNG EINES DATEIMANAGERS ÜBERSTEIGT DEN MAXIMUM-INDEX

502

,

508

,

520

,

528

MITTEILUNG AN DEN CLUSTERMANAGER

504

ERZEUGE EINEN NEUEN DATEIMANAGER

505

,

516

,

536

CLUSTERMANAGER SENDET EINE MITTEILUNG VON DER ÄNDERUNG AN ALLE

506

,

526

AUSLASTUNG EINES DATEIMANAGERS UNTERSCHREITET DEN MINIMUM-INDEX

510

PRÜFE DIE LAST DES BENACHBARTEN DATEIMANAGERS

512

ÜBERTRAGE DIE LAST AN DEN NACHBARN

514

,

534

ELIMINIERE DEN DATEIMANAGER

522

SUCHE EINEN GERING AUSGELASTETEN DATEIMANAGER

524

ÜBERTRAGE DIE ÜBERSTEIGENDE LAST

525

DATEIMANAGER SENDET EINE MITTEILUNG VON DER ÄNDERUNG AN ALLE

530

SUCHE IN DER AUSLASTUNGSLISTE NACH EINEM WENIG AUSGELASTETEN DATEIMANAGER

532

ÜBERTRAGE DIE LAST AUF DEN WENIG AUSGELASTETEN DATEIMANAGER

Fig. 10C

640

FINDEN DER PLATTE, AUF DER DIE GESUCHTE DATEI LIEGT

642

FINDEN DER PLATTENADRESSE DER GESUCHTEN DATEI

644

SPERRREN DER PLATTENSTATUS- UND NETZWERK- STATUSTABELLE

646

,

658

BESTIMMEN DER VERFÜGBAREN PLATTENBANDBREITE UND NETZWERKBANDBREITE

648

ERNEUERN DER PLATTENSTATUSTABELLE UND NETZWERKSTATUSTABELLE

650

FREIGEBEN DER SPERREN VON DER PLATTENSTATUS- TABELLE UND DER NETZWERKSTATUSTABELLE

652

VERVOLLSTÄNDIGE DIE DATEIOPERATION

654

ERNEUERE DIE PLATTENSTATUSTABELLE UND NETZWERKSTATUSTABELLE

655

VERVOLLSTÄNDIGE DIE DATENOPERATION

656

SPERREN DER PLATTENSTATUSTABELLE

660

VERWENDE SPLIT- UND SHARE-TECHNIK, UM DIE NETZWERKBANDBREITE ZU ERHALTEN

662

ERNEUERE DIE PLATTENSTATUSTABELLE

664

FREIGEBEN DER SPERREN FÜR DIE PLATTENSTATUS- TABELLE

666

VERVOLLSTÄNDIGE DIE DATEIOPERATION

668

ERNEUERE DIE PLATTENSTATUSTABELLE

669

ERNEUERE DIE PLATTENSTATUSTABELLE

Fig. 11C

740

FINDEN DER PLATTE, AUF DER DIE GESUCHTE DATEI LIEGT

742

FINDEN DER PLATTENADRESSE DER GESUCHTEN DATEI

743

ANFORDERN EINER DATEIOPERATION

744

SPERRREN DER PLATTENSTATUS- UND NETZWERK- STATUSTABELLE

745

,

757

SCHEDULE DIE ANFRAGE

746

,

758

BESTIMMEN DER VERFÜGBAREN PLATTENBANDBREITE UND NETZWERKBANDBREITE

748

ERNEUERN DER PLATTENSTATUSTABELLE UND NETZWERKSTATUSTABELLE

750

752

VERVOLLSTÄNDIGE DIE DATEIOPERATION

754

ERNEUERE DIE PLATTENSTATUSTABELLE UND NETZWERKSTATUSTABELLE

755

,

769

ERNEUERE DIE METADATEN

756

SPERREN DER PLATTENSTATUSTABELLE

760

VERWENDE SPLIT- UND SHARE-TECHNIK, UM DIE NETZWERKBANDBREITE ZU ERHALTEN

762

ERNEUERE DIE PLATTENSTATUSTABELLE

764

FREIGEBEN DER SPERREN FÜR DIE PLATTENSTATUS- TABELLE

766

VERVOLLSTÄNDIGE DIE DATEIOPERATION

768

ERNEUERE DIE PLATTENSTATUSTABELLE

Claims

1. Dateisystem für ein Multimedia-Speichersystem zur Übertragung von Informa tion in einem Netzwerk mit mehreren Multimedia-Arbeitsstationen, wobei das Netzwerk eine verfügbare Netzwerkbandbreite besitzt und das Dateisystem fol gendes aufweist:
einen Cluster zum Definieren einer Gruppierung von Netzwerkkomponenten, wobei der Cluster folgendes aufweist:
einen einer oder mehreren Multimedia-Arbeitsstationen zugeordneten Cluster manager, der ein zugehöriges Netzwerkspeichergerät besitzt, das mit dem Netzwerk zum Speichern und Zurückholen von mindestens einer Datei verbun den ist, wobei das Netzwerkspeichergerät eine verfügbare Plattenbandbreite besitzt und der Clustermanager folgendes aufweist:
eine Zugangssteuerung, die ansprechend auf eine Dateianforderung von einer Multimedia-Arbeitsstation für einen Dateivorgang auf einer ausgewählten Datei betriebsbereit ist, um den Zugang der Dateianforderung zu steuern,
einen Netzwerkstatusbestimmer, der ansprechend auf eine Netzwerkband breitenanforderung von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um eine verfüg bare Netzwerkbandbreite zu bestimmen, und
mindestens einen dem Netzwerkspeichergerät zugeordneten Dateimanager, der auf einer der Arbeitsstationen angeordnet ist, um die Dateiwartungsprozeduren an der mindestens einen Datei durchzuführen und einen Plattenstatusbestimmer aufweist, welcher ansprechend auf eine Plattenbandbreitenanforderung von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um eine verfügbare Plattenbandbreite zu bestimmen,
wobei die Zugangssteuerung ansprechend auf die Dateianforderung, die Netz werkbandbreitenanforderung und die Plattenbandbreitenanforderung sendet, um festzustellen, ob die verfügbare Netzwerkbandbreite und die verfügbare Platten bandbreite ausreichend sind, um die angeforderte Dateioperation zu unter stützen.

2. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Systemmetadatentabelle vorgesehen ist, um eine Plattenposition der mindestens einen Datei bereitzustellen, wobei die Arbeitsstation die Systemmetadatentabelle abfragt, um die Platte zu bestimmen, auf der die ausgewählte Datei sich befindet.

3. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dateimanager einen Schreibsperrmanager aufweist, der betätigbar ist, um zu verhindern, daß mehr als eine von den Arbeitsstationen gleichzeitig in die ausgewählte Datei schreibt.

4. Dateisystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Schreibringpuffer zum Speichern einer Schreiban forderung für die ausgewählte Datei aufweist derart, daß die Schreibanforderung in einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

5. Dateisystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Leseringpuffer zum Speichern einer Leseanforderung für die ausgewählte Datei aufweist derart, daß die Leseanforderung in einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

6. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Clustermanager zusätzlich eine Clustersteuerung zum Steuern von Erzeugung und Vernichtung der Dateimanager und einen Rundsender zur Benachrichtigung der Arbeits stationen von der Erzeugung oder Vernichtung des Dateimanagers aufweist.

7. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dateimanager einen Auslastbenachrichtiger zum Bereitstellen einer Nachricht für den Cluster manager aufweist, daß
die verfügbare Plattenbandbreite von einem der Platten manager größer als ein Lastindexniveau ist, und
der Clustermanager zusätzlich eine Clustersteuerung aufweist, die ansprechend auf die Nachricht einen Dateimanager erzeugt, um zusätzliche Plattenbandbreite bereitzustellen derart, daß die verfügbare Plattenbandbreite für beide Datei manager größer als das Lastindexniveau ist.

8. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dateimanager einen Lastbenachrichtiger aufweist, um den Clustermanager zu benachrichtigen,
daß die verfügbare Plattenbandbreite von einem der Dateimanager mit einer Bandbreite geringer als ein Bandbreitenindexniveau ausgelastet ist, und
der Clustermanager zusätzlich eine Clustersteuerung aufweist, die auf die Nach richt ansprechend, den Dateimanager eliminiert derart, daß die ausgelastete Bandbreite des Dateimanagers auf einen anderen der Dateimanager übertragen wird unter Reduzierung der verfügbaren Plattenbandbreite des anderen Datei managers.

9. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich für jeden der Dateimanager ein Dateimanagerspiegel vorgesehen ist ein Dateimanager spiegel vorgesehen ist, der jedem der Dateimanager entspricht.

10. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich für jeden der Clustermanager ein Clustermanagerspiegel vorgesehen ist.

11. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheits manager zur Begrenzung des Zugriffs auf das Netzwerkspeichergerät durch die Arbeitsstation vorgesehen ist.

12. Dateisystem für ein Multimedia-Speichersystem zur Übertragung von Informa tion über ein Netzwerk mit einer verfügbaren Netzwerkbandbreite, wobei das Dateisystem folgendes aufweist:
mindestens ein Netzwerkspeichergerät, das durch das Netzwerk mit mindestens einer Multimedia-Arbeitsstation verbunden ist, wobei jedes Netzwerkspeicher gerät eine verfügbare Plattenbandbreite besitzt und mindestens eine Datei auf weist,
einen Clustermanager, der auf einer Arbeitsstation zur Verwaltung eines Clusters angeordnet ist, wobei einer der Clustermanager jeweils einem Netz werkspeichergerät entspricht und der Clustermanager folgendes aufweist:
eine Zugangssteuerung, die ansprechend auf eine Anforderung einer Arbeits station für eine Dateioperation auf einer ausgewählten Datei betriebsbereit ist, um den Zugang der Anforderung zu steuern, und
einen Netzwerkstatusbestimmer, der ansprechend auf eine Netzwerkband breitenanfrage von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um die verfügbare Netzwerkbandbreite zu bestimmen,
mindestens einen Dateimanager, der in einer der Arbeitsstationen zur Durch führung von Dateiwartungsprozeduren von der auf dem Netzwerkspeichergerät liegenden Datei vorgesehen ist, wobei mindestens ein Dateimanager folgendes aufweist:
einen Plattenstatusbestimmer, der ansprechend auf eine Plattenbandbreiten anfrage von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um die verfügbare Platten bandbreite zu bestimmen,
eine Dateizugriffswarteschlange zum Sicherstellen der Datenintegrität und einen Dateizugriffszeitgeber, der mit der Dateizugriffswarteschlange verbunden ist, und
einem Clustermanager, der zusätzlich eine Clustersteuerung zur Regulierung von Erzeugung und Vernichtung der Dateimanager aufweist,
wobei die Zugangssteuerung ansprechend auf die Anforderung die Netzwerk bandbreitenanforderung und die Plattenbandbreitenanforderung sendet, um zu bestimmen, ob die verfügbare Netzwerkbandbreite und die verfügbare Platten bandbreite ausreichend sind, um die angeforderte Dateioperation zu unter stützen.

13. Dateisystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Platten scheduler zur Ablaufplanung von Lese- und Schreibvorgängen des Netz speichergeräts vorgesehen ist.

14. Dateisystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Netzwerkbandbreitenscheduler zum Allokieren von Netzwerkbandbreite durch Multiplexen von Dateioperationen entsprechend den Dateianforderungen vorge sehen ist.

15. Verfahren zur Verwaltung einer Dateianforderung in einem Dateisystem für ein Multimedia-Speichersystem zur Verbreitung von Information über ein Netzwerk mit einer verfügbaren Menge an Netzwerkbandbreite, wobei das Netzwerk min destens eine Multimedia-Arbeitsstation und mindestens ein Netzwerkspeicher gerät aufweist, welches eine verfügbare Menge an Plattenbandbreite mit min destens einer Datei auf einem Plattenplatz aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
Bestimmen der Plattenposition einer ausgewählten Datei,
Bereitstellen eines Clustermanagers entsprechend zu jedem Netzwerkspeicher gerät, wobei der Clustermanager eine Zugangssteuerung zur Steuerung des Zugriffs auf die ausgewählte Datei besitzt,
Bereitstellen eines Dateimanagers auf einer Arbeitsstation zur Verwaltung der Dateiwartungsprozeduren für entsprechende Dateien, die auf dem Netzwerk speichergerät abgelegt sind,
Senden einer Anforderung für eine Dateioperation an die Zugangssteuerung, um die Ausführung einer Dateioperation auf der ausgewählten Datei anzufordern,
Bestimmen der verfügbaren Plattenbandbreite,
Bestimmen der verfügbaren Netzwerkbandbreite,
Auswerten der Anforderung abhängig davon, ob die verfügbare Plattenband breite und die verfügbare Netzwerkbandbreite ausreichend sind, um die ange forderte Dateioperation zu unterstützen, und
Zulassen der Anforderung.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bestimmung der Plattenposition einer ausgewählten Datei das Abfragen einer Dateipositionsanzeiger-Tabelle einschließt, die mit mindestens einer Arbeits station verbunden ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bestimmung der Plattenposition einer ausgewählten Datei das Abfragen einer Plattenmetadatendatei in dem Clustermanager einschließt.

18. Verfähren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bestimmung der verfügbaren Netzwerkbandbreite folgendes aufweist:
Sperren einer Netzwerkstatustabelle, die die verfügbare Netzwerkbandbreite auflistet,
Anwenden einer Split-und-Share-Technik zum Bestimmen der verfügbaren Netzwerkbandbreite und
Entsperren der Netzwerkstatustabelle.

19. Dateisystem für ein Multimedia-Speichersystem zur Verbreitung von Informa tion über ein Netzwerk mit mehreren Multimedia-Arbeitsstationen, wobei das Netzwerk eine verfügbare Netzwerkbandbreite besitzt und das Dateisystem fol gendes aufweist:
mindestens ein Netzwerkspeichergerät, das mit dem Netzwerk zur Speicherung und zum Zurückholen von mindestens einer Datei verbunden ist, wobei das Netzwerkspeichergerät eine verfügbare Plattenbandbreite besitzt,
einen Plattenmanager, der zu dem Netzwerkspeichergerät gehört, das auf einer der Arbeitsstationen angeordnet ist, wobei der Plattenmanager zur Verwaltung von Dateiwartungsprozeduren an der Datei vorgesehen ist und folgendes auf weist:
eine Zugangssteuerung, die ansprechend auf eine Dateianfrage von einer der Arbeitsstationen für eine Dateioperation auf einer ausgewählten Datei betriebs bereit ist, um den Zugang der Dateianforderung zu steuern und
einen Plattenstatusbestimmer, der ansprechend auf eine Plattenbandbreiten anforderung von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um die verfügbare Plat tenbandbreite zu bestimmen, und
einen Netzwerkmanager, der einer der Multimedia-Arbeitsstationen zugeordnet ist zur Bereitstellung von Netzwerkdiensten, wobei der Netzwerkmanager einen Netzwerkstatusbestimmer aufweist, der ansprechend auf eine Netzwerkband breitenanforderung von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um die verfügbare Netzwerkbandbreite zu bestimmen,
wobei die Zugangssteuerung ansprechend auf die Dateianforderung, die Netz werkbandbreitenanforderung und die Plattenbandbreitenanforderung sendet, um festzustellen, ob die verfügbare Netzwerkbandbreite und die verfügbare Platten bandbreite ausreichend sind, um die angeforderte Dateioperation zu unter stützen.

20. Dateisystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Systemmetadatentabelle vorgesehen ist, um eine Plattenposition der Datei bereit zu stellen, wobei die Arbeitsstation die Systemmetadatentabelle abfragt, um die Platte zu bestimmen, auf der die ausgewählte Datei liegt.

21. Dateisystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Plattenmanager zusätzlich einen Schreibsperrmanager aufweist, um zu verhin dern, daß mehr als eine von den Arbeitsstationen gleichzeitig in die ausgewählte Datei schreibt.

22. Dateisystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Schreibringpuffer aufweist zur Speicherung einer Schreibanforderung für die ausgewählte Datei derart, daß die Schreibanforde rung in einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

23. Dateisystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Leseringpuffer aufweist zur Speicherung einer Lesean forderung für die ausgewählte Datei derart, daß die Leseanforderung in einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

24. Dateisystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Arbeits stationen zusätzlich eine Plattenmanagerpositionsanzeiger-Tabelle zum Bereit stellen einer Position des Plattenmanagers aufweisen.

25. Dateisystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein dem Plattenmanager entsprechender Plattenmanagerspiegel vorgesehen ist.

26. Dateisystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein dem Netzwerkmanager entsprechender Netzwerkmanagerspiegel vorgesehen ist.

27. Dateisystem für ein Multimedia-Speichersystem zur Übertragung von Informa tion über ein Netzwerk mit mehreren Multimedia-Arbeitsstationen, wobei das Netzwerk eine verfügbare Netzwerkbandbreite besitzt und das Dateisystem fol gendes aufweist:
mindestens ein Netzwerkspeichergerät, das mit dem Netzwerk zur Speicherung und zum Zurücklesen von mindestens einer Datei verbunden ist, wobei das Netzwerkspeichergerät eine verfügbare Plattenbandbreite besitzt,
eine Systemmetadatentabelle zum Bereitstellen einer Plattenposition der min destens einen Datei,
einen Plattenmanager, der dem auf der Arbeitsstation angeordneten Netzwerk speichergerät zugeordnet ist, wobei der Plattenmanager zur Verwaltung von Dateiwartungsprozeduren für die Datei vorgesehen ist und folgendes aufweist:
eine Zugangssteuerung, die ansprechend auf eine Dateianforderung von einer der Arbeitsstationen für eine Dateioperation auf einer ausgewählten Datei betriebsbereit ist, um den Zugang der Dateianforderung zu steuern,
einen Plattenstatusbestimmer, der ansprechend auf eine Plattenbandbreiten anforderung von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um die verfügbare Plat tenbandbreite zu bestimmen,
einen Schreibsperrmanager, um zu verhindern, daß mehr als eine Arbeitsstation gleichzeitig in die ausgewählte Datei schreibt, und
einen Schreibringpuffer zur Speicherung der Dateianforderung für die ausge wählte Datei derart, daß die Dateianforderung in einer Basis Zuerst-ge speichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird, und
einen Netzwerkmanager, der einer der Multimedia-Arbeitsstationen zugeordnet ist, um Netzwerkdienste bereitzustellen, wobei der Netzwerkmanager einen Netzwerkstatusbestimmer aufweist, der ansprechend auf eine Netzwerkband breitenanforderung von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um die verfügbare Netzwerkbandbreite zu bestimmen,
wobei die Zugangssteuerung ansprechend auf die Dateianforderung die Netz werkbandbreitenanforderung und die Plattenbandbreitenanforderung sendet, um zu bestimmen, ob die verfügbare Netzwerkbandbreite und die verfügbare Plat tenbandbreite ausreichend ist, um die angeforderte Dateioperation zu unter stützen.

28. Dateisystem für ein Multimedia-Speichersystem zur Verbreitung von Informa tion über ein Netzwerk mit mehreren Multimedia-Arbeitsstationen, wobei das Netzwerk eine verfügbare Netzwerkbandbreite besitzt und das Dateisystem fol gendes aufweist:
mindestens ein Netzwerkspeichergerät, das mit dem Netzwerk zur Speicherung und zum Zurücklesen von mindestens einer Datei verbunden ist, wobei min destens ein Netzwerkspeichergerät eine verfügbare Plattenbandbreite besitzt und mindestens eine Datei aufweist,
einen Plattenmanager, der auf einem Server zur Verwaltung von Datei wartungsprozeduren für ein entsprechendes Netzwerkspeichergerät angeordnet ist, wobei der Plattenmanager folgendes aufweist:
eine Zugangssteuerung, die ansprechend auf eine Dateianforderung von einer der Arbeitsstationen für eine Dateioperation auf einer ausgewählten Datei betriebsbereit ist, um den Zugang der Dateianforderung zu steuern, wobei die Zugangssteuerung auf die Dateianforderung ansprechend aktivierbar ist, um einen Netzwerkmanager auf einem ausgewählten Server zum Bereitstellen von Netzwerkdiensten zu erzeugen,
einen Plattenstatusbestimmer, der ansprechend auf eine Plattenbandbreiten anforderung von der Zugangssteuerung aktivierbar ist zur Bestimmung der ver fügbaren Plattenbandbreite, und
der Netzwerkmanager einen Netzwerkbandbreitenbestimmer aufweist, der ansprechend auf eine Netzwerkbandbreitenanforderung von der Zugangssteue rung aktivierbar ist, um die verfügbare Netzwerkbandbreite zu bestimmen,
wobei die Zugangssteuerung ansprechend auf die Anforderung die Plattenband breitenanforderung und die Netzwerkbandbreitenanforderung sendet, um zu bestimmen, ob die verfügbare Plattenbandbreite und die verfügbare Netzwerk bandbreite ausreichend sind, um die angeforderte Dateioperation zu unter stützen.

29. Dateisystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Systemmetadatentabelle vorgesehen ist, um eine Plattenposition der Datei bereitzustellen, wobei die Arbeitsstation die Systemmetadatentabelle abfragt, um die Platte zu bestimmen, auf der die ausgewählte Datei liegt.

30. Dateisystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenmana ger zusätzlich einen Schreibsperrmanager aufweist, um zu verhindern, daß mehr als eine Arbeitsstation gleichzeitig in die ausgewählte Datei schreibt.

31. Dateisystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Schreibringpuffer aufweist zur Speicherung einer Schreibanforderung für die ausgewählte Datei derart, daß die Schreibanforde rung auf einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

32. Dateisystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Leseringpuffer zur Speicherung einer Leseanforderung für die ausgewählte Datei derart aufweist, daß die Leseanforderung auf einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

33. Dateisystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu jedem der Dateimanager ein Dateimanagerspiegel vorgesehen ist.

34. Dateisystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem der Clustermanager ein Clustermanagerspiegel vorgesehen ist.

35. Dateisystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Sicherheitsmanager zur Begrenzung des Zugangs zu dem mindestens einen Netzwerkspeichergerät durch die mindestens eine Arbeitsstation vorgesehen ist.

36. Dateisystem für ein Multimedia-Speichersystem zur Verbreitung von Informa tion über ein Netzwerk mit einer verfügbaren Netzwerkbandbreite, wobei das Dateisystem folgendes aufweist:
mindestens ein Netzwerkspeichergerät, das über das Netzwerk mit mindestens einer Multimedia-Arbeitsstation verbunden ist, wobei das Netzwerkspeicher gerät eine verfügbare Plattenbandbreite besitzt und mindestens eine Datei auf weist,
einen Plattenmanager, der auf einem Server zur Verwaltung der Dateiwartungs prozeduren für ein entsprechendes Netzwerkspeichergerät angeordnet ist, wobei der Plattenmanager folgendes aufweist:
eine Zugangssteuerung, die ansprechend auf eine Anforderung einer Datei operation für eine ausgewählte Datei betriebsbereit ist, um den Zugang der Anforderung zu steuern, wobei die Anforderung von einer der Arbeitsstationen stammt,
einen Plattenstatusbestimmer, der ansprechend auf eine Plattenbandbreiten anforderung von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um die verfügbare Plat tenbandbreite zu bestimmen,
einen Netzwerkmanager, der auf einem Server zur Bereitstellung von Netz werkdiensten angeordnet ist, wobei der Netzwerkmanager einen Netzwerk bandbreitenbestimmer aufweist, der ansprechend auf eine Netzwerkband breitenanfrage von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um die verfügbare Netzwerkbandbreite zu bestimmen,
wobei die Zugangssteuerung ansprechend auf die Anfrage die Netzwerkband breitenanforderung und die Plattenbandbreitenanforderung sendet, um zu bestimmen, ob die verfügbare Netzwerkbandbreite und die verfügbare Platten bandbreite ausreichend sind, um die angeforderte Dateioperation zu unter stützen.

37. Dateisystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß eine System metadatentabelle vorgesehen ist zur Bereitstellung einer Plattenposition von der mindestens einen Datei, wobei die Arbeitsstation die Systemmetadatentabelle abfragt, um die Platte zu bestimmen, auf der die ausgewählte Datei liegt.

38. Dateisystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dateimanager zusätzlich einen Schreibsperrmanager aufweist, um zu verhindern, daß mehr als eine Arbeitsstation gleichzeitig in die ausgewählte Datei schreibt.

39. Dateisystem nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Schreibringpuffer zur Speicherung einer Schreiban forderung für die ausgewählte Datei derart aufweist, daß die Schreibanforderung in einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

40. Dateisystem nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Leseringpuffer zur Speicherung einer Leseanforderung für die ausgewählte Datei derart aufweist, daß die Leseanforderung in einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

41. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu jedem der Dateimanager ein Dateimanagerspiegel vorgesehen ist.

42. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu jedem der Clustermanager ein Clustermanagerspiegel vorgesehen ist.

43. Dateisystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheits manager zur Begrenzung des Zugangs zu dem mindestens einen Netzwerk speichergerät durch die mindestens eine Arbeitsstation vorgesehen ist.

44. Verfahren zur Verwaltung von Bandbreite in einem Dateisystem, das mindestens ein Speichergerät und mindestens eine mit dem Netzwerk verbundene Arbeits station, mindestens zwei Manager zur Verwaltung der mit dem Netzwerk ver bundenen Bandbreite besitzt, wobei jeder der mindestens zwei Manager auf einem der Speichergeräte oder der Arbeitsstation sitzt und das Verfahren die fol genden Schritte aufweist:
Bereitstellen von Anfangswerten für die Bandbreite für die mindestens zwei Manager,
Empfangen einer Anforderung für eine Dateioperation, die eine vorbestimmte Menge an Bandbreite benötigt,
Auswerten der Anforderung, um zu bestimmen, ob ein Manager eine aus reichende Menge an Bandbreite besitzt, um die angeforderte Dateioperation zu unterstützen,
Abfragen eines anderen der mindestens zwei Manager, um zu bestimmen, ob der Manager eine ausreichende Menge an Bandbreite besitzt,
Auffordern des Managers, die verfügbare Menge an Bandbreite für den Mana ger zu allokieren, und
Allokieren der verfügbaren Menge an Bandbreite für den anfragenden Manager.

45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Abfragens eines anderen von den mindestens zwei Managern zusätzlich die fol genden Schritte aufweist:
Bestimmen der Kriterien zur Auswahl einer Reihenfolge, in der die mindestens zwei Manager abgefragt werden,
Auswählen der Reihenfolge und
Abfragen der mindestens zwei Manager in der ausgewählten Reihenfolge.

46. Verfahren zur Verwaltung von Bandbreite in einem Dateisystem mit mindestens einem Speichergerät und mindestens einer mit dem Netzwerk verbundenen Arbeitsstation und mindestens zwei Managern zur Verwaltung der mit dem Netzwerk verbundenen Bandbreite, wobei jeder der mindestens zwei Manager auf einem Speichergerät oder einer Arbeitsstation liegt und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
jeden der Manager mit einer Anfangsgröße für die Bandbreite versehen,
Empfangen einer Anforderung für eine Dateioperation, die eine vorbestimmte Menge an Bandbreite erfordert,
Auswerten der Anforderung, um zu bestimmen, ob ein Manager eine aus reichende Menge an Bandbreite besitzt, um die angeforderte Dateioperation zu unterstützen,
Abfragen eines anderen Managers, um zu bestimmen, ob der Manager eine aus reichende Menge an Bandbreite besitzt,
Bestimmen, ob der andere von den Managern verfügbare Bandbreite anfordert,
Auswerten der Menge an verfügbarer Bandbreite, die von jedem der Manager gefordert wird,
den Manager auffordern, die verfügbare Bandbreite für den Manager zu allokie ren, und
Allokieren der verfügbaren Menge von dem Manager, der eine geringere Menge an Bandbreite anfordert, zu dem Manager, der eine größere Menge an Band breite anfordert.

47. Dateisystem für ein Multimedia-Speichersystem zur Verbreitung von Informa tion über ein Netzwerk mit mehreren Arbeitsstationen, wobei das Netzwerk eine verfügbare Netzwerkbandbreite besitzt und das Dateisystem folgendes aufweist:
die mehreren Arbeitsstationen weisen eine Zugangssteuerung auf, die ansprechend auf eine Dateianforderung von einer Multimedia-Arbeitsstation für eine Dateioperation auf einer ausgewählten Datei betriebsbereit ist, um den Zugang der Dateianforderung zu steuern,
ein Netzwerkspeichergerät, das eine verfügbare Plattenbandbreite besitzt, mit dem Netzwerk zum Abfragen und Speichern von Dateisteuerinformation und von mindestens einer Datei verbunden ist, wobei das Netzwerkspeichergerät folgendes aufweist:
einen Plattenmanager zur Verwaltung von Dateiwartungsprozeduren von dem Netzwerkspeichergerät, wobei der Plattenmanager folgendes einschließt:
einen Plattenstatusbestimmer, der ansprechend auf eine Plattenbandbreiten anfrage von der Zugangssteuerung aktivierbar ist, um die verfügbare Platten bandbreite zu bestimmen,
einen Netzwerkmanager, der auf einem der Netzwerkspeichergeräte zur Bereit stellung von Netzwerkdiensten vorgesehen ist, wobei der Netzwerkmanager eine Netzwerkstatustabelle zum Bereitstellen der verfügbaren Netzwerkband breite ansprechend auf eine Netzwerkbandbreitenanforderung von der Zugangs steuerung aufweist,
wobei die Zugangssteuerung ansprechend auf die Dateianforderung die Netz werkbandbreitenanforderung und die Plattenbandbreitenanforderung sendet, um zu bestimmen, ob die verfügbare Netzwerkbandbreite und die verfügbare Plat tenbandbreite ausreichend sind, um die angeforderte Dateioperation zu unter stützen.

48. Dateisystem nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß eine System metadatentabelle vorgesehen ist, um eine Plattenposition von mindestens einer der Dateien bereitzustellen, wobei die Arbeitsstation die Systemmetadatentabelle abfragt, um die Platte zu bestimmen, auf der die ausgewählte Datei liegt.

49. Dateisystem nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dateimanager zusätzlich einen Schreibsperrmanager aufweist, um zu verhindern, daß mehr als eine Arbeitsstation gleichzeitig in die ausgewählte Datei schreibt.

50. Dateisystem nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Schreibringpuffer zur Speicherung einer Schreibanfor derung für die ausgewählte Datei aufweist derart, daß die Schreibanforderung in einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

51. Dateisystem nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Leseringpuffer zur Speicherung einer Leseanforderung von der ausgewählten Datei aufweist derart, daß die Leseanforderung in einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

52. Dateisystem nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Netz werkmanager einen Netzwerkspiegel aufweist.

53. Dateisystem für ein Multimedia-Speichersystem zur Verbreitung von Informa tion über ein Netzwerk mit mehreren Arbeitsstationen, wobei das Netzwerk eine verfügbare Netzwerkbandbreite besitzt und das Dateisystem folgendes aufweist:
ein Netzwerkspeichergerät mit einer verfügbaren Plattenbandbreite, das mit dem Netzwerk zum Erhalten und Speichern von Dateisteuerinformation und min destens einer Datei verbunden ist, wobei das Netzwerkspeichergerät folgendes aufweist:
einen Plattenmanager zum Verwalten von Dateiwartungsprozeduren des Netz werkspeichergeräts, wobei der Plattenmanager folgendes aufweist:
eine Zugangssteuerung, die ansprechend auf eine Dateianforderung von einer Multimedia-Arbeitsstation für eine Dateioperation auf einer ausgewählten Datei betriebsbereit ist, um den Zugang zu der Dateianforderung zu steuern,
einen Plattenstatusbestimmer, der ansprechend auf eine Plattenbandbreiten anforderung von einer Zugangssteuerung ansprechend aktivierbar ist, um die verfügbare Plattenbandbreite zu bestimmen,
einen Netzwerkmanager, der auf einem der Netzwerkspeichergeräte zur Bereit stellung von Netzwerkdiensten angeordnet ist, wobei der Netzwerkmanager eine Netzwerkstatustabelle zum Bereitstellen einer verfügbaren Netzwerkbandbreite ansprechend auf eine Netzwerkbandbreitenanforderung von der Zugangssteue rung bereitstellt,
wobei die Zugangssteuerung ansprechend auf die Dateianforderung die Netz werkbandbreitenanforderung und die Plattenbandbreitenanforderung sendet, um zu bestimmen, ob die verfügbare Netzwerkbandbreite und die verfügbare Plat tenbandbreite ausreichend ist, um die angefragte Dateioperation zu unterstützen.

54. Dateisystem nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Systemmetadatentabelle vorgesehen ist, um eine Plattenposition in der min destens eine Datei bereitzustellen, wobei die Arbeitsstation die Systemmeta datentabelle abfragt, um die Platte zu bestimmen, auf der die ausgewählte Datei sich befindet.

55. Dateisystem nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dateimanager zusätzlich einen Schreibsperrmanager aufweist, um zu verhindern, daß mehr als eine Arbeitsstation gleichzeitig in die ausgewählte Datei schreibt.

56. Dateisystem nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Schreibringpuffer zur Speicherung einer Schreibanfor derung für die ausgewählte Datei derart aufweist, daß die Schreibanforderung in einer Zuerst-gespeichert/Zuerst-bedient-Reihenfolge bedient wird.

57. Dateisystem nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibsperr manager zusätzlich einen Leseringpuffer zur Speicherung einer Leseanforderung für die ausgewählte Datei derart aufweist, daß diese Anforderung in einer Weise Zuerst-gespeichert/Zuerst-Reihenfolge bedient wird.

58. Dateisystem nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich für jeden Dateimanager ein Dateimanagerspiegel vorgesehen ist.

59. Dateisystem nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich jeder der Clustermanager einen entsprechenden Clustermanagerspiegel aufweist.

60. Dateisystem nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Sicherheitsmanager vorgesehen ist, um den Zugriff zu dem mindestens einen Netzspeichergerät durch die mindestens eine Arbeitsstation zu begrenzen.