DE3736455A1 - Hierarchisches ablagesystem - Google Patents
Hierarchisches ablagesystemInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren
zur Speicherung und Wiedergewinnung von Daten unter Verwendung
eines Computers, und insbesondere auf ein hierarchisches Da
teisystem.
Bei einem Computersystem werden Informationen typischerweise
als Signale auf verschiedenen Speichermedien, z.B. Magnetbän
dern, Platten, Halbleiterbauelementen usw. gespeichert. Da die
Speicherdichten mit Fortschritten in der Speichertechnologie
zunahmen, wurde es möglich, mit einem Speichergerät wesentlich
mehr Informationen zu speichern als bisher.
Wenn Informationen in einem Speichergerät oder Speichermedium
gespeichert werden, werden sie so katalogisiert, daß dieselbe
Information zu jedem späteren gewünschten Zeitpunkt wiederge
wonnen werden kann. Normalerweise wird ein spezieller Codena
men einem besonderen Datenkörper zugeordnet, um diesen Daten
körper von anderen zu unterscheiden. Zur Wiedergewinnung eines
gewünschten Datenkörpers bzw. Blocks wird ein diesen Daten
zugeordneter geeigneter Codename verwendet, wobei das Gerät
nach diesem Codenamen sucht und die gewünschten Daten wieder
gewinnt, wenn der Codename gefunden wird.
Üblicherweise wird jeder getrennte Datenkörper als eine Datei
bzw. ein File und das Katalogisieren dieser Dateien auf einem
Gerät als Ablegen filing bezeichnet. Typische, mit besonderen
Daten verbundene Codenamen enthalten Hinweise, welche auf für
die Massenspeicherung reservierte Bereiche im Speicher hinwei
sen. Die verschiedenen Codenamen und ihre Hinweisadressen
bilden das Katalogsystem. Wenn hochdichte Speichereinrichtun
gen bzw. -medien verwendet werden, können Millionen von Infor
mationsbits auf einem solchen Mdeium gespeichert werden, wo
durch Hunderte, Tausende und sogar Millionen von Dateien ge
schaffen werden können. Ein serienweiser Suchvorgang durch
diesen Datenbestand zur Ermittlung einer speziellen Datei ist
außerordentlich zeitaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ablage- bzw.
Filingsystem für ein hochdichtes Speichermedium zur Verfügung
zu stellen, das die rasche Durchführung eines Suchvorgangs und
die rasche Wiedergewinnung der gewünschten gespeicherten Datei
ermöglicht. Mit dem Aufkommen des Personal Computers (PC) und
des Small Business Computers wurde die räumliche Größe des
Computers von Bedeutung, und es ist erwünscht, ein Filingsy
stem zu schaffen, das mit einer kürzeren Programmlinie wirksam
implementiert werden kann. Dies soll erfindungsgemäß erreicht
werden.
Zu diesem Zweck wird ein hierarchisches Ablagesystem zur Ver
fügung gestellt, das einen Katalog der an verschiedenen Stel
len innerhalb eines Speichermediums bzw. Speichergeräts ge
speicherten Daten erzeugt. Typischerweise dient eine Katalog
struktur zur Organisation eines Speichervolumens.
Die Katalogstruktur des hierarchischen Ablagesystems wird
durch eine mit der Oberseite nach unten gerichtete Baumstruk
tur gebildet, bei der ein Start-Inhaltsverzeichnis, das als
Basisverzeichnis arbeitet, vorgesehen ist. Andere Verzeichnis
se und Dateien sind als Abkömmlinge angeordnet. Eine Vielzahl
von fallenden Niveaus verzweigen sich abwärts und schaffen die
hierarchische Katalogstruktur. Die Katalogstruktur enthält die
Lageinformation darüber, wo die aktuellen Daten gespeichert
sind.
Das Datei-Katalogisierungssystem wird unter Verwendung eines
B-Baumes implementiert. Die Katalogisierungsinformation wird
in den Blattknoten (leaf nodes) des B-Baums gehalten. Die
nicht-Blatt-Knoten (Indexknoten) des B-Baumes enthalten Infor
mationen, welche die Suche nach besonderen Kataloginformatio
nen unter Verwendung des Codenamens oder Kennbegriffs der
entsprechenden Datei ermöglichen. Kennwerte, die zur Identifi
zierung und Katalogisierung verschiedener Dateien im Katalog
system dienen, werden auch zum Organisieren des Katalogs in
den Blattknoten des B-Baums verwendet. Die Kennwerte werden in
eine aufsteigende Reihenfolge für systematischen Zugriff ge
setzt. Außerdem wächst der B-Baum unter Verwendung von Links
drehungen und Linksaufspaltungen unter Einfügung der Katalog
information über neue Dateien von rechts, um einen abgegliche
nen (symmetrischen) Baum aufrechtzuerhalten.
Wenn die Daten einer Datei gespeichert werden, führen Additio
nen, Löschungen und Modifikationen typischerweise zu einer
nicht fortlaufenden physikalischen Speicherung der Daten im
Speichermedium. Jedes der benachbarten Segmente der Datei ist
als Dateibereich bekannt. Eine Aufzeichnung des physikalischen
Platzes der Bereiche für eine spezielle Datei wird in einer
oder mehreren Bereichssätzen festgehalten. Das hierarchische
Ablagesystem verwendet eine Dateibereichsliste zur Aufrechter
haltung der Bereichssätze der verschiedenen Dateien auf dem
Speichermedien.
Die Erfindung hält den ersten Bereichssatz (extens record)
einer Datei in der Katalogisierungsstruktur, jedoch irgend
welche weiteren Bereichssätze werden in einer separaten Datei
bereichsliste aufrechterhalten. Diese Dateibereichsliste wird
auch in einer zweiten B-Baum-Struktur implementiert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu
tert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines flachen Ablagesystems
nach dem Stande der Technik;
Fig. 2 eine Darstellung eines hierarchischen Ablagesy
stems nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Darstellung einer B-Baum-Struktur nach der
Erfindung;
Fig. 4 eine Darstellung des Inhalts eines Knotens für
die B-Baum-Struktur gemäß Fig. 3;
Fig. 5 eine Darstellung einer Linksaufspaltung und
einer Linksrotationsoperation einer B-Baum-
Struktur nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Darstellung einer Katalogisierstruktur
gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und
einer Organisation der Katalogisierstruktur in
verschiedenen Knoten eines B-Baums;
Fig. 7 eine Darstellung einer Volumen-Zuordnungsabbil
dung in einem Ablagesystem gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 eine Darstellung einer Dateibereichsliste bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit ver
schiedenen Dateibereichen im Speicher; und
Fig. 9 eine Darstellung der Teilbereichsorganisation in
den Katalog- und Bereichs-B-Bäumen bei dem be
vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Erfindung gibt ein Verfahren zum Speichern und Wiederge
winnen von Informationen unter Verwendung eines hierarchischen
Ablagesystems an. In der folgenden Beschreibung werden zahl
reiche besondere Einzelheiten angegeben, um die Erfindung
vertieft verständlich zu machen. Es ist jedoch für den Fach
mann klar, daß die Erfindung auch ohne diese besonderen Ein
zelheiten realisiert werden kann. In anderen Fällen werden
bekannte Methoden und Schaltungsanordnungen nicht beschrieben,
um die Erfindung nicht mit unnötigen Einzelheiten zu bela
sten.
In Fig. 1 ist ein bekanntes flaches Ablagesystem 10 mit einem
Inhaltsverzeichnis 11 und Dateien 12 bis 15 gezeigt. Zur Er
leichterung des Verständnisses ist das Inhaltsverzeichnis
bildhaft als Mappe oder Heft und eine Datei als Papierblatt
mit einer umgefalteten Ecke gezeigt. Diese bildhafte Darstel
lung paßt gut zur Analogie des Einlegens von Papieren in Map
pen, Akten oder Umschläge (Dateien in Verzeichnisse). Das
bekannte System 10 hat ein einziges Inhalts- bzw. Hinweisver
zeichnis 11, welches Lokalisierungsinformationen für die Da
teien 12 bis 15 enthält. Jede der Dateien 12 bis 15 enthält
Daten, die einem speziellen Körper oder Block aus gespeicher
tem Informationen zugeordnet sind. Bei diesem speziellen Bei
spiel eines bekannten Systems 10 wird für den Zugriff auf
Datei 15 ein Seriensuchvorgang durch das Inhaltsverzeichnis 11
durchgeführt, bis die Dateiadresse der Datei 15 lokalisiert
ist. Ein solcher sequentieller Suchvorgang bedingt einen be
trächtlichen Zeitaufwand, wenn große Dateizahlen im Inhalts
verzeichnis 11 existieren. Wenn auch bei dem hier beschriebe
nen hypothetischen Fall das Inhaltsverzeichnis 11 Hinweis
adressen auf vier Dateien 12 bis 15 enthält, so setzt das
Inhaltsverzeichnis 11 die Speicherung von Adressen von nach
folgenden Dateien in sequentieller Weise fort.
Fig. 2 zeigt die Architektur des hierarchischen Ablage- bzw.
Filingsystems (HFS) nach der vorliegenden Erfindung. Dieses
besondere HFS 16 weist ein Basisverzeichnis 17 (root direc
tory) und Dateien 21 bis 24 auf. Das HFS 16 weist außerdem
Verzeichnisse 18 bis 20 auf. Jedes Verzeichnis ist in der
Lage, Dateien ebenso wie andere Verzeichnisse aufzunehmen, so
das Verzeichnis 18, welches beispielsweise das Verzeichnis 20
aufnehmen kann. Jedes Verzeichnis ist ein Verzweigungsknoten,
der keinen oder eine Mehrzahl von Unterverzweigungsknoten
ermöglicht. Jedes Verzeichnis enthält Informationen, welche
das Auftreten einer Verzweigung ermöglicht. Die aktuellen
Daten sind in den Dateien 21 bis 24 gespeichert. Da jede Datei
einen Abschlußknoten darstellt, braucht sie weitere Verzwei
gungsinformationen nicht aufrechtzuerhalten. Stattdessen spei
chert jede Datei die aktuellen Daten. Daher halten die Verzei
chnis 17 bis 20 Verzweigungsinformationen aufrecht, während
die Dateien 21 bis 24 die gespeicherten Daten enthalten.
HFS 16 greift zu Dateien 21 bis 24 in einer hierarchischen
Weise so zu, daß ein serieller Suchvorgang nach den Dateien
nicht erforderlich ist. Es sei bei dem Beispiel gemäß Fig. 2
angenommen, daß Zugriff auf in der Datei 23 gespeicherte Daten
gewünscht wird. Eine Suche des Verzeichnisses (directory) 17
ergibt, daß zwei mögliche Wege bei der Suche der Adresse der
Datei 23 existieren. Ein Weg vom Verzeichnis 17 führt zum
Verzeichnis 18, und der andere Weg führt zum Verzeichnis 19.
Der gewünschte Weg führt zum Verzeichnis 18, an dem wiederum
zwei Wege existieren. Der gewünschte Weg vom Verzeichnis 18
führt direkt zur Datei 23. Obwohl dieses Beispiel wegen der
minimalen Anzahl von dargestellten Dateien vereinfacht ist,
läßt sich die Einsparung an Datei-Suchzeit für eine wesentlich
größere Anzahl von Dateien leicht einsehen.
Wenn - als weiteres Beispiel - Datei 22 ausgesucht worden
wäre, so würde der Weg vom Verzeichnis 18 zum Verzeichnis 20
geführt haben, an welchem Punkt zwei Auswahlmöglichkeiten bzw.
-wege existieren. Der gewünschte Weg vom Verzeichnis 20 zur
Datei 22 wird danach gewählt. HFS 16 kann trotz Darstellung in
einer speziellen Form in Fig. 2 eine beliebige Anzahl von
Niveaus (Verzweigungen) nach unten vom Basisverzeichnis 17
sowie irgendeine beliebige Anzahl von Zweigen von einem spe
ziellen Verzeichnis aus haben. Zu beachten ist jedoch, daß
alle Daten in den dargestellten Dateien 21 bis 24 gespeichert
sind, welche alle an den Abschluß bzw. Endknoten von HFS 16
angeordnet sind.
Tatsächlich enthält die Katalogisierungsarchitektur bei dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel Katalogisierungs-Lokalisie
rungsbeschreibungsinformationen in der HFS 16-Struktur. Die
Katalogeingaben für die Dateien 2 bis 24 enthalten Zeiger
bzw. Hinweisadressen, welche die Lokalisierbeschreibungen zum
Lokalisieren der Plätze im Speicherbereich beschaffen, wo
aktuelle gespeicherte Daten gehalten werden.
Das HFS wird bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel implemen
tiert unter Verwendung von zwei B-Baum-Strukturen, dem Kata
log-B-Baum und dem Dateibereichs-B-Baum. Eine B-Baum-Struktur
ist im Stande der Technik bekannt und in "The Art of Computer
Programming", Vol. 3 (Sortieren und Suchen) von Donald E.
Knuth; im Abschnitt 6.4 "Mehrwegebäume", SS 471-479 (1973)
beschrieben. Die Knoten eines B-Baums enthalten Sätze, die
jeweils aus einer bestimmten Information, entweder Hinweise
oder Daten, bestehen, und einen diesem Satz zugeordneten Code
oder Kennbegriff.
In Fig. 3 ist ein hypothetischer B-Baum dargestellt. Ein Ba
sismerkmal des B-Baums 31 besteht darin, daß Daten nur in
Blattknoten 35 bis 38 gespeichert sind. Die internen Knoten 32
bis 34, auch bekannt als Indexknoten, enthalten Hinweisadres
sen zu anderen Knoten derart, daß diese Indexknoten 32 bis 34
einen Hinweis zum Zugreifen auf in den Blattknoten 35 bis 38
gespeicherte Datensätze liefern. Jeder Satz 39 enthält eine
Kennbegriff 40 und ein Informationssegment 41. Innerhalb jedes
Knotens werden die Sätze so angeordnet, daß ihre Kennbegriffe
eine steigende Ordnung haben. Der beispielsweise B-Baum 31
gemäß Fig. 3 enthält hypothetische Kennbegriffe, welche einge
fügt wurden, um die Struktur des Baums und die Beziehung zwi
schen Indexknoten 32 bis 34 und Blattknoten 35 bis 38 zu zei
gen. Blattknoten 35 enthält Kennwerte 48 und 50. Der erste
Kennbegriff oder Code eines Knotens wird auch als Kennbegriff
in dem aufsteigenden Knoten dargestellt. Daher wird Kennwert
48, der der erste Kennbegriff des Blattknotens 35 ist, auch
als Kennwert innerhalb des Indexknotens 33 dargestellt. Kenn
wert 53, welcher der erste Kennbegriff von Blattknoten 36 ist,
wird als der zweite Kennbegriff von Indexknoten 33 darge
stellt. Da Kennwert 48 der erste Kennbegriff innerhalb von
Indexknoten 33 ist, wird er auch als Kennbegriff in dem Index
knoten 32 dargestellt. Dieses Muster wird für jeden Blattkno
ten 35-38 und jeden aufsteigenden Indexknoten 32-34 für eine
B-Baum-Struktur wiederholt. Obwohl Fig. 3 nur drei Niveaus
bzw. Etagen und zwei Kennbegriffe pro Knoten zeigt, kann eine
beliebige Anzahl von Kennbegriffen pro Knoten sowie eine be
liebige Anzahl an Niveaus oder Etagen für eine spezielle B-
Baum-Struktur gewählt werden. B-Baum 31 gemäß Fig. 3 ist ein
hypothetisches Beispiel, das nur zur Darstellung im Rahmen der
vorliegenden Beschreibung vorgesehen ist.
Wenn ein Datensatz benötigt wird, wird der Kennbegriff des
gewünschten Satzes geschaffen. Die Suche beginnt am Basiskno
ten, der auch ein Indexknoten ist. Eine Suche wird innerhalb
des Knotens durchgeführt, bis der Satz mit dem höchsten Kenn
begriff, der nicht höher als der Such-Kennbegriff ist, er
reicht ist. Es sei für das hypothetische Beispiel gemäß Fig. 3
angenommen, daß Daten mit dem Kennbegriff 59 gewählt werden
sollen. Die Suche beginnt am Basisknoten 32, in welchem der
Kennbegriff 56 gewählt wird, dessen Wert der höchste Kennwert
ist, der nicht größer als der Such-Kennbegriff selbst ist. Die
Hinweisadresse des Kennbegriffs 56 wählt den Indexknoten 34,
in welchem die Suche innerhalb des Indexknotens 34 fortgesetzt
wird. Wiederum wird der Kennbegriff 56 gewählt, da er der
höchste Kennbegriff ist, der nicht größer als der gesuchte
Kennbegriff selbst ist (der nächste Kennwert 63 ist größer als
der gesuchte Kennwert). Die Hinweisadresse von Kennbegriff 56
im Indexknoten 34 wählt den Blattknoten 37. Innerhalb des
Blattknotens 37 wird eine andere Suche durchgeführt, um den
gesuchten Kennbegriff 59 zu identifizieren. Wenn der gesuchte
Kennbegriff 59 gefunden ist, wird seine zugehörige Information
(Daten) benutzt.
Eine besondere Hinweisadresse in einem Indexsatz führt zu
einem anderen Knoten, der eine Etage oder ein Niveau tiefer im
B-Baum 31 ist. Beispielsweise ist dies vom Knoten 32 zum Kno
ten 34 der Fall. Der Prozeß wird solange fortgesetzt, bis ein
Blattknoten erreicht ist, worauf dessen Sätze geprüft werden,
bis der gewünschte Kennbegriff gefunden wird. Wenn der ge
wünschte Kennbegriff nicht vorhanden ist, so wird die Suche
unterbrochen, wenn ein Kennwert erreicht wird, der größer als
der gesuchte Kennwert ist oder wenn alle Sätze im Blattknoten
geprüft worden sind. Die Kennwerte können numerisch, alphabe
tisch oder alphanumerisch sein.
Im folgenden wird auf Fig. 4 Bezug genommen, in der die Struk
tur eines der Knoten eines B-Baums nach der Erfindung gezeigt
ist. Jeder Knoten 42 weist ein Knoten-Deskriptorsegment 43,
Satzsegmente 44, Satz-Offset- bzw. Verschiebesegmente 46 auf
und kann ein Freiraumsegment 45 enthalten. Jeder Knoten 42
beginnt mit einem Knoten-Deskriptorsegment 43. NDNRECS 58
enthält die Anzahl der derzeit im Knoten befindlichen Sätze.
NDTYPE 54 gibt den Knotentyp, entweder Blatt- oder Indexknoten
an. NDHEIGHT gibt die Höhe des Knotens im Baum an, wobei die
Blattknoten als Niveau 1 und die Indexknoten gerade über letzteren
am Niveau 2 vorgesehen werden usw. NDBLINK 52 und
NDFLINK 51 werden mit B-Baum-Knoten als Weg zum raschen Durchbewegen
durch die Sätze verschiedener Knoten auf einem vorgegebenen
Niveau oder einer vorgegebenen Etage verwendet. Für
jeden Knoten enthält NDBLINK 52 eine Hinweisadresse auf den
vorhergehenden Knoten, und NDFLINK 51 enthält eine Hinweisadresse
auf den nachfolgenden Knoten auf demselben Niveau. In
Fig. 3 würde NDBLINK für den Knoten 36 auf Knoten 35 und
NDFLINK für Knoten 36 auf den Knoten 37 hinweisen. Daher sind
NDBLINK 52 und NDFLINK 51 Mittel zum Lokalisieren benachbarter
Knoten, ohne zunächst in Aufwärtsrichtung des B-Baums zurück
kehren zu müssen.
Das Satzsegment 44 enthält die B-Baum-Sätze jeweils mit deren
Kennbegriff und Hinweisadresse oder Dateninformationen. Bei
diesem speziellen Beispiel gibt es zwei Sätze 60 und 61. Die
Sätze in einem Knoten können von unterschiedlicher Länge sein.
Aus diesem Grunde werden Offsets zum Beginn jedes Satzes benö
tigt. Das Satzsegment beginnt unmittelbar nach dem Knoten-Des
kriptorsegment 43. Die Sätze werden von einem Freiraumsegment
45 gefolgt, das grundsätzlich der unbenutzte Raum des Knotens
ist. Daher brauchen in einigen Fällen keine Freiraumsegmente
zu existieren. Das Satz-Verschiebe- bzw. -Offsetsegment 46 am
Ende des Knotens enthält die Offsetinformation für die Sätze
60 und 61. Offset 68 enthält Offsetinformation für Satz 60 und
Offset 67 enthält Offsetinformation für Satz 61. Offset 66
enthält das zur Bestimmung des Freiraums 62 benötigte Offset.
Daher wächst das Satzsegment 44 nach unten in das Freiraumseg
ment 45, während das Satz-Offsetsegment 46 sich nach oben in
das Freiraumsegment 45 von dem entgegengesetzten Ende aus
aufbaut.
Wenn der Knoten 42 ein Indexknoten ist, so besteht jeder Satz
60 und 61 aus einem Kennbegriff und einer Hinweisadressenin
formation. Außerdem würde NDFLINK 51 und NDBLINK 52 benachbarte
Indexknoten-Verbindungshinweise enthalten. Wenn Knoten 42
ein Blattknoten ist, besteht jeder Satz 60 und 61 aus einem
Kennbegriff und Dateninformation. NDFLINK 51 und NDBLINK 52
würden auch Blattknoten-Verbindungshinweise enthalten. Es ist
ferner klar, daß trotz der Darstellung eines speziellen For
mats für den Knoten 42 das Format in geeigneter Weise modifi
ziert werden kann, um andere Informationstypen einzubeziehen.
Auch bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Datenin
formationen in den Blattknoten des HFS-Katalog-B-Baums zum
Adressieren von Plätzen im Speicher verwendet, wo die aktuel
len Daten gespeichert sind.
Im folgenden wird auf Fig. 5 Bezug genommen, in der eine spe
zielle B-Baum-Erweiterungsarchitektur entsprechend der Imple
mentierung des bevorzugten Ausführunsbeispiels gezeigt ist.
Ein Knoten 70, der dem Knoten 42 in Fig. 4 äquivalent ist, ist
mit Hinweisen auf zwei Knoten 71 und 73 eines niedrigeren
Niveaus gezeigt, wobei die Knoten 71 und 73 Index- oder Blatt
knoten sind. Obwohl nur zwei Knoten 71 und 73 im unteren Ni
veau gezeigt sind, kann eine beliebige Anzahl von Knoten an
diesem unteren Niveau angeordnet sein. Auch bei diesem beson
deren hypothetischen Beispiel sind Knoten 71 und 73 nur teil
weise gefüllt.
Bei einem B-Baum müssen zur Aufrechterhaltung des Ausgleichs
bzw. der Symmetrie Sätze gleichmäßig beabstandet innerhalb der
hierarchischen Struktur gehalten werden. Ein unausgeglichener
Baum, bei dem Sätze nicht gleichmäßig in jedem Knoten angeord
net werden, führt zu einer dichten Stapelung in Richtung eines
Zweiges des B-Baums. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel macht
von einer Methode der Linksrotation und Linksabspaltung zur
Schaffung einer Bewegung von Sätzen aus einem Knoten zu einem
anderen zur Aufrechterhaltung eines abgeglichenen Baums Ge
brauch. Wenn Sätze zu einem anderen Knoten übertragen werden
sollen, wird die Links-Rotationsoperation verwendet. In diesem
Falle werden Sätze im Knoten 73 zum links benachbarten Knoten
71 nach links gedreht, wie dies durch den Pfeil 77 veranschau
licht ist.
Wenn ein anderer Knoten benötigt wird, beispielsweise wenn
Sätze im Knoten 73 gedreht werden müssen und der Knoten 71 die
Sätze vom Knoten 73 nicht aufnehmen kann, findet eine Links-
Abspaltoperation Verwendung, um den Knoten 72 links des Kno
tens 73 zwischen den Knoten 71 und 73 einzusetzen. In diesem
Falle wird der Knoten 72 eingesetzt, um den Knoten 71 mit dem
Knoten 73 entsprechend den gestrichelten Pfeilen 78 zu ver
knüpfen. Wenn der Knoten 72 eingesetzt wird, werden geeignete
Hinweisverbindungen bzw. -verknüpfungen mit dem Indexknoten 70
sowie benachbarte Verbindungshinweise für Knoten 71 und 73
errichtet. Eine kontinuierliche Datenbewegung nach links und
Einsetzung neuer Daten an den rechten Extremstellen ist hilf
reich, um den B-Baum abgeglichen zu halten. Da das erfindungs
gemäße HFS so strukturiert ist, daß aufsteigende Knoten in
einer Rechtsrichtung organisiert sind, wird das Gleichgewicht
aufrechterhalten, obwohl die Drehungen und Abspaltungen in der
Richtung nach links durchgeführt werden. Es ist klar, daß
Rechtsabspaltungen und - Rotationsoperationen oder Abgleichs
einfügungen unter Verwendung sowohl rechter als auch linker
Operationen ebensogut verwendet werden können. Obwohl bei dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Gründen der Effizienz der
Suchoperation ein im Gleichgewicht befindlicher B-Baum auf
rechterhalten wird, kann zumeist jede beliebige B-Baum-Struk
tur einschließlich eines unabgeglichenen B-Baums verwendet
werden.
In Fig. 6 ist ein hyothetischer Katalog 90 zur Darstellung der
Implementierung des Katalogisierens bei dem bevorzugten Aus
führungsbeispiel verwendet. Die Struktur 90 hat ein Basis-Ver
zeichnis (root directory) 91, genannt "Band". Jedes Verzeich
nis ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel einem beson
deren numerischen Identifizierer, bekannt als Verzeichnis
identifizierer (DirID) zugeordnet. Das Basisverzeichnis 91 des
Katalogs 90 hat einen DirID-Wert von 2. Das Basisverzeichnis
91 hat drei Zweige, bestehend aus einem Verzeichnis 92 und
Dateien 93 und 94. Verzeichnis 92 hat den Namen "Heft" und
einen DirID-Wert von 29. Verzeichnis 92 hat zwei Zweige mit
den beiden Dateien 95 und 96. Die Dateien 93-96 sind in dem
beschriebenen Ausführungsbeispiel mit "A", "B", "C" und "D"
bezeichnet. Die Architektur der Inhaltsverzeichnisse und Da
teien folgt der HFS-Struktur, wie zuvor anhand der Fig. 2
erläutert wurde. Die vollständige Katalogisierungsstruktur 90
wird als Datensätze in verschiedenen Blattknoten des B-Baums
der Fig. 3 und 4, bekannt als der Katalog-B-Baum, gespei
chert. Es ist klar, daß die Katalogisierungsstruktur 90, ob
wohl ein Baum, in sich selbst nicht ein B-Baum ist. Die Form
der Struktur 90 ist tatsächlich in den verschiedenen Blattkno
ten eines B-Baums gespeichert. Es ist einzusehen, daß die
Katalogisierungsstruktur 90 nicht mit der vorhergehenden Be
schreibung des B-Baums verwechselt werden darf. Katalog 90 und
die B-Baum-Struktur sind zwei separate und unterschiedliche
Strukturen. Die hierarchische Struktur des Katalogs 90 wird
als eine B-Baum-Struktur implementiert und als Datensätze in
Blattknoten eines B-Baums ähnlich demjenigen gemäß Fig. 3
und 4 gespeichert.
Die hierarchische Katalogstruktur 90 wird in einer Speicher
einrichtung, wie sie durch die Speicherabbildung (memory map)
97 der Fig. 6 gezeigt ist, gespeichert. Die Katalogisierungs
abbildung 97 besteht aus drei möglichen Satzarten: Hinweis
adreß- bzw. Verzeichnissätzen 100, Dateisätzen 101 und Einfä
delungssätzen 102. Jeder Satz 100-102 besteht aus einem Kenn
begriff 103 und einem Informationssegment 104, wie zuvor bei
der Beschreibung eines Blattknotens eines B-Baums beschrieben
worden ist. Der Kennbegriff 103 jedes Satzes besteht aus einem
Wert 105 und einem Namen 106. Der Kennbegriff 103 eines Hin
weisadreßsatzes, z.B. derjenige von 91 und 92, besteht aus
seinem Hinweisadreßnamen 106 und aus seinem Mutter-Hinweis
adressen-DirID-Wert 105. Ein Informationssegment 104 jedes
Hinweisadreßsatzes, beispielsweise dasjenige der Hinweisadres
sen 91 und 92, besteht aus dem Hinweisadressen-DirID-Wert 107.
Für die Hinweisadresse 92 hat das Hinweisadressen-DirID den
Wert von 29 gegeben und hat einen Namen "Heft" (Folder). Dem
Mutter-DirID des Satzes 92 wurde der Wert 2 zugeordnet, da das
Verzeichnis 92 ein Abkömmling von Verzeichnis 91 in der Struk
tur 90 ist. Hinweisadressensatz 91 hat einen Hinweisadressen-
DirID-Wert von 2 mit einem entsprechenden Namen von "Band
(Volume)". Da Hinweisadresse 91 ein Basisverzeichnis ist,
wurde dem Mutter-DirID-Wert der von 1 gegeben, wobei der Wert
1 sich auf die Gründung des Ablagesystems selbst bezieht.
Ein Dateisatz, wie beispielsweise die Dateisätze 93-96, be
steht ebenfalls aus einem Kennbegriff 113 und einem Informa
tionssegment 114, wobei der Kennbegriff 113 auch aus einem
Mutter-DirID-Wert und einem Namen besteht. Das Informations
segment 114, die deskriptive Lageinformation für die aktuellen
gespeicherten Dateidaten, wird ebenso als besondere Dateinum
mer aufrechterhalten. Die Informationssegmente 114 der Datei
sätze 93-96 enthalten den deskriptive Lokalisierung der aktu
ellen gespeicherten Dateninformation.
Dateisatz 94 mit einem Dateinamen von B und Dateisatz 93 mit
einem Dateinamen A haben beide einen Mutter- bzw. Abstammungs-
DirID-Wert von 2. Der Mutter-DirID-Wert von 2 zeigt an, daß
Dateien A und B direkte Abkommen des Inhaltsverzeichnisses
"Band" mit einem DirID-Wert von 2 sind. Datei 95 mit einem
Namen C und Datei 96 mit einem Namen D haben Mutter-DirID-Wer
te von 29, welche den Ursprung der Dateien C und D als Abkömm
linge der Hinweisadresse 29, bezeichnet als "Heft" mit einem
DirID-Wert von 29 berücksichtigen. Daher ergibt die Betrach
tung einer Datei oder eines Hinweisadressensatz-Kennbegriffs
103, daß die gespeicherte Information die Identifizierung des
Namens dieses speziellen Satzes sowie den DirID-Wert des Mut
terknotens liefert.
Zur Herstellung der Verbindung der verschiedenen Zweige ist
für jede Hinweisadresse bzw. jedes Verzeichnis ein Einfäde
lungssatz 102 vorgesehen. Der Kennbegriff eines Einfädelungs
satzes enthält einen DirID-Wert und einen Null-Namen, der der
Namenlosigkeit äquivalent ist. Bei dem Beispiel der Fig. 6
liefert ein Einfädelungssatz 108 die Verbindung zwischen der
Hinweisadresse "Heft" und den Dateien C und D. In dem Kennbe
griff 111 eines Einfädelungssatzes 108 ist nur der Hinweis
adressen-DirID-Wert von "Heft" gegeben. In dem Informations
segment 112 des Einfädelungssatzes 108 ist das DirID der
"Heft" Mutter und der Hinweisadressenname "Heft" angegeben.
Wenn die Datei C, die ein Mutter-DirID 29 hat, eine Verbindung
herzustellen sucht mit ihrer unmittelbaren Mutter-Hinweis
adresse 92, welche ein DirID von 29 hat, liefert der Einfäde
lungssatz 108 den Namen "Mappe" der Mutter-Hinweisadresse 92
sowie den Mutter-DirID-Wert der Hinweisadresse 29, der gleich
2 ist.
In äquivalenter Weise liefert Einfädelungssatz 109 den Namen
(Band) der Hinweisadresse 91 sowie seinen Mutter-Hinweisadres
sen-DirID-Wert für die drei Abkömmlinge 92-94 der Hinweis
adresse 91. Durch Hinweisadressensätze 91, 92, Dateisätze
93-96 zusammen mit Einfädelungssätzen 108-109 für jede Hin
weisadresse wird die Katalogisierstruktur 90 mit einem HFS
verknüpft, wobei die deskriptive Lokalisierungsinformation für
die aktuellen gespeicherten Daten in Dateisätzen 91, 92, ge
zeigt in der Struktur 97 der Fig. 6, gespeichert werden.
Durch Implementieren der Katalogstruktur 90 unter Verwendung
einer B-Baum-Struktur wird die hierarchische Konfiguration der
Struktur 90 leicht in Blattknoten eines B-Baums nach der vor
hergehenden Beschreibung gespeichert. Wenn beispielsweise die
Datei C von einem Computer zugegriffen werden soll, implemen
tiert das System eine B-Baum-Suche. Es wird auf das Katalog
beispiel 90 der Fig. 6 Bezug genommen. Wenn die Datei mit dem
Namen C gefunden werden soll, muß der Suchweg für diese Suche
spezifiziert werden. Dieser Suchweg kann in Form einer Folge
der Namen aller Hinweisadressen auf dem Wege vom Ausgangspunkt
zu der Datei gegeben werden, d.h. "Band", gefolgt durch "Heft"
und schließlich "C". Die Suche beginnt durch Finden des Ver
zeichnis- bzw. Hinweisadressensatzes im Katalog-B-Baum, der
dem "Band" entspricht. Sein Name ist "Band", und da er die
Basis bzw. den Ausgangspunkt darstellt, ist sein Mutter-DirID-
Wert 1. Der Katalog-B-Baum wird für einen Hinweisadressensatz
mit dem Kennbegriff (1) Band gesucht; so wird der Hinweis
adressensatz 91 gefunden. Dieses Informationssegment liefert
dann den DirID-Wert 2 dieser Hinweisadresse. Jetzt wird eine
Suche durch den B-Baum nach dem Satz mit dem Kennbegriff (2)
Mappe durchgeführt, was zum Hinweisadressensatz 92 führt,
dessen Informationssegment diesen Hinweisadressen-DirID-Wert
von 29 liefert. Daher wird jetzt eine Suche des B-Baums zum
Auffinden des Datensatzes mit dem Kennbegriff (29) C durchge
führt. Dies führt die Suche unmittelbar zum Dateisatz 95,
dessen Informationssegment die Information über den physika
lischen Platz der in der gewünschten Datei enthaltenen Daten
beinhaltet.
Es ist klar, daß die Spezifikation der Datei bei dem obigen
Beispiel mit dem DirID-Wert irgendeiner Hinweisadresse bzw.
eines Verzeichnisses auf dem Weg vom Ausgangspunkt bzw. der
Basis zur gewünschten Datei beginnen könnte und dann aus die
sem DirID-Wert und der Folge der Namen der Hinweisadressen
beim Abgleich des Weges von der Hinweisadresse zur gewünschten
Datei bestehen würde. Dieser verfolgte Suchmechanismus ist
eine naheliegende Variante des oben Angegebenen.
Obwohl die Katalogisierungsstruktur 90 eine vereinfachte
Struktur ist und Fig. 6 nur das Vorhandensein einer einzigen
Struktur mit einer einzigen Basis-Hinweisadresse 91 zeigt,
kann eine Katalogisierungsstruktur in wesentlich vergrößerter
Ausführung vorgesehen sein. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel
verwendet eine HFS-Katalogisierungsstruktur pro Speicherein
richtung, z.B. Platte. Eine solche Platte kann jedoch unter
teilt und ein HFS-Katalog jeder solchen Unterteilung zugeord
net sein.
Die Katalogsätze der Struktur 97 in Fig. 6 werden als Daten
sätze in dem Blattknoten 42 der Fig. 4 eines Katalog-B-Baums
gespeichert. Diese Sätze werden eingesetzt und in dem Kata
log-B-Baum in steigender alphanumerischer Reihenfolge auf
rechterhalten. Wenn daher die Blattknoten des B-Baums von
links nach rechts gekreuzt werden, so werden die Datensätze in
der in der Struktur 97 in Fig. 6 gezeigten Reihenfolge er
faßt. Diese Ordnung hält die Sätze in aufsteigender Reihenfol
ge zunächst durch den DirID-Wert-Teil des Kennbegriffs. Danach
ist die Reihenfolge unter Sätzen mit demselben DirID-Wert in
ihren Kennbegriffen alphabetisch an dem Namenteil des Kennbe
griffs.
Es ist ferner klar, daß andere beachtliche Informationen in
den verschiedenen Sätzen neben den in Fig. 6 dargestellten
Informationen gespeichert werden können. So können beispiels
weise die Hinweisadressen- und Dateisätze der Erfindung Kenn
zeichen, Datum und Zeit der Erzeugung der Hinweisadresse oder
der Datei sowie das Datum und den Tageszeitpunkt der letzten
Modifikation aufrechterhalten. Außerdem enthalten Datensätze
beispielsweise Kennzeichen zur Verriegelung der Datei, Werte
zum Einstellen des logischen und physikalischen Endes der
Dateien und die Größe der Datei.
Wie oben bereits gesagt, enthält der Dateisatz des Katalog-B-
Baums einer besonderen Datei Informationen über die Orte in
der Speichereinrichtung, wo die Daten der Datei gespeichert
sind. Die Speichereinrichtung kann als eine sequentiell nume
rierte Sammlung von Blöcken angesehen werden. Eine Reihe von
benachbarten Speicherblöcken wird als Bereich bezeichnet.
Idealerweise würde eine Datei in einem einzigen Bereich mit
einem benachbarten Speicherzuordnungsraum gespeichert. Auf
grund der Größe gewisser Dateien sowie nachfolgender Zusätze,
Löschungen und Modifikationen an existierenden Dateien werden
Dateien gewöhnlich in mehr als einer zugeordneten Zone des
Speichers gespeichert. Mit Ausnahme von vorher zugewiesenen
oder kleinen Dateien wird der Inhalt einer speziellen Datei
gewöhnlich in mehr als einem Bereich gespeichert, der in
nicht-benachbarte Sektionen eines Speichervolumens unterteilt
ist. Jeder Dateibereich kann durch einen Bereichsdeskriptor
identifiziert werden. Daher ist die vollständige Ortsinforma
tion einer speziellen Datei eine Folgebereichsliste, die aus
den Bereichsdeskriptoren verschiedener, die Dateidaten enthal
tender Bereiche besteht.
Die Dateibereichsliste nach der Erfindung ist ebenfalls als
ein B-Baum, bekannt als Dateibereichs-B-Baum, organisiert und
zeichnet den Volumenplatz und die Größe der verschiedenen
Bereiche auf, welche die Dateien enthalten. Obwohl meistens
jedes Speicherzuordnungssystem den Dateibereichssatz nach der
Erfindung verwenden kann, wird ein spezielles Speicherzuord
nungssystem zur Darstellung des Dateibereichssatzes gemäß dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Im folgenden wird auf Fig. 7 Bezug genommen. Ein Speicher
volumen 120 ist gezeigt, das einen Teil einer Speichereinrich
tung, beispielsweise einer Festplatte darstellt. Das Volumen
120 ist in eine Anzahl von logischen 126 segmentiert. In ty
pischer Ausführung besteht jeder Logikblock 126 aus einer
vorgegebenen festen Anzahl von Bytes, z.B. 512 Bytes für das
beschriebene Ausführungsbeispiel. Eine feste Anzahl von Logik
blöcken, beginnend bei Block 0 und endend bei Block n, ist für
die Volumeninformation reserviert. Der Rest der Speicherein
richtung, beginnend beim Block n +1, steht für Datenspeicherung
zur Verfügung und dieser Speicherbereich ist in Zuordnungsein
heiten unterteilt, wobei jede Zuordnungseinheit aus einem oder
mehreren benachbarten Logikblöcken besteht.
Volumen 120 weist vier Zonen 121-124 auf. Die Systemstartzone
121 enthält gewisse konfigurierbare Systemparameter, welche
beim Betrieb einer Platte oder anderer Speichereinrichtungen
bekannt sind. Eine Volumeninformationszone 122 enthält Infor
mationen betreffend Organisationsparametern des Volumens, z.B.
der Anzahl und Größe jeder Zuordnungseinheit. Eine Volumenbit
abbildung bzw. -karte 123 hält die Aufzeichnung jeder Zuord
nungseinheit an dem Volumen 120 und verwendet eine Bitabbil
dung (bit map) zur Bezeichnung der Benutzung oder Nicht-Benut
zung jeder Zuordnungseinheit.
Beginnend bei Block n +1 erstreckt sich eine Dateiinhaltszone
124 bis zum Ende des Volumens 120. Die Dateiinhaltszone 124
ist in eine Zuordnungseinheiten unterteilt, wobei jede Zuord
nungseinheit aus einer festen Anzahl von Logikblöcken besteht.
Während die Bitabbildung 123 das Volumenraummanagement auf
rechterhält, sorgt es nicht für eine Dateiabbildung. Die Da
teiabbildungsfunktion (file mapping function) geschieht durch
die Dateibereichslisten.
In Fig. 8, auf die im folgenden Bezug genommen wird, ist ein
Teil der Dateiinhaltszone 124 gezeigt, die einer als Datei E
bezeichneten Datei zugeordnete Informationen enthält. Bei
diesem hypothetischen Beispiel ist der gesamte Inhalt der
Datei E in sieben Bereiche 125-131 unterteilt. Der erste Ab
schnitt der Datei ist in einem Basisbereich 125 gespeichert,
die nachfolgenden Abschnitte der Datei sind dementsprechend in
Bereiche 2-7 verteilt, welche mit 126-131 bezeichnet sind.
Datei E hat sieben Bereiche 125-131, die physikalisch nicht
benachbart sind. Um Dateibereichsinformatione zu erhalten,
wird ein Bereichsdeskriptor 140 für den Basisbereich 125 und
jeden der nachfolgenden Bereiche 126-131 der Datei E verwen
det.
Bereichsdeskriptor 140 besteht aus einer Start-Zuordnungsein
heitsnummer 141 und Nummern der Zuordnungseinheiten 142. Da
tei-E-Bereichsliste 135, die aus sieben Bereichsdeskriptoren
125 a-131 a besteht, liefert Informationen bezüglich der Adresse
und Länge jedes Bereichs 125-131 der Datei E. Beispielsweise
hat der vierte Bereich 128, der eine Start-Zuordnungsadresse
von 189 hat und nur zwei Zuordnungsblöcke lang ist, einen Wert
von 189 im Feld 141 und einen Wert von 2 im Feld 142 des Des
kriptors 128 a.
Bereichsdeskriptoren aller Dateien in einem Volumen werden bei
der vorliegenden Erfindung in Datensätzen erhalten, die in den
Blattknoten des B-Baums, wie in Fig. 3-5 gezeigt, enthalten
sind. Dieser Baum ist als Dateibereichs-B-Baum bekannt und ist
ein vom zuvor beschriebenen Katalog-B-Baum separater B-Baum.
Jeder Datensatz dieses Bereichs-B-Baums besteht aus einem
Kennbegriff und einem Informationssegment, wie dies zuvor
anhand der Fig. 3-5 erörtert worden ist. Das Informations
segment eines Dateibereichs-B-Baum-Datensatzes besteht aus
einer Folge von Bereichsdeskriptoren einer speziellen Datei.
Die Maximalanzahl von Bereichsdeskriptoren in einem solchen
Satz kann von Implementierung zu Implementierung schwanken,
ist jedoch bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel auf drei
eingestellt. Der Kennbegriff des Dateibereichs-B-Baum-Satzes
besteht aus zwei Feldern: der Dateinummer der speziellen Datei
und der relativen Dateiposition des Startblocks des ersten
Bereichsdeskriptors in diesem Satz. Diese Bereichssätze werden
in den Blattknoten des Bereichs-B-Baums sortiert in ansteigen
der Ordnung, zunächst an dem Dateinummernfeld und danach an
der relativen Dateiposition des Startblocks. Dies ermöglicht
eine effiziente Suche durch den B-Baum für die Lageinformation
von Daten an einer speziellen Datei-Relativposition.
Tatsächlich speichert das beschriebene Ausführungsbeispiel
drei Bereichsdeskriptoren, einen Basis-Deskriptor plus zwei
nachfolgende Bereichsdeskriptoren, das Informationsdatenseg
ment 114 des Datei-Katalog-B-Baum-Satzes, z.B. 94 in Fig. 6.
Daher werden bei dem Beispiel gemäß Fig. 8 Bereichsdeskrip
toren 125 a, 126 a und 127 a im Informationssegment der Katalogi
sierungsstruktur und Bereiche 128 a-131 a im Dateibereichs-B-
Baum gemäß Darstellung in Fig. 9 gehalten. Die Zulassung von
begrenzten Bereichsinformationen in den Datensegmenten einer
Katalogisierungsstruktur ermöglicht einen rascheren Zugriff
auf Daten. Nur wenn eine Datei vier Bereiche oder mehr ent
hält, muß der Dateibereichs-B-Baum konsultiert werden. Es
dürfte verständlich sein, daß die Anzahl von Bereichen, welche
im Datei-Katalog-B-Baum-Satz gehalten wird, ohne daß ein Da
teibereichs-B-Baum benutzt wird, willkürlich ist und ohne
Abweichung von Erfindungsgedanken geändert werden kann.
Fig. 9 zeigt einen Katalogdateisatz 145 und Dateibereichs-B-
Baum-Sätze 143 und 144. Wie bei der Struktur der B-Bäume nach
der Erfindung erläutert worden ist, besteht jeder Satz 143 und
144 aus einem Kennbegriff 148 bzw. 149 und Bereichsliste 146
bzw. 147. Um einen bestimmten Abschnitt der Daten einer spe
ziellen Datei zu lokalisieren, wird zunächst der Katalog-B-
Baum für den entsprechenden Dateisatz gesucht. Aus diesem
Dateisatz-Informationssegment wird die Dateinummer extrahiert.
Außerdem werden die ersten drei Bereichsdeskriptoren im Infor
mationssegment des Katalog-B-Baum-Dateisatzes geprüft. Wenn
die erforderlichen Dateidaten in den entsprechenden Bereichen
enthalten sind, steht die Lokalisierungsinformation jetzt in
geeigneter Form zur Verfügung. Wenn jedoch die gewünschten
Dateidaten in Bereichen jenseits der drei Bereiche im Katalog
dateisatz lokalisiert werden, so wird die Suche des Dateibe
reichs-B-Baums unter Verwendung der Dateinummer und der be
rechneten relativen Datei-Blockposition der gewünschten Daten
als Such-Kennbegriff durchgeführt. Diese Suche führt zu einem
Datei-Bereichs-B-Baum-Satz, der die gewünschte Orts- bzw.
Lokalisierungsinformation enthält.
Das Beispiel für die Datei E besteht aus 22 Blöcken mit einer
willkürlichen Dateinummer gleich 20. Die Bereichsdeskriptoren,
die im Katalog-Dateisatz 145 für Datei E enthalten sind, lie
fern die Ortsinformationen für die ersten drei Bereiche, wel
che ihrerseits die ersten neun Blöcke (3+5+1) der Datei ent
halten. Die Ortsinformationen für die restlichen dreizehn
Blöcke (2+3+1+7) der Datei sind in zwei Datensätzen 143 und
144 innerhalb des Dateibereichs-B-Baums enthalten. Es sei
angenommen, daß sich die gewünschten Daten in der relativen
Datei-Blockposition 13 innerhalb der Datei E befinden. Die im
Datei-Katalog-Satz enthaltenen Bereichsdeskriptoren werden
zuerst geprüft. Da der relative Block 13 größer als die Anzahl
von durch die Bereichsdeskriptoren im Datei-Katalog-Satz loka
lisierten Blöcke ist, wird der Dateibereichs-B-Baum gesucht.
Der für die B-Baum-Suche für die relative Blockposition 13
verwendete Kennbegriff ist (20, 13).
Da der Kennwert von "13" größer als der Wert "9" des Kennbe
griffs 148 für den ersten Dateibereichs-B-Baum-Satz 143 für
Datei E und kleiner als der Wert "15" des Kennbegriffs 149 für
den zweiten Satz 144 ist, resultiert die Suche in einem "nicht
gefunden" Ergebnis, positioniert jedoch auf den zweiten B-
Baum-Satz 144. Durch Wiedergewinnen des vorhergehenden Satzes
143 des Kennbegriffs 148 wird der Bereichsdeskriptor für den
Relativblock 13 gewonnen. Der Wert von "9" für Kennbegriff 148
wird abgeleitet, da Bereichsliste 146 am zehnten Relativblock
(Zuordnungseinheitsnummer 9) beginnt. Der Wert von "15" für
Kennbegriff 149 wird abgeleitet, da die Bereichsliste 147 am
sechzehnten Relativblock (Zuordnungseinheitsnummer 15) star
tet.
Das HFS nach der Erfindung wird in einem Computer implemen
tiert, der mit einer Speichereinrichtung, z.B. einer Platte,
geeignet zur Speicherung von Millionen von Informationsbits,
gekoppelt ist, obwohl man ein beliebiges Speichermedium das
HFS benutzen kann. Typischerweise liefert das HFS nach der
Erfindung die Katalogisierung von verschiedenen Datengruppie
rungen, z.B. Dateien, welche auf der Platte gespeichert sind.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel implementiert Datenspeiche
rung durch die Verwendung einer Katalogisierungsstruktur, wie
sie zuvor zum Katalogisieren von auf einem Speichermedium mit
großer Kapazität gespeicherten Daten beschrieben worden ist.
Es erhält auch einen Dateibereichssatz von bis zu drei Be
reichen pro Datei im Katalog. Nachfolgende Bereichsinforma
tionen werden in einem getrennten Dateibereichssatz gespei
chert. Sowohl der Katalogsatz als auch der Bereichssatz werden
unter Verwendung von zwei B-Bäumen der zuvor beschriebenen
B-Baum-Struktur erhalten.
Das HFS entsprechend der Beschreibung des bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiels wird durch eine Kombination von Hardware und
Software in einem Computersystem gesteuert. Die HFS-Steuer
routinen werden in einer gegenüber der zur Speicherung der
aktuellen Daten benutzten Einrichtung getrennten Speicherein
richtung gespeichert. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden die Routinen in einem Nur-Lese-Speicher (ROM) gespei
chert, wenn auch zumeist ein beliebiges Speichermedium einge
setzt werden kann.
Vorstehend wurde ein hierarchisches Ablagesystem zur Verwen
dung bei einer Speichereinrichtung mit großer Speicherkapazi
tät beschrieben.
Claims (15)
1. Verfahren zum Katalogisieren von in einer Speicherein
richtung gespeicherten Informationen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Informationen in mehrere Dateien gruppiert werden,
eine hierarchische Struktur implementiert wird mit einem Anfangsknoten, mehreren Abschlußknoten und mehreren Zwischen knoten, die in verschiedenen aufeinanderfolgenden Niveaus, beginnend mit dem Anfangsknoten und verbindend wenigstens einige der Abschlußknoten mit dem Anfangsknoten, derart ange ordnet werden, daß es jeweils nur einen Verbindungsweg vom Anfangsknoten zu jedem der Abschlußknoten gibt,
Lokalisierungsbeschreibungsinformationen für jede der Dateien in einem vorgegebenen Abschlußknoten derart eingesetzt werden, daß jeder der Abschlußknoten die ihm zugeordnete Da teilokalisierungsbeschreibung enthält und diese zur Wiederge winnung seiner zugehörigen Datei verfügbar macht, und
ein spezieller Wert jeder der Dateien zugeordnet wird,
wodurch die Informationen aus einer speziellen Datei durch Suchen nach deren zugehörigen Wert in der hierarchischen Struktur wiedergewonnen werden.
die Informationen in mehrere Dateien gruppiert werden,
eine hierarchische Struktur implementiert wird mit einem Anfangsknoten, mehreren Abschlußknoten und mehreren Zwischen knoten, die in verschiedenen aufeinanderfolgenden Niveaus, beginnend mit dem Anfangsknoten und verbindend wenigstens einige der Abschlußknoten mit dem Anfangsknoten, derart ange ordnet werden, daß es jeweils nur einen Verbindungsweg vom Anfangsknoten zu jedem der Abschlußknoten gibt,
Lokalisierungsbeschreibungsinformationen für jede der Dateien in einem vorgegebenen Abschlußknoten derart eingesetzt werden, daß jeder der Abschlußknoten die ihm zugeordnete Da teilokalisierungsbeschreibung enthält und diese zur Wiederge winnung seiner zugehörigen Datei verfügbar macht, und
ein spezieller Wert jeder der Dateien zugeordnet wird,
wodurch die Informationen aus einer speziellen Datei durch Suchen nach deren zugehörigen Wert in der hierarchischen Struktur wiedergewonnen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine B-Baum-Struktur implementiert wird und daß jeder der
speziellen Werte und die ihm zugeordnete Lokalisierungsbe
schreibungsinformation in einem vorgegebenen Blattknoten des
B-Baums eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man die speziellen Werte in den Blattknoten nach einer auf
steigenden Reihenfolge ordnet.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man beim Einsetzen der Lokalisierungsbeschreibungs
informationen in die vorgegebenen Abschlußknoten einige Loka
lisierungsbeschreibungsinformationen für jede Datei vorsieht,
wenn die Informationen für eine entsprechende Datei in mehrere
physikalisch nicht benachbarte Segmente der Speichereinrich
tung unterteilt sind.
5. Verfahren zur Herstellung eines Ablagesystems, in welchem
Informationen katalogisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß
eine hierarchische Knotenstruktur mit einem Basisverzeichnis,
mehreren Verzweigungsverzeichnissen und mehreren Dateien ge
bildet wird, wobei jede der Dateien einen einzigen Weg von der
Datei selbst zum Basisverzeichnis derart verfolgt, daß der
einzelne Weg durch die Verzweigungsverzeichnisse führen kann,
daß ein besonderer Identifizierungswert jedem der Verzeichnis
se zugeordnet wird, daß ein besonderer Identifizierungsname
jeder der Dateien zugeordnet wird und daß Lokalisierungsbe
schreibungsinformationen von gespeicherten Daten in der ent
sprechenden Datei eingesetzt werden, wobei jede der Dateien
auf eine besondere Gruppierung der gespeicherten Daten Bezug
nimmt, wodurch die besondere Gruppierung der gespeicherten
Daten durch deren entsprechende Namen in der hierarchischen
Struktur katalogisiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
eine B-Baum-Struktur mit einem Basis-Indexknoten, mehreren
Verzweigungsindexknoten, die von dem Basis-Indexknoten aus an
verschiedenen nachfolgenden Niveaus angeordnet werden, und
endend in mehreren Blattknoten implementiert wird und daß die
hierarchische Knotenstruktur in den Blattknoten dadurch geord
net wird, daß jeder der Namen für jede der Dateien einem der
Werte eines entsprechenden Verzeichnisses zugeordnet wird, das
in dem Einzelweg unmittelbar oberhalb gelegen ist, jedem Wert
jedes Verzeichnisses ein Wert eines entsprechenden Verzeich
nisses zugeordnet wird, das im Einzelweg unmittelbar oberhalb
gelegen ist, und eine Verbindung der Dateien und Verzeichnisse
derart hergestellt wird, daß jede der Dateien durch Zugriff zu
einem Verzeichnis entlang des Einzelweges zugegriffen werden
kann.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
man beim Ordnen der hierarchischen Struktur in den Blattknoten
die Werte in den Blattknoten eines B-Baums in aufsteigender
Ordnung derart anordnet, daß jeder spezielle Wert dem Verbin
dungsinformationen über den Einzelweg enthaltenden zugehörigen
Datensatz zugeordnet wird, wobei ein erster Wert in jedem
Knoten auch in einem angeschlossenen Indexknoten eines vorher
gehenden Niveaus aufgeführt ist, um eine Verbindungsfolge von
dem Basis-Indexknoten zu jedem der Blattknoten herzustellen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Einsetzen der Lokalisierungsbeschreibungsinformation für
jede spezielle Gruppierung von gespeicherten Daten verschiede
ne Lokalisierungsbeschreibungen vorgesehen werden, wenn die
Gruppierung in mehrere physikalisch nicht-benachbarte Segmente
in der Speichereinrichtung unterteilt ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Ablagesystems, das kata
logisierte Informationen enthält und zur Wiedergewinnung der
Informationen von einer Speichereinrichtung verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß man eine hierarchische Katalogi
sierungsstruktur ordnet, welche ein Basisverzeichnis, und
mehrere von dem Basisverzeichnis aus in verschiedenen nachfol
genden Niveaus angeordnete Verzweigungsverzeichnisse aufweist,
wobei einige der Verzweigungsverzeichnisse von anderen Ver
zweigungsverzeichnissen abgezweigt sind und die Verzweigungs
verzeichnisse so miteinander verknüpft werden, daß es für
jedes der Verzweigungsverzeichnisse nur einen einzigen Weg von
dem Verzweigungsverzeichnis selbst zum Basisverzeichnis gibt,
daß ferner ein spezieller Kennwert jedem der Verzeichnisse zur
Unterscheidung zwischen den Verzeichnissen zugeordnet wird,
daß mehrere Dateien innerhalb der hierarchischen Struktur
derart angeordnet werden, daß jede von ihnen von einem zuge
hörigen Verzeichnis abgezweigt ist, wobei jeder der Dateien
einen speziellen Identifizierungsnamen hat, der einer besonde
ren Gruppe der in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten
zugeordnet ist, daß Lokalisierungsbeschreibungsinformationen
für jede der besonderen Datengruppen in der entsprechenden
Datei eingesetzt werden, daß in jedes Verzeichnis und jede
Datei der Kennwert seines bzw. ihres Mutterverzeichnisses
eingegeben wird, so daß der Einzelweg durch Bezugnahme auf den
Kennwert des Mutterverzeichnisses bestimmt ist, und daß die
spezielle Gruppe von Daten dadurch wiedergewonnen wird, daß
man die hierarchische Struktur, ausgehend von irgendeinem
Verzeichnis entlang des entsprechenden Weges bis zur ent
sprechenden Datei durchquert, wobei die Datei die Lokalisie
rungsbeschreibungsinformation liefert.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
man eine B-Baum-Struktur mit einem Ursprungsindexknoten, meh
reren Verzweigungsindexknoten, die von dem Ursprungsindexkno
ten aus in verschiedenen nachfolgenden Niveaus angeordnet
werden, und endend in mehreren Blattknoten implementiert, daß
man die hierarchische Katalogisierungsstruktur in dem Blatt
knoten so organisiert, daß die Verzeichnisse und Dateien ent
sprechend ihrem Mutterverzeichniswert in aufsteigender Reihen
folge verteilt, sind daß man einen ersten Wert jedes Knotens
des B-Baums in einem verbundenen Indexknoten eines vorherge
henden Niveaus anordnet, um eine Verbindungsfolge, ausgehend
von dem Ursprungsindexknoten zu jedem der Blattknoten zu bil
den, und daß man nach einem vorgegebenen Kennwert aus der
hierarchischen Struktur dadurch sucht, daß ein Niveau des
B-Baums solange durchlaufen wird, bis ein höherer Wert als der
vorgegebene Kennwert gefunden wird, worauf ein nächstniedri
geres Niveau durch Einschlagen des durch einen nächstniedri
geren Kennwert bezeichneten Weges durchlaufen wird und die
Durchläufe solange wiederholt werden bis einer der Blattknoten
erreicht ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Einsetzen von Lokalisierungsbeschreibungsinformationen
für jede der speziellen Gruppen gespeicherter Daten mehrere
Lokalisierungsbeschreibungen vorgesehen werden, wenn die Grup
pierung in mehrere physikalisch nicht-benachbarte Segmente auf
dem Speichermedium unterteilt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, daß ein zweiter B-Baum zur Erhaltung der Lokalisierungs
beschreibungsinformationen gebildet wird, wenn die Gruppierung
in mehrere physikalisch nicht-benachbarte Segmente auf dem
Speichermedium unterteilt ist.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, daß ein zweiter B-Baum zur Erhaltung der Lokalisierungs
beschreibungsinformationen von Überschußsegmenten gebildet
wird, wenn die nicht-benachbarten Segmente eine vorgegebene
Zahl übersteigen.
14. Hierarchisches Ablagesystem für einen Computer zur Kata
logisierung und Wiedergewinnung von in einer Speichereinrich
tung gespeicherten Daten,
gekennzeichnet durch:
einen Speicher zur Speicherung eines Programms für die Katalogisierung und Wiedergewinnung der Daten, einen mit dem Speicher und dem Speichergerät gekoppelten Prozessor zur Bearbeitung des Programms,
Mittel zum Ordnen einer hierarchischen Katalogisierungs struktur mit einem Basisverzeichnis (17), mehreren in ver schiedenen, vom Basisverzeichnis aus nachfolgenden Niveaus angeordneten Verzweigungsverzeichnissen (18, 19, 20), wobei einige der Verzweigungsverzeichnisse von anderen der Verzwei gungsverzeichnisse abgezweigt sind und die Verzweigungsver zeichnisse so miteinander verbunden sind, daß für jeden der Verzweigungsverzeichnisse nur ein einziger Weg vom zugehörigen Verzweigungsverzeichnis aus zum Basisverzeichnis (17) vorhan den ist,
Mittel zum Zuordnen eines einzigen Kennwerts zu jedem der Verzeichnisse zur Unterscheidung der Verzeichnisse untereinan der,
Mittel zum Strukturieren mehrerer Dateien (21 ... 24) innerhalb der hierarchischen Struktur (16), wobei jede der Dateien von einem zugehörigen Verzeichnis (18, 19, 20) abge zweigt und einer besonderen Gruppierung von im Speichermedium gespeicherten Daten zugeordnet ist,
Mittel zum Einsetzen von Lokalisierungsbeschreibungs information für jede der besonderen Datengruppen in die zuge hörige Datei,
Mittel zum Einsetzen in jedes Verzeichnis und jede Datei des Kennwerts des Mutterverzeichnisses derart, daß ein einzi ger Weg durch Bezugnahme auf den Kennwert des Mutterver zeichnisses bestimmbar ist, und
Mittel zum Wiedergewinnen der speziellen Datengruppe, wobei die hierarchische Struktur zur entsprechenden Datei durchlaufen wird und die Datei die Lokalisierungsbeschrei bungsinformation liefert.
einen Speicher zur Speicherung eines Programms für die Katalogisierung und Wiedergewinnung der Daten, einen mit dem Speicher und dem Speichergerät gekoppelten Prozessor zur Bearbeitung des Programms,
Mittel zum Ordnen einer hierarchischen Katalogisierungs struktur mit einem Basisverzeichnis (17), mehreren in ver schiedenen, vom Basisverzeichnis aus nachfolgenden Niveaus angeordneten Verzweigungsverzeichnissen (18, 19, 20), wobei einige der Verzweigungsverzeichnisse von anderen der Verzwei gungsverzeichnisse abgezweigt sind und die Verzweigungsver zeichnisse so miteinander verbunden sind, daß für jeden der Verzweigungsverzeichnisse nur ein einziger Weg vom zugehörigen Verzweigungsverzeichnis aus zum Basisverzeichnis (17) vorhan den ist,
Mittel zum Zuordnen eines einzigen Kennwerts zu jedem der Verzeichnisse zur Unterscheidung der Verzeichnisse untereinan der,
Mittel zum Strukturieren mehrerer Dateien (21 ... 24) innerhalb der hierarchischen Struktur (16), wobei jede der Dateien von einem zugehörigen Verzeichnis (18, 19, 20) abge zweigt und einer besonderen Gruppierung von im Speichermedium gespeicherten Daten zugeordnet ist,
Mittel zum Einsetzen von Lokalisierungsbeschreibungs information für jede der besonderen Datengruppen in die zuge hörige Datei,
Mittel zum Einsetzen in jedes Verzeichnis und jede Datei des Kennwerts des Mutterverzeichnisses derart, daß ein einzi ger Weg durch Bezugnahme auf den Kennwert des Mutterver zeichnisses bestimmbar ist, und
Mittel zum Wiedergewinnen der speziellen Datengruppe, wobei die hierarchische Struktur zur entsprechenden Datei durchlaufen wird und die Datei die Lokalisierungsbeschrei bungsinformation liefert.
15. Ablagesystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Programmspeicher ein Nur-Lese-Speicher ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US92480286A | 1986-10-30 | 1986-10-30 |
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ID=25450754
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