JP2000122906A - ディスク内容障害回復方法及び計算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、計算機再起動後にこれらのデータを
参照できるようにして、障害停止時にキャッシュに格納
されていたデータの回復を可能とするものである。 【解決手段】主記憶のある領域１０４ｂのアドレス範囲
を指定する手順と、前記領域１０４ｂにディスク内容の
一部、あるいは、ディスク内容の更新情報を記録する手
順と、前記領域１０４ｂの内容を保存して計算機を起動
する手順と、前記起動手順により起動した時に、領域１
０４ｂの内容よりディスク内容を更新する手順による。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は計算機の障害回復処
理方法に関し、特に、ディスク内容の回復方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク等の記憶装置を含む計算機
では、オペレーティングシステム（ＯＳ）とアプリケー
ションの性能を向上させるため、記憶装置との間でやり
取りするデータを主記憶にキャッシュする。記憶装置に
実際のＩ／Ｏ操作を発行する前に主記憶にＩ／Ｏ対象と
なっているディスク領域が保存されていないか検査し
て、ある場合はその主記憶内容をＩ／Ｏ操作の結果とし
て利用する。つまり、読み込み操作であればその主記憶
内容を読み込んだデータとし、書込み操作であればその
主記憶への書き込みとする。変更のあったディスク領域
は、ある時点でディスクに書き出される。これにより、
Ｉ／Ｏ回数を減らし、システム性能の向上を実現してい
る。

【０００３】この方式は、ＯＳが管理するファイルシス
テムで実施されるほかに、データベースのようなディス
クＩ／Ｏの多いアプリケーションが独自に実施する場合
もある。アプリケーションが実施する場合は、アプリケ
ーション自身が直接ディスク装置にアクセスすること
で、ＯＳのファイルシステムのキャッシュを無効にして
いる。

【０００４】このキャッシュ方式を使う場合、計算機に
障害が発生して停止してしまった時に問題が発生する。
つまり、ディスクに書き出されていないデータが主記憶
上のキャッシュにある時にＯＳが停止した場合、このキ
ャッシュに残っているデータは、計算機の再起動後には
失われてしまう。失われるデータによっては、ファイル
システム、データベースの破壊につながる。

【０００５】このような問題を回避するために、重要な
データ、例えばファイルシステムのディレクトリ構造等
に関する変更は同期Ｉ／Ｏにより即座にディスクに反映
する方式が取られる。このようなファイルシステムの実
装例の１つが、TheDesign and Implementation 4.4BSD
Operating System(pp.269--284,Addison-Wesley, 1996)
に述べられている。

【０００６】また、障害時のファイルシステムの回復処
理が容易なように、ファイルシステムの構造に関わる変
更をログとしてディスクの予め定めた領域に記録する方
式もある。このようなファイルシステムの実装例の１つ
が、Inside WindowsNT Second Edition(pp. 395-450, M
icrosoft Press, 1998)に述べられている。この場合
は、ディスク上のログを参照することにより容易に障害
回復処理ができる。

【０００７】いずれの方式によっても、ファイルシステ
ム構造を変更する処理、例えば、ファイルやディレクト
リの生成・削除、ファイル属性の変更などの操作が大量
に発生する状況では、ディスク上にランダムに分散して
しまう同期Ｉ／Ｏが頻発してシステム性能が低下してし
まう。これを解決する方式として、複数のディスクへの
書き込みを１つにまとめて、シーケンシャルな追記書き
込みとするファイルシステムが、前記の4.4BSD(pp. 285
-306)に述べられている。

【０００８】しかしながら、いずれの方法によっても、
障害によるＯＳ停止時にメモリにキャッシュされるてい
るデータが失われてしまう問題を免れることはできな
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、磁気デ
ィスクの内容、あるいは、更新情報の一部を主記憶上の
キャッシュに保存して、Ｉ／Ｏ回数を削減してシステム
性能の向上を実現している。ところがこの方式では、計
算機が障害停止した時に主記憶上のキャッシュにディス
クに書き出されていない内容が残っていると、そのキャ
ッシュに記録されていたデータが失われてしまう。ま
た、ディスク上に構成されるファイルシステムの構造を
変更するデータは同期Ｉ／Ｏでディスクへ書き出すた
め、ＯＳの性能低下の原因となる。

【００１０】本発明の目的は、障害停止時に主記憶上に
残っているディスク内容のキャッシュ、あるいは、更新
履歴を、計算機起動後に参照可能とする方法を提供し
て、ディスク内容の消失を防ぐ方法を提供する。また、
本発明によれば、同期Ｉ／Ｏ回数の削減による性能向上
も得られる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は主記憶中の領域
を指定する手順と、前記領域にディスク内容の一部、あ
るいは、ディスク内容の更新情報を記録する手順と、前
記領域の内容を保持して計算機を起動する手順と、前記
起動手順により起動した時に、前記領域の内容よりディ
スク内容を更新する手順による。

【００１２】

【発明の実施の形態】図面を用いて本発明の実施の形態
を説明する。本実施形態は、ファイルシステムの回復方
法に関する実施の形態である。この実施の形態では、Ｏ
Ｓのファイルシステムが、ファイルシステム構造の更新
履歴（ログ）を主記憶上の定められた領域にキャッシュ
して、前記領域を破壊しない計算機起動方法を設ける。
これにより、計算機の再起動後にキャッシュ内容を参照
して、ファイルシステム構造を再構成する方法を示す。

【００１３】図１は、本発明の実施の形態の計算機構成
を示す図である。計算機１００は、ＣＰＵ１０１，磁気
ディスク装置１０２、主記憶装置１０４、読取専用メモ
リ１０５、および、これらを接続するバス１０３より構
成される。

【００１４】主記憶装置１０４は、２つの領域１０４ａ
と１０４ｂに分割される。この内の１０４ｂは、計算機
１００で実行するＯＳのファイルシステムのログ、およ
び、ログを管理するデータ領域として利用する。ファイ
ルシステムのログとは、ディスク１０２上に構成される
ファイルシステムの構造変更履歴のことをいう。例え
ば、ファイルの生成、削除、ファイルへのディスクブロ
ックの割り当て等を記録する。残りの１０４ａは、その
他のＯＳのコード、データ、および、アプリケーション
プログラムが利用する。また、主記憶１０４ａには、後
述するファイルシステムの障害回復手順と計算機１００
の起動時に参照されるパラメータも含まれている。

【００１５】主記憶装置１０４の領域１０４ｂは、後で
説明する起動方法により再起動を実行しても、内容が保
持される領域となる。本実施形態は、ファイルシステム
構造の変更がディスクに反映されていない時に、障害に
よりＯＳの実行が停止した場合でも、再起動後にファイ
ルシステムのログ領域１０４ｂを参照することにより、
障害前に実施されたファイルシステムへの更新を引き継
ぐことを可能とするものである。

【００１６】主記憶領域１０４ｂに格納するデータ構造
について、図２により説明する。図２は、ファイルシス
テム構造の変更の履歴を記録するログキャッシュテーブ
ル２００の構造と、テーブルへのインデックス２１０を
示している。テーブル２００には、すべてのファイルシ
ステムの構造、属性の更新操作が記録される。テーブル
２００は、主記憶領域１０４ｂに格納する。これによ
り、ＯＳ停止後の再起動後でも内容が保存される。

【００１７】テーブル２００は、ファイルシステムに対
する各操作の内容を格納するエントリから構成される。
テーブル２００の各エントリは、そのエントリが使用さ
れているかどうかを示す有効フラグ２０１、操作内容を
記録するログ２０２、ログ２０２に記録されているデー
タのチェックサム２０３からなる。

【００１８】次エントリインデックス２１０は、次のフ
ァイルシステム操作ログを格納するエントリを指してい
る。エントリの割り当て操作によりインデックス２１０
は次に進められる。テーブルの最後を指している場合
は、先頭エントリを指すように設定する。

【００１９】ファイルシステムはなんらかの更新操作を
実行する場合、テーブル２００にその操作を記録する。
図３によりその操作手順を説明する。

【００２０】まず、更新情報を格納するエントリがテー
ブル２００にあるかどうか検査する（ステップ３０
１）。エントリがある場合はエントリの割り当て処理へ
進む（ステップ３０２）。空きエントリがない場合、つ
まり、次エントリインデックス２１０の指すエントリの
有効フラグ２０１がセットされている場合は、１つ、な
いし、複数個のエントリのログ２０２に記録されている
更新操作をディスク１０２に反映して（ステップ３０
５）、それらのエントリの有効フラグをクリアし（ステ
ップ３０６）、ステップ３０２へ進む。

【００２１】ステップ３０２では、次エントリインデッ
クス２１０が指すエントリの有効フラグ２０１をセット
してエントリを割り当て、次エントリインデックス２１
０を次のエントリへ進める。割り当てたエントリのログ
２０２に、ファイルシステム操作内容を示すログを格納
し（ステップ３０３）、ログのチェックサムを計算して
２０３に格納する（ステップ３０４）。

【００２２】チェックサムは、ＯＳ再起動後のファイル
システム初期化処理で、ログ２０２に記録さていている
情報が破壊されていないかを検査するために利用する。

【００２３】次に、図４によりＯＳを再起動する時に参
照するデータ構造について説明する。図４は、本発明の
形態の主記憶１０４の様子を示している。前述したよう
に主記憶１０４は、通常の領域１０４ａと、再起動時に
内容が保存される領域１０４ｂとに分かれている。領域
１０４ａには、計算機再起動処理中かを示すリブートフ
ラグ４０１、領域１０４ｂのアドレス範囲を記録する保
存範囲４０２がある。

【００２４】フラグ４０１と範囲４０２は、ＯＳの停止
時、再起動時に設定する。フラグ４０１は、計算機起動
時の動作を決める値を格納する。例えば、電源投入時と
同様の初期化処理を実行する、一部の初期化処理を実行
せずに起動する等である。本発明では、主記憶領域１０
４ｂの内容を保持してＯＳを起動することを示す値が存
在する。範囲４０２は、領域１０４ｂのアドレス範囲を
記録している。

【００２５】これらが格納されるメモリのアドレスは予
め決められており、起動処理でもこれらのデータを参照
でき、保持すべき領域１０４ｂを発見することができ
る。

【００２６】次に、図５により計算機の起動手順を説明
する。図５に示した手順はＲＯＭ１０５に格納され、Ｃ
ＰＵ１０１がリセットされた時に実行されるように、Ｒ
ＯＭ１０５はバス１０３に接続されている。

【００２７】ＣＰＵ１０１がリセットされると、ステッ
プ５０１が実行される。ここでは、主記憶１０４内のリ
ブートフラグ４０１を検査する。フラグ４０１に主記憶
領域１０４ｂの保持を示す値が格納されている場合は、
保存範囲４０２を参照して、以降の起動処理で利用でき
るメモリ領域から４０２で示される領域を除外して（ス
テップ５０２）、ステップ５０３へ進む。そうでない場
合は、ステップ５０３へ進む。

【００２８】ステップ５０３からの処理は、通常の計算
機起動手順である。主記憶１０４を初期化し（ステップ
５０３）、計算機に接続されている入出力装置の初期化
と、ＯＳに渡す構成情報を構築する（ステップ５０
４）。構築する構成情報にはＯＳが利用可能な主記憶範
囲が含まれる。この主記憶範囲からも、保存範囲４０２
で指定される領域は除外される。

【００２９】続くステップ５０５でＯＳカーネルをロー
ドして、ＯＳの初期化処理を呼び出す。これらの処理の
間、主記憶領域１０４ｂは利用可能な主記憶から除外さ
れているので、使われることはない。したがって、ＯＳ
停止による再起動の場合でも、停止時に主記憶領域１０
４ｂに格納されているログキャッシュテーブル２００の
内容も保存される。

【００３０】ファイルシステムの初期化処理では、ログ
キャッシュテーブル２００の初期化処理を実行する。こ
の処理を図６ににより説明する。

【００３１】まず、主記憶１０４内にあるリブートフラ
グ４０１を見て、主記憶領域１０４ｂを保持する再起動
であったかどうか検査する（ステップ６０１）。そうで
ない場合は、ステップ６０２へ進む。

【００３２】ステップ６０２からの処理では、ログキャ
ッシュテーブル２００の割り当て（ステップ６０２）
と、テーブル２００の初期化（ステップ６０３）を実行
して、その他のファイルシステム初期化処理を実行す
る。

【００３３】主記憶領域１０４ｂが保持される再起動処
理中である場合は、ステップ６０４から実行する。ここ
からの処理により、主記憶領域１０４ｂにあるログキャ
ッシュテーブル２００をＯＳのデータ構造として組み込
む。

【００３４】ＯＳが起動する時に渡される構成情報で
は、主記憶領域１０４ｂは存在しないとされている。し
たがって、図６に示す処理が実行されるまでの間に、主
記憶領域１０４ｂの内容が破壊されてしまうことはな
い。

【００３５】まず、ログキャッシュテーブル２００のア
ドレス範囲を、主記憶１０４内の保存範囲４０２より取
得して（ステップ６０４）、この領域を主記憶から割り
当てられたものとしてカーネル内のメモリ管理のデータ
構造に登録する（ステップ６０５）。

【００３６】次に、テーブル２００に格納されているロ
グが破壊されていないかを、テーブル２００の各エント
リのチェックサム２０３により検査する。破壊されてい
る場合は、当該エントリの有効フラグ２０１をクリアす
る（ステップ６０６）。

【００３７】最後に、テーブル２００のログを、ディス
ク１０２に反映する（ステップ６０７）。この時、次エ
ントリインデックス２１０が指すエントリの次のエント
リが、最も過去に実行された操作のログに対応してい
る。したがって、インデックス２１０の次のエントリか
ら、インデックス２１０が指すエントリまでの間の有効
フラグがセットされているログ内容をディスク１０２に
反映すれば良い。

【００３８】ディスク１０２へのログ反映が終了した
ら、テーブル２００を初期化し（ステップ６０３）、そ
の他のファイルシステム初期化処理を実行する。

【００３９】これまで説明したデータ構造、計算機起動
処理、および、ファイルシステム初期化処理により、Ｏ
Ｓ停止前に実行された主記憶のキャッシュに記録された
がディスク１０２には反映されていないファイルシステ
ム操作を復元できる。また、従来技術では同期Ｉ／Ｏに
より実行しなければならなかったファイルシステム操作
を非同期Ｉ／Ｏにより実行でき、同期Ｉ／Ｏによる性能
劣化を抑止できる。

【００４０】また、従来技術では複数のディスクへの書
き込み処理を１つにまとめてシーケンシャルライトとし
ているファイルシステムでは、メモリ上の書き込みデー
タをディスク１０２に書き込む前にＯＳが停止してしま
った場合、それらが失われる問題があった。本発明によ
れば、これらのまとめ書きするデータを主記憶領域１０
４ｂに配置することにより、ＯＳ停止によるデータの消
失を防ぐことができる。

【００４１】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。第１の実施形態では、ファイルシステムの構
造に関するログのみをＯＳ再起動の前後で保存するよう
にしていた。それに対して、第２の実施形態では、ファ
イルシステム上のファイル自体の内容を回復可能とす
る。

【００４２】第２の実施形態のファイルシステムは、デ
ィスク１０２に格納されているファイル内容を主記憶１
０４内にキャッシュする。ファイルを読み書きする場合
は、まず、主記憶１０４内のキャッシュにファイル内容
が格納されているか検査する。あれば、そのメモリ内容
を利用してファイルアクセスを実行する。なければ、デ
ィスク１０２からファイル内容を読み出して主記憶１０
４内のキャッシュに格納する。ファイルへの書き込みは
キャッシュへの書き込みとなり、書き込みの後の適当な
時点でディスク１０２への実際の書き込みが実行され
る。

【００４３】このようなファイルシステムでは、ＯＳが
障害停止するとキャッシュに書き込まれたがディスクに
反映されていないファイル内容は失われてしまう。ここ
で説明する実施形態では、これを防ぐ方法を示す。

【００４４】図７は、第２の実施形態における計算機の
仮想記憶のデータ構造を示している。７０１は仮想アド
レス空間、７０４は物理アドレス空間を示している。仮
想アドレス空間７０１は、ページテーブル７０３により
構成される。ページテーブル７０３は、仮想アドレス空
間の仮想ページに対応する物理ページアドレスを記録し
ている。例えば、図７では、仮想ページ７０１ａに対応
する物理ページは７０３ｂに記録されており、物理ペー
ジ７０４ａを指している。また、仮想ページ対応する物
理ページがあるかどうかは有効フラグ７０３ａに記録さ
れる。ページテーブルの各エントリには、変更フラグ７
０３ｃがある。これは、仮想ページの内容が変更された
時に自動的にセットされる。

【００４５】現在の仮想アドレス空間を構成するページ
テーブル７０３は、ページテーブルレジスタ７０２によ
り指定される。

【００４６】第２の実施形態におけるＯＳの仮想アドレ
ス空間構成について説明する。図８は、仮想アドレス空
間の一部を示している。仮想アドレス空間７０１中の領
域８０１は、ファイルシステムのキャッシュをマップす
る領域とする。ファイル内容のキャッシュを格納してい
る物理ページは、全て領域８０１の仮想アドレス領域に
マップして利用する。

【００４７】また、ファイルシステムキャッシュとする
物理ページは、主記憶１０４中の領域１０４ｂから割り
当てる。この領域１０４ｂは、第１の実施形態と同様に
計算機の再起動前後で内容が保持される領域である。

【００４８】図９は、主記憶領域１０４ｂに格納される
ファイルシステムキャッシュ管理のためのデータ構造を
示す。キャッシュ管理テーブル９００は、ファイルシス
テムキャッシュ領域８０１内の仮想ページ毎のエントリ
を格納している。各エントリは、有効なキャッシュ内容
を含んでいるかを示す有効フラグ９０１、仮想ページに
対応する物理ページアドレス９０２、および、キャッシ
ュしている内容のディスク上の位置を示すアドレス９０
３、内容が変更されたかを示す変更フラグ９０４を格納
している。

【００４９】ファイルシステムキャッシュにディスク内
容を読み込んだ時には、テーブル９００のエントリを設
定する。キャッシュをマップした仮想ページに対応する
エントリの有効フラグ９０１をセットし、キャッシュの
物理ページアドレスを９０２に、読み込んだディスクの
アドレスを９０３に格納する。更に、変更フラグ９０４
をクリアする。

【００５０】次に、図１０により、第２の実施の形態で
のファイルへの書き込み手順について説明する。

【００５１】まず、書き込み先のファイル内容がファイ
ルシステムのキャッシュにあるかを検査する（ステップ
１００１）。キャッシュにない場合は、キャッシュにフ
ァイル内容を読み込む（ステップ１００５）。

【００５２】ファイルへの書き込みは、仮想アドレス空
間７０１のファイルシステムキャッシュ領域８０１内に
マップされているキャッシュへの書き込みとして実行す
る（ステップ１００２）。この書き込みを実行した時点
で、キャッシュがマップされている仮想ページに対応す
るページテーブル７０３のエントリの変更フラグ７０３
ｃが自動的にセットされる。

【００５３】次に、キャッシュ管理テーブル９００の変
更フラグ９０４をセットし（ステップ１００３）、前の
ステップのメモリ書き込みによりセットされた、ページ
テーブル７０３の変更フラグ７０３ｃをクリアする（ス
テップ１００４）。つまり、正規のファイル書き込みの
場合は変更フラグ７０３ｃをクリアする。これにより、
ファイルシステムのキャッシュをマップしているページ
テーブルエントリの変更フラグ７０３ｃにより、キャッ
シュに対して不正な書き込みがあったかどうかを検出で
きる。

【００５４】次に、図１１によりＯＳが障害停止した時
の処理について説明する。ステップ１１０１からステッ
プ１１０５は、ファイルシステムキャッシュ領域８０１
の各ページを検査するループを構成している。

【００５５】ステップ１１０２では、検査対象となって
いる仮想ページがファイルシステムキャッシュとして有
効なデータを格納しているかを、キャッシュ管理テーブ
ル９００の有効フラグ９０１により検査する。有効なデ
ータを格納していない場合は、次のページへ検査対象と
して（ステップ１１０５）、ステップ１１０１へ戻る。

【００５６】有効なデータを含んでいる場合は、ページ
テーブル７０３の検査対象仮想ページに対応するエント
リの変更フラグ７０３ｃを検査する（ステップ１１０
３）。ここで、変更フラグが設定されていることは、フ
ァイルシステムの正規の処理以外の処理によりファイル
システムキャッシュに不正な書き込みが行われたことを
示している。この場合は、キャッシュ管理テーブル９０
０の有効フラグ９０１をクリアする（ステップ１１０
４）。

【００５７】上記の処理を、ファイルシステムキャッシ
ュ領域８０１のすべてのページに対して実行する。

【００５８】計算機の再起動処理は、第１の実施形態と
同様である。つまり、主記憶領域１０４ｂを保持する再
起動処理を実施する。

【００５９】本実施形態での、ファイルシステムの初期
化処理を図１２に示す。この処理は、第１の実施形態の
ログキャッシュテーブル初期化処理（ステップ６０１
〜）の処理と同様に、主記憶領域１０４ｂに保存されて
いるデータよりファイルシステムを更新する。

【００６０】まず、主記憶１０４内にあるリブートフラ
グ４０１を見て、主記憶領域１０４ｂを保存する再起動
であったかどうか検査する（ステップ１２０１）。そう
でない場合は、ステップ１２０２へ進む。

【００６１】テップ１２０２からの処理では、キャッシ
ュ管理テーブル９００とキャッシュ用メモリの割り当て
（ステップ１２０２）と、テーブル９００の初期化（ス
テップ１２０３）を実行して、その他のファイルシステ
ム初期化処理を実行する。

【００６２】主記憶領域１０４ｂが保持される再起動処
理中である場合は、ステップ１２０４から実行する。こ
こからの処理により、主記憶領域１０４ｂのキャッシュ
データをファイルシステムに組み込む。

【００６３】まず、保存されている主記憶領域１０４ｂ
を保存範囲４０２より取得して（ステップ１２０４）、
この領域を主記憶から割り当てられたものとしてカーネ
ル内のメモリ管理のデータ構造に登録する（ステップ１
２０５）。

【００６４】次に、主記憶領域１０４ｂ内のキャッシュ
管理テーブル９００を参照して、有効フラグ９０１と変
更フラグ９０４がセットされているエントリについて、
キャッシュ内容をディスク１０２へ書き込む（ステップ
１２０６）。書き込む内容は物理ページアドレス９０
２、書き込む位置はディスクアドレス９０３より取得で
きる。

【００６５】ディスク１０２へのキャッシュ内容書き込
みが終了したら、管理テーブル９００を初期化し（ステ
ップ１２０３）、その他のファイルシステム初期化処理
を実行する。

【００６６】本実施形態によれば、ＯＳが障害により停
止した時に、ファイルシステムのキャッシュにディスク
に未反映のファイルデータがある場合でも、ＯＳ再起動
時にそれをディスクに反映することができ、データの消
失を防ぐことができる。

【００６７】これまで示した第１と第２の実施形態を両
方同一のファイルシステムに組み込んでもよい。これに
より、ファイルシステム構造とファイル内容の両方につ
いて、データ消失を防ぐことができる。

【００６８】また、従来技術に示した追記書き込み型フ
ァイルシステムにも本実施形態は適用可能である。追記
書き込み型ファイルシステムにおいては、ファイルシス
テム、および、ファイル内容の更新データは、常に追記
というかたちでディスク１０２に記録される。すなわ
ち、更新ログの積み重ねによりファイルシステムを構築
している。

【００６９】このようなファイルシステムの場合、主記
憶１０４に構成するキャッシュも更新ログのキャッシュ
とすることができる。ここで、ファイルシステム更新操
作は常に追記によるため、既にキャッシュ上にある更新
ログへの書き込みは発生しない。これらの更新ログを本
実施形態での方法で管理すれば、つまり、ログの破壊を
ページテーブル７００の変更フラグ７０３ｃにより検査
すれば、障害停止時に更新ログが破壊されていないかど
うかを容易に知ることができる。

【００７０】また、これまで示した実施の形態では、Ｏ
Ｓのファイルシステムが計算機再起動の前後で保存され
る領域１０４ｂを利用していたが、次の実施形態では、
ユーザプログラムが主記憶領域１０４ｂを管理してディ
スク１０２の内容をキャッシュしている場合について説
明する。

【００７１】この場合は、ＯＳは、ユーザプログラムに
対して、主記憶領域１０４ｂの割り当て手段１３０１
と、主記憶領域１０４ｂ中のメモリのユーザ領域へのマ
ッピング操作手段１３０２、ＯＳ再起動後の主記憶領域
１０４ｂの再割り当て手段１３０３を提供する。このマ
ッピング操作手段は、ページテーブル７００を操作する
ことによりにより、主記憶領域１０４ｂ中のメモリのユ
ーザ空間へのマップ、マップ解除等の操作を実行する。
図１３には、主記憶領域１０４ｂ内のメモリがユーザ領
域にマップされている様子を示している。

【００７２】ユーザプログラムは、このマッピング手段
１３０２を利用して主記憶１０４ｂ内のメモリを自由に
マップでき、マップ先にディスク１０２の内容を読み込
むことも可能である。これにより、ユーザプログラムは
ディスク１０２の内容を主記憶１０４ｂにキャッシュす
ることが可能となる。

【００７３】ユーザプログラムは、第２の実施の形態で
のキャッシュ管理テーブル９００と同様のデータ構造を
保持している。管理テーブル９００により、主記憶領域
１０４ｂに保存されている内容が、ディスク１０２上の
どの領域に対応するかを管理する。この管理テーブル９
００も、第２の実施形態と同様に、主記憶領域１０４ｂ
に配置する。

【００７４】ＯＳは、主記憶領域１０４ｂに格納されて
いるデータの内容については一切関与しない。但し、ス
テップ５００から始まる再起動手順だけは、第１の実施
の形態と同様に、主記憶領域１０４ｂが存在することを
保存範囲４０２より知り、領域１０４ｂを保存してＯＳ
の起動処理を実行する。更に、ＯＳに渡す構成情報から
主記憶領域１０４ｂを除外して、ＯＳに主記憶領域１０
４ｂを利用させないようにする。

【００７５】ＯＳが障害停止して再起動した場合、ユー
ザプログラムは、これまで説明した実施形態と同様に、
主記憶領域再割り当て手段１３０３により主記憶領域１
０４ｂを再びプログラムの管理下に置く。これにより、
再び記憶領域１０４ｂを参照することができるようにな
り、障害停止前にディスク１０２に反映されなかったキ
ャッシュ内容を取得することが可能となる。

【００７６】この実施形態によれば、ＯＳのファイルシ
ステムを経由せずに直接二次記憶装置にアクセスして、
ユーザプログラムの管理するメモリに記憶装置内のデー
タをキャッシュするようなユーザプログラムにおいて、
計算機障害時の再起動後にキャッシュ内容を回復するこ
とが可能となる。

【００７７】また、図１４に示すように、計算機１００
の主電源装置１４０１とは独立して主記憶１０４の内容
を保護する補助電源装置１４０２を備える計算機では、
主電源装置１４０１の障害により計算機装置が停止して
も、主記憶１０４の内容を保存することができる。これ
と、これまで説明してきた実施の形態を組み合わせる
と、主電源装置１４０１の障害により計算機が停止した
場合でも、記憶領域１０４ｂの内容より停止時のキャッ
シュの内容を復元できる。

【００７８】これまで説明した実施の形態では、主記憶
領域１０４ｂに直接キャッシュ内容を格納していたが、
計算機停止時に、ＯＳ内のデータ構造より同様のデータ
構造を構築して再起動、および、回復処理を実施しても
良い。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、ＯＳ停止前に実行され
主記憶１０４内のキャッシュに記録されているが、ディ
スク１０２には反映されていないファイルシステム操作
を復元できる。これにより、従来技術では同期Ｉ／Ｏに
より実行しなければならなかったファイルシステム操作
を非同期Ｉ／Ｏにより実行でき、同期Ｉ／Ｏによる性能
劣化を抑止できる。

【００８０】また、従来技術では複数のディスクへ１０
２の書き込み処理を１つにまとめてシーケンシャルライ
トとしているファイルシステムでは、メモリ上の書き込
みデータをディスク１０２に書き込む前にＯＳが停止し
てしまった場合、それらが失われる問題があった。本発
明によれば、これらのまとめ書きするデータを主記憶領
域１０４ｂに配置することにより、ＯＳ停止によるデー
タの消失を防ぐことができる。

【００８１】また、ファイルシステムのキャッシュにデ
ィスク１０２に未反映のファイルデータがある場合で
も、ＯＳ再起動時にそれをディスク１０２に反映するこ
とができ、データの消失を防ぐことができる。

【００８２】また、ＯＳのファイルシステムを経由せず
に直接二次記憶装置にアクセスして、ユーザプログラム
の管理するメモリに二次記憶装置内のデータをキャッシ
ュするようなユーザプログラムにおいて、計算機障害時
の再起動後にキャッシュ内容を回復することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における計算機を示す図で
ある。

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるファイルシ
ステム更新履歴を記録するデータ構造を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるファイルシ
ステム構造更新操作手順を示すフローチャートである。

【図４】本発明の第１の実施の形態における計算機再起
動処理に関連するデータ構造を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態における計算機の起
動手順を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第１の実施の形態におけるファイルシ
ステム初期化処理手順を示すフローチャートである。

【図７】本発明の第２の実施の形態における仮想記憶管
理のデータ構造を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態におけるファイルシ
ステムと仮想記憶管理のデータ構造を示す図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態におけるファイルシ
ステムキャッシュの管理テーブルのデータ構造を示す図
である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるファイル
への書き込み手順を示すフローチャートである。

【図１１】本発明の第２の実施の形態における障害停止
時のファイルシステム停止処理を示す図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態におけるファイル
システム初期化処理手順を示すフローチャートである。
テム停止処理を示す図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態におけるメモリ管
理の様子を示す図である。

【図１４】本発明の第４の実施の形態における計算機装
置の構成す図である。

【符合の説明】

１００…計算機、 １０１…プロセッサ、 １
０２…ディスク装置、１０３…バス、 １０４…
主記憶、１０４ａ，１０４ｂ…主記憶１０４内の領域、
１０５…読取専用メモリ、２００ないし２１０…デ
ータ構造、 ３０１ないし３０６…処理ステップ、４
０１ないし４０２…データ構造、５０１ないし５０５…
計算機起動時の処理ステップ、６０１ないし６０７…フ
ァイルシステムの初期化処理ステップ、７０１ないし７
０４…計算機の仮想記憶管理のためのデータ構造、８０
１…ファイルシステムキャッシュを格納する仮想アドレ
ス範囲、９００ないし９０４…ファイルシステムキャッ
シュを管理するデータ構造、１００１ないし１００５…
ファイル書き込み処理ステップ、１１０１ないし１１０
５…計算機停止時のファイルシステム停止処理ステッ
プ、１２０１ないし１２０６…計算機再起動時のファイ
ルシステム初期化処理ステップ、１３０１ないし１３０
３…ＯＳがユーザプログラムに提供する主記憶管理手
段、１４０１ないし１４０２…電源装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山川 恵子 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町5030番地 株 式会社日立製作所ソフトウェア事業部内 Ｆターム(参考） 5B065 BA01 CH01 EA24 5B082 DA02 DC03 DC06 DC12 DD07 DE01 FA12

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】計算機障害停止時の二次記憶装置内容の回
   復方法であって、主記憶の定められた領域の内容を保持
   して計算機を起動する手順と、前記領域を指定する手順
   と、前記主記憶領域に二次記憶装置に格納されているデ
   ータ、あるいは格納するデータを構成するためのデータ
   の一部を保存する手順と、前記計算機起動手順による再
   起動後に前記領域の内容より障害停止前の二次記憶装置
   内容を再構成する手順を有し、これら手順により、計算
   機が障害停止した時に主記憶に保存していたデータを再
   起動後に回復できることを特徴とする障害回復方法。
2. 【請求項２】請求項１の障害回復方法であって、特にＯ
   Ｓのファイルシステムに関して、前記主記憶領域をＯＳ
   のファイルシステムのキャッシュとして利用する手順
   と、前記計算機起動手順による再起動後に前記領域の内
   容より障害停止前のファイルシステムの状態を再構成す
   る手順を有し、これら手順により計算機が障害停止した
   時のファイルシステムの状態を、再起動後に回復できる
   ことを特徴とする障害回復方法。
3. 【請求項３】請求項２の障害回復方法であって、前記主
   記憶領域にファイルシステム構造の更新履歴を保存する
   手順と、前記計算機起動手順による再起動後に前記領域
   にある停止前のファイルシステムの更新履歴よりファイ
   ルシステムを再構成する手順を有し、これら手順により
   計算機が障害停止した時のファイルシステム構造を、再
   起動後に回復できることを特徴とする障害回復方法。
4. 【請求項４】請求項２の障害回復方法であって、前記主
   記憶領域にファイルシステム上のファイルの内容の一部
   を保存してキャッシュとして利用する手順と、前記計算
   機起動手順による再起動後に前記領域にある停止前のフ
   ァイルシステムキャッシュの内容よりファイルシステム
   を再構成する手順を有し、これら手順により計算機が障
   害停止した時のファイルの内容を、再起動後に回復でき
   ることを特徴とする障害回復方法。
5. 【請求項５】請求項２の障害回復方法であって、請求項
   ３と請求項４の手順を有し、計算機が障害停止した時の
   ファイルシステム構造とファイルの内容を再起動後に回
   復できることを特徴とする障害回復方法。
6. 【請求項６】請求項２の障害回復方法であって、計算機
   がＯＳ障害により停止した時に、主記憶上にあって二次
   記憶装置に反映されていないファイルシステムの更新履
   歴を前記主記憶領域にコピーする手順と、前記計算機起
   動手順による再起動後に前記領域にある停止前のファイ
   ルシステムの更新履歴よりファイルシステムを再構成す
   る手順を有し、これら手順により計算機が障害停止した
   時のファイルシステム構造を、再起動後に回復できるこ
   とを特徴とする障害回復方法。
7. 【請求項７】請求項２の障害回復方法であって、計算機
   がＯＳ障害により停止した時に、主記憶上にあって二次
   記憶装置に反映されていないファイルシステム上のファ
   イルの内容のキャッシュを前記主記憶領域にコピーする
   手順と、前記計算機起動手順による再起動後に前記領域
   にある停止前のファイルシステムキャッシュの内容より
   ファイルシステムを再構成する手順を有し、これら手順
   により計算機が障害停止した時のファイル内容を、再起
   動後に回復できることを特徴とする障害回復方法。
8. 【請求項８】請求項１の障害回復方法であって、前記主
   記憶領域をユーザモードで実行するプログラムが利用す
   る手順と、前記計算機起動手順による再起動後に前記領
   域の内容より障害停止前の前記プログラムが利用してい
   たデータを再構成する手順を有し、これら手順により計
   算機が障害停止した時の処理状態を、再起動後に回復で
   きることを特徴とする障害回復方法。
9. 【請求項９】計算機装置であって、計算機装置の電源と
   は独立して主記憶装置の内容を保持する電源装置を備
   え、請求項１ないし８のいずれか１項記載の障害回復方
   法を備えていることを特徴とする計算機装置。