JP2000305825A - バッファ管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のバッファ管理装置は、リアルタイムプ
ロセスの入出力が、割り当てられたバッファサイズより
も大きい場合に、バッファの一部のデータを二次記憶装
置に書き出すバッファ処理に時間がかかるという問題が
あった。 【解決手段】 オペレーティングシステム１２を経由す
るアプリケーション１１からの入出力要求がバッファサ
イズを含み、バッファ管理装置１３は、この入出力要求
のバッファサイズにより、入出力するファイルの部分を
一時記憶するファイルシステムキャッシュバッファ１６
内に、プロセス毎に設定されたサイズのバッファを確保
するようにして、二次記憶装置１７への入出力の効率及
びシステム全体の効率を向上させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、二次記憶装置へ
のファイル入出力に対して、使用するバッファを管理す
るバッファ管理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、例えば特開平８−１７９９７７
号公報に示された従来のバッファ管理装置の構成例を示
したものである。図において、１は更新バッファ管理装
置、２はファイルを入出力される二次記憶装置、３は更
新バッファ管理装置１の制御部、４は更新バッファ管理
装置１の入出力処理部、５は更新バッファ管理装置１の
記憶部で、プロセス管理情報部６及び更新バッファ情報
部７を有している。

【０００３】次に、動作について説明する。プログラム
が二次記憶装置２に対して、データの更新を行う場合、
入出力処理部４により、更新バッファ管理装置１にデー
タの読み込みが行われる。データの更新を行うと、その
データは、更新バッファ情報部７のバッファに入れら
れ、入出力処理部４により、二次記憶装置２に書き込ま
れ、データが更新される。更新バッファ情報部７は、プ
ロセス管理情報部６からの情報により、各プロセスに同
じ大きさが割り当てられる。また、更新バッファ情報部
７が一杯になった場合、更新バッファ情報部７への更新
が最も古いものから、順次二次記憶装置２へ、入出力処
理部４が書き込みを行って、更新バッファ情報部７に空
き領域を作成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のバッファ管理装
置は、以上のように構成されているので、決められた時
間内に更新処理を行わなければならないリアルタイムプ
ロセスと、特に時間についての制約がないプロセスが、
同一のバッファサイズを設定されていた。この状態でリ
アルタイムプロセスの入出力が、割り当てられたバッフ
ァサイズよりも大きい場合に、バッファの一部のデータ
を二次記憶装置に書き出すバッファ処理に時間がかかっ
てしまうという問題があった。

【０００５】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、決められた時間内に更新処
理を行わなければならないリアルタイムプロセスに、よ
り多くのバッファを設定し、時間についての制約がない
通常のプロセスには、小さなバッファを設定して、通常
のプロセスがリアルタイムプロセスの動作に影響を与え
なくするバッファ管理装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるバッフ
ァ管理装置においては、記憶装置に入出力するファイル
の入出力部分を一時記憶するバッファ部と、プロセス毎
に設定されたサイズのバッファ領域をバッファ部に確保
するバッファ管理手段を備えたものである。また、二次
記憶装置に入出力するファイルの入出力部分を一時記憶
するバッファ部と、プロセス毎に設定されたサイズのバ
ッファ領域をバッファ部に確保するバッファ管理手段を
備えたものである。

【０００７】また、バッファ管理手段は、プロセスの入
出力要求に含まれるバッファサイズに応じて、バッファ
領域を確保するものである。さらに、バッファ管理手段
は、プロセス毎のバッファサイズを定義したバッファ定
義表に基づきバッファ領域を確保するものである。

【０００８】また、プロセス毎に使用したバッファサイ
ズを記録する記録手段を備え、記録手段によって記録さ
れたバッファサイズによってバッファ定義表が設定され
るものである。また、バッファ管理手段は、グループ分
けされたプロセスのグループ毎にバッファサイズを定義
したシステム定義表に基づきバッファ領域を確保するも
のである。

【０００９】さらにまた、バッファ管理手段は、定義表
に定義されていないプロセスのバッファ領域を最小のバ
ッファサイズで確保するものである。加えて、二つのプ
ロセスで、バッファ領域を共有する場合には、バッファ
管理手段は、定義表によって各プロセスに定義されたバ
ッファサイズの内、大きい方のバッファサイズによりバ
ッファ領域を確保するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、この発明
の実施の形態１によるバッファ管理装置を示す構成図で
ある。図１において、１１は入出力要求を行うプロセ
ス、１２はその入出力要求を受け付けるオペレーティン
グ・システム、１３は入出力要求に対してファイルシス
テムキャッシュバッファの中から必要なサイズを設ける
バッファ管理手段を有するバッファ管理装置で、プロセ
スの属性に対するバッファの上限値を定義するシステム
定義表１４、プロセスに割り付けるバッファのサイズを
定義するバッファ定義表１５、ファイルシステムキャッ
シュバッファ１６を有している。１７は入出力要求の対
称である二次記憶装置である。なお、システム定義表１
４、バッファ定義表１５の使用方法は、以降の実施の形
態で、詳述する。

【００１１】図２は、この発明の実施の形態１によるバ
ッファ管理装置に対する入出力要求の流れを示す図であ
る。図において、１１〜１３、１６は図１におけるもの
と同一のものである。１９はプロセス１１のアプリケー
ション、２０、２１、２３はアプリケーション１９から
の入出力要求、２２、２４はバッファ管理装置１３から
の回答、２５は確保されたバッファ、２６はバッファ２
５の識別子である。図３は、この発明の実施の形態１に
よるバッファ管理装置内でのバッファの使用例を示すフ
ローチャートである。

【００１２】次に、動作について説明する。図２におい
て、アプリケーション１９はオペレーティングシステム
１２に対して、入出力要求２０を行う。入出力要求２０
は、ファイル名及びバッファサイズを指定して行う。オ
ペレーティングシステム１２は、バッファ管理装置１３
に対して、プロセスの情報を付加して入出力要求２１を
出す。入出力要求２１は、入出力を行うファイル名、プ
ロセス番号、プロセスの属性及びプロセスに割り当てる
バッファのサイズを含む内容で行う。入出力要求２１を
受け付けたバッファ管理装置１３は、そのプロセス用に
ファイルシステムキャッシュバッファ１６全体の中から
バッファ２５を確保する。このバッファ２５は、固定サ
イズであり、サイズが変更されることはない。例えば後
から出される入出力要求２３が、バッファ２５で確保さ
れたサイズよりも大きな場合でも、サイズは変更されな
い。バッファ管理装置１３は、オペレーティングシステ
ム１２に識別子２６を返し、以降の入出力はこの識別子
２６を指定して行う。

【００１３】図３に、バッファ管理装置内でのバッファ
を確保した後の動作を示す。まずステップＳ３−１でア
プリケーションが入出力要求を行う。次にその要求を受
けたオペレーティングシステムがバッファ管理装置に入
出力要求（ステップＳ３−２）を行う。バッファ管理装
置は、確保されているバッファサイズと、入出力要求の
サイズを比較する（ステップＳ３−３）。もし入出力要
求がバッファサイズより大きい場合、ステップＳ３−４
で、現在行うことが可能な入出力要求を実行する。も
し、入出力要求が確保されているバッファサイズより小
さい場合、Ｓ３−１０でバッファに対して入出力を実行
し、完了する。ステップＳ３−４処理の後、入出力要求
が完了したかをステップＳ３−５にて確認し、もし完了
していれば、完了となり、完了していなければ、次の処
理に進む。ステップＳ３−６にて入出力要求が入力か出
力かの判定を行い、入力の場合は、ステップＳ３−９に
て二次記憶装置からバッファにデータを読み込む。出力
であれば、バッファのデータの二次記憶装置への書き込
みをステップＳ３−７で行い、ステップＳ３−８でバッ
ファをクリアする。ステップＳ３−９もしくはＳ３−８
の処理の後、ステップＳ３−４に処理を戻し、実行を継
続する。このように実行することにより、プロセスに固
有のバッファサイズを確保し、そのバッファ内で入出力
要求を実行することができる。

【００１４】実施の形態２．実施の形態１では、プロセ
ス１１が入出力要求を行う場合に、バッファサイズを指
定したが、実施の形態２は、図１のバッファ管理装置１
３に、プロセスとその確保するバッファサイズを指定し
たバッファ定義表１５を設けることにより、プロセスが
バッファサイズを指定する必要がなくなり、バッファサ
イズの設定を実行プロセスとは別に行うことができるよ
うにしたものである。図４に、図１のバッファ定義表１
５の１例を示す。バッファ定義表には、プロセスの番号
であるｐｉｄ、確保するバッファサイズを表すバッファ
サイズ、プロセスの属性を表すプロセス属性を定義す
る。例えば２行目２８では、プロセス番号２番のプロセ
スに、バッファサイズ１６を定義している。バッファ管
理装置は、プロセス番号２番のプロセスから入出力要求
があった場合、バッファ定義表からバッファサイズの定
義を調べ、１６のバッファサイズを確保し、このサイズ
内で入出力要求を行う。バッファ定義表の定義はユーザ
が行う。バッファ定義表はバッファ管理装置が稼働中
は、バッファ管理装置内のメモリに展開される。稼働終
了する場合は、不揮発性メモリもしくは二次記憶装置に
保存される。次回立ち上げ時には保存した場所から読み
込みを行う。不揮発性メモリ、二次記憶装置はバッファ
管理装置内にあってもよいし、外に存在してもよい。

【００１５】実施の形態３．実施の形態２では、プロセ
スごとにバッファサイズを設定したが、プロセスが多く
なれば定義する量が増えてしまう。そこで実施の形態３
では、同じもしくはほとんど同じプライオリティのプロ
セスでグループを形成し、プロセスの属性によりバッフ
ァサイズを設定できるシステム定義表を備えることによ
り、より容易にバッファサイズを設定することができ
る。また、バッファ定義表での定義を誤り、低いプライ
オリティのプロセスに多くのバッファサイズを確保する
定義を行っても、システム定義表で誤りを検知すること
ができる。図５に、図１のシステム定義表１４の１例を
示す。システム定義表にはプロセスの属性、プライオリ
ティを表すプロセスのレベル、最大使用できるバッファ
のサイズである最大バッファ数、使用できる最小のバッ
ファのサイズである最小バッファ数を定義する。例え
ば、３行目２９では、プロセスの属性がＢ−ＧＲＯＵＰ
という属性であり、プロセスのレベルは中位であり、最
大バッファ数が２６、最小バッファ数が４であることを
表している。図６に、バッファサイズ設定の方法をフロ
ーチャートで示す。

【００１６】以下に、図６を用いてバッファサイズ設定
について説明する。ステップＳ６−１でプロセスが起動
され、ステップＳ６−２でプロセスがＯＳ（オペレーテ
ィングシステム）に入出力要求を出す。ＯＳはステップ
Ｓ６−３でバッファ管理装置に対して入出力要求とプロ
セス情報を通知する。バッファ管理装置は、ステップＳ
６−４で入出力要求を行ったプロセスが、バッファ定義
表で定義されているかを調べる。定義されていない場
合、ステップＳ６−３で通知されたプロセス情報からプ
ロセスの属性を調べ、システム定義表で定義される最小
のバッファサイズを設定する（ステップＳ６−５）。こ
れでバッファ定義表にプロセスの定義を行わなくとも、
システム定義表を定義しておくことでバッファサイズを
設定することができる。ステップＳ６−４で、プロセス
がバッファ定義表で定義されていた場合、ステップＳ６
−６でシステム定義表で定義されているかを調べる。定
義されていた場合、ステップＳ６−７でバッファ定義表
とシステム定義表でのバッファサイズに矛盾がないかを
調べる。バッファ定義表のサイズがシステム定義表での
最大より大きい場合は、ステップＳ６−９にて、システ
ム定義の最大サイズでバッファを確保する。バッファ定
義表のサイズがシステム定義表での最小サイズよりも小
さい場合は、ステップＳ６−９にて小さいサイズである
バッファ定義表のサイズでバッファを確保する。

【００１７】このようにすることで、バッファ定義表に
誤って大きなサイズを指定したような場合でも、不必要
にプロセスが大きなバッファを占有することがなくな
る。ステップＳ６−７でバッファサイズに矛盾がない場
合、ステップＳ６−１０でバッファ定義表に従い、バッ
ファサイズを設定する。また、ステップＳ６−６で、シ
ステム定義表で定義されていないときは、ステップＳ６
−８でシステムで最小のバッファサイズを設定する。

【００１８】実施の形態４．実施の形態３では、システ
ム定義を行うことで、プロセスのグループ分けを行い、
グループの定義を行えるようにした。しかし、このグル
ープの定義を行っていず、バッファ定義表にも定義され
ないプロセスが起動される場合が考えられる。そのよう
な場合にも対応できるようにするために、実施の形態４
では、バッファ管理装置がシステム定義表に未定義の場
合のエントリを追加する機能を持つことで対応できるよ
うにしたものである。図５の５行目３０に、バッファ管
理装置が追加したエントリの例を示す。プロセスの属性
はユーザが定義しなかったものなら何でもよいが、ここ
ではＯＴＨＥＲと定義している。プロセスの実行レベル
は必ず低になる。最大バッファ数は、最小のバッファ数
に合わせる。最小のバッファ数は、ユーザが指定した最
小の値を選ぶ。ここではユーザが定義した最小の値であ
る４と定義している。

【００１９】図７は、バッファ定義表にもシステム定義
表にも定義されないプロセスのバッファサイズの設定方
法を、フローチャートで表したものである。ステップＳ
７−１でプロセスが起動され、ステップＳ７−２でプロ
セスはＯＳに入出力要求を出す。ステップＳ７−３でＯ
Ｓはバッファ管理装置にプロセス情報と入出力要求を通
知する。バッファ管理装置は、これらの情報からステッ
プＳ７−４でプロセスがバッファ定義表に定義されてい
るかを調べる。定義されていなかった場合、ステップＳ
７−５でシステム定義表でそのプロセスの属性が定義さ
れているか調べる。定義されていない場合、バッファ管
理装置が作成したエントリであるシステムで最小のバッ
ファサイズを確保し、定義されている場合はステップＳ
７ー１０でシステム定義されている最小のバッファサイ
ズを設定する。ステップＳ７−４で、プロセスがバッフ
ァ定義書に定義されている場合は、図６のステップＳ６
−６以降を実行する。このようにすることにより、バッ
ファ定義表、システム定義にユーザが定義しないプロセ
スに対して、最小のバッファサイズを確保することがで
きる。

【００２０】実施の形態５．実施の形態２では、バッフ
ァ定義表でプロセスが使用できるバッファサイズをユー
ザが設定できる旨を説明した。しかし、このバッファサ
イズをどれくらいのサイズにすればよいか判断が難しい
場合がある。そこで、実施の形態５では、プロセスの終
了後、バッファ管理装置がプロセスが使用したバッファ
サイズをバッファ定義表に設定する機能を付加すること
により、ふさわしいバッファサイズをユーザに知らせる
ようにしたものである。図４のバッファ定義表の２行目
２８は、プロセス番号２のプロセスが４個のバッファサ
イズを使用したことを示している。２行目２８ではユー
ザが１６のバッファサイズを定義しているが、実際には
４個しか使用していないので、ユーザはもっと小さなバ
ッファを定義できることが容易に判断できる。

【００２１】図８は、実施の形態５によるバッファ管理
装置の動作を示す図である。図において、１２、１３、
１５、１７は、図１におけるものと同一のものである。
３１はプロセス用に確保するバッファ、３２は入出力し
た回数を記録する記録手段であるカウンタ、３３はオペ
レーティングシステム１２からの入出力要求、３４はオ
ペレーティングシステム１２からの信号のプロセス終了
である。このようなバッファ管理装置１３は、オペレー
ティングシステム１２からの入出力要求３３を受け、バ
ッファ３１を確保する。バッファ確保と同時にカウンタ
３２を設定する。カウンタ３２は、プロセス毎に設定さ
れる。バッファ管理装置１３から二次記憶装置１７に対
するデータの入出力が行われる場合は、行った回数をカ
ウンタ３２に記録する。入出力が終了すると、オペレー
ティングシステム１２からプロセス終了３４の通知が発
行される。バッファ管理装置１３は、この終了通知を受
けてカウンタ３２をバッファ定義表１５に書き出す。こ
のようにすることにより、各プロセスが使用したバッフ
ァの数を記録することができる。

【００２２】実施の形態６．実施の形態２において、プ
ロセス毎にバッファサイズを設定できることを説明した
が、複数のプロセスで同じファイルに対する入出力を行
う場合がある。実施の形態６では、このような場合、複
数のプロセスでバッファを共有することができるように
した。バッファを共有できる複数のプロセスにおいて、
バッファ定義表またはシステム定義表で定義されたバッ
ファサイズが異なる場合、バッファ管理装置はサイズの
大きいバッファで共有する機能を具備している。バッフ
ァサイズの小さいプロセスが起動されている時に、バッ
ファサイズの大きなプロセスが、バッファを共有できる
状態で起動された場合、バッファサイズの大きなプロセ
スに対してバッファを用意する。次にバッファサイズの
小さいプロセスのバッファを大きなバッファへコピーす
る。コピー終了後、小さなプロセスのバッファは解放さ
れる。以降の両プロセスのバッファは大きなバッファで
行う。このように行うことで、バッファが共有できる場
合は、大きなサイズのバッファで入出力を行うことがで
きる。

【００２３】なお、実施の形態１〜実施の形態６では、
二次記憶装置に存在するファイルシステム用のバッファ
管理装置として記述したが、二次記憶装置以外であって
も、ファイルシステムが存在するデバイスであれば使用
することができる。また、バッファ定義表とシステム定
義表は別の表として記述したが、１つの表としてもよ
い。

【００２４】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。記憶装
置に入出力するファイルの入出力部分を一時記憶するバ
ッファ部と、プロセス毎に設定されたサイズのバッファ
領域をバッファ部に確保するバッファ管理手段を備えた
ので、プロセス毎にバッファ領域のサイズを設定でき、
プロセスに応じたバッファ領域を確保することができ
る。また、二次記憶装置に入出力するファイルの入出力
部分を一時記憶するバッファ部と、プロセス毎に設定さ
れたサイズのバッファ領域をバッファ部に確保するバッ
ファ管理手段を備えたので、プロセス毎にバッファ領域
のサイズを設定でき、プロセスに応じたバッファ領域を
確保することができる。

【００２５】また、バッファ管理手段は、プロセスの入
出力要求に含まれるバッファサイズに応じて、バッファ
領域を確保するので、プロセスに応じたバッファ領域を
確保することができる。さらに、バッファ管理手段は、
プロセス毎のバッファサイズを定義したバッファ定義表
に基づきバッファ領域を確保するので、入出力要求でバ
ッファサイズを通知する必要がない。

【００２６】また、プロセス毎に使用したバッファサイ
ズを記録する記録手段を備え、記録手段によって記録さ
れたバッファサイズによってバッファ定義表が設定され
るので、用意にバッファ定義表を設定することができ
る。また、バッファ管理手段は、グループ分けされたプ
ロセスのグループ毎にバッファサイズを定義したシステ
ム定義表に基づきバッファ領域を確保するので、プロセ
ス毎にバッファサイズを定義する必要がない。

【００２７】さらにまた、バッファ管理手段は、定義表
に定義されていないプロセスのバッファ領域を最小のバ
ッファサイズで確保するので、システムに大きな影響を
与えることがない。加えて、二つのプロセスで、バッフ
ァ領域を共有する場合には、バッファ管理手段は、定義
表によって各プロセスに定義されたバッファサイズの
内、大きい方のバッファサイズによりバッファ領域を確
保するので、システムでの総合的な効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１〜実施の形態４によ
るバッファ管理装置を示す構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１によるバッファ管理
装置に対する入出力要求の流れを示す図である。

【図３】 この発明の実施の形態１によるバッファ管理
装置内でのバッファの使用例を示すフローチャートであ
る。

【図４】 この発明の実施の形態２または実施の形態５
によるバッファ管理装置のバッファ管理表を示す図であ
る。

【図５】 この発明の実施の形態３または実施の形態４
によるバッファ管理装置のシステム定義表を示す図であ
る。

【図６】 この発明の実施の形態３によるシステム定義
表を用いたバッファ管理装置の処理フローチャートであ
る。

【図７】 この発明の実施の形態４によるバッファ定義
表とシステム定義表を用いたバッファ管理装置の処理フ
ローチャートである。

【図８】 この発明の実施の形態５によるバッファ使用
数を記録するバッファ管理装置の動作を説明する図であ
る。

【図９】 従来の更新バッファ管理装置を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１１ プロセス、１２ オペレーティングシステム、１
３ バッファ管理装置、１４ システム定義表、１５
バッファ定義表、１６ ファイルシステムキャッシュバ
ッファ、１７ 二次記憶装置。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセスの入出力要求によって記憶装置
   にファイルの入出力を行う場合に使用されるバッファを
   管理するバッファ管理装置において、ファイルの入出力
   部分を一時記憶するバッファ部、プロセス毎に設定され
   たサイズのバッファ領域を上記バッファ部に確保するバ
   ッファ管理手段を備えたことを特徴とするバッファ管理
   装置。
2. 【請求項２】 プロセスの入出力要求によって二次記憶
   装置にファイルの入出力を行う場合に使用されるバッフ
   ァを管理するバッファ管理装置において、ファイルの入
   出力部分を一時記憶するバッファ部、プロセス毎に設定
   されたサイズのバッファ領域を上記バッファ部に確保す
   るバッファ管理手段を備えたことを特徴とするバッファ
   管理装置。
3. 【請求項３】 バッファ管理手段は、プロセスの入出力
   要求に含まれるバッファサイズに応じて、バッファ領域
   を確保することを特徴とする請求項１または請求項２記
   載のバッファ管理装置。
4. 【請求項４】 バッファ管理手段は、プロセス毎のバッ
   ファサイズを定義したバッファ定義表に基づきバッファ
   領域を確保することを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載のバッファ管理装置。
5. 【請求項５】 プロセス毎に使用したバッファサイズを
   記録する記録手段を備え、上記記録手段によって記録さ
   れたバッファサイズによってバッファ定義表が設定され
   ることを特徴とする請求項４記載のバッファ管理装置。
6. 【請求項６】 バッファ管理手段は、グループ分けされ
   たプロセスのグループ毎にバッファサイズを定義したシ
   ステム定義表に基づきバッファ領域を確保することを特
   徴とする請求項１、請求項２、請求項４または請求項５
   記載のバッファ管理装置。
7. 【請求項７】 バッファ管理手段は、定義表に定義され
   ていないプロセスのバッファ領域を最小のバッファサイ
   ズで確保することを特徴とする請求項４〜請求項６のい
   ずれか一項記載のバッファ管理装置。
8. 【請求項８】 二つのプロセスで、バッファ領域を共有
   する場合には、バッファ管理手段は、定義表によって各
   プロセスに定義されたバッファサイズの内、大きい方の
   バッファサイズによりバッファ領域を確保することを特
   徴とする請求項４〜請求項７記載のバッファ管理装置。