JP2000357120A - キャッシュ管理方法 - Google Patents

キャッシュ管理方法

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JP2000357120A
JP2000357120A JP2000123132A JP2000123132A JP2000357120A JP 2000357120 A JP2000357120 A JP 2000357120A JP 2000123132 A JP2000123132 A JP 2000123132A JP 2000123132 A JP2000123132 A JP 2000123132A JP 2000357120 A JP2000357120 A JP 2000357120A
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Matthew F Shilts
エフ． シルツ マシュー
Michael R Allen
アール． アレン マイケル
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Sun Microsystems Inc
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    • G06F12/08—Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
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  • Information Transfer Between Computers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 利用可能なキャッシュ・メモリ及びブラウザ
のトラフィックに基づいて、ブラウザ環境のローカル・
キャッシュ・メモリからドキュメントを的確に排除する
ための効率的な方法及び装置を提供する。 【解決手段】 キャッシュ・メモリに保存されるドキュ
メント２０６〜２１０で、強い参照を持たないものは、
すべてガーベッジ・コレクションにより回収される。し
かし、直前に要求のあったドキュメント２０６〜２１０
は、強い参照と共にキャッシュ・メモリに保存されて、
その強い参照が廃止されるまでは、回収されない。強い
参照が廃止されるのは、キャッシュ・メモリに保存され
るドキュメント２０６〜２１０に関連するドキュメント
識別子がドキュメント・スタック２０２に存在しなくな
ったときである。したがって、ドキュメント・スタック
２０２の深度に応じて、直前に要求のあったドキュメン
ト２０６〜２１０のみが引き続きキャッシュ・メモリに
保存される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、メモリ・システム
に関し、特に、キャッシュ・メモリ内で利用可能なメモ
リ空間を管理する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】インターネット・トラフィックの爆発的
な増加により、過度な遅延、輻輳、広範囲でのブラック
アウトを防ぎつつ、増加するユーザ数に対応する方法の
発見が不可欠となっている。過去数年間、インターネッ
ト・トラフィックの大部分はウエブの閲覧により発生し
ており、ウエブの閲覧によるトラフィックのほとんどは
画像で構成されている。ユーザが利用する帯域幅が増加
し、各種メディアに対応したＰＣが一般的になるにした
がって、多くのサイトがさまざまなメディアを利用する
のに伴い、上記の傾向は今後も続くであろう。そのた
め、ウエブ・キャッシング方法の研究に向け多大な労力
が払われてきた。
【０００３】こうしたウエブ・キャッシング方法の一つ
にはプロキシ・ベース・キャッシングがある。プロキシ
・ベース・キャッシングにおいて、クライアントは、要
求（ｈｔｔｐ、ｆｔｐなど）のすべて又は一部を代行す
るプロキシとなるホストを指定できる。プロキシは、ク
ライアントが要求したオブジェクトを一時的にローカル
・ディスク又はメモリに保存することでキャッシュの役
割を果たす。インターネットにおいて、オブジェクトと
は、ファイル、テキスト、画像、音声、実行可能なプロ
グラムや、クライアントがダウンロードできる同種のも
のを指す。プロキシを共有するクライアントの一つが要
求を出したとき、プロキシはローカル・ストレージで要
求されたオブジェクトを検索する。オブジェクトがロー
カルで見つかった（ヒットした）場合、このオブジェク
トはクライアントに送られる。それ以外の（ミスした）
場合は、リモート・サーバへ、又はこのプロキシ・キャ
ッシュがキャッシュの階層に属しているときは他のプロ
キシ・サーバへ、この要求が伝達される。この場合、残
念ながら、ヒットに対するミスの数の割合が比較的小さ
かったとしても、要求されたドキュメントを他のプロキ
シ・サーバやリモート・サーバから検索する必要がある
ため、ブラウザのパフォーマンスは大きく低下する。
【０００４】パフォーマンス向上のために使用する他の
有名なウエブ・キャッシング方法には、クライアント・
サイド・キャッシングがある。クライアント・サイド・
キャッシングでは、後の検索のためにウエブ・オブジェ
クト（ＨＴＭＬドキュメントなど）をローカル・キャッ
シュ・メモリに一時的に保存する。クライアント・サイ
ド・キャッシングの利点には、ネットワークを通過する
要求と応答の発生が少ないことによる消費帯域幅の減
少、サーバの扱う要求の発生が少ないことによるサーバ
の負荷の減少、キャッシュされた要求への応答がサービ
スを提供するクライアントの近くで即座に利用できるこ
とによる待ち時間の減少が挙げられる。ほとんどの場
合、クライアント・サイド・キャッシングはクライアン
ト・アプリケーションにより実行可能であり、例えばＮ
ｅｔｓｃａｐｅ（登録商標）のＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｏ
ｒ、ＭｉｃｒｏｓｏｆｔのＩｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｘｐｌ
ｏｒｅｒ、各種Ｊａｖａブラウザをはじめ、その他のほ
とんどのウエブ・ブラウザに組み込まれている。
【０００５】ウエブ・ブラウザ（及びこれをサポートす
るコンピュータ）には限られたディスク容量しかないた
め、ある時点で保存したドキュメントの古いコピーを廃
棄して新しい要求のための容量を作る必要が生じる。ほ
とんどのシステムでは、最も以前に要求されたドキュメ
ントを、将来再び要求される可能性が最も少ないものと
する方針を利用している。十分なディスク容量があれ
ば、ドキュメントが廃棄される時期は、常にドキュメン
トがより新しいバージョンと置き換わる時期と同じにな
る。しかし、ディスク容量が十分でなければ、キャッシ
ュは現行のドキュメントを廃棄せざるを得なくなり、そ
のドキュメントが次に要求されたときにソースであるホ
ストとの不必要な接続を行わなくてはならない。必要な
ディスク容量は、サービスを提供するユーザの数と要求
されるドキュメントの数により変化する。理想的なの
は、ドキュメントの存続期間を通じて、キャッシュのユ
ーザが２回以上要求したあらゆるドキュメントを保存す
る容量をキャッシュが持っていることである。こうした
キャッシュでは、変化のないドキュメントを再び取り込
むことがなくなるため、発生するネットワーク・トラフ
ィックは最低限になる。将来どのドキュメントの再読込
が行われるか予想できないため、これを実際に行うに
は、当然、要求されたドキュメントをすべてローカルで
保存する必要がある。
【０００６】少なくともドキュメントの存続期間を通じ
て、要求されたドキュメントをすべて保管するのは現実
的ではないため、キャッシュ・メモリから再利用される
（又はガーベッジ・コレクションされる）ドキュメント
の数は、利用可能なキャッシュ・メモリ空間に直接関係
することになる。この分野で知られているように、ガー
ベッジ・コレクションとは、動きのないオブジェクト又
は不必要なオブジェクトを特定、収集、使用中止にする
プロセスである。ガーベッジ・コレクションされるドキ
ュメントが多すぎる場合や、頻繁に要求のあるドキュメ
ントがガーベッジ・コレクションされる場合、ローカル
・キャッシュ・メモリに保存されていないドキュメント
をネットワークから取り込む必要が生じるため、システ
ムのパフォーマンスは低下する。反対に、要求が頻繁で
ないドキュメントを定期的にガーベッジ・コレクション
しなければ、ローカル・キャッシュ・メモリで利用可能
な限られたメモリ空間はすぐに飽和する可能性がある。
こうなった場合、新しいドキュメントを保存することが
できなくなり、同じくローカル・キャッシュ・メモリに
保存されていない要求ドキュメントをネットワークから
取り込む必要があるため、やはりシステムのパフォーマ
ンスは低下する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】かくして、利用可能な
キャッシュ・メモリ及びブラウザのトラフィックに基づ
いて、ブラウザ環境のローカル・キャッシュ・メモリか
らドキュメントを的確に排除するための効率的な方法及
び装置が望まれる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】広く言えば、本発明は、
キャッシュ・メモリ内で利用可能なメモリ空間を効率的
に管理するための改善された方法、装置、コンピュータ
・システムに関する。本発明は、方法、コンピュータ・
システム、装置等を含め、様々な形で実施することが可
能である。本発明のいくつかの実施形態を以下に述べ
る。
【０００９】本発明の一つの態様では、コンピュータに
実装されたキャッシュ・メモリ・マネージャを開示して
いる。このキャッシュ・メモリ・マネージャにはドキュ
メント・キー・スタックが含まれ、このドキュメント・
キー・スタックは、キャッシュ・メモリに保存されるド
キュメントに関連するドキュメント・キーをそれぞれ保
存するように配列されたスタック位置の深度を有し、そ
のドキュメント・キーは関連するドキュメントがそのド
キュメントに関連する強い参照を有することを示す。さ
らに、このマネージャにはマスタ・ドキュメント・ファ
イルが含まれ、このマスタ・ドキュメント・ファイル
は、キャッシュ・メモリに保存される関連ドキュメント
を独自に特定するために用いるドキュメント識別子をそ
れぞれ保存するように配列された複数のファイル位置を
有し、そのドキュメント識別子は関連するドキュメント
がそのドキュメントに関連する弱い参照のみを有するこ
とを示す。ガーベッジ・コレクタも含まれており、これ
はキャッシュ・メモリに保存されているドキュメントの
うち、弱く参照されたドキュメントのみを回収し、強く
参照されたドキュメントは回収しない。この方法によ
り、回収されたドキュメントに見合ったキャッシュ・メ
モリ空間を、新しく要求されたドキュメントの保管に周
期的に利用できるようにする。
【００１０】他の実施形態において、スタック位置の数
は、キャッシュ・メモリ内で直前に要求されたファイル
を収容するのに十分なキャッシュ・メモリ空間を提供で
きるように調整される。
【００１１】本発明の他の態様では、キャッシュ・メモ
リ内で利用可能なキャッシュ・メモリ空間を管理する方
法を開示している。要求されたドキュメントに関連する
ドキュメント・キーがドキュメント・キー・スタックに
存在する場合、要求されたドキュメントに関連する第一
のドキュメント・キー・スタック位置に移動する。キャ
ッシュ・メモリに保存されているドキュメントで、ドキ
ュメント・キー・スタック内に対応するドキュメント・
キーが存在しないものは、ガーベッジ・コレクタにより
回収するため、回収されたドキュメントに見合ったキャ
ッシュ・メモリ空間を、新しく要求されたドキュメント
の保管に周期的に利用できる。
【００１２】本発明の上記を含めた利点は、以下の詳細
な説明を読み、図面の各図を参照することにより明らか
になろう。
【００１３】本発明並びにその別の利点については、添
付図面に基づき以下の説明を参照することで最もよく理
解されよう。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下の説明では、ブラウザ環境の
キャッシュ・メモリ管理の枠組みと方法について記述し
ている。最初に、本発明を、ＰＣ環境に常駐するブラウ
ザ・アプリケーションとしての観点から記述する。一般
に、ローカル・キャッシュ・メモリを有するブラウザが
ドキュメントＵＲＬ（ユニバーサル・リソース・ロケー
タ）の形でドキュメント要求を受け取ったとき、要求さ
れたドキュメントに関連するドキュメント・キーが、調
整可能なドキュメント・キー・スタック内に存在してい
るかどうかの判断がなされる。次に、このドキュメント
・キーをスタックの第一の位置に移動させ、要求された
ドキュメントが直前に要求のあったドキュメントである
ことを示し、そのためガーベッジ・コレクションの際に
回収される可能性が最も低いドキュメントであることを
示す。関連するドキュメント・キーがドキュメント・キ
ー・スタック内に存在しないときは、マスタ・ドキュメ
ント・リストを更新し、要求されたドキュメントＵＲＬ
をこれに含める。要求されたドキュメントＵＲＬに関連
する新しいドキュメント・キーは、その後インスタンス
を生成され、ドキュメント・キー・スタックの第一の位
置に挿入される。
【００１５】実施形態の一つにおいて、ローカル・キャ
ッシュ・メモリに保存され、ドキュメント・キー・スタ
ック内に対応するドキュメント・キーが存在しないドキ
ュメントは、ガーベッジ・コレクションの際に回収の対
象となる。そのため、キャッシュ・メモリに保存されて
いる回収可能なドキュメントの数は、ドキュメント・キ
ー・スタックの深度（利用できる位置の数）により変化
する。ドキュメント・キー・スタックの深度は、例え
ば、利用可能なキャッシュ・メモリ空間やブラウザ・ト
ラフィックの量に応じて決定できる。こうして、任意の
時点でローカル・キャッシュ・メモリに常駐するドキュ
メントの数やタイプを上手く管理することで、ブラウザ
のパフォーマンスを改善できる。
【００１６】ローカル・キャッシュ・メモリが限られて
いる状況は、インターネット電話などの組込型装置では
よく見られるが、この場合、ドキュメント・キー・スタ
ックの深度を浅く設定することができる。浅い設定と
は、ローカル・キャッシュ・メモリ内に保存されるドキ
ュメントでガーベッジ・コレクションの対象とならない
ものの数を減らし、大きなメモリ空間を周期的に利用可
能にすることを意味する。一方、キャッシュ・メモリ空
間がそれほど厳しく制限されていない状況や、メモリ空
間の可用性よりもシステムのパフォーマンスが重視され
る状況、例えばＰＣのインターネット・ブラウザ・アプ
リケーションなどにおいては、ドキュメント・キー・ス
タックの深度を増やすことができる。これにより、ロー
カル・キャッシュ・メモリはガーベッジ・コレクション
の対象にならないドキュメントを比較的多く保存し、シ
ステムのパフォーマンスを向上させる。システムのパフ
ォーマンスが向上するのは、最近要求のあったドキュメ
ントを数多くローカルで保存することで、ドキュメント
の取り込みをネットワークやプロキシ・キャッシュ・メ
モリへのアクセスに頼らずに行えるためである。
【００１７】普通、最も以前にアクセスしたドキュメン
トは、直前に要求のあったドキュメントを収容するため
に優先的に回収される。しかし、利用するアプリケーシ
ョンにふさわしいと思われる場合、その後、適切なスケ
ジューリング・プロトコルを行える点に注意が必要であ
る。
【００１８】ほとんどのウエブ・ブラウザは、図１に示
すような非常に単純なアプローチによりネットワークし
ている。ブラウザ１００とホスト名及びホスト上のドキ
ュメントを含むＵＲＬ（ユニバーサル・リソース・ロケ
ータ）があるとき、ブラウザ１００内のパーサ１０２
は、ＵＲＬを指名ホスト部１０４と要求ドキュメント部
１０６に分解（パース）する。本発明の実施形態の一つ
では、要求ドキュメント１０６は、当業者に良く知られ
ているＨＴＭＬ（ハイパ・テキスト・マークアップ言
語）ステートメントの形を取る。
【００１９】要求ドキュメントがローカル・キャッシュ
・メモリ１０８に保存されていない場合、パーサ１０２
は指名ホスト部１０４とＴＣＰ（伝送制御プロトコル）
接続を行い、要求したＵＲＬのドキュメント部１０６に
含まれるコンテンツを取り込む。実施形態の一つでは、
指名ホスト部１０４から取り込んだＵＲＬコンテンツ
に、要求ドキュメント部１０６に対応するＨＴＭＬステ
ートメントが含まれる。パーサ１０２は、要求ドキュメ
ント部１０６に対応するＨＴＭＬステートメントを使用
して、ドキュメント・オブジェクト・モデル（ＤＯＭ）
１１０のインスタンスと呼ばれるものを形成し、これが
フォーマッタ１１２に送られた後、適切なドキュメント
の表示が行われる。
【００２０】要求ドキュメント部１０６がローカル・キ
ャッシュ１０８に保存されている場合は、フォーマッタ
１１２と結合するキャッシュ・メモリ・マネージャ１１
４が、適切なドキュメント・タグを使用して、ローカル
・キャッシュ・メモリ１０８から要求ドキュメントを直
接取り込む。その後、フォーマッタ１１２が取り込んだ
ドキュメント１０６を適切に表示する。キャッシュ・メ
モリ・マネージャ１１４が、利用可能なキャッシュ・メ
モリやブラウザ・トラフィックに応じて、ガーベッジ・
コレクション・サービスを提供し、ローカル・キャッシ
ュ・メモリ１０８に保存されているドキュメントを排除
する点に注意が必要である。キャッシュ・メモリ・マネ
ージャ１１４が使用するキャッシュ・メモリ管理スキー
ムの一つでは、直前に要求のあったドキュメントをガー
ベッジ・コレクションの対象から除外する。実施形態の
一つでは、キャッシュ・メモリ・マネージャ１１４は、
利用可能なキャッシュ・メモリ空間などに基づいて、ガ
ーベッジ・コレクションの対象となるファイルの数やタ
イプを変化させる。
【００２１】次に図２では、本発明の実施形態に従った
キャッシュ・メモリ・マネージャ２００を示している。
このキャッシュ・メモリ・マネージャ２００は、図１に
示したキャッシュ・メモリ・マネージャ１１４の実施形
態の一つである。このキャッシュ・メモリ・マネージャ
２００には、ドキュメント・キー・スタック２０２が含
まれている。実施形態の一つでは、ドキュメント・キー
・スタック２０２は、Ｊａｖａ仮想コンピュータ（ＪＶ
Ｍ）環境で見られるような、オブジェクト指向プログラ
ム及びシステムでの使用に適した自己消去式のハッシュ
表として導入されている。ここでの自己消去式とは、ガ
ーベッジ・コレクションの際に回収されたドキュメント
に関連するドキュメント・キーが、ドキュメント・キー
・スタック２０２から排除（消去）されることを意味す
る。このキャッシュ・メモリ・マネージャ２００には、
マスタ・ドキュメント・リスト２０４も含まれており、
同じく自己消去式のハッシュ表として導入されている。
説明する実施形態において、マスタ・ドキュメント・リ
スト２０４は、ドキュメント識別子を、通常はドキュメ
ントＵＲＬの形で保存するようになっており、これは、
例えばドキュメント２０６〜２１０で表すキャッシュ・
メモリで保存されるドキュメントに関連している。各ド
キュメント２０６〜２１０は、それぞれＵＲＬ0、ＵＲ
Ｌ1、ＵＲＬ2というユニバーサル・リソース・ロケータ
の形の関連ドキュメント識別子を持っている。
【００２２】本発明の実施形態の一つにおいて、ドキュ
メント・キー・スタック２０２には、１００〜１０４の
ように、利用可能なドキュメント・キー・スタック位置
が多数あり、これらは、特定のドキュメントや現在ロー
カル・キャッシュ・メモリ１０８に保存されているドキ
ュメントに対応するドキュメント・キーを保存するのに
使用する。一例では、ドキュメント・キー・スタック位
置１００がドキュメント・キー、キー0を含み、これは
ユニバーサル・リソース・ロケータ、ＵＲＬ0を有する
ドキュメント２０６に対応している。また、ドキュメン
ト・キー・スタック位置１０２がドキュメント・キー、
キー1を含み、これはユニバーサル・リソース・ロケー
タ、ＵＲＬ1を有するドキュメント２０８に対応してい
る。これにより、ローカル・キャッシュ・メモリ１０８
に保存される各ドキュメントを、ＵＲＬ及びドキュメン
ト・キーの組み合わせにより、個別に特定することがで
き、この組み合わせをドキュメント・タグと呼ぶ。一例
では、ドキュメント２０６は対応するドキュメント・タ
グ（ＵＲＬ0、キー0）を持ち、ドキュメント２０８は対
応するドキュメント・タグ（ＵＲＬ1、キー1）を有す
る。説明する実施形態では、ドキュメント２１０（ユニ
バーサル・リソース・ロケータ、ＵＲＬ2を有する）
も、ドキュメント・キー、キー0に関連している点に注
意が必要である。このため、ドキュメント・キー・スタ
ック２０２のサイズ（位置の数）はローカル・キャッシ
ュ・メモリ１０８に保存されるドキュメントの総数より
も小さくすることができる。
【００２３】説明する実施形態において、マスタ・ドキ
ュメント・リスト１０４には、ローカル・キャッシュ・
メモリ１０８に保存されるドキュメント又はブラウザ１
００が要求したドキュメントのすべてに関するドキュメ
ント識別子が、通常はユニバーサル・リソース・ロケー
タ（ＵＲＬ）の形で含まれている。一例では、各ドキュ
メント２０６〜２１０は、対応するユニバーサル・リソ
ース・ロケータ（ＵＲＬ）を持っており、これはマスタ
・ドキュメント・リスト２０４内の利用可能な位置の一
つで保存されている。
【００２４】実施形態のように、対応するドキュメント
・キーがドキュメント・キー・スタック２０２に含まれ
るドキュメントは、強い参照と呼ばれる状態にある。Ｊ
ａｖａ実行時環境など、ガーベッジ・コレクションを利
用して未使用のメモリを再生するオブジェクト指向オペ
レーティング・システムでは、参照は他のオブジェクト
指向システムにおけるオブジェクトへのポインタに近い
もので、この分野では広く知られている用語である。参
照とポインタの違いは、ガーベッジ・コレクション・シ
ステムとの相互作用の方法にある。ガーベッジ・コレク
タは強く参照されていると思われるオブジェクトを回収
しない。オブジェクトが強く参照されるのは、ルート・
セット（システム全体が終了するまで回収されない最初
の参照セット）から問題のオブジェクトへの参照のパス
が見つかった場合である。ドキュメント・キー・スタッ
ク２０２にドキュメント・キーがあるドキュメントは、
強く参照されているとみなされる。これは、ルート・セ
ットからドキュメント・キー・スタック２０２へのルー
ト・セットが常に存在し、ドキュメント・キー・スタッ
ク２０２がキーを含んでいるドキュメントへの参照を有
することにより、ルート・セットからドキュメントへの
パスが完成するためである。
【００２５】オブジェクトが、ルート・セットからの参
照を全く持たない場合、そのオブジェクトは到達不能と
され、未使用のメモリとしてガーベッジ・コレクタによ
り回収できるようになる。
【００２６】Ｊａｖａ実行時環境など、ガーベッジ・コ
レクトを行うオブジェクト指向システムの一部では、弱
い参照と呼ばれるものが考慮される。弱い参照は、他の
オブジェクト指向システムにおけるオブジェクトへのポ
インタに近い点では強い参照と全く同じである。弱い参
照は、ガーベッジ・コレクタとの相互作用に関して、強
い参照とは異なっている。ルート・セットからオブジェ
クトへのパスが、任意の数の弱い参照と交差するものし
かない場合、そのオブジェクトは弱く参照されているこ
とになる。弱く参照されるオブジェクトは常にガーベッ
ジ・コレクタにより回収される可能性がある。しかし、
弱く参照されるオブジェクトは到達不能ではない。ガー
ベッジ・コレクタが弱く参照されたオブジェクトを回収
していなければ、弱い参照を通じて、強く参照されたオ
ブジェクトと全く同じ形で、そのオブジェクトを使用す
ることができる。しかし、ガーベッジ・コレクタは弱く
参照されたオブジェクトを常に回収することができる。
そのため、弱い参照は、メモリが少なく、システムのパ
フォーマンスにとって必要なときだけ消去されるキャッ
シュを構築する上で有効である。
【００２７】したがって、キャッシュ・メモリ・マネー
ジャが少なくとも強い参照を維持している限り、ドキュ
メントはガーベッジ・コレクションの対象にはならな
い。一方、ドキュメントに弱い参照しかない場合、ドキ
ュメントはガーベッジ・コレクタによる回収の対象とな
る。
【００２８】ローカル・キャッシュ・メモリ１０８に現
在保存されているドキュメントがガーベッジ・コレクシ
ョンの対象となる状況として代表的なものは、キャッシ
ュ・メモリ・マネージャ２００が実行するスケジューリ
ング・プロトコルの決定において、特定のドキュメント
の要求が最近行われなかった場合である。この場合、ド
キュメントの存続期間（要求の間の予想期間）がすでに
経過している可能性が強く、より新しい他のドキュメン
トをローカル・キャッシュ・メモリ１０８でローカルに
保存するのが妨げられるため、そのドキュメントをロー
カル・キャッシュ・メモリ１０８で保存するのはメモリ
空間にとって効率が悪い。最も以前に要求されたドキュ
メントへの強い参照を無効にすることで、そのドキュメ
ントには弱い参照しかなくなり、後のガーベッジ・コレ
クション・サイクルの際にローカル・キャッシュ・メモ
リから回収される対象となる。こうすることで、貴重な
キャッシュ・メモリを使用して、より最近要求のあった
ドキュメントをローカルで保存できるようになる。一
方、十分なメモリが利用可能で、ガーベッジ・コレクシ
ョンの必要がないと思われる場合、ガーベッジ・コレク
ションが実際に行われるまで、弱く参照されたドキュメ
ントはキャッシュにとどまる。
【００２９】一例として、図３では、ドキュメント２０
８の要求が最近行われず、ドキュメント・キー、キー1
がドキュメント・キー・スタック２０２から除外された
状況を表している。ドキュメント・キーがドキュメント
・キー・スタック２０２から除外されるもう一つの状況
は、ドキュメント・キー・スタック２０２の深度そのも
のが減少したために、そこに含まれていた特定のドキュ
メント・キーが除外される場合である。どちらの場合で
も、対応するドキュメント・キーがドキュメント・キー
・スタック２０２に含まれていないドキュメントは、対
応する強い参照が廃止され、マスタ・ドキュメント・リ
スト２０４からドキュメント２０８への弱い参照のみが
残る。この状況では、その後のガーベッジ・コレクショ
ン・サイクルの際にドキュメント２０８のみがローカル
・キャッシュ・メモリ１０８から回収され、ドキュメン
ト２０６及び２１０はローカル・キャッシュ・メモリ１
０８に保存された状態が継続する。
【００３０】そのため、ローカル・キャッシュ・メモリ
空間が限られている状況では、強い参照を有するドキュ
メントに比べ、弱い参照のみを有するドキュメントの数
を多くするのが望ましい。これにより、弱い参照のみを
有するドキュメントはガーベッジ・コレクションの際に
回収され、貴重なキャッシュ・メモリ空間がガーベッジ
・コレクションの際に選択的に解放される。
【００３１】しかし、メモリー空間よりシステムのパフ
ォーマンスが重視されるブラウザ・タイプのアプリケー
ションのように、ドキュメントをすぐにローカルで取り
込めるようにしておく状況では、弱い参照のみを有する
ドキュメントに比べ、強い参照を有するドキュメントの
数を多くするのが望ましい。これにより、ガーベッジ・
コレクションの際に強い参照を有するドキュメントは排
除されないため、こうしたドキュメントだけがローカル
・キャッシュ・メモリ１０８に残ることになる。
【００３２】したがって、本発明の実施形態では、キャ
ッシュ・メモリ・マネージャ２００は、弱い参照のみを
有するドキュメントの状況に応じて、強い参照を有する
ドキュメントやその数を選択的に決める能力を提供す
る。この能力は図４に示しており、ここではキャッシュ
・メモリ・マネージャ２００が、ドキュメント・キーを
保存する位置４０２を一つだけ有する新しいドキュメン
ト・キー・スタック４０２を作成している。ドキュメン
ト・キー・スタック４００で保存できるドキュメント・
キーの数を減らすと、強い参照を有するドキュメントの
数は同じ度合いで減少する。これにより、ローカル・キ
ャッシュ・メモリ１０８に保存されているドキュメント
でガーベッジ・コレクションの対象となるものが増え、
貴重なキャッシュ・メモリ空間が周期的に解放される。
この処置は、インターネット電話など、ローカル・メモ
リの制約が厳しいアプリケーションで利用するのにふさ
わしい。
【００３３】さらに詳しく述べると、図４に示す状況に
おいて、ドキュメント２０６及び２０８は対応するドキ
ュメント・キーがドキュメント・キー・スタック４０２
で保存されなくなり、後のガーベッジ・コレクション・
サイクルの際にローカル・メモリ１０８から回収される
対象となる。ただし、マスタ・ドキュメント・リスト４
０４への弱い参照は依然として有効である。マスタ・ド
キュメント・リスト４０４への弱い参照を維持すること
で、例えばドキュメント２０６が（仮に）再び要求され
たときに、ドキュメント２０６に関連するドキュメント
・キー・スタック２０２にドキュメント・キーを再挿入
するのが容易になる。
【００３４】このように、強い参照を有するドキュメン
トと弱い参照のみ有するドキュメントの割合は、ドキュ
メント・キー・スタックの深度（利用可能な位置の数）
を増減することで調節できる。この割合を調節すること
で、利用できるキャッシュ・メモリ空間やブラウザのト
ラフィックといった要素に基づいて、ガーベッジ・コレ
クションの際に回収されるドキュメントの数（及び種
類）を調節できる。
【００３５】例えば、キャッシュ・メモリ空間が限られ
ている場合は、ドキュメント・キー・スタックの深度を
減らして、強い参照を有するドキュメントの数を比較的
少なくし、弱い参照のみを持ち、ガーベッジ・コレクシ
ョンの対象となるドキュメントの数を増やすことができ
る。反対に、ドキュメント・キー・スタックの深度を増
やせば、強い参照を有するドキュメントの数を比較的多
くして、ガーベッジ・コレクションの対象を少なくし、
ローカルで保存されるドキュメントの数を増やすことが
できる。ここで、ドキュメント・キー・スタックの深度
をローカル・キャッシュ・メモリ１０８の利用可能なメ
モリ空間に動的にリンクすれば、図５に示す通り、自動
制御式キャッシュ・メモリ・マネージャ５００を導入す
ることが考えられる。自動制御式キャッシュ・メモリ・
マネージャ５００はローカル・キャッシュ・メモリ１０
８の利用可能なメモリ空間の量を定期的に判定し、この
判定をもとに、ドキュメント・キー・スタック５０２の
深度を変える。例えば、キャッシュ・メモリ１０８の利
用可能なキャッシュ・メモリ空間が規定の閾値より少な
いと判定された場合、ドキュメント・キー・スタック５
０２の位置の数は減らされる。これにより、後のガーベ
ッジ・コレクションの際に回収されるファイルの数は増
え、利用可能なキャッシュ・メモリ空間は増加する。別
の状況において、自動制御式キャッシュ・メモリ・マネ
ージャ５００はシステムの全体的なパフォーマンスな
ど、その他の要素に基づいて、ドキュメント・キー・ス
タック５０２の深度を定期的に変えることができる。
【００３６】次に図６は、本発明の実施形態に従ってド
キュメントを取り込むプロセス６００を説明するフロー
チャートである。このプロセス６００が始まる６０２で
は、キャッシュ・メモリ・マネージャが要求ドキュメン
トに対応するドキュメント・タグを受領する。上述の実
施形態において、ドキュメント・タグには、要求ドキュ
メントに固有のドキュメント・キーや関連するユニバー
サル・リソース・ロケータ（ＵＲＬ）が含まれる。次に
キャッシュ・メモリ・マネージャは、そのドキュメント
・キーが６０４の中に存在しているかを判断する。ドキ
ュメント・キーが存在している場合は、６０６におい
て、そのドキュメント・キーに関連するドキュメント・
キー・ホルダがドキュメント・キー・スタックの先頭に
移動する。このように、直前に要求されたドキュメント
は、最近要求されていないドキュメントよりも優先的に
ローカル・キャッシュ・メモリに保存される。６０４に
戻って、ドキュメント・キー・ホルダがドキュメント・
キー・スタックに存在しない場合、６０８において、新
しいドキュメント・キー・ホルダのインスタンスが生成
され、６０６において、このドキュメント・キー・ホル
ダがドキュメント・キー・スタックの先頭に移動する。
直前に要求されたドキュメント・キーを管理すること
で、キャッシュ・メモリ・マネージャは直前に要求され
たドキュメントをキャッシュ・メモリの中に維持する能
力を有する。これにより、ミスに対するヒットの割合は
大幅に小さくなり、システムのパフォーマンスが向上す
る。
【００３７】どちらの場合も、ドキュメント・キー・ホ
ルダがドキュメント・キー・スタックの先頭に追加され
た後、ドキュメント・キー・ホルダやドキュメントＵＲ
Ｌを含むドキュメント・タグに関連するドキュメントを
６１０で取り込み、６１２で返送する。
【００３８】図７は、本発明の実施形態に従って、関連
するドキュメント・キーやドキュメントＵＲＬを使用し
てドキュメントを取り込むプロセスを説明するフローチ
ャートである。このプロセス６１０が始まる７０２で
は、キャッシュ・メモリ・マネージャが、ドキュメント
ＵＲＬを含む受領ドキュメント・タグがドキュメント・
キー・スタックに存在しているかどうかを判断する。そ
のドキュメント・タグがドキュメント・キー・スタック
に存在するとき、関連するドキュメントはキャッシュ・
メモリに保存されており、強い参照を持っているためガ
ーベッジ・コレクションにより回収されない。そのドキ
ュメント・タグがドキュメント・キー・スタックに存在
するとき、受領したドキュメントＵＲＬや対応するドキ
ュメント・キーを含むドキュメント・タグに関連するド
キュメントは７０４で返送される。一方、ドキュメント
・タグがドキュメント・キー・スタックに存在しない場
合、７０６において、受領したドキュメントＵＲＬがマ
スタ・ドキュメント・リストに存在するかどうかの判断
がなされる。要求ドキュメントに関連するドキュメント
・キーがドキュメント・キー・スタックに存在せず、ド
キュメントＵＲＬがマスタ・ファイル・スタックに存在
する状況では、そのドキュメントはキャッシュ・メモリ
に保存されているが、ガーベッジ・コレクションの回収
の対象となっている。したがって、その要求ドキュメン
トは次のガーベッジ・コレクション・サイクルの前に、
関連する強い参照を有する必要がある。マスタ・ドキュ
メント・リストに存在する場合、ドキュメント・キーは
７０８においてドキュメント・キー・スタックに適切に
挿入される。しかし、受領したドキュメントＵＲＬがマ
スタ・ドキュメント・リストに存在しない場合、７１０
でマスタ・ドキュメント・リストにおけるドキュメント
への弱い参照が作成される。このようにして、ドキュメ
ント・キーをドキュメント・キー・スタックに挿入する
ことで、対応するドキュメントの強い参照を確立し、こ
のドキュメントがガーベッジ・コレクションの際に回収
されるのを防ぐ。
【００３９】前述のように、システムのパフォーマンス
が利用可能なキャッシュ・メモリ空間に動的に左右され
る状況において、ドキュメント・キー・スタックを調節
することができる。こうしたドキュメント・キー・スタ
ックの深度を調節するプロセスを図８に示し、本発明の
実施形態に従ったプロセス８００を説明している。この
プロセス８００の始まりである８０２では、希望するキ
ー・スタックの深度を持った配列を作成する。キー・ス
タックの深度は、通常、キャッシュ・メモリに保存され
強い参照を有するドキュメントの数と正比例している。
例えば、キャッシュ・メモリ空間が限られている場合に
は、これに応じてキー・スタックの深度を減らし、直前
に取り込んだドキュメントのみを収容できるようにす
る。一方、キャッシュ・メモリ空間が制約要素ではない
ときや、システムのパフォーマンスを重視するときは、
これに応じてキー・スタックの深度を増やす。８０４で
は、直前に要求のあったドキュメント・キー・ホルダを
古い配列から新しい配列にコピーする。これにより、キ
ー・スタックの深度の変化に基づいて、調節されたキー
・スタック内に関連するドキュメント・キーを有するド
キュメントの数が変化した場合でも、これまでのスケジ
ューリング・プロトコルを維持する。８０６では、古い
配列へのポインタを新しい配列へのポインタにスワップ
し、古いキー・スタック配列を、調節されたキー・スタ
ックの深度を有する新しいキー・スタック配列に置き換
える。
【００４０】当業者には理解できるように、コンピュー
タシステム９００、具体的にはＣＰＵ９０２に、仮想コ
ンピュータをサポートさせることができる。この分野で
よく知られているように、ＲＯＭはＣＰＵ９０２に対し
てデータや指示を一方向で伝達する働きをし、ＲＡＭは
通常、データや指示を双方向で伝達する。一般にＣＰＵ
９０２は任意の数のプロセッサを含む。主記憶装置９０
４及び９０６には共に適切な任意のコンピュータ可読媒
体が含まれる。二次記憶媒体９０８は、大容量記憶装置
に代表され、ＣＰＵ９０２と双方向で結合し、補助デー
タ記憶能力を提供する。大容量記憶装置９０８は、コン
ピュータ・コード、データなどを含むプログラムを保存
するのに使用可能なコンピュータ可読媒体である。通
常、大容量記憶装置９０８は、一般に主記憶装置９０４
及び９０６よりも速度の遅いハードディスクやテープな
どの記憶媒体である。大容量記憶装置９０８は、磁気テ
ープ読み取り装置、紙テープ読み取り装置、その他の良
く知られた装置の形態を取ることができる。大容量記憶
装置９０８が保有する情報は、適当な場合には、標準的
な形式で、ＲＡＭ９０６の一部となる仮想メモリとして
組み込むことが可能になると考えられる。ＣＤ−ＲＯＭ
などの特定の主記憶装置９０４も、ＣＰＵ９０２へ一方
向でデータを伝達することができる。
【００４１】ＣＰＵ９０２は一つ以上の入出力装置９１
０とも結合しており、これにはビデオ・モニタ、トラッ
ク・ボール、マウス、キーボード、マイクロフォン、タ
ッチ式ディスプレイ、トランスデューサ・カード読み取
り装置、磁気テープ又は紙テープ読み取り装置、タブレ
ット、スタイラス、音声又は手書き文字認識装置、その
他の良く知られた入力装置が含まれ、当然ながら別のコ
ンピュータもその一つである。最後にＣＰＵ９０２は、
オプションとして、９１２で全般的に示すネットワーク
接続を利用して、コンピュータ・ネットワークや通信ネ
ットワークと結合することが可能で、これには例えばイ
ンターネット・ネットワークやイントラネット・ネット
ワークがある。こうしたネットワーク接続がある場合、
ＣＰＵ９０２は、上述のステップを実施する過程で、ネ
ットワークからの情報の受領やネットワークへの情報の
出力が可能になると考えられる。こうした情報は、ＣＰ
Ｕ９０２を使用して実行する一連の指示である場合が多
く、例えば搬送波に組み込んだコンピュータ・データ信
号の形態で、ネットワークからの受領やネットワークへ
の出力が可能である。上述の装置や機器は、コンピュー
タ・ハードウェア及びソフトウェアの当業者にとって周
知のものである。
【００４２】本発明の実施形態を幾つか説明してきた
が、本発明は、発明の趣旨や範囲から逸脱することな
く、他の数多くの具体的な形態により実施することが可
能であることは理解されよう。例えば、画像、テキスト
・ファイルなど、キャッシュ・メモリに保存可能な任意
のデジタル情報の形態を利用することができる。
【００４３】本発明に従ったキャッシュ・メモリ管理方
法は、特にＪａｖａTMベース環境での実施に適している
が、全般的には該当する任意のオブジェクト・ベース環
境で応用できる。特に、この方法はプラットフォーム独
立オブジェクト・ベース環境での使用に適している。さ
らに、この方法は一部の分散オブジェクト指向システム
での実施も可能だと考えられる。
【００４４】関連するウエブ・ブラウザを有するコンピ
ュータ・システムを使用して発明の説明を行ったが、本
発明が一般には、該当する任意のキャッシュ・メモリ付
きオブジェクト指向コンピュータ・システムにおいて実
施され得ることは理解されよう。したがって、この例は
説明的なものであって制限的なものではないと理解され
るべきであり、本発明はここに記載した細部に制限され
ず、前記特許請求の範囲並びにその等価物の範囲全体の
中で変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に従ったキャッシュ・メモリ
・マネージャを組み込んだウエブ・ブラウザを示した図
である。
【図２】本発明の実施形態に従ったキャッシュ・メモリ
・マネージャを示した図である。
【図３】ドキュメントの要求が最近行われず、そのドキ
ュメント・キーがドキュメント・キー・スタックから排
除された状況を示した図である。
【図４】本発明の実施形態に従って、キャッシュ・メモ
リ・マネージャが作成した、位置の数が少ない新たなド
キュメント・キー・スタックを示した図である。
【図５】本発明の実施形態に従った自動制御式キャッシ
ュ・メモリ・マネージャを示した図である。
【図６】本発明の実施形態に従って、ドキュメントを取
り込むプロセスを説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態に従って、関連するドキュメ
ント・キーやドキュメントＵＲＬを使用してドキュメン
トを取り込むプロセスを説明するフローチャートであ
る。
【図８】本発明の実施形態に従って、参照・キー・スタ
ックの深度を設定するプロセスを説明するフローチャー
トである。
【図９】本発明を実施するのに有用な汎用コンピュータ
・システムを示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マシュー エフ． シルツ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ノースローン ドライヴ 4860 ナンバー10 (72)発明者 マイケル アール． アレン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， レッドウッド シティ， ウエスト オー クウッド ブルヴァード 299

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャッシュ・メモリのメモリ空間を管理
    するコンピュータ実現キャッシュ・メモリ・マネージャ
    であって、 前記キャッシュ・メモリに保存されるドキュメントに関
    連するドキュメント・キーをそれぞれ保存するように配
    列されたスタック位置の深度を有するドキュメント・キ
    ー・スタックであって、前記ドキュメント・キー・スタ
    ックにおけるドキュメント・キーの存在は、関連するド
    キュメントがそのドキュメントに関連する強い参照を有
    することを示す、ドキュメント・キー・スタックと、 前記キャッシュ・メモリに保存される関連ドキュメント
    を独自に特定するために用いるドキュメント識別子をそ
    れぞれ保存するように配列された複数のファイル位置を
    有するマスタ・ドキュメント・ファイルであって、前記
    マスタ・ドキュメント・ファイルにおけるドキュメント
    識別子の存在は、関連するドキュメントがそのドキュメ
    ントに関連する弱い参照のみを有することを示す、マス
    タ・ドキュメント・ファイルと、 キャッシュ・メモリに保存されているドキュメントのう
    ち、弱く参照されたドキュメントのみを回収し、強く参
    照されたドキュメントは回収しないことにより、回収さ
    れたドキュメントに見合ったキャッシュ・メモリ空間
    を、新しく要求されたドキュメントの保管に周期的に利
    用できるようにする、ガーベッジ・コレクタと、 を備えることを特徴とする、キャッシュ・メモリ・マネ
    ージャ。
  2. 【請求項２】 前記ドキュメント・キー・スタックの深
    度が、キャッシュ・メモリに保存される強く参照された
    ドキュメントの数に正比例して変化する、 ことを特徴とする、請求項１記載のキャッシュ・メモリ
    ・マネージャ。
  3. 【請求項３】 ドキュメント識別子を有するドキュメン
    トが直前に要求されたものであるとき、前記直前に要求
    されたドキュメントに関連するドキュメント・キーがド
    キュメント・キー・スタックに存在するかどうかの判断
    がなされる、 ことを特徴とする、請求項２記載のキャッシュ・メモリ
    ・マネージャ。
  4. 【請求項４】 前記ドキュメント・キーがドキュメント
    ・キー・スタックに存在する場合、前記ドキュメント・
    キーを第一のドキュメント・キー・スタック位置に移動
    することにより、前記直前に要求されたドキュメントを
    キャッシュ・メモリに存続する可能性の最も大きいドキ
    ュメントにする、 ことを特徴とする、請求項３記載のキャッシュ・メモリ
    ・マネージャ。
  5. 【請求項５】 前記ドキュメント・キーがドキュメント
    ・キー・スタックに存在しない場合、直前に要求された
    ドキュメントに関連するドキュメント識別子がマスタ・
    ドキュメント・ファイルに存在するかどうかの判断がな
    される、 ことを特徴とする、請求項３記載のキャッシュ・メモリ
    ・マネージャ。
  6. 【請求項６】 前記ドキュメント識別子がマスタ・ドキ
    ュメント・ファイルに存在する場合、直前に要求された
    ドキュメントに関連するドキュメント・キーのインスタ
    ンスを生成して第一のドキュメント・キー・スタック位
    置に挿入することにより、直前に要求されたドキュメン
    トをキャッシュ・メモリに存続する可能性の最も大きい
    ドキュメントにする、 ことを特徴とする、請求項５記載のキャッシュ・メモリ
    ・マネージャ。
  7. 【請求項７】 前記直前に要求されたドキュメントに関
    連するドキュメント識別子がマスタ・ドキュメント・フ
    ァイルに存在しない場合、ドキュメント識別子をマスタ
    ・ドキュメント・ファイルに挿入し、直前に要求された
    ドキュメントに関連するドキュメント・キーのインスタ
    ンスを生成して第一のドキュメント・キー・スタック位
    置に挿入することにより、直前に要求されたドキュメン
    トをキャッシュ・メモリに存続する可能性の最も大きい
    ドキュメントにする、 ことを特徴とする、請求項５記載のキャッシュ・メモリ
    ・マネージャ。
  8. 【請求項８】 前記ドキュメント・キー・スタックの深
    度が減少すると、キャッシュ・メモリに保存されてガー
    ベッジ・コレクタにより回収されるドキュメントの量が
    増え、それによって新しく要求されたドキュメントを保
    存するのに適したキャッシュ・メモリ空間が利用可能に
    なる、 ことを特徴とする、請求項２記載のキャッシュ・メモリ
    ・マネージャ。
  9. 【請求項９】 前記ドキュメント・キー・スタックの深
    度が増加すると、キャッシュ・メモリに保存されてガー
    ベッジ・コレクタにより回収されるドキュメントの量が
    減り、それによってキャッシュ・メモリから取り出すこ
    とのできるドキュメントの量が増える、 ことを特徴とする、請求項２記載のキャッシュ・メモリ
    ・マネージャ。
  10. 【請求項１０】 前記キャッシュ・メモリがウエブ・ブ
    ラウザに接続される、 ことを特徴とする、請求項１記載のキャッシュ・メモリ
    ・マネージャ。
  11. 【請求項１１】 前記ドキュメントがハイパーテキスト
    ・マークアップ・テキスト（ＨＴＭＬ）文書である、 ことを特徴とする、請求項１０記載のキャッシュ・メモ
    リ・マネージャ。
  12. 【請求項１２】 前記ドキュメント識別子が、インター
    ネットにおいて要求されたドキュメントを独自に特定す
    るユニバーサル・リソース・ロケータ（ＵＲＬ）であ
    る、 ことを特徴とする、請求項１１記載のキャッシュ・メモ
    リ・マネージャ。
  13. 【請求項１３】 前記ドキュメント・キー・スタック及
    びマスタ・ドキュメント・ファイルが自己消去式ハッシ
    ュ表の形態をとる、 ことを特徴とする、請求項１記載のキャッシュ・メモリ
    ・マネージャ。
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