JP2001075858A - リアルタイム分散型ファイルシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 分散型ファイルシステムの性能を向上させ
る。 【解決手段】 ファイルシステムは、分散型ファイルシ
ステムのアプリケーションデータを記憶する複数の自律
的データディスクを含む。複数の蓄積属性ディスクは、
ファイルシステムのメタデータ及びディレクトリ構造を
記憶する。ディレクトリ構造はネイティブなファイルシ
ステムを用いて複数の蓄積属性ディスクに記憶される。
複数ファイルシステムの複数クライアントのうち１つ
は、システムへのアクセスを制御する構成マネージャと
して利用される。分散型ファイルシステムは複数のエー
ジェントを用いて、リアルタイムアプリケーション及び
ファイルへの同時の読み出し／書き込みをサポートす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に分散型ファイ
ルシステムに関し、とくにリアルタイム分散型ファイル
システムのアーキテクチャ及び実装に関する。

【０００２】

【従来の技術】この出願は、１９９９年７月６日に出願
された米国仮特許出願第６０／１４２，４８９号の出願
日の利益を請求する。

【０００３】マルチメディアのディジタル化傾向に伴っ
た、ネットワーク利用及び記憶装置の技術における進歩
は、大容量で高速なサーバの必要性を生み出した。上記
サーバは典型的にはネットワークに接続された倉庫とし
て用いられる。複数のクライアントのホストがそれらを
ネットワーク上でオンラインで用いることができる。ク
ライアントたちはファイルシステムを彼らのホストに装
着し、サーバの機能をシームレスに用いる。

【０００４】マルチメディアのサーバは、集中型、分散
型、又はサーバを用いない型の３つのタイプであること
ができる。集中型サーバにおいて、単一の専用ノードが
アドミッション処理と、同じく別のファイル動作及びセ
キュリティー問題を管理する。分散型のサーバの環境に
おいては、指定されたノードの集合がサーバの負荷及び
機能を分担する。サーバを用いない型のシステムにおい
ては、すべてのクライアント及び記憶デバイスはネット
ワークに直接に接続されている。

【０００５】一般に、１つのサーバの環境において実装
された分散型ファイルシステムは、個々のコンピュータ
に関連付けられたファイルシステムとは独立の、分散型
のディレクトリ構造を含む。上記分散型のディレクトリ
構造は、個々のコンピュータ上で反復され、かつ記憶さ
れる。上記分散型のディレクトリ構造を反復し記憶する
ことに関連付けられたオーバヘッドは大きく、このこと
はファイルシステム全体の性能を低下させる。

【０００６】それに加えて、従来の分散型ファイルシス
テムは帯域幅アクセス制御のための方法を欠いている。
ゆえにクライアントたちがファイルシステムへのアクセ
ス数を増大させるとき、ファイルシステムのシステム資
源への要求が増大し、リアルタイムのアプリケーション
のサポートができなくなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、分散型ファイ
ルシステムを実装することの改良された方法が必要とさ
れている。上記システムは、分散型ファイルシステムの
ディレクトリ構造を記憶することと、アプリケーション
データを記憶することとに関連付けられたオーバヘッド
を減少させなければならない。また、上記システムは分
散型ファイルシステムの性能を向上させなければなら
ず、それは記憶システムのスケーラビリティーを提供し
なければならない。また、上記システムはネットワーク
及びそのプロトコルからは独立でなければならない。ま
た、リアルタイムの分散型ファイルシステムが必要とさ
れている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、１つ又は複数
のホストシステムにより、ネットワーク上で１つ又は複
数の記憶システムに情報を記憶し、及び上記記憶システ
ムから情報を検索するための分散型ファイルシステムを
提供する。好ましい記憶システムは、われわれが自律的
（autonomous）ディスク（ＡＤ）と呼ぶデバイス（装
置）である。上記ＡＤは、関連付けられた処理エンジン
を有する、ディスク又は別の記憶媒体である。上記ファ
イルシステムはこの処理エンジンに都合が良い少ない処
理要求をするので、上記ＡＤは相対的に小さな、低コス
トのプロセッサを用いて実装することができる。

【０００９】本発明のファイルシステムは、上記ＡＤ記
憶システム上に存在する記憶システムのカーネル又はエ
ージェントを備える。上記記憶システムのカーネルは、
上記記憶システムに記憶された情報の物理的な記憶位置
を決定するフリーリスト管理システムを含む。上記ファ
イルシステムは上記ホストシステム上に存在するディレ
クトリ構造システムと共に動作し、上記ディレクトリ構
造システムは上記記憶システムに記憶された情報に対応
した複数のファイルの論理的な構成を定義する。上記フ
ァイルシステムは、希望するならば、上記ホストに関連
付けられて存在するファイルシステムを用いて実装する
ことができる。

【００１０】上記ネットワークに接続された蓄積属性デ
ータ記憶装置（legacy attribute data store）は、上
記記憶システムに記憶された上記情報に関連付けられた
メタデータを記憶する。複数のホストシステムはこのメ
タデータにアクセスし、上記複数のＡＤに記憶された情
報の物理的な記憶位置を決定することができる。

【００１１】上記ファイルシステムは、上記蓄積属性デ
ータ記憶装置から上記メタデータにアクセスした、上記
ホストシステム上に存在するクライアントのカーネル又
はエージェントをさらに備える。上記クライアントエー
ジェントは上記ディレクトリ構造システムと共通の操作
で、複数のファイルを対応する物理的な記憶位置に関連
付ける。この情報を用いて、あるホストは情報を上記記
憶システムから検索し、ネットワーク上でホストシステ
ムに伝送してもよい。

【００１２】本発明のこの好ましい実施形態において用
いられる複数の自律的ディスクは、ファイルサーバのデ
ザインにおいて柔軟性を提供する。複数のＡＤの間でタ
スクを代行することで、それらを用いて分散型ファイル
システムを構成することができる。上記ＡＤの中でファ
イルシステム動作を実行することによって、サーバを用
いない型のファイルシステムが実装可能である。また、
１つのＡＤの中にセキュリティーモジュールを構成し、
認証されていないシステムの使用を防ぐことができる。
ＡＤは異なるハードウェア及びソフトウェア手段を用い
て実装することができる。

【００１３】本発明で記述されている分散型ファイルシ
ステム（distributed file systemＤＦＳ）のアーキテ
クチャは、上記ＡＤを基礎単位（building block）とし
て用いている。上記ＤＦＳは、ネットワーク上で接続さ
れた多数の記憶デバイスを持つ、分散型アーキテクチャ
を有する。また、複数のユーザホストは同一のネットワ
ークに接続されている。構成マネージャと呼ばれる複数
のユーザホストのうちの１つが備えられ、それによって
分散型のＤＦＳ特性データ構造と、システム構成とを保
持し、アクセス制御を提供する。上記ＤＦＳのカーネル
は、複数の自律的ディスク、複数のユーザホスト及び構
成マネージャの全体に分散されている。上記カーネル
は、ユーザに対してトランスペアレントなシステムの基
礎動作（underlying operation）を作成する。

【００１４】上記ＡＤは、小さなプログラム可能なメモ
リを持つ、ディスク又は別の記憶媒体であり、かつ上記
ＡＤはアクティブなネットワークに接続された複数のデ
ィスク、複数の標準のワークステーション又は別の手段
を介して実装することができる。上記ＡＤは軽いファイ
ルシステムに関連したいくつかの機能を実行し、これら
の機能はディスクにおいて動作するＤＦＳカーネルの一
部として実行される。それはまた、それをネットワーク
に直接に接続することを可能にする、ネットワークイン
ターフェースを有する。

【００１５】ＤＦＳデータは好ましくは複数のボリュー
ムに構成される。各ボリュームは、自律的ディスクの１
つのタイプである、１つ又は複数の自律的データディス
クからなる。１つのデータファイルは、上記ボリューム
の複数のディスク全体にストライプ化される。上記ボリ
ュームのためのファイルシステムメタデータは、蓄積属
性ディスク（legacy attribute disk ＬＡＤ）と呼ば
れる別の自律的ディスクに記憶される。分散型ファイル
システムのディレクトリ構造は、そのネイティブファイ
ルシステムを用いるＬＡＤ上に記憶される。このスキー
ムは、ＤＦＳが制御機構とデータを別々に取り扱うこと
を可能にし、それによってオーバヘッドを減少させる。
上記ファイルシステムはリアルタイムアプリケーション
をサポートし、スケーラブルなデータ記憶装置を提供す
る。

【００１６】上述のシステムは１つの例にすぎない。本
発明によるシステムをさまざまな方法で実装することが
できる。

【００１７】本発明のこれらの及び別の目的は、それら
の別のファイルシステム上における利点と同様に、添付
された図面に関連する以下の詳細な説明により、当業者
には明らかであろう。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は、一般に１０におい
て、分散型アーキテクチャを有するファイルシステムを
図示する。上記アーキテクチャは、ネットワーク１４に
接続された、自律的ディスク（ＡＤ）１２と呼ばれる多
数の記憶デバイスを有する。好ましい実施形態におい
て、上記ネットワーク１４はシステムの大きな帯域幅を
サポートすることができる高速ネットワークであるが、
上記システムはさまざまな速度及びタイプのネットワー
クを用いて実装することができる。複数のユーザホスト
１６は同一のネットワーク１４に接続されている。ま
た、構成マネージャ（configuration manager ＣＭ）
１８も上記ネットワークに接続され、システム特性デー
タの複数の構造及び構成を保持しかつ分配する。上記Ｃ
Ｍはそれ自身がユーザホストであることができる。

【００１９】図１（ｂ）は分散型ＤＦＳカーネル２０を
図示する。上記カーネル２０はＣＭ１８と、複数のユー
ザホスト１６と、複数のＡＤ１２との全体に分配されて
いる。ＣＭ２２と、複数のユーザホスト２４と、複数の
ＡＤ２６とにおける上記ＤＦＳカーネルの部分は、とも
に動作し、ユーザホスト１６に基礎分散型ファイルシス
テムのトランスペアレントなビューをシームレスに提供
する。上記複数のユーザホスト１６は、上記ＤＦＳにお
いて、データを読み書きするために用いられるプロトコ
ル及び手順を関知していない。

【００２０】上記自立ディスク（ＡＤ）１２はアクティ
ブなディスクであり、好ましくは小さなプログラム可能
なプロセッサ及びメモリを含む。上記ＡＤ１２は、ネッ
トワークに接続されたアクティブな複数のディスク、複
数の通常のワークステーション又は別の手段を介して実
装することができる。上記ＡＤ１２は、それを上記ネッ
トワーク１４に直接に接続するネットワークインターフ
ェースを有する。上記ＡＤ１２上のプロセッサは、ファ
イルシステムに関連したいくつかの機能を実行する。こ
れらの機能は上記ディスク２６において動作するＤＦＳ
カーネルの一部として実行される。上記機能は好ましく
は、フリーリスト管理、ネットワークプロトコル処理及
びパケット送信、ディスク要求スケジューリング及びア
クセスセキュリティー制御を含む。

【００２１】図１（ｃ）は、複数のＡＤ１２に単一のプ
ロセッサ２５、メモリ２７、ネットワークインターフェ
ースカード（ＮＩＣ）２８及びＩ／Ｏバス３０を提供す
る、ＰＣでの実装を図示している。上記プロセッサ２５
は、各ＡＤ１２について要求されたファイルシステム及
び複数の処理機能を実行する。上記メモリ２７及びＮＩ
Ｃ２８は計算空間（computational space）、及びネッ
トワーク１４への接続を提供する。プロセッサ２５、メ
モリ２７、ＮＩＣ２８及び複数のディスク１１は、共有
のＩ／Ｏバス３０上で互いに接続されている。ディスク
の総帯域幅がＰＣ及びＮＩＣの結合によってサポートさ
れたネットワークの総帯域幅を超えない限り、複数のＡ
Ｄ１２が１つのＰＣ上で実装できる。１つのＡＤ１２の
アドレスは、単純に、ＰＣのホストアドレスとディスク
ＩＤとからなる組又は集合（tuple）である。

【００２２】上記ホストが複数のブロックのフリーリス
トを保持し、上記リストからオンデマンドで複数のブロ
ックの割当て及び割当て解除をする蓄積ファイルシステ
ムとは異なり、ＡＤ１２におけるＤＦＳカーネルはこの
複数の機能の集合を実行する。また、ＡＤ１２はプロト
コル処理の部分集合を実行する。好ましい実施形態にお
いてネットワークプロトコルはインターネットプロトコ
ルであるが、別のプロトコルを用いてもよい。ＡＤ１２
のためのデータリンク層はファイバーチャネル（Fibre
Channel）又は別のＭＡＣ（例えば、高速又はギガビッ
トイーサネット（登録商標））である。ディスク常駐プ
ロセッサはインテリジェント要求スケジューリングを管
理する。スケジューリングアルゴリズムはプログラム可
能であるべきだが、プログラム可能でないアルゴリズム
を用いることは可能である。上記ＡＤ１２は上記ネット
ワーク１４に直接に接続されているので、セキュリティ
ー攻撃の目標になることがあり、ゆえにＡＤ１２はそれ
自身のアクセスセキュリティーチェックを実行しなけれ
ばならない。

【００２３】図２は、ＤＦＳ内のボリューム構成４６を
絵で表現したものを図示している。ファイルシステムは
アプリケーションデータとメタデータを別々に記憶す
る。自律的データディスク（ＡＤＤ）４２と、蓄積属性
ディスク（ＬＡＤ）４４との、２つのディスクが用いら
れる。ＤＦＳボリューム４６は、多くのＡＤＤ４２と、
少なくとも１つのＬＡＤ４４とからなる。複数のＡＤＤ
４２を持つボリューム４６上の複数のファイルはストラ
イプ化されている。ＬＡＤ４４をいくつかのパーティシ
ョンに分割することにより、同一のＬＡＤ４４を共有す
る複数のボリュームを有することができ、ここで各ＤＦ
Ｓボリュームに対して１つのパーティションが分配され
る。

【００２４】ＤＦＳのための構成マネージャ（ＣＭ）１
８は、ボリューム構成及び複数のユーザの許可情報に関
連した、全ファイルシステムのメタデータを保持する。
ＤＦＳボリューム４６にアクセスするために、ユーザ１
６はＣＭ１８を介してシステムにログインする。ＣＭ１
８を介してＤＦＳにログインする際、ユーザ１６はその
ために認証を受ける複数のボリューム４６へのアクセス
を取得する。また、ＣＭ１８は、複数のＬＡＤ４４及び
複数のＡＤＤ４２に、それらにアクセスすることができ
る複数のアクティブなユーザ１６について通知する。

【００２５】図３は、ＤＦＳへのユーザのログイン手順
の概略を図示している。新しいユーザ１６がＤＦＳボリ
ュームにアクセスしたいと考えたとき、最初に上記ユー
ザは、構成マネージャ１８にログイン要求５０を送るこ
とにより、システムにログインする。ＣＭ１８はユーザ
１６を確認し、ユーザがアクセス（読み出し及び／又は
書き込み）する許可を有する複数のボリュームを用いる
ことをユーザに許可する。ＣＭ１８はボリュームレベル
アクセス認証のみを実行する。

【００２６】いったんＣＭ１８がユーザ１６を認証する
と、５２で図示されているように、ＣＭ１８は複数のＡ
ＤＤ４２にユーザの身元証明を通知する。上記複数のＡ
ＤＤ４２はユーザの身元証明をそれらの各アクセスコン
トロールリストに追加する。ある要求があるＡＤＤ４２
に到来するとき、最初にそれは上記要求が有効な身元証
明で特徴付けられていることを確認し、次いで上記要求
（読み出し又は書き込み）を処理する。上記ユーザの身
元証明が上記ＡＤＤのアクセスコントロールリストに存
在しないとき、要求５０を発したユーザに応答が送られ
ることなく、要求５０は静かに拒絶される。

【００２７】図４はＤＦＳ読み出し手順の高レベルのビ
ューを図示する。上で議論されたように、クライアント
１６は、ログインしてボリューム４６にアクセスするこ
とを許可された後でのみ、この動作を実行することがで
きる。アプリケーションの読み出し要求に応答して、ユ
ーザホスト１６において動作しているＤＦＳカーネル
は、６０で図示されるように、最初にボリューム４６の
ＬＡＤ４４に接触し、ファイルの属性を読み出す。６２
で図示されるように、別の情報に混じって、ＬＡＤ４４
はユーザ１６にファイルインデックステーブルを返す。
上記ファイルインデックステーブルを用いて、ユーザホ
スト１６におけるＤＦＳカーネルは、１つの読み出し要
求を、１つ又は複数のＡＤＤ４２への１つ又は複数の伝
送要求の集合に変換する。上記伝送要求は、複数のＡＤ
Ｄ４２のアドレスと、複数のＡＤＤから読み出されたブ
ロックとを含む。次いで上記要求は、６４で図示される
ように、ＡＤＤ４２に送られる。６６で図示されるよう
に、ＡＤＤ４２は要求されたデータブロックを返す。

【００２８】図５はＤＦＳ書き込み動作７０の高レベル
のビューを図示する。要求されたファイルに対応するフ
ァイルインデックステーブルがユーザ１６が書き込むボ
リューム４６のＬＡＤ４４に存在しないことがあるた
め、上記書き込み動作７０は読み出し動作５８とわずか
に異なっている。７２で図示されるように、ユーザ１６
は要求を送ってファイルを作成する。それに応答して、
ＬＡＤ４４はユーザ１６にフリーブロックアドレス７４
を送る。７６で図示されるように、ユーザ１６はファイ
ルが書き込まれているときファイルインデックステーブ
ル７５を作成し、上記テーブルをボリュームのＬＡＤ４
４に送る。ユーザ１６におけるＤＦＳカーネルからの各
書き込み動作において、７８で図示されるように、デー
タのブロックがＡＤＤ４２に送られる。８０で図示され
るように、ＡＤＤ４２はフリーブロックと、データを保
持するための関連付けられたフリーリストとを選択し、
ユーザ１６にブロックアドレスを送る。ステップ７６で
図示されるように、ユーザはこの情報からファイルイン
デックステーブル７５を構成し、このファイルインデッ
クステーブルはボリュームのＬＡＤ４４に送られる。

【００２９】ＤＦＳは、アプリケーションデータ及びフ
ァイルシステムメタデータが別々に記憶されるデータフ
ォーキング（data forking）を用いる。複数のＡＤＤ４
２はアプリケーションデータを記憶し、複数のＬＡＤ４
４はメタデータを記憶する。ボリューム４６からアプリ
ケーションによって見られる帯域幅は、主としてＬＡＤ
４４ではなくＡＤＤ４２によって制限される。ボリュー
ムのストライプサイズを増大させることはボリュームの
総帯域幅を増大させる。

【００３０】図６はＤＦＳにおいて用いるための異なる
ボリューム構成を図示する。ＤＦＳボリューム４６は９
０で図示されるようにすべて同種のディスクからなって
もよく、又は上記ボリュームは９２、９４及び９８で図
示されるように異種のディスクを備えてもよい。このオ
プションはファイルシステムをディスク技術の変化に適
応させる。あるボリュームのメンバーである最も遅いＡ
ＤＤ４２はボリュームの総帯域幅を制限し、ボリューム
の総帯域幅は、ディスク数と、ディスクの中の最も狭い
帯域幅との積に等しくなる。

【００３１】ＤＦＳは複数のボリュームを互いに共通部
分を有するように交差させることを許す。ボリューム９
４及び９８はディスク９６において交差されている。１
つのＡＤＤ４２は１つより多くのボリュームの一部であ
ることができる。それらのＡＤＤは共有ＡＤＤ（shared
ADD ＳＡＤＤ）９６と呼ばれる。ＳＡＤＤ９６は分割
されず、メンバーであるすべてのボリュームに対して同
時に役立つ。ボリュームの交差を許すことにより、ＤＦ
Ｓはシステム内の別のディスクよりもさらにずっと高速
な複数のディスクをより効率的に使用することができ
る。交差しているボリューム９４及び９６は、異種のも
のとして図示されているが、交差している同種のボリュ
ームを有することは可能である。

【００３２】ＬＡＤ４４はＤＦＳシステムにおいて二重
の役割を果たす。第１に、それは、ホストオペレーティ
ングシステムのネイティブファイルシステム（例えば、
Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ（登録商標）ホストに対するＮＦ
ＴＳ、Linuxホストに対するｅｘｔ２ｆｓ）として構成
され、すべてのディレクトリ構造及び機能を扱う。これ
はセキュリティーの１つのレベルがアクセスであるこ
と、すなわちディレクトリ及び／又はファイルアクセス
の許可であること含む。第２に、ＬＡＤ４４はＤＦＳに
ついてのメタデータを記憶する。各ファイルＤＦＳは、
ＬＡＤ４４中に対応するエントリを有している。

【００３３】ＤＦＳファイルはＤＦＳボリューム４６に
記憶された仮想的な複数のブロックのリストからなる。
ボリューム４６上の複数のブロックのレイアウトは（フ
ァイル毎にランダムスタートディスクを持つ）ラウンド
ロビン（round-robin）である。１つのブロックのサイ
ズは予め定義されていて、ボリューム４６毎に固定され
ている。上記固定されたサイズは、いくつかの目的を果
たす。第１に、それはファイルシステムの実装を単純化
する。第２にそれは、可変サイズのブロックと比較した
とき、より確定的なアクセス時間を提供する。第３にそ
れは、より確定的なバッファ割当てを提供する。第４に
それは、より確定的なディスク及びネットワークのスケ
ジューリングを提供する。第５に、内部フラグメンテー
ションは小さく、外部フラグメンテーションは存在しな
いので、それはフラグメンテーションを減少させる。

【００３４】ファイル中の各仮想ブロックは、仮想ブロ
ックアドレス（virtual block address ＶＢＡ）を有
する。ＶＢＡが与えられれば、ＤＦＳはそれをボリュー
ム４６内の適当な論理ブロックアドレス（logical bloc
k address ＬＢＡ）にマップする。１つのＤＦＳボリ
ューム４６は典型的には（複数のブロックが物理的に記
憶されている）複数のＡＤＤ４２からなるので、各ＶＢ
Ａはボリューム４６内の対応するＡＤＤ４２のＬＢＡに
マップされる。これはＶＢＡからＬＢＡへのマップであ
る変換テーブルと、ＡＤＤ４２のＩｄとを生じさせる。

【００３５】これらのマッピングを持つテーブルは、
（ネイティブファイルシステム中の）ＬＡＤ４４にファ
イルとして保持され、ＤＦＳファイルアクセスのための
メタデータとして用いられる。このファイルは属性ファ
イルとして参照される。上記テーブルはＶＢＡに対して
１つのエントリを含むように記述されたが、独立した複
数のアドレスマッピングの代わりにレンジマッピング
（range mapping）を記憶することができる。ＤＦＳフ
ァイルにアクセスするために、ユーザ１６は最初に対応
する属性ファイルを取得しなければならない。完全なミ
ラーリング（ＲＡＩＤレベル１）を持つ記憶レベルの誤
り許容差を実装するために、複数のＶＢＡからＬＢＡへ
のマッピングテーブルを属性ファイルの中に記憶するこ
とができる。

【００３６】上記属性ファイルはＤＦＳファイルの情報
のいくつかの鍵となる部分（key piece）を記憶する。
拡張可能な構造が上記属性を記憶する。上記属性ファイ
ルに保持される属性は、ファイルサイズ、帯域幅要求、
マジックナンバー、メディアタイプ、冗長度のレベル及
びファイルインデックステーブルを含んでもよい。

【００３７】ファイルサイズはＤＦＳファイルのサイズ
である。上記サイズはしばしば修正され、いかなる時で
も（例えば、ファイルが書き込まれるとき、そのサイズ
は連続的に変化する）正しいファイルサイズを取得でき
るようにする。書き込まれるときに、各ファイルは目標
の帯域幅使用量を割り当てられる。これはファイルが開
かれたときにファイルのために想定されたデフォルトの
帯域幅である。ユーザ１６は明示されたコントロールコ
マンドによって帯域幅使用量を変化させる。デフォルト
の帯域幅とは異なる帯域幅で、あるファイルを開くこと
は可能である。マジックナンバーは、属性ファイルがネ
イティブのファイルに見えるにもかかわらず実際にはＤ
ＦＳのためのメタデータであり、従って異なる扱われ方
をされなければならないということを定義する。メディ
アタイプは、メディアの型（例えば、音声、動画像、テ
キスト及び画像）及び圧縮メカニズム（例えば、ＭＰＥ
Ｇ−２、ＤＶＣＰｒｏ）を定義する。冗長度のレベル
（Level of Redundancy ＬｏＲ）は、ＤＦＳファイル
のために構成された記憶装置レベルの冗長度を定義す
る。上記属性ファイルは、ＬｏＲ特性と同じくらいの多
くのインデックステーブルを記憶する。

【００３８】ＣＭ１８はすべてのボリューム特性情報を
記憶する。各ボリューム４６について、ＣＭ１８は以下
の情報を保持しなければならない。ボリューム名、スト
ライプ集合に関連付けられた複数のＡＤＤ、ストライプ
集合の順序、ボリュームの作成時間、ボリュームのサイ
ズ、ボリューム内のフリースペース、ボリュームの帯域
幅、ボリュームのフリー帯域幅、ブロックサイズ及びボ
リューム内のファイルのデフォルトの読み出し／書き込
み帯域幅。

【００３９】ホストがディスクのフリーリストを保持
し、リストからの複数のブロックをオンデマンドで割当
て及び割当て解除する蓄積ファイルシステムとは異な
り、ディスクにおけるプロセッサは同一の組の複数の機
能を実行する。ＡＤＤ４２はプロトコル処理の部分集
合、好ましくはインターネットプロトコルを実行する
が、別のプロトコルを用いてもよい。ＡＤＤについての
データリンク層はファイバーチャネル（Fibre Channe
l）又は別のＭＡＣ（例えば、高速又はギガビットイー
サネット）であることができ、好ましくは高速プロトコ
ルが用いられるが、別の選択も可能である。ディスク常
駐のプロセッサはインテリジェント要求スケジューリン
グを処理することができる。スケジューリングアルゴリ
ズムはプログラム可能であることが望ましい。ＡＤＤ４
２はネットワーク１４に直接に接続されているので、Ａ
ＤＤ４２はセキュリティー攻撃の目標となる。ゆえにＡ
ＤＤ４２はそれ自身のアクセスセキュリティーチェック
を実行しなければならない。

【００４０】実装の容易さのためと、二重の手間を減ら
すために、ＤＦＳはそれ自身のディレクトリ構造を実装
しない。それはユーザホスト１６のネイティブファイル
システム、例えばＮＴＦＳのディレクトリ構造を用い
る。

【００４１】図７はＤＦＳディレクトリ構造の実装を図
示し、ＮＴＦＳを用いる構造を例示している。ＮＴＦＳ
を用いる議論及び図解は単に例示として存在し、別のフ
ァイルシステムを用いてもよいことが理解されるべきで
ある。

【００４２】各ＤＦＳボリューム４６はＮＴＦＳを理解
するＬＡＤ４４を有している。ＤＦＳボリューム４６内
の各「擬似ディレクトリ」に対して、上記ボリューム４
６の対応するＬＡＤ４４に存在するＮＴＦＳ１２２に、
１つのディレクトリが存在する。同様に、各ＤＦＳファ
イルについて、ＬＡＤ４４内に１つのＮＴＦＳファイル
が存在する。このように、上記実装において、ＬＡＤ４
４はディレクトリ情報とアクセス制御を保持し、複数の
ＡＤＤ４２はアプリケーションデータを記憶し、ストリ
ーム化する。ステップ１１０において、ユーザホストに
おける１つのアプリケーションがＤＦＳファイル及び／
又はディレクトリを要求するとき、ステップ１１２にお
いて、ユーザホスト１６において動作するＤＦＳカーネ
ルはＮＴＦＳに通過させる。ステップ１１４においてＮ
ＴＦＳはＬＡＤに接触し、ステップ１１６において対応
する属性ファイルを読み出し、次いでステップ１１８に
おいてそれはＤＦＳに通過される。次いでステップ１２
０においてＤＦＳはアプリケーションデータによって要
求に応答する。

【００４３】図８はファイルシステムにおける詳細な読
み出し動作を図示している。ステップ１３０において、
ＤＦＳクライアントカーネル２４はアプリケーションか
らの読み出し要求を受信する。ファイルが開かれると
き、ボリュームに対応するＬＡＤ４４は、要求されたＤ
ＦＳファイルに対応する属性ファイルを調べる。ステッ
プ１３２において、読み出し要求を発したＤＦＳクライ
アント１６はファイルを読み、ステップ１３４において
属性ファイルをそのメモリにキャッシュする。属性ファ
イルに記憶されたファイルインデックステーブルはＤＦ
Ｓファイルについてのメタデータとして用いられる。

【００４４】ステップ１３６において、読み出し要求か
ら、クライアントＤＦＳはファイルインデックステーブ
ルを用いて対応するＡＤＤ４２、及びＡＤＤ４２内のＬ
ＢＡを計算する。読み出し要求に関して作成されたこの
組（tuple）が複数存在しうる。次いでステップ１３８
において、クライアントＤＦＳは（複数の）組（tupl
e）を適当な（複数の）ＡＤＤ４２に送る。ステップ１
４０において各ＡＤＤ４２は要求されたＬＢＡを読み出
し、ステップ１４２においてそれをクライアントＤＦＳ
１６に送り戻す。次いでクライアントは複数のＡＤＤ４
２からデータを受信する。すべてのブロックが読み出さ
れた後（及び必要ならばサイドバッファリングを実行し
た後）、ステップ１４４においてクライアントＤＦＳ１
６はアプリケーションに要求されたバイト数を送る。

【００４５】書き込み動作は２つの部分で記述される。
第１の部分は、以前存在しなかったファイルがどのよう
に作成されるかを記述する。第２の部分は、存在するフ
ァイルがどのように更新されるかを記述する。２つの部
分の主な違いは、第１の場合ではファイルインデックス
テーブルが存在しないということである。

【００４６】図９は詳細な書き込み動作を図示する。ク
ライアント２４におけるＤＦＳカーネルはアプリケーシ
ョン１６０から書き込み要求を受信する。クライアント
ＤＦＳ１６（カーネル２４）は、ファイルが書き込まれ
なければならないＤＦＳボリューム４６にストライプ集
合に対して接触し、ランダムスタートディスクからスタ
ートする。ステップ１６２において、ＤＦＳクライアン
トカーネル２４は、ＤＦＳボリューム４６からＩノード
テーブルを読み出すか、又はＩノードテーブルが存在し
ないときＤＦＳクライアントカーネルは上記テーブルを
作成する。ステップ１６４においてＩノードテーブルは
カーネルのメモリ１６４にキャッシュされる。第１のブ
ロックがスタートディスクに書き込まれる。第１のブロ
ックの後に、複数のブロックがストライプ集合上にラウ
ンド・ロビンの方式で書き込まれる。読み出し要求を出
しているときに複数のＡＤＤ４２の任意のメンバーがス
ペースを使い果たしたならば、ボリューム４６はいっぱ
い（full）であるとみなされる。

【００４７】ステップ１６０においてクライアントＤＦ
Ｓ１６が書き込み要求を受信するとき、クライアントＤ
ＦＳ１６は要求された複数のバイトを適当なＤＦＳディ
スクブロックに分割する。次いで各ブロックは、３つの
フィールド、すなわちＡＤＤ４２のアドレス、書き込む
べきデータブロック、及び（−１）に初期化されたＬＢ
Ａからなる組（tuple）として、正しいストライプ集合
シーケンスの中のＡＤＤ４２に送られる。（−１）に初
期化されたＬＢＡを有する理由は、ＡＤＤ４２がデータ
のために１つのフリーブロックを割り当てる必要がある
ことをＡＤＤ４２に知らせるためである。好ましい実施
形態は（−１）の初期値を用いるが、別の方法を用いて
もよい。ＡＤＤ４２は、それがデータブロックを書き込
むための空間を有しているか否かを評価する。ステップ
１６８において、それがフリーブロックを見つけること
に成功したときは、それは上記ブロックを書き込む。次
にステップ１７０において、それは対応するＬＢＡをク
ライアントＤＦＳに肯定応答として戻す。クライアント
ＤＦＳ１６はＬＢＡを用いて、書き込まれているＤＦＳ
ファイルのためのファイルインデックステーブルを構成
する。ステップ１７２においてＤＦＳクライアントカー
ネル２４が肯定応答を受信するとき、ステップ１７４に
おいてそれはＩノードテーブルを更新する。書き込み手
順を促進するために、ブロックが実際にディスクに書き
込まれる前に上記肯定応答は送られる。理想的には、フ
ァイルシステムについての首尾一貫した視点を持つため
には、各ブロックが書き込まれた後で、ステップ１７６
においてファイルインデックステーブルは対応する属性
ファイルに書き戻されるべきであるが、パフォーマンス
ヒット（performance hit）のためにファイルインデッ
クステーブルは対応する属性ファイルにより少ない頻度
で最適にライトバックされる（ステップ１７６）。

【００４８】更新手順において、ファイルのファイルイ
ンデックステーブルは、対応する属性ファイルの中に存
在する。クライアントＤＦＳ１６はファイルインデック
ステーブルの読み出しおよびキャッシュをし、要求され
たブロックをＡＤＤ４２及びＬＢＡの更新されたアドレ
スにマップする（読み出し動作と同様）。更新動作にお
いて、クライアントＤＦＳ１６は（前の段落で記述され
た）書き込み動作と同一の３つのフィールドからなる組
（tuple）を送るが、クライアントＤＦＳは（−１）の
代わりに実際のＬＢＡ数を設定する。このことはＡＤＤ
４２にディスク内の対応するＬＢＡを更新することを知
らせる。肯定応答として、同一のＬＢＡがクライアント
ＤＦＳ１６に戻される。

【００４９】システムの任意の共通データ構造に実行さ
れる更新が存在しないため、複数のＤＦＳクライアント
１６の間の同時の読み出しをサポートすることは単純で
ある。各クライアントＤＦＳ１６はＤＦＳファイルに対
応する属性ファイルの読み出し及びキャッシュをし、前
述のようにデータを読み出す。

【００５０】複数のクライアント１６の間での同時の書
き込みはＤＦＳにおいてサポートされている。しかしな
がら、ファイルの最終的なコンテンツは、競合するスレ
ッドがファイルに書き込むシーケンスに依存し、確定的
でない。同時書き込み動作のために、各ライター（writ
er）は共有メタデータ、とくにファイルインデックステ
ーブルをロックする。異なるライターはテーブルの交差
していない領域をロックすることができる。

【００５１】同時的なリーダー（reader）とライターの
場合には、主な関心は、ライターが生成しているＤＦＳ
ファイルの最新のファイルインデックステーブルにリー
ダーがどのようにアクセスするかということである。フ
ァイルインデックステーブルの最新のコピーは常にライ
ターＤＦＳとともにある。それは対応する属性ファイル
に周期的に書き出される。リーダーがライターよりも高
速であるとき、リーダーはライターがファイルを完成さ
せる前にファイルの終わりに遭遇することがある。ＤＦ
Ｓはクライアント１６の速度を拘束しないので、そのよ
うな状況が発生しないと保証することはできない。アプ
リケーションはこれを察知し、いかなる結果も扱わなけ
ればならない。いくつかのデザインオプションはこれの
発生を防ぐことができる。

【００５２】リーダーは、ファイルインデックステーブ
ルを、ＤＦＳファイルの対応する属性ファイル（ＬＡＤ
に存在する）からキャッシュする。上記属性ファイル
は、上記ファイルがライターによって書き込みをロック
されていることを示すフラグを含む。このことは、プロ
セスの過程でリーダーが最新の情報を持つファイルイン
デックステーブルを（それをＬＡＤから再キャッシュす
ることによって）取得しなければならないことを、リー
ダーに通知する。リーダーは更新されたテーブルを一定
の時間周期の後で周期的に請求するか、リーダーは帯域
幅の使用量に基づいて変化できる時間周期の後で、更新
されたテーブルを周期的に請求するか、リーダー自身が
現在のテーブルの終わりに近接していることを発見した
とき、リーダーは更新されたテーブルを請求するか、又
はライターが更新されたテーブルを関心を持たれたリー
ダーに周期的に送るかという、いくつかの変形が可能で
ある。

【００５３】ライターがファイルをボリュームに書き込
むとき、ライターはファイルインデックステーブルを生
成する。ライターは、Ｎブロック毎（Ｎは定数である）
の書き込みの後に、テーブルの新しいエントリを属性フ
ァイルに書き込む。更新の別の方法も可能である。

【００５４】ＤＦＳにおいて、帯域幅の制約が解決され
る限り、ファイル毎に複数のリーダーとライターが存在
することができる。複数のバイト領域が分割されない限
り、１つのファイルは複数のアプリケーションによって
バイトレベルでロックされる。

【００５５】アドミッション制御メカニズムは、各クラ
イアント１６のリソース要求と、それらのリソースの現
在の使用可能度とに基づいて、システムに入ることを許
可されたクライアント１６の数を制御する。帯域幅管理
は、クライアント１６の交渉されたリソース使用量の実
施強制に関係している。ＤＦＳにおいて、アドミッショ
ン制御はクライアントＤＦＳ１６において制御され、帯
域幅の実施強制は複数のＡＤＤ４２において実行され
る。

【００５６】考慮された複数の一次リソースは、ディス
ク及びネットワークの帯域幅である。システムの構成要
素の処理パワーは、各構成要素の利用可能なディスク及
びネットワークの帯域幅をサポートするために十分でな
ければならない。ゆえに、最大限の負荷のもとで、ディ
スク及びネットワークのインターフェースを最大限に利
用することができる。必要なバッファリング及びキャッ
シングのために十分なメモリが存在しなければならず、
プロセッサはディスク及びネットワークの双方を使用中
に保持する必要がある。このことは、複数のＡＤＤ４２
及びＤＦＳクライアント１６にも適用される。１つのク
ライアント１６は要求されたデータを要求された速度で
処理できなければならない。

【００５７】アプリケーションが対応するＤＦＳファイ
ルを開くとき、ＤＦＳストリームはクライアントＤＦＳ
１６においてアドミッションを制御される。この時間の
間、クライアントＤＦＳ１６はボリューム４６を調べ、
リソースの使用可能度を決定する。十分なリソースが使
用可能ならば、ファイルを開く動作は進行する。そうで
ないときは、帯域幅は与えられず、アプリケーション
は、ファイルをリアルタイムでないモードで開くか、後
にリアルタイムモードに戻るかのいずれかのオプション
を有する。特別なＤＦＳで特定されたデバイスのＩ／Ｏ
制御メカニズムは、アプリケーションに帯域幅割当ての
変更を要求することを許可する。クライアントＤＦＳ１
６もこれらの要求を扱う。

【００５８】アプリケーションについて要求された帯域
幅が与えられたのち、アプリケーションが上記ファイル
に任意のＩ／Ｏ動作（読み出し／書き込み）を実行する
たびに、アドミッション制御が呼び出される。ファイル
が閉じられるとき、割り当てられたリソースはアプリケ
ーションから取り戻される。アドミッション制御は以下
のイベントにおいてＤＦＳファイルに実行される。ファ
イルが開かれるとき、帯域幅についての要求が発せられ
るとき、ファイルがアクセスされるとき、及びファイル
が閉じられるとき。

【００５９】一般にオペレーティングシステムは、オー
プン、読み出し及び書き込み要求を拡張するための方法
をサポートしていない。ゆえにデフォルトの伝送帯域幅
要求は、各ファイルか、そのディレクトリか、それが存
在するボリュームかのいずれかの属性として、各ファイ
ルに関連付けられていなければならない。１つの方法が
存在し、開いているファイルの取り扱い（file handl
e）上の予約された帯域幅を変更しなければならない。

【００６０】伝送帯域幅は、有用であるデータについ
て、データが要求者のメモリに到着しなければならない
最小の平均速度として定義される。このことは要求者の
ネットワークインターフェースハードウェア及びネット
ワーキングソフトウェアによって制限されるということ
が仮定される。

【００６１】これらの仮定のもとでは、ファイルが開か
れるとき又は閉じられるとき、及びファイルの取り扱い
上の帯域幅要求が明確に変化するすべてのときに、ＡＣ
が実行される。ファイルが開かれるとき、ＡＣはファイ
ルのデフォルトの伝送帯域幅に基づいて実行される。現
在利用可能な帯域幅が不充分であるとき、ファイルはや
はり開かれるが、どのような帯域幅予約も与えられない
（ＡＣは要求を拒否する）。ファイルへの任意のアクセ
スは、伝送帯域幅が利用可能になるまでブロックされ
る。このことはアプリケーションに、要求を発すること
によって異なる帯域幅を要求し、現在又はデフォルトの
値から別の値に割当てを変化させることを可能にする。
このときＡＣが呼び出され、要求された帯域幅を予約す
る。上記割当て変更が成功しなかったときは、ファイル
の取り扱いは帯域幅を持たないものとして再びマークさ
れる。いかなる予約された帯域幅にもよらないファイル
へのアクセスは、帯域幅が利用可能になるまでブロック
される。アプリケーションは、第１のアクセス（読み出
し又は書き込み）が発せられたとき、ブロックされる。
アプリケーションは帯域幅割当てを明確に０に設定し、
複数のアクセスをベストエフォートの基準でサービスす
ることができる。また、ファイルが閉じられて帯域幅割
当てが開放されるとき、ＡＣが呼び出される。

【００６２】新しいファイルのためのデフォルトの伝送
帯域幅は、単純な引継ぎメカニズムを用いて決定され
る。ルートディレクトリは、ＤＦＳボリューム４６の初
期化の間にその属性の１つとして定義されるデフォルト
の伝送帯域幅を有する。すべての新しいファイル又はデ
ィレクトリは、その親ディレクトリから伝送帯域幅を引
き継ぐ。デフォルトは、ＯＳ及びアプリケーションソフ
トウェアに基づいて変化するコマンドで変更することが
できる。

【００６３】アドミッション制御は、単に、要求を受容
することがすでに許可されたファイルの伝送の拘束条件
を破らないか否かと、さらに新しいファイルの要求を保
証できるか否かとを決定する。アドミッション制御は、
ファイル上で動作する特定のアプリケーションによる帯
域幅使用量を管理しない。この理由のために、帯域幅管
理エンティティが必要とされる。このエンティティの主
な目的は、あるアプリケーションが要求されたものより
も多くのリソース（ディスク又はネットワーク帯域幅）
を取得しないことを確かめることである。

【００６４】帯域幅実施強制は、クライアント１６又は
複数のＡＤＤ４２のいずれかにおいて処理することがで
きる。最も高い効率のために、それは複数のＡＤＤ４２
に配置されるべきである。ＤＦＳは要求の「プル（pul
l；引っ張る）」モードをサポートする。このモデルに
おいて、アプリケーションは交渉された速度よりも速い
速度でデータを要求してもよい。しかしながら、アプリ
ケーションからの要求は、交渉された帯域幅においての
み対応しなければならない。あるアプリケーションにつ
いて交渉された帯域幅よりも高いピークの帯域幅を用い
ることは可能である。しかしながらより大きな時間の尺
度では、帯域幅実施強制モジュールは、平均の使用量が
交渉された値に近いことを確認する。このことはデッド
ライン（deadline）を各ブロック要求に関連付けること
によって実施強制される。上記デッドラインは与えられ
た帯域幅によって計算される。ＤＦＳは、システムがロ
ードされているとき、要求がデッドラインの前には供給
されないことを確認する。ホストオペレーティングシス
テムはリアルタイムのサービスを保証しないので、この
デッドラインは絶対的ではない。

【００６５】ＤＦＳは異なる構成要素のレベルにおいて
フォールトトレランス（耐故障性）を準備する。記憶装
置及びネットワークのレベルのフォールトトレランス
は、ＤＦＳがサポートするようにデザインされたアプリ
ケーションの型に対して非常に重要である。

【００６６】ＤＦＳにおいて、記憶装置中のソフトウェ
アに基づく冗長性、もしくはハードウェアＲＡＩＤ、又
はその両方を用いることができる。ＤＦＳボリューム４
６は以下の型、すなわちフォールトトレランスなし、ソ
フトウェアミラーリングされたもの又はハードウェアＲ
ＡＩＤの中の１つであることができる。フォールトトレ
ランスなしのボリュームは標準的なボリューム構成であ
る。ボリュームの任意のディスクに誤りがある場合、デ
ータを復元することができない。ソフトウェアミラーリ
ングされたボリュームにおいて、ボリューム中の各ディ
スクはシステム中に同一のミラーを有する。これは、い
かなる余分の特別のハードウェアＲＡＩＤも用いること
なく実装された、ＲＡＬＤレベル１のソフトウェアエミ
ュレーションである。このスキームの実装はＤＦＳデー
タ構造のわずかの修正を必要とする。ＤＦＳボリューム
４６はネットワークに接続されたＲＡＩＤディスク全体
であることができる。ハードウェアは任意のレベルのＲ
ＡＩＤを実装することができ、ハードウェアはＤＦＳに
認識されている必要はない。

【００６７】誤り許容データリンク層（例えば複数の誤
り許容イーサネットネットワークカード及びドライバソ
フトウェア）は、ＤＦＳにおいてネットワークレベルの
セキュリティーを提供する。階層において下位であるこ
の層は、ＤＦＳのいかなる機能も修飾しない。

【００６８】ＤＦＳは２つのレベルの優先度、リアルタ
イム及び非リアルタイムを扱う。これら２つのレベルの
違いは、遅延及びスループットがリアルタイムのアプリ
ケーションについてのみ保証されるということである。
ＤＦＳは、アプリケーションの優先度を決定するために
単純な概念を用いる。あるアプリケーションがその動作
のために０でない帯域幅を割り当てられているとき、そ
れはリアルタイムアプリケーションであると考えられ、
そうでないときは非リアルタイムである。ＤＦＳ特性デ
バイスＩ／Ｏ制御要求を用いると、あるアプリケーショ
ンは２つのクラスの間で動的に切換わることができる。
優先度はディスクアクセスとネットワークスケジューリ
ングのキューにおいてのみで保証される。ネイティブの
オペレーティングシステムからのサポートがないため、
プロセス実行レベルの優先度を保証することはできな
い。

【００６９】ユーザを保護するために、いかなるファイ
ルシステムも、あるレベルのアクセスセキュリティーを
有するべきである。ＡＤ１２はネットワーク１４に直接
に接続され、そしてそのためセキュリティー攻撃を受け
がちなので、ＤＦＳにおいてセキュリティーはさらにい
っそう重要な論点になる。ＤＦＳは複数のレベルのセキ
ュリティーを提供する。

【００７０】ＤＦＳは、ディレクトリ及びファイルの管
理のための（属性ファイルを用いてＬＡＤ上に構成され
た）ネイティブのファイルシステムを用いる。すべての
ファイル及びディレクトリの許可、及びそれのセキュリ
ティーはＤＦＳから利用可能である。

【００７１】ＤＦＳにおいて、複数のＡＤＤ４２はネッ
トワーク１４に直接に接続されている。任意の特定のＡ
ＤＤ４２上に完全なファイルシステムは存在しないが、
認証されていないユーザ１６が１つのＡＤＤ４２から複
数のブロックを読み出すことは可能である。このよう
に、それは従来のシステムよりもセキュリティー攻撃を
受けがちである。クライアントを認証する特別な手順
は、あるＡＤＤ４２にアクセスするクライアント１６の
身元証明を保証する。

【００７２】データのセキュリティーはデータの適当な
暗号化を介して提供される。ＤＦＳのデザインはそのよ
うな暗号化及び解読をサポートするが、データを暗号化
及び解読することに関連付けられた大きなオーバーヘッ
ドのために、一般にはＤＦＳに実装されない。

【００７３】本発明はその目下の好ましい実施形態にお
いて記述されたが、添付された請求項が示す本発明の精
神から離れることなく、ここに記述された技術及びシス
テムに従って複数の変形例を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】 分散型ファイルシステムのこの好ましい実
施形態のアーキテクチャを説明する図である。

【図１ｂ】 分散型ファイルシステムのこの好ましい実
施形態のアーキテクチャを説明する図である。

【図１ｃ】 複数の自律的ディスクのＰＣでの実装を図
示する図である。

【図２】 分散型ファイルシステムのボリュームを図示
する図である。

【図３】 分散型ファイルシステムにログインするプロ
セスを図示する図である。

【図４】 分散型ファイルシステムにおいての読み出し
動作を図示する図である。

【図５】 分散型ファイルシステムにおいての書き込み
動作を図示する図である。

【図６】 分散型ファイルシステムのこの好ましい実施
形態の互いに異なるボリューム構成を図示する図であ
る。

【図７】 分散型ファイルシステムのこの好ましい実施
形態のディレクトリ構造を図示する図である。

【図８】 詳細なＤＦＳ読み出し動作を図示する図であ
る。

【図９】 詳細なＤＦＳ書き込み動作を図示する図であ
る。

【符号の説明】

１０…ファイルシステム、 １２…自律的ディスク（ＡＤ）、 １４…ネットワーク、 １６…ユーザホスト、 １８…構成マネージャ（ＣＭ）、 ２０…分散型ＤＦＳカーネル、 ２２…ＣＭにおけるＤＦＳカーネル、 ２４…クライアントにおけるＤＦＳカーネル、 ２５…プロセッサ、 ２６…ディスクにおけるＤＦＳカーネル、 ２７…メモリ、 ２８…ネットワークインターフェースカード（ＮＩ
Ｃ）、 ３０…共有Ｉ／Ｏバス、 ４２…自律的データディスク（ＡＤＤ）、 ４４…蓄積属性ディスク（ＬＡＤ）、 ４６，９０，９２，９４，９８…ボリューム、 ５８…読み出し操作、 ７０…ＤＦＳ書き込み操作、 ７５…ファイルインデックステーブル、 ９６…ディスク、 １２２…ＮＴＦＳ、 １６０…アプリケーション。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１０月３日（２０００．１０．
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】図１（ｃ）は、複数のＡＤ１２に単一のプ
ロセッサ２５、メモリ２７、ネットワークインターフェ
ースカード（ＮＩＣ）２８及びＩ／Ｏバス３０を提供す
る、ＰＣでの実装を図示している。上記プロセッサ２５
は、各ＡＤ１２について要求されたファイルシステム及
び複数の処理機能を実行する。上記メモリ２７及びＮＩ
Ｃ２８は計算空間（computational space）、及びネッ
トワーク１４への接続を提供する。プロセッサ２５、メ
モリ２７、ＮＩＣ２８及び複数のディスク１２は、共有
のＩ／Ｏバス３０上で互いに接続されている。ディスク
の総帯域幅がＰＣ及びＮＩＣの結合によってサポートさ
れたネットワークの総帯域幅を超えない限り、複数のＡ
Ｄ１２が１つのＰＣ上で実装できる。１つのＡＤ１２の
アドレスは、単純に、ＰＣのホストアドレスとディスク
ＩＤとからなる組又は集合（tuple）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イブラヒム・エム・カメル アメリカ合衆国08852ニュージャージー州 モンマス・ジャンクション、ベイベリー・ コート4131番 (72)発明者 デイビッド・エイ・ブラウン アメリカ合衆国07834ニュージャージー州 デービル、マブロ・ドライブ２番

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記憶システムから情報を検索し、ネット
   ワークを介してホストシステムに伝送するための分散型
   ファイルシステムであって、 上記記憶システムに記憶された情報の物理的な記憶位置
   を決定するフリーリスト管理システムを有し、上記記憶
   システム上に存在する記憶システムエージェントと、 上記記憶システムに記憶された情報に対応した複数のフ
   ァイルの論理的な構成を定義し、上記ホストシステム上
   に存在するディレクトリ構造システムと、 上記記憶システムに記憶された情報に関連付けられたメ
   タデータを記憶し、上記ネットワークに接続された蓄積
   属性データ記憶装置とを備え、上記蓄積属性データ記憶
   装置から上記記憶された情報の物理的な記憶位置が決定
   され、 上記ホストシステム上に存在し、蓄積属性データ記憶装
   置からメタデータへのアクセスを有するクライアントエ
   ージェントとを備え、上記クライアントエージェントは
   上記ディレクトリ構造システムと相互に操作可能である
   ように上記複数のファイルを対応する複数の物理的な記
   憶位置と関連付け、これによって上記ファイルに対応す
   る情報は上記記憶システムから検索され、上記ホストシ
   ステムに伝送される分散型ファイルシステム。
2. 【請求項２】 上記記憶システムは、上記記憶システム
   エージェントを実装する関連付けられたプロセッサを有
   する、少なくとも１つの自律的ディスクを備えた請求項
   １記載の分散型ファイルシステム。
3. 【請求項３】 上記記憶システムは、上記記憶システム
   エージェントを実装する関連付けられたプロセッサを持
   つ少なくとも１つの自律的ディスクを有する、サーバー
   を持たない記憶システムである請求項１記載の分散型フ
   ァイルシステム。
4. 【請求項４】 上記記憶システムエージェントはさらに
   ネットワークシステムプロトコルを含み、上記ネットワ
   ークシステムプロトコルによって上記記憶システムは上
   記ネットワーク上の通信のために接続される請求項１記
   載の分散型ファイルシステム。
5. 【請求項５】 上記記憶システムエージェントは、上記
   ネットワークを介して上記記憶システムへのアクセスを
   媒介するアクセスセキュリティー制御システムをさらに
   含む請求項１記載の分散型ファイルシステム。
6. 【請求項６】 上記記憶システムエージェントは、情報
   を検索する複数の要求が実行される順序を調停する要求
   スケジューリングシステムをさらに含む請求項１記載の
   分散型ファイルシステム。
7. 【請求項７】 上記クライアントエージェントはアドミ
   ッション制御システムをさらに備え、上記アドミッショ
   ン制御システムは上記複数のファイルへのアクセスを調
   節し、要求されたファイルを伝送する伝送モードを決定
   する請求項１記載の分散型ファイルシステム。
8. 【請求項８】 上記伝送モードはリアルタイムモードで
   ある請求項７記載の分散型ファイルシステム。
9. 【請求項９】 上記ネットワークは帯域幅使用量を有
   し、上記記憶システムは帯域幅使用量を有し、上記アド
   ミッション制御システムは上記ネットワークの帯域幅使
   用量及びディスクの帯域幅使用量に基づいて上記複数の
   ファイルへのアクセスを調節する請求項７記載の分散型
   ファイルシステム。
10. 【請求項１０】 上記記憶システムはデータを記憶する
    ボリュームを含み、上記ボリュームはアプリケーション
    データを記憶する自律的ディスクとメタデータを記憶す
    る蓄積ディスクとを含む請求項１記載の分散型ファイル
    システム。
11. 【請求項１１】 アプリケーションデータは複数の自律
    的データディスクにわたってストライプ化されている請
    求項１０記載の分散型ファイルシステム。
12. 【請求項１２】 上記蓄積ディスクは少なくとも１つの
    ディスクに関連付けられたメタデータを記憶する請求項
    １記載の分散型ファイルシステム。
13. 【請求項１３】 ネットワーク上で、記憶システムとホ
    ストシステムの間で情報を伝送する方法であって、 上記記憶システムに記憶された情報の物理的な記憶位置
    を決定するフリーリスト管理システムを有し、上記記憶
    システム上に存在する記憶システムエージェントを提供
    するステップと、 上記記憶システムに記憶された情報に対応する複数のフ
    ァイルの論理的な構成を定義し、上記ホストシステム上
    に存在するディレクトリ構造システムを提供するステッ
    プと、 上記記憶システムに記憶された情報に関連付けられたメ
    タデータを記憶し、上記ネットワークに接続された蓄積
    属性データ記憶装置を提供するステップとを備え、上記
    蓄積属性データ記憶装置から上記記憶された情報の物理
    的な記憶位置が決定され、 上記ホストシステム上に存在し、蓄積属性データ記憶装
    置からメタデータへのアクセスを有するクライアントエ
    ージェントを提供するステップを備え、上記クライアン
    トエージェントは上記ディレクトリ構造システムと相互
    に操作可能であるように上記複数のファイルを対応する
    複数の物理的な記憶位置と関連付け、これによって上記
    ファイルに対応する情報は上記記憶システムから検索さ
    れ、上記ホストシステムに伝送される方法。
14. 【請求項１４】 上記クライアントエージェントに、フ
    ァイルについての第１の読み出し要求を送るステップ
    と、 第１の時刻に上記蓄積属性記憶装置に上記ファイルに関
    連付けられたメタデータについて質問するステップと、 上記第１の時刻に取得された関連付けられたメタデータ
    に基づいて、第１の読み出し要求を、データブロックに
    ついての少なくとも１つの第１の転送要求に変換するス
    テップと、 上記第１の転送要求を上記記憶システムに送るステップ
    と、 上記記憶システムから上記データブロックを受信するス
    テップとをさらに備える請求項１３記載の方法。
15. 【請求項１５】 上記記憶システムは、アプリケーショ
    ンデータを記憶するための少なくとも１つの分散型デー
    タディスクを有するボリュームと、メタデータを記憶す
    るための蓄積属性ディスクとをさらに含み、 上記変換のステップは、第１の読み出し要求を、少なく
    とも１つの分散型データディスクへの少なくとも１つの
    第１の転送要求に変換することを含む請求項１４記載の
    方法。
16. 【請求項１６】 別のクライアントエージェントに、上
    記ファイルについての第２の読み出し要求を送るステッ
    プと、 第２の時刻に上記蓄積属性記憶装置に上記ファイルに関
    連付けられたメタデータについて質問するステップと、 上記第２の時刻に取得された関連付けられたメタデータ
    に基づいて、第２の読み出し要求を、上記データブロッ
    クについての少なくとも１つの第２の転送要求に変換す
    るステップと、 上記第２の転送要求を上記記憶システムに送るステップ
    と、 上記記憶システムから上記データブロックを受信するス
    テップとをさらに備える請求項１４記載の方法。
17. 【請求項１７】 第１の書き込み要求を上記記憶システ
    ムエージェントに送るステップと、 上記第１の書き込み要求に応答して、フリーブロックア
    ドレスを上記ホストシステムに送るステップと、 上記記憶システムにファイルを書き込むステップと、 上記ファイルに関連付けられたファイルインデックステ
    ーブルを作成するステップと、 上記ファイルインデックステーブルを上記蓄積属性デー
    タ記憶装置に送るステップとをさらに備える請求項１３
    記載の方法。
18. 【請求項１８】 上記ファイルインデックステーブルを
    送るステップは、上記ファイルインデックステーブルが
    作成されるときにファイルインデックステーブルを複数
    のセクションで送ることをさらに含む請求項１７記載の
    方法。
19. 【請求項１９】 蓄積属性データ記憶装置にフラグをセ
    ットし、上記ファイルが書きこまれていることを表示す
    るステップと、 上記記憶システムエージェントに同時読み出し要求を送
    り、上記ファイルを読み出すステップと、 上記読み出し要求に応答して、上記ファイルインデック
    ステーブルとフラグとを上記ホストシステムに送るステ
    ップと、 上記ファイルを読み出すステップと、 上記ファイルが読み出されているとき、上記ファイルイ
    ンデックステーブルの更新を要求するステップとをさら
    に備える請求項１８記載の方法。
20. 【請求項２０】 上記記憶システムエージェントに同時
    書き込み要求を送るステップと、 上記同時書き込み要求に応答して、上記ファイルのファ
    イルインデックステーブルを送るステップとを備え、上
    記ファイルインデックステーブルは上記ファイルの複数
    の部分に対応した少なくとも２つのセクションを有し、 書きこまれるべき部分に対応した上記ファイルインデッ
    クステーブルのセクションをロックするステップと、 上記ファイルの部分に書き込むステップと、 上記ファイルに関連付けられたファイルインデックステ
    ーブルを更新するステップと、 上記ファイルインデックステーブルを上記蓄積属性デー
    タ記憶装置に送るステップとをさらに備える請求項１３
    記載の方法。
21. 【請求項２１】 ディレクトリ情報についての要求をア
    プリケーションからクライアントエージェントに送るス
    テップと、 上記ディレクトリ構造システムに上記要求を転送するス
    テップと、 蓄積属性データ記憶装置に質問し、上記要求されたディ
    レクトリ情報に対応した属性ファイルを読み出すステッ
    プと、 上記属性ファイルを読み出すステップと、 上記属性ファイルを上記クライアントエージェントに転
    送するステップと、 上記要求されたディレクトリ情報を上記アプリケーショ
    ンに提供するステップとをさらに備える請求項１３記載
    の方法。