JP2001318902A - キャッシュ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分散ファイルシステム入出力方式において、
サーバ計算機内のファイルに対する複数のクライアント
計算機からの読み出し要求は、ゲートウェイ計算機を介
して、サーバ計算機内のディスク装置中のファイルへア
クセスすることにより行われ、読み出したファイルはゲ
ートウェイ計算機内部のキャッシュに蓄積され、クライ
アント計算機に中継されており、クライアントの計算機
からの要求データに対するアクセス時間の短縮とネット
ワークのトラフィックの低減をはかることを目的とす
る。 【解決手段】 クライアント計算機からのデータ要求周
期に合わせたデータの先読みを実行し、予めデータウェ
イ計算機内部にキャッシングを行う。また、要求データ
の情報を元にデータの優先度情報を付加したり、データ
の種類毎にキャッシングアルゴリズムを切り替えて使用
することにより、要求データに対するアクセス時間の短
縮と帯域幅の節約を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワーク上に
分散した複数のサーバ計算機と複数のクライアント計算
機とがゲートウェイ計算機を介して接続されている分散
ファイルシステムに関し、特に複数のクライアント計算
機がゲートウェイ計算機を介してサーバ計算機上のデー
タにアクセスする場合に、データをキャッシングし、中
継を行なうキャッシュ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、分散ファイルシステムのファイル
入出力方式においては、サーバ計算機内のファイルに対
する複数のクライアント計算機からの読み出し要求は、
ゲートウェイ計算機を介してサーバ計算機内のディスク
装置中のファイルへアクセスすることにより行なってい
る。ゲートウェイ計算機がサーバ計算機から読み出した
ファイルは、ゲートウェイ計算機内部のキャッシュに蓄
積され、クライアント計算機に中継される.。このよう
なゲートウェイ計算機の一例が特開平４−３１３１２６
号公報（発明の名称「分散ファイルシステムのファイル
入出力方式」）に開示されている。

【０００３】図２０を参照して、従来例について説明す
る。この従来技術の開示されたシステムは、クライアン
ト計算機２００２とゲートウェイ計算機２０００とサー
バ計算機２００１で構成されている。これらの計算機
は、互いにネットワークにより接続されており分散ファ
イルシステムを構成している。

【０００４】クライアント計算機２００２は受信ファイ
ルの入出力をするためのファイル入出力２００５部とフ
ァイルを蓄積するためのディスク装置２００６を含む。
また、サーバ計算機２００１はファイルを蓄積するディ
スク装置２００８とディスク装置２００８内のファイル
の入出力を行なうファイル入出力２００７部とを含む。
また、ゲートウェイ計算機２０００はサーバ計算機２０
０１内のディスク装置２００８と、各クライアント計算
機２００２との間のキャッシュとして機能するものであ
り、キャッシュした内容を保持するディスク装置２００
４と、キャッシュの管理を行なうキャッシュ管理手段２
００３を含む。

【０００５】このシステムの詳細な動作は次のようであ
る。

【０００６】クライアント計算機２００２がサーバ計算
機２００１内のディスク装置２００８中のファイルにア
クセスして一つのブロックを読み込む場合の動作につい
て説明する。

【０００７】クライアント計算機２００２はゲートウェ
イ計算機２０００を介してサーバ計算機２００１に対し
て読み込み対象のブロックに関するブロック情報の取得
を要求するメッセージを発行する。サーバ計算機２００
１はメッセージに応じて、ディスク装置２００８から該
当するブロック情報を取り出し、応答メッセージとして
ゲートウェイ計算機２０００を介してクライアント計算
機２００２に返答する。

【０００８】クライアント計算機２００２内のファイル
入出力２００５部は受け取ったブロック情報に基づい
て、読み込み対象のブロックの読み込みを要求するファ
イルアクセス要求をゲートウェイ計算機２００１のキャ
ッシュ管理手段２００３に対して発行する。

【０００９】ファイルアクセス要求を受け取ったキャッ
シュ管理手段２００３は、そのファイルアクセス要求に
係るブロック情報と、ディスク装置２００４に記憶され
ている読み込み対象のブロックに係るブロック情報との
比較を行なう。結果、該当するブロック情報が存在しな
い場合、またはそのブロック情報の内容が異なる場合に
は、キャッシュ管理手段２００３はサーバ計算機２００
１に対してファイルアクセス要求を発行する。

【００１０】サーバ計算機２００１はこのファイルアク
セス要求に応答して、ディスク装置２００８内のファイ
ル中の該当するブロックを読み出し、ファイル入出力２
００７部を介してゲートウェイ計算機２０００にそのブ
ロックを転送する。ゲートウェイ計算機２０００内のキ
ャッシュ管理手段２００３はサーバ計算機２００１から
受け取ったブロックをディスク装置２００４に格納し、
そのブロックに係るブロック情報のディスク装置２００
４への更新を行ない、そのブロックをクライアント計算
機２００２内のファイル入出力２００５部へ転送する。

【００１１】上述の比較において、両方のブロック情報
の内容が一致する場合には、キャッシュ管理手段２００
３はディスク装置２００４に格納されている読み込み対
象のブロックをクライアント計算機２００２内のファイ
ル入出力２００５部へ転送する。

【００１２】このように、クライアント計算機２００２
からの読み出し要求が、ゲートウェイ計算機２０００で
処理される場合には、サーバ計算機２００１とゲートウ
ェイ計算機２０００間ではブロックの転送は行なわれな
い。したがって、複数のクライアント計算機２００２に
よるサーバ計算機２００１内のディスク装置中２００８
でのファイルに対するアクセスの高速化を図ることがで
き、ネットワークのトラフィックを低減することが可能
となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来行なわれ
ているこの手法では、以下のような問題が生じる。

【００１４】現在用いられているキャッシング技術に
は、パフォーマンスの向上、帯域幅の節約、待ち時間の
短縮などいくつかの利点があり、これらのキャッシング
アルゴリズムには、どのデータをキャッシュ内に保存す
るかを決めるものと、キャッシュが一杯になった時にど
のデータから置き換えていくかを決めるもの、さらにそ
れらを組み合わせたものと非常に多くの種類が存在して
いる。しかしながら、これらの方法はクライアント計算
機からの要求に基づき、その要求データに対するヒット
率が高くなるように考えられた方法であり、クライアン
ト計算機からの要求を予測し、予測周期に合わせてサー
バ計算機から要求データを先取りすることは考慮されて
いない。周期を予測して先取りしないため、不必要なタ
イミングでデータをキャッシングすることもあり、ヒッ
ト率の低下を引き起こすという問題があった。

【００１５】また、一般にクライアント計算機からの要
求データが初めてのデータの場合、ゲートウェイ計算機
を介してサーバ計算機から要求データを取得し、クライ
アント計算機へ要求データを転送するが、その際にゲー
トウェイ計算機にもキャッシュとしてキャッシュデータ
登録を行ないキャッシングするので、一度しか要求され
ないデータでも、ゲートウェイ計算機に蓄積してしま
い、キャッシュヒット率の低下を引き起こすという問題
があった。

【００１６】また、サーバ計算機に蓄積されている蓄積
データの中で、映像データのようなサイズの大きいデー
タをゲートウェイ計算機内にキャッシングすると、ディ
スク容量が減りキャッシュヒット率の低下を引き起こす
ため、一般にはデータがあるサイズ以上の場合にはキャ
ッシングしないように設定を行なっており、映像データ
のようなサイズの大きいデータはキャッシングされない
という問題があった。

【００１７】また、すべての要求データに対してゲート
ウェイ計算機内では同じキャッシングアルゴリズムを用
いて、キャッシングを行なっている。要求データのアク
セスパターンを利用せずに、すべての種類のデータを同
一のキャッシングアルゴリズムを用いてキャッシングす
ることは、キャッシュヒット率の低下を引き起こすとい
う問題があった。

【００１８】本発明は上記の問題を解決し、さらなるク
ライアント計算機からの要求データに対するアクセス時
間の短縮と、ネットワークのトラフィックの低減をはか
ることが目的である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する為
に本発明では、第一に、ネットワーク上に分散した複数
のクライアント計算機と、複数のサーバ計算機との間に
介在し、サーバ計算機の保持する蓄積データをクライア
ント計算機の要求するデータに合わせてキャッシュする
キャッシュ装置であり、メモリバッファからディスク装
置へのキャッシュデータの書き込み処理と、ディスク装
置からメモリバッファへ、キャッシュデータの読み出し
処理を行なうディスクキャッシュ手段と、クライアント
計算機からのデータ要求に合わせて、前回データ要求時
刻と今回データ要求時刻を比較し、比較データに対する
周期を登録し、その数回の計測によりデータ要求周期の
平均値を取り、データ要求予測周期を決定するための周
期管理テーブルを備え、キャッシュデータの管理を行な
うキャッシュ管理手段と、メモリバッファ上のキャッシ
ュデータの管理を行ない、キャッシュ管理手段から読み
出し要求されたデータがメモリバッファ上に存在する場
合には、当該キャッシュデータをキャッシュ管理手段に
転送し、読み出し要求されたデータがメモリバッファ上
に存在しない場合にはディスクキャッシュ手段から取得
し、当該キャッシュデータをキャッシュ管理手段へ転送
し、また、キャッシュ管理手段から書き込み要求された
データを、メモリバッファ上へ書き込みを行なうメモリ
キャッシュ手段と、周期管理テーブルにより決定された
予測周期に合わせて、その予測周期タイミングに合わせ
て事前にサーバ計算機へ蓄積データの先取りを行なう先
取り手段とから構成されるものである。

【００２０】先取り手段はクライアント計算機からのデ
ータ要求から計算した要求予測周期になると、サーバ計
算機へ蓄積データの先取りを実行する。サーバ計算機の
蓄積データと先取り要求データの内容更新確認を行な
い、サーバ計算機の蓄積データの更新が行なわれている
時のみ、サーバ計算機から蓄積データを取得し、ゲート
ウェイ計算機内のキャッシュへ蓄積する。

【００２１】また、先取り手段はサーバ計算機への蓄積
データの内容更新確認時に、更新が行なわれていない場
合に、データ要求予測周期を1/N(Nは定数)に再設定して
次回から先取りを行ない、再設定回数がM(Mは定数)回に
なった時に、サーバ計算機上の要求蓄積データは今後更
新されないとみなし、先取り設定を終了する。

【００２２】これにより、クライアント計算機からのデ
ータ要求を予測することにより、クライアント計算機か
らのアクセスタイミングにあった要求データの先取りを
行なうことが可能となり、クライアント計算機からのデ
ータ要求時にアクセス時間の短縮をはかることが可能と
いう有効な効果を奏するものである。

【００２３】第二に、ネットワーク上に分散した複数の
クライアント計算機と、複数のサーバ計算機との間に介
在し、サーバ計算機の保持する蓄積データをクライアン
ト計算機の要求するデータに合わせてキャッシュするキ
ャッシュ装置であり、メモリバッファからディスク装置
へのキャッシュデータの書き込み処理と、ディスク装置
からメモリバッファへ、キャッシュデータの読み出し処
理を行なうディスクキャッシュ手段と、クライアント計
算機からのデータ要求順序に合わせて、ゲートウェイ計
算機内のデータ管理テーブルの優先順位を管理し、クラ
イアント計算機からのデータ管理テーブルに存在しない
初めてのデータ要求に関するデータはサーバ計算機から
要求データ取得後、ゲートウェイ計算機内のキャッシュ
には蓄積を行なわず、クライアント計算機にそのままデ
ータ転送するキャッシュ管理手段と、メモリバッファ上
のキャッシュデータの管理を行ない、キャッシュ管理手
段から読み出し要求されたデータがメモリバッファ上に
存在する場合には、当該キャッシュデータをキャッシュ
管理手段に転送し、読み出し要求されたデータがメモリ
バッファ上に存在しない場合にはディスクキャッシュ手
段から取得し、当該キャッシュデータをキャッシュ管理
手段へ転送し、また、キャッシュ管理手段から書き込み
要求されたデータを、メモリバッファ上へ書き込みを行
なうメモリキャッシュ手段とから構成されるものであ
る。

【００２４】また、クライアント計算機がゲートウェイ
計算機を介して、サーバ計算機にデータ要求を行なった
際、サーバ計算機からゲートウェイ計算機が蓄積データ
を受信するまでの間の取得コストが第一キャッシュレベ
ル（定数値）を超えた場合に、クライアント計算機から
のデータ管理テーブルに存在しない初めてのデータ要求
であったとしても、ゲートウェイ計算機内のキャッシュ
に蓄積し、登録管理するキャッシュ管理手段を備える。

【００２５】また、キャッシュ管理手段はクライアント
計算機からのデータ要求があった時に、データ管理テー
ブルに要求データが存在する場合に、要求されたデータ
の前回の優先順位から一定値N（Nは定数）だけ優先順位
を上げ、優先順位が第二キャッシュレベルを超えた場合
には、ゲートウェイ計算機内のキャッシュに蓄積を行な
う。この第一、第二キャッシュレベルはキャッシュ管理
手段がネットワークの帯域幅を監視することにより、ネ
ットワークのトラフィックの増減が激しい時などにレベ
ルを状況に応じて最適な値になるように可変に設定する
ことができる。

【００２６】これにより、一度しか要求されない様なデ
ータを、ゲートウェイ計算機内のキャッシュに蓄積する
ことで、キャッシュヒット率の低下を引き起こすという
ことがなくなり、キャッシュ容量を有効に使用すること
が可能という有効な効果を奏するものである。

【００２７】第三に、ネットワーク上に分散した複数の
クライアント計算機と、複数のサーバ計算機との間に介
在し、サーバ計算機の保持する蓄積データをクライアン
ト計算機の要求するデータに合わせてキャッシュするキ
ャッシュ装置であり、メモリバッファからディスク装置
へのキャッシュデータの書き込み処理と、ディスク装置
からメモリバッファへ、キャッシュデータの読み出し処
理を行なうディスクキャッシュ手段と、蓄積データを配
信するサーバ計算機内に蓄積された蓄積データの内容を
もとに、キャッシュ制御データを生成するキャッシュ制
御データ生成手段と、キャッシュ制御データをもとに、
蓄積データの一部分をキャッシュするためのデータ管理
テーブルを備え、キャッシュデータの管理を行ない、ク
ライアント計算機からのデータ要求時には、キャッシュ
されていない残りの蓄積データをサーバ計算機から取得
し、キャッシュされているキャッシュデータと組み合わ
せて、要求データをクライアント計算機に転送するキャ
ッシュ管理手段と、メモリバッファ上のキャッシュデー
タの管理を行ない、キャッシュ管理手段から読み出し要
求されたデータがメモリバッファ上に存在する場合に
は、当該キャッシュデータをキャッシュ管理手段に転送
し、読み出し要求されたデータがメモリバッファ上に存
在しない場合にはディスクキャッシュ手段から取得し、
当該キャッシュデータをキャッシュ管理手段へ転送し、
また、キャッシュ管理手段から書き込み要求されたデー
タを、メモリバッファ上へ書き込みを行なうメモリキャ
ッシュ手段とから構成されるものである。

【００２８】これにより、データの先頭部分だけではな
く、データの優先度の高い部分をキャッシングすること
が可能となり、クライアント計算機からのデータ要求時
には、データの残余部分をサーバ計算機の蓄積データか
ら取得し、キャッシュされているキャッシュデータと組
み合わせて、クライアント計算機に要求データを転送可
能という有効な効果を奏するものである。

【００２９】第四に、ネットワーク上に分散した複数の
クライアント計算機と、複数のサーバ計算機との間に介
在し、サーバ計算機の保持する蓄積データをクライアン
ト計算機の要求するデータに合わせてキャッシュするキ
ャッシュ装置であり、メモリバッファからディスク装置
へのキャッシュデータの書き込み処理と、ディスク装置
からメモリバッファへ、キャッシュデータの読み出し処
理を行なうディスクキャッシュ手段と、クライアント計
算機から要求されたデータの種類により、要求データの
種類毎にキャッシュの管理を行なう複数のキャッシュ管
理手段と、キャッシュ管理手段を、キャッシュするデー
タの種類に適したキャッシュ管理手段へと切り換える、
選択管理手段と、メモリバッファ上のキャッシュデータ
の管理を行ない、キャッシュ管理手段から読み出し要求
されたデータがメモリバッファ上に存在する場合には、
当該キャッシュデータをキャッシュ管理手段に転送し、
読み出し要求されたデータがメモリバッファ上に存在し
ない場合にはディスクキャッシュ手段から取得し、当該
キャッシュデータをキャッシュ管理手段へ転送し、ま
た、キャッシュ管理手段から書き込み要求されたデータ
を、メモリバッファ上へ書き込みを行なうメモリキャッ
シュ手段とから構成されるものである。

【００３０】これにより、データの種類毎のキャッシュ
管理が可能になり、各データ毎のアクセスパターンを利
用することで、ゲートウェイ計算機内のディスク容量を
有効に使用することができ、キャッシュヒット率が向上
するという有効な効果を奏するものである。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1から図１９を用いて説明する。なお、本発明は
これら実施の形態に何等限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得
る。

【００３２】（実施の形態１）図１は、本発明における
キャッシュ装置の第１の実施の形態の一例を示す構成図
である。本実施の形態では、第１の課題すなわちクライ
アントからのデータ要求周期を予測した先取りの一例に
ついて説明する。

【００３３】１０１−１〜１０１−ｎは、ワークステー
ションやパーソナルコンピュータなどのサーバ計算機
で、１０２−１〜１０２−ｎはワークステーションやパ
ーソナルコンピュータなどのクライアント計算機で、１
００は、サーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎと、クラ
イアント計算機１０２−１〜１０２−ｎとの間に介在す
るゲートウェイ計算機である。サーバ計算機１０１−１
〜１０１−ｎ、クライアント計算機１０２−１〜１０２
−ｎ、ゲートウェイ計算機１００はそれぞれネットワー
クに接続されている。

【００３４】ここでゲートウェイ計算機１００はクライ
アント計算機１０２−１〜１０２−ｎからのデータ要求
に合わせて、データ要求予測周期を決定するための周期
管理テーブル１０４を備え、キャッシュデータの管理を
行なうキャッシュ管理手段１０３と、蓄積データ（ディ
スク装置１１３に蓄積されているデータ）を配信するサ
ーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎから、蓄積データの
先取りを行なう先取り手段１０７と、半導体メモリ１０
８上のキャッシュデータを管理するメモリキャッシュ手
段１０５と、ハードディスク装置１０９上のキャッシュ
データを管理するディスクキャッシュ手段１０６から構
成されている。

【００３５】サーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎはデ
ータを蓄積するディスク装置１１３とディスク装置１１
３上の蓄積データの入出力を行なうデータ入出力１１２
部から構成され、クライアント計算機１０２−１〜１０
２−ｎはデータの入出力をするためのデータ入出力１１
０部と要求データを蓄積するためのディスク装置１１１
から構成されている。

【００３６】また、図１９はメモリキャッシュ手段１０
５とディスクキャッシュ手段１０６で管理している各テ
ーブルを示す図である。データ識別子１９０１はメモリ
バッファ上でのキャッシュデータの識別子であり、メモ
リバッファ位置１９０３は実際のキャッシュデータのメ
モリバッファ上での保存位置である。データ識別子１９
０２はディスク装置上でのキャッシュデータの識別子で
あり、ディスク位置１９０４は実際のキャッシュデータ
のディスク装置上での保存位置である。

【００３７】ここで、キャッシュ管理手段１０３からの
データの書き込み要求がくると、メモリキャッシュ手段
１０５はメモリ１０８上の空き領域を確保し、確保した
領域に要求データを書き込み、メモリバッファ管理テー
ブルのデータ識別子１９０１に要求データの識別子を、
メモリバッファ位置１９０３に要求データを書き込んだ
メモリバッファの位置をそれぞれ登録する。空き領域が
存在しない場合には、キャッシュ管理手段１０３によ
り、ディスク装置１０９に書き出しを行なうメモリ１０
８上のキャッシュデータを選定し、選定されたキャッシ
ュデータをディスクキャッシュ手段１０６により、ディ
スク装置１０９に書き込むことによって空き領域を確保
する。その際、ディスク装置１０９に書き込んだキャッ
シュデータの情報をディスク管理テーブルのデータ識別
子１９０２とディスク位置１９０４にそれぞれ登録す
る。次に、上述で確保されたメモリバッファ上の空き領
域に書き込み要求データを書き込み、メモリバッファ管
理テーブルのデータ識別子１９０１に要求データの識別
子を、メモリバッファ位置１９０３に要求データを書き
込んだメモリバッファの位置をそれぞれ登録する。

【００３８】また、キャッシュ管理手段１０３からのデ
ータの読み出し要求がくると、メモリキャッシュ手段１
０５はメモリ１０８上のキャッシュデータを参照し、要
求データがメモリ１０８上に存在するならば、そのまま
読み出し、メモリ１０８上に要求データが存在しない場
合には、ディスクキャッシュ手段１０６により、ディス
ク装置１０９上のキャッシュデータを参照し、要求デー
タがディスク装置１０９上に存在するならば、上述と同
様にメモリ１０８上に空き領域を確保し、確保した空き
領域に要求データを読み出し、上述と同様にメモリバッ
ファ管理テーブルに要求データ情報を登録する。また、
メモリ１０８上とディスク装置１０９上に共に読み出し
要求データが存在しない場合は、キャッシュ管理手段１
０３に要求データが存在しないことを通知し、キャッシ
ュ管理手段１０３は読み出し要求されたデータの要求を
サーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎに対して行なう。

【００３９】図2は周期管理テーブル１０４の管理情報
の例を表したものである。データ識別子２０１は各キャ
ッシュデータの識別子であり、前回登録時間２０２と今
回登録時間２０３は各データ識別子２０１が周期管理テ
ーブル１０４に登録された前回と今回の時間であり、計
測回数２０４は周期を計測した回数であり、予測周期２
０５は前回登録時間２０２から今回登録時間２０３まで
の時間を一周期として、今までの各データ識別子２０１
ごとの計測回数２０４とその各周期をもとに平均を取り
決定された周期である。

【００４０】図1に関して、周期管理テーブル１０４に
より決定された周期に合わせ、その周期タイミングに合
わせ事前に蓄積データを配信するサーバ計算機１０１−
１〜１０１−ｎから要求データの先取りを行う先取り手
段１０７と、データ要求予測周期を決定するための周期
管理テーブル１０４を備え、キャッシュするデータの管
理を行なうキャッシュ管理手段１０３の手順を説明す
る。また、この手順全体を動作フローチャートとして示
したものを図３に、各先取り手段を動作フローチャート
図4と図5にそれぞれ示す。以下では例として、クライア
ント計算機１０２−１がサーバ計算機１０１−１上に存
在する蓄積データ（Data1とする）を要求した場合の動
作について説明する。

【００４１】ゲートウェイ計算機１００はクライアント
計算機１０２−１〜１０２−ｎからのデータ要求を待機
する。（ステップ３０１） ここでクライアント計算機
１０２−１からのデータ要求（Data1）があるとその要
求データが過去に一度要求されたデータであるか否かの
判定を行なう。（ステップ３０２） クライアント計算機１０２−１からのデータ要求（Data
1）が初めての要求データであった場合、ゲートウェイ
計算機１００はサーバ計算機１０１−１に対して蓄積デ
ータ（Data1）の要求を行なう。（ステップ３０３）
次にゲートウェイ計算機１００はサーバ計算機１０１−
１から蓄積データ取得後に、周期管理テーブル１０４に
対してデータ識別子２０１とデータ要求時刻２０２の登
録を行なう。（ステップ３０４） 次にクライアント計
算機１０２−１に要求データ（Data1）を転送する。
（ステップ３０５） キャッシュ管理手段１０３はクラ
イアント計算機１０２−１へ転送した要求データ（Data
1）について、メモリキャッシュ手段１０５に書き込み
要求を行ない、ゲートウェイ計算機１００内のキャッシ
ュに蓄積する。ゲートウェイ計算機１００は再びクライ
アント計算機１０２−１〜１０２−ｎからのデータ要求
を待機する。（ステップ３０１） 次にクライアント計算機１０２−１からのデータ要求
（Data1）が初めての要求データでなかった場合、ゲー
トウェイ計算機１００は周期管理テーブル１０４に対し
て要求データ（Data1）の前回の登録時間と今回の時間
を参照し、（ステップ３０６） 要求データ（Data1）
に対する予測周期を周期管理テーブル１０４に登録す
る。（ステップ３０７）次に、データに周期性があるか
否かの判定を行なう。（ステップ３０８） 判定方法は
前回までの予測周期と今回の周期を比較し、誤差が一定
値以下（定数値に関しては状況により可変に決定する）
の場合に、周期性があるとみなす。周期性が無いものに
関してはまだ、キャッシュ管理手段１０３は先取り手段
１０７に対して先取り要求を設定せず、サーバ計算機１
０１−１から蓄積データ（Data1）を取得後に、クライ
アント計算機１０２−１へデータを転送し、（ステップ
３１０）クライアント計算機１０２−１へ転送した要求
データ（Data1）について、メモリキャッシュ手段１０
５に書き込み要求を行ない、ゲートウェイ計算機１００
内のキャッシュに蓄積する。

【００４２】次に、ステップ３０８に関して初めて周期
性があると判断された場合、次回にキャッシュ管理手段
１０３はその周期に合わせ先取り手段１０７に対して先
取り要求を設定し、（ステップ３０９）サーバ計算機１
０１−１から蓄積データ（Data1）を取得後に、クライ
アント計算機１０２−１へデータを転送し、（ステップ
３１０）クライアント計算機１０２−１へ転送した要求
データ（Data1）について、メモリキャッシュ手段１０
５に書き込み要求を行ない、ゲートウェイ計算機１００
内のキャッシュに蓄積する。また、初めて周期性がある
と判断された場合以外で、周期性があると判断された場
合（二回目以降）は、既に先取り手段１０７により、ゲ
ートウェイ計算機１００内のキャッシュに要求データ
（Data1）が蓄積されているので、サーバ計算機１０１
−１へは蓄積データを取りに行かず、ゲートウェイ計算
機１００内のキャッシュデータ（Data1）をクライアン
ト計算機１０２−１へ転送する。

【００４３】ここで図4に示される先取り手段１０７に
ついて説明する。先取り手段１０７はキャッシュ管理手
段１０３と連動して、周期管理テーブル１０４から各デ
ータ識別子２０１毎に予測周期２０６情報をもとに予測
周期時刻になるまで待機する。（ステップ４０１） 予
測周期時刻になったらサーバ計算機１０１−１へ蓄積デ
ータの内容の更新確認を行なう。（ステップ４０２）
次に蓄積データに対する更新が行なわれているかの判定
を行なう。（ステップ４０３） 更新が行なわれている
場合、サーバ計算機１０１−１から更新蓄積データを取
得しゲートウェイ計算機１００内のキャッシュ管理手段
１０３に蓄積データを転送する。（ステップ４０４） また、先取り手段１０７の例として図５に示される先取
り手段１０７について説明する。先取り手段１０７はキ
ャッシュ管理手段１０３と連動して、周期管理テーブル
１０４から各データ識別子２０１毎の予測周期２０６情
報をもとに予測周期時刻になるまで待機する。（ステッ
プ５０１） 予測周期時刻になったらサーバ計算機１０
１−１へ蓄積データの内容の更新確認を行なう。（ステ
ップ５０２） 次に蓄積データに対する更新が行なわれ
ているかの判定を行なう。（ステップ５０３） 更新が
行なわれていない場合、現在の予測周期２０５の1/n
（ｎは定数）の周期で次回予測周期を設定する。ｎは正
の整数で、値を大きく設定すれば頻繁に確認を行なう周
期設定になり、小さく設定すれば確認時間に余裕をもっ
た周期設定になる。微妙なサーバ計算機１０１−１側の
更新時間のずれを修正できるのに最適の値を状況に応じ
て設定する。（ステップ５０６） 次に周期変更（ステ
ップ５０６）の再設定回数がM回に等しくなったかの判
定を行なう。（ステップ５０７）これは無限に予測周期
変更を繰り返して、先取りを行なうことを防ぐ為の処理
であり、データ識別子２０１ごとの予測周期２０５によ
る最適の値を設定する。判定が真であれば、今後はサー
バ計算機１０１−１上の要求データは更新されないとみ
なし、先取りを終了する。（ステップ５０８） 次にサーバ計算機１０１−１上の蓄積データの更新が行
なわれている場合、サーバ計算機１０１−１から更新さ
れた蓄積データを取得しゲートウェイ計算機１００内の
キャッシュ管理手段１０３に蓄積データを転送する。
（ステップ５０４）次に予測周期の変更をチェックし、
上述の設定により予測周期の変更が行なわれていたら、
変更前の予測周期２０５に戻す。（ステップ５０５）
また次の先取り予測周期時刻になるまで待機する。（ス
テップ５０１） このように、サーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎの保
持する蓄積データをクライアント計算機１０２−１〜１
０２−ｎの要求する周期に合わせて、クライアント計算
機１０２−１〜１０２−ｎからのアクセスタイミングに
適合したデータの先取りを行ない、ゲートウェイ計算機
１００内のメモリ１０８あるいはディスク装置１０９
に、前もってキャッシングしておくことが可能となり、
アクセス時間の短縮とキャッシュヒット率の向上をはか
ることが可能となる。また、ネットワークに接続されて
いない単体での端末装置内でもディスク装置１０９から
メモリ１０８へのアクセスタイミングに合わせたデータ
の先取り（読み出し）を行なうことが可能となり、単体
での端末装置内でもアクセス時間の短縮をはかることが
可能となる。

【００４４】（実施の形態２）図６は本発明におけるキ
ャッシュ装置の第２の実施の形態の一例を示す構成図で
ある。本発明におけるキャッシュ装置の第２の実施の形
態では、本発明におけるキャッシュ装置の第１の実施の
形態の周期管理テーブル１０４をデータ管理テーブル６
０４に置き換え、先取り手段１０７を取り除いた構成に
なっている。

【００４５】図６に関して、ゲートウェイ計算機６００
はクライアント計算機１０２−１〜１０２−ｎからのデ
ータ要求に合わせて、要求データを登録管理するための
データ管理テーブル６０４を備え、キャッシュデータの
管理を行なうキャッシュ管理手段６０３から構成されて
おり、その他の構成要素は実施の形態１と同様である。

【００４６】本実施の形態では、第2の課題すなわちキ
ャッシュを行なうデータの管理方法について説明する。
初めてクライアントから要求を受けたデータは、それが
今後も重要であるかどうかは不明なので、とりあえずキ
ャッシングは行なわずに管理（そのデータが初要求であ
るか否かがわかる情報を登録）する。その管理方法とし
て、＜手法１＞要求データの回数を計上しておく手法、
＜手法２＞要求データの優先順位を付与しておく方法、
が考えられる。以下にそれぞれ手順を追って説明する。 ＜手法1＞要求データの回数を計上しておく手法 図７はデータ管理テーブル６０４の管理情報の例を表し
たものである。データ識別子７０１は各キャッシュデー
タの識別子であり、前回登録時間７０２はデータ識別子
７０１が前回にデータ管理テーブル６０４に登録された
時間であり、累計登録回数７０３はデータ管理テーブル
６０４に登録された累計の回数であり、データ管理テー
ブル６０４の役割は過去にクライアント計算機１０２−
１〜１０２−ｎからのデータ識別子７０１に対する要求
がどの程度あったのかを示す指標となる。

【００４７】図６に関して、クライアント計算機１０２
−１〜１０２−ｎからのデータ管理テーブル６０４に存
在しない初めてのデータ要求に関するデータはサーバ計
算機１０１−１〜１０１−ｎから要求データ取得後に、
ゲートウェイ計算機６００内のメモリ１０８あるいはデ
ィスク装置１０９に蓄積を行なわず、クライアント計算
機１０２−１〜１０２−ｎにそのままデータ転送するキ
ャッシュ管理手段６０３の手順を説明する。また、この
手順全体を動作フローチャートとして示したものを図８
に示す。以下では例として、クライアント計算機１０２
−１がサーバ計算機１０１−１上に存在する蓄積データ
(Data2とする)を要求した場合の動作について説明す
る。

【００４８】ゲートウェイ計算機６００はクライアント
計算機１０２−１〜１０２−ｎからのデータ要求を待機
する。（ステップ８０１） ここでクライアント計算機
１０２−１からのデータ要求（Data2）があると、その
要求データが過去に一度要求されたデータであるか否か
の判定をデータ管理テーブル６０４により行なう。（ス
テップ８０２）クライアント計算機１０２−１からのデ
ータ要求（Data2）がデータ管理テーブル６０４に存在
しない初めての要求データであった場合、ゲートウェイ
計算機６００はサーバ計算機１０１−１に対して蓄積デ
ータ（Data2）の要求を行なう。（ステップ８０３）
次にゲートウェイ計算機６００はサーバ計算機１０１−
１から蓄積データ取得後、データ管理テーブル６０４に
対してデータ識別子７０１とデータ要求時刻７０２の登
録を行なう。（ステップ８０４）その際、ゲートウェイ
計算機６００内のメモリ１０８、ディスク装置１０９に
はキャッシングを行なわない。（ステップ８０５） 次
にクライアント計算機１０２−１に要求データ（Data
2）を転送する。（ステップ８０６） ゲートウェイ計
算機６００は再びクライアント計算機１０２−１〜１０
２−ｎからのデータ要求を待機する。（ステップ８０
１）次に、クライアント計算機１０２−１からのデータ
要求（Data2）が初めての要求データでなかった場合、
ゲートウェイ計算機６００はサーバ計算機１０１−１か
ら蓄積データ取得後、データ管理テーブル６０４に情報
を登録し、クライアント計算機１０２−１へ転送する要
求データ（Data２）について、メモリキャッシュ手段１
０５に書き込み要求を行ない、ゲートウェイ計算機６０
０内のキャッシュに蓄積し、（ステップ８０８） クラ
イアント計算機１０２−１へ要求データ（Data2）を転
送する。（ステップ８０９）また、三回目（二回目で初
めてキャッシュに蓄積される）以降の同データ要求はサ
ーバ計算機１０１−１に蓄積データの内容更新確認を行
ない、更新されている場合は、新しい更新データに置き
換え、更新されていない場合には、そのままゲートウェ
イ計算機６００内のキャッシュデータをクライアント計
算機１０２−１に転送する。

【００４９】ここで、ステップ８０３に関して、サーバ
計算機１０１−１からデータを受信するのに必要とした
取得コスト（遅延時間など）が、第一キャッシュレベル
（定数値）以上の場合には、クライアント計算機１０２
−１からのデータ管理テーブル６０４に存在しない初め
てのデータ要求であっても、ゲートウェイ計算機６００
内のキャッシュに蓄積するように変更することも可能で
ある。取得コストが大きいということは、データを受信
するまでに時間がかかるということなので、ゲートウェ
イ計算機６００内のキャッシュに蓄積してしまったほう
が有効である。

【００５０】また、キャッシュ管理手段６０３がネット
ワークの状態を常時監視することで、第一キャッシュレ
ベルをネットワークの状況にあわせて最適な値になるよ
うに変更する事も可能である。 ＜手法２＞要求データの優先順位を付与しておく方法 図9はキャッシュ管理手段６０３をクライアント計算機
１０２−１〜１０２−ｎからのデータ要求順序をもと
に、キャッシュデータの優先順位を考慮して、ゲートウ
ェイ計算機６００内のキャッシュ装置にキャッシングし
ていく場合のデータ管理テーブル６０４の例を表したも
のである。データ識別子９０１は各キャッシュデータの
識別子であり、Index９０２はデータ管理テーブル６０
４の構成要素（データ識別子９０１とリンク先Index９
０３）に順番に付けられた番号であり、リンク先Index
９０３は次のデータのIndex９０２である。また、先頭
位置Index９０４はデータの優先順位の先頭（最も優先
順位が高い）を指示する値であり、終端位置Index９０
５はデータの優先順位の終端（最も優先順位が低い）を
指示する値であり、先頭位置Index９０４と終端位置Ind
ex９０５に各々の指示するIndex９０２が格納される。
これにより、すべてのデータ識別子９０１はリンク先In
dex９０３によりリンクされ、リンクを辿ることにより
各データ識別子９０１の優先順位を調べることが可能と
なる。図９に関して例を示すと、リンクの先頭（優先順
位の最も高いもの）は先頭位置Index９０４の値（Index
９０２が１）によりData1となる。次に（2番目に）優先
順位が高いものは、Data1のリンク先Index９０３が指示
する場所（Index９０２が２）にあるData2となる。上述
のようにリンク先Index９０３を指定して、リンク先Ind
ex９０３が存在しなくなった場合にENDとなり、終端位
置Index９０５の値にENDが与えられた場所のIndex９０
２が代入される。本例では３になる。

【００５１】図６に関して、図９のデータ管理テーブル
６０４を用いたキャッシュ管理手段６０３の手順を説明
する。また、この手順全体を動作フローチャートとして
示したものを図１０に示す。以下では例として、クライ
アント計算機１０２−１がサーバ計算機１０１−１上に
存在する蓄積データ(Data2とする)を要求した場合の動
作について説明する。

【００５２】ゲートウェイ計算機６００はクライアント
計算機１０２−１〜１０２−ｎからのデータ要求を待機
する。（ステップ１００１） ここでクライアント計算
機１０２−１からのデータ要求（Data2）があるとその
要求データが過去に一度要求されたデータであるか否か
の判定を行なう。（ステップ１００２） クライアント計算機１０２−１からのデータ要求（Data
2）がデータ管理テーブル６０４に存在しない初めての
要求データであった場合、ゲートウェイ計算機６００は
サーバ計算機１０１−１に対して蓄積データ（Data2）
の要求を行なう。（ステップ１００３） 次にゲートウ
ェイ計算機６００はサーバ計算機１０１−１から蓄積デ
ータ取得後、データ管理テーブル６０４に対してデータ
識別子９０１とIndex９０２、リンク先Index９０３の登
録を行なう。（ステップ１００４） ここで、要求デー
タ（Data2）のIndex９０２の値が終端位置Index９０５
となる。 その際、ゲートウェイ計算機６００内のメモ
リ１０８、ディスク装置１０９にはキャッシングを行な
わない。（ステップ１００５） 次にクライアント計算
機１０２−１に要求データ（Data2）を転送する。（ス
テップ１００６）ゲートウェイ計算機６００は再びクラ
イアント計算機１０２−１〜１０２−ｎからのデータ要
求を待機する。（ステップ１００１） 次に、クライアント計算機１０２−１からのデータ要求
（Data2）が初めての要求データでなかった場合、現在
の優先順位から一定値Nだけ優先順位を上げ、データ管
理テーブル６０４に情報を登録する。ここで、登録後の
優先順位が第二キャッシュレベルより上位になった場合
に、ゲートウェイ計算機６００はサーバ計算機１０１−
１から蓄積データ（Data2）取得後に、クライアント計
算機１０２−１へ転送する要求データ（Data２）につい
て、メモリキャッシュ手段１０５に書き込み要求を行な
い、ゲートウェイ計算機６００内のキャッシュに蓄積
し、（ステップ１０１３）クライアント計算機１０２−
１へデータ（Data2）を転送する。（ステップ１０１
５） 登録後の優先順位が第二キャッシュレベル以下であった
場合は、ゲートウェイ計算機６００はサーバ計算機６０
１−１から蓄積データ（Data2）取得後に、ゲートウェ
イ計算機６００内にはキャッシングを行なわず、（ステ
ップ１０１４） クライアント計算機１０２−１へ要求データ（Data2）
を転送する。（ステップ１０１５） ここで、ステップ１００３に関して、サーバ計算機１０
１−１から蓄積データを受信するのに必要とした取得コ
スト（遅延時間など）が、第一キャッシュレベル（定数
値）以上の場合には、クライアント計算機１０２−１か
らのデータ管理テーブル６０４に存在しない初めてのデ
ータ要求であっても、ゲートウェイ計算機６００内のキ
ャッシュに蓄積するように変更することも可能である。

【００５３】また、キャッシュ管理手段６０３がネット
ワークの状態を常時監視することで、第一、第二キャッ
シュレベルをネットワークの状況にあわせて最適な値に
なるように変更する事も可能である。

【００５４】このように、クライアント計算機１０２−
１〜１０２−ｎからの要求が一度しかないようなデータ
に関しては、ゲートウェイ計算機６００のキャッシュ装
置には蓄積を行なわないことで、キャッシュ容量を有効
に使用することが可能となる。また、一定値Nを制御す
ることでキャッシュ内に保持されるキャッシュデータの
安定性を変更することができる。具体的には、Nを大き
く設定することでキャッシュ内にすみやかにデータが蓄
積され、逆にNを小さく設定すると蓄積するまでに要す
る時間を長くすることが可能となる。また、ネットワー
クに接続されていない単体での端末装置内でもディスク
装置１０９からメモリ１０８へのアクセス頻度に合わせ
たデータの読み出しを行なうことが可能となり、単体で
の端末装置内でもアクセス時間の短縮をはかることが可
能となる。

【００５５】（実施の形態３）図１１は本発明における
キャッシュ装置の第３の実施の形態の一例を示す構成図
である。本実施の形態では、第３の課題すなわちサイズ
の大きいデータを部分的にキャッシングする一例につい
て説明する。

【００５６】本発明におけるキャッシュ装置の第３の実
施の形態では、本発明におけるキャッシュ装置の第１の
実施の形態の周期管理テーブル１０４をデータ管理テー
ブル１１０４に置き換え、先取り手段１０７を取り除
き、サーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎにネットワー
ク監視手段１１１１とキャッシュ制御データ生成手段１
１１２を追加した構成になっている。

【００５７】図１１に関して、ゲートウェイ計算機１１
００はサーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎからのキャ
ッシュ制御データをもとに、蓄積データを登録管理する
ためのデータ管理テーブル１１０４を備え、キャッシュ
データの管理を行なうキャッシュ管理手段１１０３から
構成されており、その他の構成要素は実施の形態１と同
様である。

【００５８】図１２はキャッシュ制御データ生成手段１
１１２により生成されるキャッシュ制御データの例を表
したものである。ここでサーバ計算機１０１−１〜１０
１−ｎにある蓄積データが映像データの場合を考える。
キャッシュ制御データ１２０１は該当映像データの要求
があった時に、最初にサーバ計算機１０１−１〜１０１
−ｎからゲートウェイ計算機１１００内のキャッシュ管
理手段１１０３に転送される。先頭位置１２０５は映像
データを部分的にキャッシュを行なう各先頭の映像デー
タの位置を指す。優先度情報１２０６は映像データやネ
ットワークの状態により決められる映像データの優先度
である。ゲートウェイ計算機１１００内にキャッシュデ
ータとして蓄積する時の優先度として利用される。先頭
キャッシュサイズ１２０７は各先頭位置１２０５でのキ
ャッシュを行なうデータのサイズである。

【００５９】図１３はデータ管理テーブル１１０４の管
理情報の例を表したものである。データ識別子１３０１
は各キャッシュデータの識別子であり、先頭位置１３０
２、優先度１３０３、キャッシュサイズ１３０４はキャ
ッシュ制御データをもとにした映像データの各先頭位
置、優先度、キャッシュするデータサイズである。

【００６０】図１１に関して、クライアント計算機１０
２−１〜１０２−ｎからの映像データ要求をサーバ計算
機１０１−１〜１０２−ｎから取得し、ゲートウェイ計
算機１１００内のキャッシュにキャッシュ制御データを
基に蓄積し、クライアント計算機１０２−１〜１０２−
ｎにデータ転送するキャッシュ管理手段１１０３の手順
を説明する。また、この手順全体を動作フローチャート
として示したものを図１４に示す。以下では例として、
クライアント計算機１０２−１がサーバ計算機１０１−
１上に存在する蓄積映像データ(Data3とする)を要求し
た場合の動作について説明する。

【００６１】ゲートウェイ計算機１１００はクライアン
ト計算機１０２−１〜１０２−ｎからのデータ要求を待
機する。（ステップ１４０１） ここでクライアント計
算機１０２−１からのデータ要求（Data3）があるとそ
の要求データが過去に一度要求されたデータであるか否
かの判定を行なう。（ステップ１４０２）クライアント
計算機１０２−１からのデータ要求（Data3）がデータ
管理テーブル１１０４に存在しない初めての要求データ
であった場合、ゲートウェイ計算機１１００はサーバ計
算機１０１−１に対して、要求データに関するキャッシ
ュ制御データとデータ（Data３）の要求を行なう。（ス
テップ１４０３） 次にゲートウェイ計算機１１００は
サーバ計算機１０１−１からデータ取得後、データ管理
テーブル１１０４に対してキャッシュ制御データをもと
にデータ識別子１３０１と先頭位置１３０２、優先度１
３０３、キャッシュサイズ１３０４の登録を行なう。
（ステップ１４０４） クライアント計算機１０２−１
へ転送する要求データ（Data３）について、メモリキャ
ッシュ手段１０８に書き込み要求を行ない、ゲートウェ
イ計算機１１００内のキャッシュにキャッシュ制御デー
タをもとに蓄積し、（ステップ１４０５） 次にクライ
アント計算機１０２−１にデータ（Data3）を転送す
る。（ステップ１４０６） ゲートウェイ計算機１１０
０は再びクライアント計算機１０２−１〜１０２−ｎか
らのデータ要求を待機する。（ステップ１４０１）次に
クライアント計算機１０２−１からのデータ要求（Data
3）が初めての要求データでなかった場合、ゲートウェ
イ計算機１１００はデータ管理テーブル１１０４に対し
て要求データ（Data3）のキャッシュ制御データを調べ
る。（ステップ１４０７） 次に要求データ（Data3）
に対する該当データの残りのデータ部分をサーバ計算機
１０１−１に要求する。（ステップ１４０８） サーバ
計算機１０１−１にデータ要求後、その要求データはゲ
ートウェイ計算機１１００内には蓄積せずに、（ステッ
プ１４０９） キャッシュされている蓄積データと組み
合わせてクライアント計算機１０２−１にデータ（Data
3）を転送する。（ステップ１４０６）また、図１４に
より上記手順に加えてサーバ計算機１０１−１〜１０１
−ｎの動作を説明する。サーバ計算機１０１−１〜１０
１−ｎは常時、ネットワークの状態を監視する。（ステ
ップ１５０１） ここで、ネットワークの帯域幅などに
大幅な変化が見られたときに、（ステップ１５０２）サ
ーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎ上で管理されてい
る、キャッシュ制御データの更新を行なう。（ステップ
１５０３）ネットワークの帯域幅が小さくなった場合に
は、サーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎ上に蓄積され
ている蓄積データの取得サイズをデータ要求時に少しで
も減らす為、先頭キャッシュサイズ１２０７を増加さ
せ、その逆の場合（ネットワークの帯域幅が大きくなっ
た場合）には、先頭キャッシュサイズ１２０７を減少さ
せる。

【００６２】ここで、ネットワークの帯域幅にあまり大
きな変化が見られない場合はキャッシュ制御データの更
新は行なわない。 次にサーバ計算機１０１−１〜１０
１−ｎはゲートウェイ計算機１１００からのデータ要求
を常時待機している。（ステップ１５０４） データ要
求があった場合には、最新のキャッシュ制御データをゲ
ートウェイ計算機１１００に転送する。（ステップ１５
０５）このように、データの先頭部分だけではなく、デ
ータの優先度の高い部分をキャッシングすることによ
り、クライアント計算機からのデータ要求時には、デー
タの残余部分をサーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎの
蓄積データから取得し、キャッシュされている蓄積デー
タと組み合わせて、クライアント計算機１０２−１〜１
０２−ｎに効率良く転送することが可能となり、また、
サーバ計算機１０１−１〜１０１−ｎがネットワークを
常時監視することにより、ネットワーク状況に応じた最
適な優先度情報１２０６を設定することにより、さらに
ゲートウェイ計算機１１００内のディスク装置１０９の
容量を有効に使用することが可能となる。

【００６３】（実施の形態４）図１６は本発明における
キャッシュ装置の第４の実施の形態の一例を示す構成図
である。本実施の形態では、第４の課題すなわちデータ
の種類毎にキャッシングする一例について説明する。本
発明におけるキャッシュ装置の第４の実施の形態では、
本発明におけるキャッシュ装置の第１の実施の形態のキ
ャッシュ管理手段１０３を選択キャッシュ管理手段１６
０３に置き換えた構成になっている。

【００６４】図１６に関して、ゲートウェイ計算機１６
００はキャッシュするデータの種類により、キャッシュ
管理手段１７０６〜１７０９の中から最適な手段を選択
する選択キャッシュ管理手段１６０３から構成されてお
り、その他の構成要素は実施の形態１と同様である。

【００６５】図１７はゲートウェイ計算機１６００内の
選択管理手段１７０３の一例を示す構成図である。選択
管理手段１７０３はクライアント計算機１０２−１〜１
０２−ｎからの要求データの種類により、キャッシュ管
理手段１７０６〜１７０９の中から最適な手段を選択す
る。

【００６６】図１６に関して、クライアント計算機１０
２−１〜１０２−ｎからのデータ要求をサーバ計算機１
０１−１〜１０２−ｎから取得し、ゲートウェイ計算機
１６００内のキャッシュに要求データの種類をもとに、
最適な手段を選択したキャッシュ管理手段１７０６〜１
７０９で蓄積し、クライアント計算機１０２−１〜１０
２−ｎにデータ転送するキャッシュ管理手段１７０６〜
１７０９の手順を説明する。キャッシュ管理手段１７０
６はテキストデータをキャッシュする手段で、例えばキ
ャッシュするデータの圧縮を行ないキャッシングするこ
となどが考えられる。これにより、ゲートウェイ計算機
１６００内のディスク装置１０９の容量を有効に使用す
ることができ、キャッシュヒット率の向上が可能とな
る。キャッシュ手段１７０７は静止画データをキャッシ
ュする手段で、例えばデータサイズ順にソートを行ない
キャッシングすることなどが考えられる。これにより、
キャッシュデータを削除する際にデータサイズの大きい
ものから削除することにより、ゲートウェイ計算機１６
００内のディスク装置１０９の容量を有効に使用するこ
とができ、キャッシュヒット率の向上が可能となる。キ
ャッシュ管理手段１７０８は映像データをキャッシュす
る手段で、例えば映像ブロック番号の順にキャッシング
することなどが考えられる。ここで、映像データは映像
ブロック単位に分割されてサーバ計算機１０１−１〜１
０１−ｎに蓄積されているものとする。これにより、要
求データのブロック番号によりゲートウェイ計算機内の
キャッシュからすばやく検索を行なうことができ、アク
セス時間の短縮が可能となる。キャッシュ管理手段１７
０９は上述以外のデータをキャッシュする手段で、例え
ば実施の形態１〜３で説明したキャッシュ管理手段１０
３、６０３、１１０３を使用することが考えられる。ま
た、この手順全体を動作フローチャートとして示したも
のを図１８に示す。以下では例として、クライアント計
算機１０２−１がサーバ計算機１０１−１上に存在する
蓄積データ(Data4、静止画データとする)を要求した場
合の動作について説明する。また、選択管理手段１７０
３はデータの拡張子により、キャッシュ管理手段１７０
６〜１７０９を切り換えるものとする。

【００６７】ゲートウェイ計算機１６００はクライアン
ト計算機１０２−１〜１０２−ｎからのデータ要求を待
機する。（ステップ１８０１） ここでクライアント計
算機１０２−１からのデータ要求（Data４）があるとそ
の要求データが過去に一度要求されたデータであるか否
かの判定を行なう。（ステップ１８０２）クライアント
計算機１０２−１からのデータ要求（Data４）が初めて
の要求データであった場合、ゲートウェイ計算機１６０
０はサーバ計算機１０１−１に対してデータ（Data４）
の要求を行なう。（ステップ１８０３） 次にゲートウ
ェイ計算機１６００はサーバ計算機１０１−１からデー
タ取得後、要求データの拡張子を確認する。（ステップ
１８０４） 選択管理手段１７０３はデータの拡張子に
よりキャッシュ管理手段１７０７に切り換える。キャッ
シュ管理手段１７０７はサイズ順にソートし、メモリキ
ャッシュ手段１０５に書き込み要求を行ない、ゲートウ
ェイ計算機１６００内のキャッシュに蓄積し、（ステッ
プ１８０８）次にクライアント計算機１０２−１にデー
タ（Data４）を転送する。（ステップ１８１２） ゲー
トウェイ計算機１６００は再びクライアント計算機１０
２−１〜１０２−ｎからのデータ要求を待機する。（ス
テップ１８０１）クライアント計算機１０２−１からの
データ要求（Data４）が初めての要求データでない場
合、ゲートウェイ計算機１６００は蓄積されているキャ
ッシュデータをクライアント計算機に転送する。（ステ
ップ１８１３）このように、データの種類毎にキャッシ
ュ管理を行ない、各データ毎のアクセスパターンを利用
することで、ゲートウェイ計算機１６００内のディスク
装置１０９の容量を有効に使用することができ、キャッ
シュヒット率の向上が可能となる。また、ネットワーク
に接続されていない単体での端末装置内でもデータの種
類毎にキャッシュ管理を行ない、各データ毎のアクセス
パターンを利用することで、単体での端末装置内でもデ
ィスク装置１０９の容量を有効に使用することが可能と
なる。

【００６８】

【発明の効果】以上のように、本発明のキャッシュ装置
によれば、サーバ計算機の保持する蓄積データをクライ
アント計算機の要求する周期に合わせて、先取りを行な
うことで、クライアント計算機からのアクセスタイミン
グに適したデータの先取りを行ない、ゲートウェイ計算
機内にあらかじめキャッシングしておくことが可能とな
り、これにより不必要なタイミングでデータをキャッシ
ングすることがなくなり、アクセス時間の短縮をはかる
ことが可能となった。

【００６９】また、クライアント計算機からのアクセス
が一度しかないようなデータに関しては、ゲートウェイ
計算機のキャッシュ装置には蓄積は行なわないことで、
キャッシュヒット率の低下を引き起こすということがな
くなり、キャッシュ容量を有効に使用することが可能と
なった。

【００７０】また、データの先頭部分だけではなく、デ
ータの優先度の高い部分をキャッシングすることによ
り、クライアント計算機からのデータ要求時には、デー
タの残余部分をサーバ計算機の蓄積データから取得し、
キャッシュされている蓄積データと組み合わせて、クラ
イアント計算機に要求データを転送することが可能とな
った。

【００７１】また、データの種類毎にキャッシュ管理を
行ない、各データ毎のアクセスパターンを利用すること
で、ゲートウェイ計算機内のディスク容量を有効に使用
することができ、キャッシュヒット率の向上をはかるこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における全体図

【図２】本発明の第１の実施形態における周期管理テー
ブルの構成の一例を示す図

【図３】本発明の第１の実施形態におけるキャッシュ管
理手段の動作フローチャート

【図４】本発明の第１の実施形態における、サーバ計算
機に更新確認を行ない、更新されていない場合には、周
期を変更しない先取り手段の動作フローチャート

【図５】本発明の第１の実施形態における、サーバ計算
機に更新確認を行ない、更新されていない場合には、周
期を変更する先取り手段の動作フローチャート

【図６】本発明の第２の実施形態における全体図

【図７】本発明の第２の実施形態におけるデータ管理テ
ーブルの構成の一例を示す図

【図８】本発明の第２の実施形態における第２キャッシ
ュレベルを考慮しない場合の動作フローチャート

【図９】本発明の第２の実施形態における優先順位を考
慮した場合のデータ管理テーブルの構成の一例を示す図

【図１０】本発明の第２の実施形態における第２キャッ
シュレベルを考慮した場合の動作フローチャート

【図１１】本発明の第３の実施形態における全体図

【図１２】本発明の第３の実施形態におけるキャッシュ
制御データの構成の一例を示す図

【図１３】本発明の第３の実施形態におけるデータ管理
テーブルの構成の一例を示す図

【図１４】本発明の第３の実施形態における動作フロー
チャート

【図１５】本発明の第３の実施形態におけるサーバ計算
機の動作フローチャート

【図１６】本発明の第４の実施形態における全体図

【図１７】本発明の第４の実施形態における選択管理手
段の一例を示す図

【図１８】本発明の第４の実施形態における動作フロー
チャート

【図１９】本発明の第１乃至第４の実施形態におけるメ
モリキャッシュ手段とディスクキャッシュ手段の対応関
係図

【図２０】従来のデータキャッシング方式の例図

【符号の説明】

１０１−１〜１０１−ｎ…サーバ計算機 １０２−１〜１０２−ｎ…クライアント計算機 １００、６００、１１００、１６００…ゲートウェイ計
算機 １０３、６０３、１１０３、１７０６〜１７０９…キャ
ッシュ管理手段 １６０３…選択キャッシュ管理手段 １７０３…選択管理手段 １０４…周期管理テーブル ６０４、１１０４…データ管理テーブル １０５…メモリキャッシュ手段 １０６…ディスクキャッシュ手段 １０８…メモリ １０９…ディスク装置 １１０、１１２…データ入出力 １１１、１１３…ディスク装置 １０７…先取り手段 １１１１…ネットワーク監視手段 １１１２…キャッシュ制御データ生成手段 １２０１…制御データ １２０２〜１２０４…映像ブロックデータ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｆ 15/177 ６７２ Ｇ０６Ｆ 15/177 ６７２Ｆ (72)発明者 安河内 龍二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上杉 明夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5B045 BB12 BB28 BB32 BB48 BB58 DD12 EE13 5B082 FA12 HA02

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データを要求するクライアント計算機と
   蓄積データを配信するサーバ計算機の間に介在するゲー
   トウェイ計算機内のキャッシュ装置であって、メモリバ
   ッファからディスク装置へのキャッシュデータの書き込
   み処理と、ディスク装置からメモリバッファへ、キャッ
   シュデータの読み出し処理を行なうディスクキャッシュ
   手段と、前記クライアント計算機からのデータ要求に合
   わせて、前回データ要求時刻と今回データ要求時刻を比
   較し、比較データに対する周期を登録し、データ要求予
   測周期を決定するための周期管理テーブルを有し、キャ
   ッシュデータの管理を行なうキャッシュ管理手段と、メ
   モリバッファ上のキャッシュデータの管理を行ない、前
   記キャッシュ管理手段から読み出し要求されたデータが
   メモリバッファ上に存在する場合には、当該キャッシュ
   データを前記キャッシュ管理手段に転送し、読み出し要
   求されたデータがメモリバッファ上に存在しない場合に
   は前記ディスクキャッシュ手段から取得し、当該キャッ
   シュデータを前記キャッシュ管理手段へ転送し、また、
   前記キャッシュ管理手段から書き込み要求されたデータ
   を、前記メモリバッファ上へ書き込みを行なうメモリキ
   ャッシュ手段と、前記周期管理テーブルにより決定され
   た周期に合わせて、事前に前記サーバ計算機から、蓄積
   データの先取りを行ない、取得した蓄積データを前記メ
   モリキャッシュ手段へ書き込み要求する先取り手段と、
   を備えることを特徴とするキャッシュ装置。
2. 【請求項２】 前記先取り手段は、前記サーバ計算機へ
   蓄積データの内容更新確認を行ない、蓄積データの更新
   が行われている時のみ、前記サーバ計算機から蓄積デー
   タを取得し、前記ゲートウェイ計算機内のキャッシュに
   蓄積することを特徴とする請求項１記載のキャッシュ装
   置。
3. 【請求項３】 前記先取り手段は、前記サーバ計算機へ
   の蓄積データの内容更新確認を行ない、蓄積データの更
   新が行われていない場合には、データ要求予測周期を1/
   N(Nは定数)に再設定して次回から先取りを行ない、デー
   タ要求予測周期の再設定回数がM(Mは定数)回になった時
   に、蓄積データは更新されないと判断し、先取り設定を
   終了することを特徴とする請求項１あるいは２記載のキ
   ャッシュ装置。
4. 【請求項４】 データを要求するクライアント計算機と
   蓄積データを配信するサーバ計算機の間に介在するゲー
   トウェイ計算機内のキャッシュ装置であって、メモリバ
   ッファからディスク装置へのキャッシュデータの書き込
   み処理と、ディスク装置からメモリバッファへ、キャッ
   シュデータの読み出し処理を行なうディスクキャッシュ
   手段と、前記クライアント計算機からのデータ要求順序
   をもとに、キャッシュデータの優先順位を管理するデー
   タ管理テーブルを有し、キャッシュデータの管理を行な
   い、前記クライアント計算機からの要求データが前記デ
   ータ管理テーブルに存在しない初めてのデータの場合に
   は、蓄積データを配信するサーバ計算機から要求データ
   取得後、前記メモリバッファあるいは前記ディスク装置
   に蓄積を行わず、前記クライアント計算機に当該蓄積デ
   ータの転送を行なうキャッシュ管理手段と、メモリバッ
   ファ上のキャッシュデータの管理を行ない、前記キャッ
   シュ管理手段から読み出し要求されたデータがメモリバ
   ッファ上に存在する場合には、当該キャッシュデータを
   前記キャッシュ管理手段に転送し、読み出し要求された
   データがメモリバッファ上に存在しない場合には前記デ
   ィスクキャッシュ手段から取得し、当該キャッシュデー
   タを前記キャッシュ管理手段へ転送し、また、前記キャ
   ッシュ管理手段から書き込み要求されたデータを、前記
   メモリバッファ上へ書き込みを行なうメモリキャッシュ
   手段と、を備えることを特徴とするキャッシュ装置。
5. 【請求項５】 前記キャッシュ管理手段は、前記サーバ
   計算機にデータ要求を行い、前記ゲートウェイ計算機が
   前記サーバ計算機から蓄積データを受信するまでに必要
   とした取得コストが、ネットワーク状況に応じて最適な
   値に設定することができる第一キャッシュレベル（定数
   値）以上の場合には、前記クライアント計算機からの前
   記データ管理テーブルに存在しない初めてのデータ要求
   であったとしても、前記ゲートウェイ計算機内のキャッ
   シュに蓄積し、登録管理することを特徴とする請求項４
   記載のキャッシュ装置。
6. 【請求項６】 前記キャッシュ管理手段は、前記クライ
   アント計算機からのデータ要求があった時に、前記デー
   タ管理テーブルに要求データが存在する場合に、一定値
   N（Nは定数）だけ要求されたデータの優先順位を上げ、
   前記優先順位がネットワーク状況に応じて最適な値に設
   定することができる第二キャッシュレベルを超えた場合
   には、前記ゲートウェイ計算機内のキャッシュに蓄積を
   行う様にデータ管理テーブルを登録管理することを特徴
   とする請求項４記載のキャッシュ装置。
7. 【請求項７】 前記第一キャッシュレベルは前記キャッ
   シュ管理手段がネットワークの帯域幅を監視することに
   より、可変に設定できることを特徴とする請求項５記載
   のキャッシュ装置。
8. 【請求項８】 前記第二キャッシュレベルは前記キャッ
   シュ管理手段がネットワークの帯域幅を監視することに
   より、可変に設定できることを特徴とする請求項６記載
   のキャッシュ装置。
9. 【請求項９】 データを要求するクライアント計算機と
   蓄積データを配信するサーバ計算機の間に介在するゲー
   トウェイ計算機内のキャッシュ装置であって、メモリバ
   ッファからディスク装置へのキャッシュデータの書き込
   み処理と、ディスク装置からメモリバッファへ、キャッ
   シュデータの読み出し処理を行なうディスクキャッシュ
   手段と、前記サーバ計算機内に蓄積された蓄積データの
   内容をもとに、キャッシュ制御データを生成する、キャ
   ッシュ制御データ生成手段と、前記キャッシュ制御デー
   タをもとに、蓄積データの一部分をキャッシュするため
   のデータ管理テーブルを有し、キャッシュデータの管理
   を行ない、クライアント計算機からのデータ要求時に
   は、キャッシュされていない残りの蓄積データを前記サ
   ーバ計算機から取得し、前記ゲートウェイ計算機内にキ
   ャッシュされているキャッシュデータと組み合わせて、
   要求データを前記クライアント計算機に転送するキャッ
   シュ管理手段と、メモリバッファ上のキャッシュデータ
   の管理を行ない、前記キャッシュ管理手段から読み出し
   要求されたデータがメモリバッファ上に存在する場合に
   は、当該キャッシュデータを前記キャッシュ管理手段に
   転送し、読み出し要求されたデータがメモリバッファ上
   に存在しない場合には前記ディスクキャッシュ手段から
   取得し、当該キャッシュデータを前記キャッシュ管理手
   段へ転送し、また、前記キャッシュ管理手段から書き込
   み要求されたデータを、前記メモリバッファ上へ書き込
   みを行なうメモリキャッシュ手段と、を備えることを特
   徴とするキャッシュ装置。
10. 【請求項１０】 前記サーバ計算機は、アクセス情報や
    帯域幅などのネットワークの状態を監視するネットワー
    ク監視手段をさらに備え、前記キャッシュ制御データ生
    成手段は、前記ネットワーク監視手段からの監視情報を
    もとに、前記キャッシュ制御データを生成することを特
    徴とする請求項９記載のキャッシュ装置。
11. 【請求項１１】 データを要求するクライアント計算機
    と蓄積データを配信するサーバ計算機の間に介在するゲ
    ートウェイ計算機内のキャッシュ装置であって、メモリ
    バッファからディスク装置へのキャッシュデータの書き
    込み処理と、ディスク装置からメモリバッファへ、キャ
    ッシュデータの読み出し処理を行なうディスクキャッシ
    ュ手段と、前記クライアント計算機から要求されたデー
    タの種類により、データの種類毎にキャッシュの管理を
    行なう複数のキャッシュ管理手段と、前記キャッシュ管
    理手段を、キャッシュするデータの種類に適した前記キ
    ャッシュ管理手段へと切り換える、選択管理手段と、メ
    モリバッファ上のキャッシュデータの管理を行ない、前
    記キャッシュ管理手段から読み出し要求されたデータが
    メモリバッファ上に存在する場合には、当該キャッシュ
    データを前記キャッシュ管理手段に転送し、読み出し要
    求されたデータがメモリバッファ上に存在しない場合に
    は前記ディスクキャッシュ手段から取得し、当該キャッ
    シュデータを前記キャッシュ管理手段へ転送し、また、
    前記キャッシュ管理手段から書き込み要求されたデータ
    を、前記メモリバッファ上へ書き込みを行なうメモリキ
    ャッシュ手段と、を備えることを特徴とするキャッシュ
    装置。
12. 【請求項１２】 前記キャッシュ管理手段は、前期クラ
    イアント計算機から要求されたデータの拡張子毎にキャ
    ッシュデータの管理を行ない、前記選択管理手段は、前
    期クライアント計算機から要求されたデータの拡張子に
    より、前記キャッシュ管理手段を切り換えることを特徴
    とする請求項１２記載のキャッシュ装置。
13. 【請求項１３】 メモリバッファ上のキャッシュデータ
    の管理を行なうメモリキャッシュ手段と、ディスク装置
    上のキャッシュデータの管理を行なうディスクキャッシ
    ュ手段と、ユーザからのデータ要求に合わせて、前回デ
    ータ要求と今回データ要求時刻を比較し、比較データに
    対する周期を登録し,データ要求予測周期を決定するた
    めの周期管理テーブルを有し、データの管理を行なうキ
    ャッシュ管理手段と、前記周期管理テーブルにより決定
    された周期に合わせて、事前にディスク装置から蓄積デ
    ータの先取りを行ない、メモリバッファ上のキャッシュ
    に蓄積する先取り手段と、を備えることを特徴とするキ
    ャッシュ装置。
14. 【請求項１４】 前記先取り手段は、ディスク装置上の
    蓄積データの内容更新確認を行ない、蓄積データの更新
    が行われている時のみ、当該蓄積データを取得し、メモ
    リバッファ上のキャッシュに蓄積することを特徴とする
    請求項１３記載のキャッシュ装置。
15. 【請求項１５】 前記先取り手段は、ディスク装置上の
    蓄積データの内容更新確認を行ない、蓄積データの更新
    が行われていない場合には、データ要求予測周期を前回
    よりも短い周期に再設定して次回から先取りを行ない、
    データ要求予測周期の再設定回数がM(Mは定数)回になっ
    た時に、蓄積データは更新されないと判断し、先取り設
    定を終了することを特徴とする請求項１３あるいは１４
    記載のキャッシュ装置。
16. 【請求項１６】 メモリバッファ上のキャッシュデータ
    の管理を行なうメモリキャッシュ手段と、ディスク装置
    上のキャッシュデータの管理を行なうディスクキャッシ
    ュ手段と、ユーザからのデータ要求順序をもとに、キャ
    ッシュデータの優先順位を管理するデータ管理テーブル
    を有し、キャッシュデータの管理を行ない、ユーザから
    の要求データが前記データ管理テーブルに存在しない初
    めてのデータの場合には、その初めての要求データ取得
    後、メモリバッファ上のキャッシュに蓄積を行わず、当
    該蓄積データの転送を行なうキャッシュ管理手段と、を
    備えることを特徴とするキャッシュ装置。
17. 【請求項１７】 前記キャッシュ管理手段は、ディスク
    装置にデータ要求を行い、蓄積データを受信するまでに
    必要とした取得コストが、本キャッシュ装置の処理性能
    により決定される第一キャッシュレベル（定数値）以上
    の場合には、前記データ管理テーブルに存在しない初め
    てのデータ要求であったとしても、ディスク装置内のキ
    ャッシュに蓄積し、登録管理することを特徴とする請求
    項１６記載のキャッシュ装置。
18. 【請求項１８】 前記キャッシュ管理手段は、ユーザか
    らのデータ要求があった時に、前記データ管理テーブル
    に要求データが存在する場合に、要求されたデータの優
    先順位を上げ、前記優先順位が本キャッシュ装置の処理
    性能により決定される第二キャッシュレベルより上位に
    なった場合には、ディスク装置内のキャッシュに蓄積を
    行うようにデータ管理テーブルを登録管理することを特
    徴とする請求項１６記載のキャッシュ装置。
19. 【請求項１９】 メモリバッファ上のキャッシュデータ
    の管理を行なうメモリキャッシュ手段と、ディスク装置
    上のキャッシュデータの管理を行なうディスクキャッシ
    ュ手段と、データの種類毎にキャッシュの管理を行なう
    複数のキャッシュ管理手段と、前記キャッシュ管理手段
    を、キャッシュするデータの種類に適した前記キャッシ
    ュ管理手段へと切り換える、選択管理手段と、を備える
    ことを特徴とするキャッシュ装置。
20. 【請求項２０】 前記キャッシュ管理手段は、前期計算
    機から要求されたデータの拡張子毎にキャッシュデータ
    の管理を行ない、前記選択管理手段は、前期計算機から
    要求されたデータの拡張子により、前記キャッシュ管理
    手段を切り換えることを特徴とする請求項１９記載のキ
    ャッシュ装置。
21. 【請求項２１】 計算機内に蓄積された蓄積データの内
    容をもとに、キャッシュするデータの先頭位置、優先度
    情報、キャッシュサイズから構成されており、それらを
    制御して生成されることを特徴とするキャッシュ制御デ
    ータ。
22. 【請求項２２】 アクセス情報や帯域幅などのネットワ
    ークの状態を監視するネットワーク監視手段と、前記ネ
    ットワーク監視手段からの監視情報をもとに、請求項２
    １記載のキャッシュ制御データを生成する手段と、を備
    えることを特徴とする計算機。