JP2002229741A - 仮想ディスク制御システムおよび仮想ディスク制御プログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】仮想ディスク装置上の任意の位置にライトする
データについて実ディスク装置上で順に書き込むと共に
データマッピングテーブルに両者の対応関係を記憶して
高速ライトを実現する。 【解決手段】 実ディスクで管理するアドレス情報と仮
想的なアドレス情報の対応関係を管理するデータマッピ
ングテーブルと、アドレス情報を指定した書き込み要求
に応じて、指定されたアドレス情報が前記データマッピ
ングテーブルに管理されていない場合には実ディスク装
置においてヘッドが所定の方向にシークするように実デ
ィスクの領域を割り当て、管理されている場合には実デ
ィスク装置上で割り当て済みの領域を開放すると共に、
ヘッドが前記所定の方向と同一方向にシークするように
実ディスクの領域を割り当てる処理手段と、要求された
データを書き込む書き込み処理手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データをランダム
にディスク装置にライトする仮想ディスク制御システム
および仮想ディスク制御プログラムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディスク装置へのライト（データ
の書き込み）は、図７に示すように、ディスク装置のヘ
ッドを所定位置に位置付け（ｓｅｅｋ）、次に、データ
をライト（ｗｒｉｔｅ）するということを繰り返し、デ
ータをランダムな位置に書き込んでいた。

【０００３】また、バックアップは磁気テープなどの外
部媒体に退避してデータを保存するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のディスク装置へのデータのライトは、図７に示すよう
に、ｓｅｅｋ、ｗｒｉｔｅという動作をデータの書き込
み毎に繰り返す必要があり、ｓｅｅｋが毎回発生して高
速にライトできないという問題があった。

【０００５】また、ディスク装置上のデータをバックア
ップするには、ディスク装置上のあちこちのデータをｓ
ｅｅｋ、ｒｅａｄして磁気テープなどの外部媒体にシー
ケンシャルに連続して書き込む必要があり、長時間を要
するという問題もあった。

【０００６】本発明は、これらの問題を解決することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、仮想ディ
スク装置４は、アプリ２，３などがデータをランダムな
位置に書き込もうとする仮想的なディスク装置である。

【０００８】乱ライト・順ライト変換機構５は、仮想デ
ィスク装置４への乱ライトを、実ディスク装置１２に順
ライトなどするものであって、データマッピングテーブ
ル８、バックアッププログラム１０などから構成される
ものである。

【０００９】データマッピングテーブル８は、仮想ディ
スク装置４上のランダムなライト位置と、実ディスク装
置１２上の順のライト位置とを対応づけて記憶するもの
である。

【００１０】バックアッププログラム１０は、実ディス
ク装置１２上のデータをバックアップするものである。
次に、動作を説明するアプリ２，３から仮想ディスク装
置４へのランダムな位置へのライトがあると、乱ライト
・順ライト変換機構５が実ディスク装置１２の所定位置
から順にライトすると共に、仮想ディスク装置４のラン
ダムに書き込む位置と、実ディスク装置１２に順に書き
込んだ位置とを対応つけてデータマッピングテーブル８
に記憶するようにしている。

【００１１】この際、仮想ディスク装置４のランダムな
位置に書き込む位置と、実ディスク装置１２に順に書き
込んだ位置とを対応づけてデータマッピングテーブル８
に書き込む際に、データマッピングテーブル８に既に仮
想ディスク装置４の書き込む位置に対応づけて実ディス
ク装置１２の位置が記憶されていた場合には今回の実デ
ィスク装置１２の位置で更新し、一方、記憶されていな
かった場合には今回の実ディスク装置１２の位置を新規
に書き込むようにしている。

【００１２】また、バックアッププログラム１０がバッ
クアップ指示時に、データマッピングテーブル８をコピ
ーして保存すると共に、データマッピングテーブル８上
のエントリに登録されている実ディスク装置１２の位置
のデータを削除禁止とセットするようにしている。

【００１３】従って、仮想ディスク装置４上の任意の位
置にライトしたデータについて実ディスク装置１２上で
順に書き込むと共にデータマッピングテーブル８に両者
の対応関係を記憶して高速ライトを実現すると共に、バ
ックアップ時にデータマッピングテーブル８をコピーし
て保存および退避データの削除禁止にして高速バックア
ップを実現することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、図１から図６を用いて本発
明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明のシステム構成図を示す。
図１において、処理装置１は、プロセッサおよびメモリ
を有するコンピュータであって、プログラムに従い各種
処理を実行するものであり、ここでは、アプリケーショ
ンプログラム（以下単にアプリという）２，３、仮想デ
ィスク装置４、および乱ライト・順ライト変換機構５な
どから構成されるものである。

【００１６】アプリ２，３は、データを仮想ディスク装
置４のランダムな位置にライトして各種処理を実行する
ものである。仮想ディスク装置４は、アプリ２，３がラ
ンダムな位置にデータをライトする対象の仮想的なディ
スク装置４である。アプリ２，３からの当該仮想ディス
ク装置４へのランダムな位置へのライトは、乱ライト・
順ライト変換機構５によって取り込まれて、順ライトに
変換されて実ディスク装置１２に順に書き込まれる。

【００１７】乱ライト・順ライト変換機構５は、アプリ
２，３から仮想ディスク装置４のランダムな位置にライ
トされたデータを取り込み、順ライトに変換して実ディ
スク装置１２に書き込むと共に、仮想ディスク装置４上
のライト位置と、実ディスク装置１２に書き込んだ位置
とを対応づけてデータマッピングテーブル８に記憶して
管理したりなどするものであって、ここでは、データマ
ッピング管理プログラム６、データビットマップ管理プ
ログラム７、データマッピングテーブル８、データビッ
トマップテーブル９、バックアッププログラム１０、実
ディスクＩ／Ｏ管理プログラム１１などから構成される
ものである。

【００１８】データマッピング管理プログラム６は、デ
ータマッピングテーブル８を管理するものであって、仮
想ディスク装置４のランダムにデータをライトした位置
と、実ディスク装置１２の所定位置から順にライトした
位置とを対応づけて書き込んで記憶させるものである。
例えば新規にデータを書き込む場合には、仮想ディスク
装置４のライト位置と、実ディスク装置１２の今回のラ
イト位置とを対応づけて新規に記憶し、一方、データの
更新を行う場合には、仮想ディスク装置４のライト位置
に対応づけて記憶されている実ディスク装置１２のライ
ト位置を今回の当該実ディスク装置１２のライト位置で
更新する（図２から図５を用いて後述する）。

【００１９】データビットマップ管理プログラム７は、
実ディスク装置１２内の空セクタを管理するテーブルで
あって、ディスク番号、セクタ番号に対応づけて空き領
域か、使用中領域かの区別を設定して管理するものであ
る（図３の（ｂ）参照）。

【００２０】データマッピングテーブル８は、仮想ディ
スク装置４のランダムなライト位置と、実ディスク装置
１２の順なライト位置とを対応づけて記憶するものであ
る（図３の（ａ）参照）。

【００２１】データビットマップテーブル９は、実ディ
スク装置１２の空きセクタを管理するテーブルである
（図３の（ｂ）参照）。バックアッププログラム１０
は、実ディスク装置１２上のデータをバックアップする
ものであって、データマッピングテーブル８をコピーし
て保存すると共にデータマッピングテーブル８のセクタ
の削除禁止フラグをセット（あるいは該当セクタを削除
禁止にセット）などしてバックアップするものである
（図６を用いて後述する）。

【００２２】実ディスクＩ／Ｏ管理プログラム１１は、
実ディスク装置１２にデータを順にライトするものであ
る（図２から図６を用いて後述する）。実ディスク装置
１２は、仮想ディスク装置４上のランダムな位置にライ
トしたデータを、実際に順にライトする対象のディスク
装置である。

【００２３】図４は、本発明の説明図を示す。図４にお
いて、データマッピングテーブル８は、図示のように、
仮想ディスク装置４の先頭から分割した領域（仮想アド
レス、例えばセクタ番号）に対応づけてエントリを設
け、当該エントリに実ディスク装置１２上で当該データ
を順にライトした位置（実アドレス、セクタ番号）を記
憶するものである。図示の状態では、 ・仮想ディスク装置４上の仮想アドレスＶＡ４，ＶＡ
２，ＶＡ５のランダムの位置順でデータがライトされた
ので、 ・１回目に、データマッピングテーブル８には仮想ディ
スク装置４のＶＡ４から矢印で示す位置に実ディスク装
置１２に順にデータをライトした実アドレスＲＡ１が記
憶され、 ・２回目に、データマッピングテーブル８には仮想ディ
スク装置４のＶＡ２から矢印で示す位置に実ディスク装
置１２に順にデータをライトした実アドレスＲＡ２が記
憶され、 ・３回目に、データマッピングテーブル８には仮想ディ
スク装置４のＶＡ５から矢印で示す位置に実ディスク装
置１２に順にデータをライトした実アドレスＲＡ３が記
憶される。

【００２４】・次に、仮想ディスク装置４上の仮想アド
レスＶＡ２のデータに、新たなデータがライトされたの
で、 ・４回目に、データマッピングテーブル８には仮想ディ
スク装置４のＶＡ２から矢印で示す位置に実ディスク装
置１２に順にデータをライトした実アドレスＲＡ４で更
新する（図示のＲＡ２からＲＡ４に更新する）。

【００２５】以上のように、仮想ディスク装置４にライ
トしたときにそのデータを実ディスク装置１２で新規の
実アドレスに順にライトして当該ライトした実アドレス
ＲＡを、仮想ディスク装置４からポイントされるデータ
マッピングテーブル８の該当位置に実アドレスを書き込
むあるいは更新することにより、仮想ディスク装置４で
はランダムライトが、実ディスク装置１２で順ライトと
変換されて実行され、その仮想アドレスと実アドレスは
データマッピングテーブル８に記憶して管理でき、順ラ
イトによる高速ライトが可能となる。

【００２６】図３は、本発明のテーブル例を示す。図３
の（ａ）は、データマッピングテーブル８の例を示す。
このデータマッピングテーブル８は、仮想ディスク装置
４と実ディスク装置１２の対応セクタの管理テーブルで
あって、例えば図示の下記の情報を対応づけて書き込ん
で管理するものである。

【００２７】・フラグ（Ｓｈａｒｅｄ Ｆｌａｇ）： ・１：セクタが旧バージョンと共有している（バックア
ップ済である） ・０：セクタが旧バージョンと共有していない（バック
アップ未である） ・ディスク番号： ・セクタ番号： ここで、フラグ（Ｓｈａｒｅｄ Ｆｌａｇ）は実ディス
ク装置１２の当該セクタのデータの退避の有無を表し、
１の場合には旧バージョンのデータと共有しており、削
除禁止と設定されている旨を表し、０の場合は旧バージ
ョンのデータと共有していなく、削除禁止と設定されて
いない旨を表す。ディスク番号、セクタ番号は、仮想デ
ィスク装置４と、実ディスク装置１２とのデータをライ
トした位置（領域、ここでは、セクタ）の対応を記憶す
るものである（図４参照）。

【００２８】以上のように、データマッピングテーブル
８にフラグ（削除禁止フラグ）とディスク番号、セクタ
番号を登録し、仮想ディスク装置４のランダムにライト
した位置（セクタ）と、実ディスク装置１２の実際に順
にライトした位置（セクタ）とを対応づけて記憶し、管
理することが可能となる。尚、両者のセクタの対応管理
は、仮想ディスク装置４のセクタと、実ディスク装置１
２のセクタとを対にして記憶したり、仮想ディスク装置
４のセクタに対応するエントリに実ディスク装置１２の
対応するセクタを記憶したりなどすればよい。

【００２９】図３の（ｂ）は、データビットマップテー
ブル９の例を示す。このデータビットマップテーブル９
は、実ディスク装置１２の空セクタの管理テーブルであ
って、図示の下記の情報を対応づけて記憶したものであ
る。

【００３０】・セクタ番号： ・ビット０あるいは１： ・０：空領域 １：使用中 ここで、セクタ番号に対応づけてビット０（空領域）あ
るいはビット１（使用中領域）を記憶することにより、
実ディスク装置１２について順に終わりまでデータをラ
イトした後、先頭に近い空領域を順に探してライトし、
領域の再利用を高速かつ簡易に行い、実ディスク装置１
２の効率的な順ライトを行うことが可能となる。

【００３１】図２は、本発明の動作説明フローチャート
を示す。図２において、Ｓ１は、ライト要求を受け付け
る。Ｓ２は、初めての書き出しか判別する。これは、後
述する図４のデータマッピングテーブル８に仮想ディス
ク装置４のランダムなライト位置と、実ディスク装置１
２の順のライト位置との対応づけが記憶されていなく、
初めての書き出し（ライト）か判別する。ＹＥＳの場合
には、初めての書き出しと判明したので、Ｓ５に進む。
一方、ＮＯの場合には、既にデータマッピングテーブル
８に記憶されていると判明したので、Ｓ３に進む。

【００３２】Ｓ３は、Ｓ２で初めての書き出しでないと
判明したので、更に、既にバックアップとなっているか
判別する。これは、Ｓ１で受け付けたライト位置のデー
タが、既にバックアップ済と、データマッピングテーブ
ル８の該当セクタのフラグ（削除禁止フラグ、Ｓｈａｒ
ｅｄ ｆｌａｇ）がセットされているか判別する。ＹＥ
Ｓの場合には、バックアップされており削除禁止にセッ
トされていると判明したので、Ｓ５に進む。一方、ＮＯ
の場合には、バックアップされていなく削除禁止とセッ
トされていないと判明したので、Ｓ４で既にライトして
いるセクタの割り当て情報を解放し（データビットマッ
プテーブル９の対応するエントリに０をセットする）、
Ｓ５に進む。

【００３３】Ｓ５は、新しいセクタを割り当てる。図５
は、本発明の動作説明フローチャート（セクタ割当）を
示す。図５において、Ｓ１１は、空き領域があるか判別
する。これは、実ディスク装置１２に、順にライトする
空き領域があるか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ１２
で新しいセクタを割り当て（実ディスク装置１２中の空
の新しいセクタを割当て）、これに続いて割り当てたセ
クタにデータを順にライトする。一方、Ｓ１１のＮＯの
場合には、実ディスク装置１２に割り当てる空領域がな
いと判明したので、Ｓ１３に進む。

【００３４】Ｓ１３は、実ディスク装置１２の先頭にち
かい空きセクタを探す。これは、既述した図３の（ｂ）
のデータビットマップテーブル９を参照し、先頭から空
きのセクタを探す（先頭からビット０の空のセクタを探
す）。

【００３５】Ｓ１４は、空のセクタがあるか判別する。
ＹＥＳの場合には、空のセクタが見つかったので、Ｓ１
５で空のセクタを割り当て、これに続いて割り当てたセ
クタにデータを順にライトする。一方、Ｓ１４のＮＯの
場合には、空セクタがないと判明したので、Ｓ１６で空
領域不足でライト要求をエラーにする。

【００３６】以上のように、実ディスク装置１２に順に
空領域（空セクタ）があればそれを割り当ててデータを
順にライトし、一方、空領域がなくなったときはデータ
ビットマップテーブル９を参照して先頭から空領域（空
セクタ）を探して見つけた空領域（空セクタ）を割り当
ててデータを順にライトし、実ディスク装置１２の空領
域を有効利用することが可能となる。

【００３７】図２のＳ６は、データマッピングテーブル
８を更新する。これは、仮想ディスク装置４のランダム
に書き込む当該位置と、実ディスク装置１２に順に書き
込む当該位置とを対応づけて書き込み（更新し）、記憶
する。

【００３８】Ｓ７は、データを実ディスク装置にライト
する。以上の手順によって、仮想ディスク装置４のラン
ダムな任意の位置へのライト要求を受け付け、データマ
ッピングテーブル８を参照して、既にライトした位置の
データのときで、かつバックアップ未の場合にはそのデ
ータの領域（セクタ）を再利用できるように解放した
後、実ディスク装置１２の所定の位置からヘッドの移動
方向が一定方向となる方向へ新しい領域（セクタ）を割
り当てデータを順にライトすると共にデータマッピング
テーブル８に仮想ディスク装置４のランダムにライトす
る位置と、実ディスク装置１２の順にライトした位置と
を対応づけて記憶することにより、アプリなどからの仮
想ディスク装置４のランダムな位置へのライトを、実際
には実ディスク装置１２の順の領域の位置へのライトに
変換して実行し、順ライトによる高速ライトを実現する
ことが可能となる。

【００３９】図６は、本発明のバックアップ説明図を示
す。これは、既述した図１の構成でデータをバックアッ
プするときの手順およびその動作を説明するものであ
る。図６の（ａ）は、バックアップフローチャートを示
す。

【００４０】図６の（ａ）において、Ｓ２１は、バック
アップ要求を受け付ける。これは、アプリ２，３あるい
は管理者からバックアップ要求を、図１の乱ライト・順
ライト変換機構５が受け付ける。

【００４１】Ｓ２２は、データマッピングテーブル８を
コピーする。これは、既述した図１、図３の（ａ）、図
４のデータマッピングテーブル８をコピーして保存す
る。Ｓ２３は、コピー元のデータマッピングテーブル８
の全てのエントリのフラグを”１”にする。これは、コ
ピー元（カレント）のデータマッピングテーブル８の全
てのエントリのセクタのフラグ、例えば図３の（ａ）の
全てのエントリのセクタのフラグ（Ｓｈａｒｅｄ Ｆｌ
ａｇ）を”１”（セクタが旧バージョンと共有している
を表す）にセットする。これにより、カレントのデータ
マッピングテーブル８の全てのエントリのセクタのフラ
グ（削除禁止フラグ）がセットされたので、当該データ
マッピングテーブル８で管理されている全てのセクタの
データが削除禁止と設定され、Ｓ２２でコピーして保存
したデータマッピングテーブル２２のセクタのデータが
全て保存（退避）されたこととなる。このように、デー
タマッピングテーブル２２をコピーして保存およびデー
タマッピングテーブル２２の全エントリのセクタのフラ
グをセットするのみで全セクタのデータのバックアップ
を実現でき、極めて迅速かつ簡易に全セクタのデータの
バックアップが可能となる。

【００４２】図６の（ｂ）は、バックアップ説明図を示
す。図中の上段のカレント（コピー元）のデータマッピ
ングテーブル８を、下段に示すようにコピーして保存す
ると共に、上段のカレントのデータマッピングテーブル
８の実アドレスの登録されている全てのエントリのセク
タのフラグ（削除禁止フラグ）を１（削除禁止）にセッ
トすることにより、全データをバックアップすることが
可能となる。

【００４３】そして、バックアップ後に、仮想ディスク
装置４の仮想アドレスＶＡ４のデータを更新したので、
当該データを実ディスク装置１２の順のセクタ（実アド
レスＲＡ５）にライトすると共に、仮想ディスク装置４
の仮想アドレスＶＡ４に対応するデータマッピングテー
ブル８のエントリ中で、右向きの矢印で示す５（ＲＡ
５）に更新する（尚、旧のセクタＲＡ１のフラグ（削除
禁止フラグ）が１にセットされており、削除されなく、
バックアップされている）。このように、バックアップ
後にもカレントのデータマッピングテーブル８を使用し
てデータの更新を行うことが可能となると共に、バック
アップしたデータ（セクタ）の削除禁止フラグがセット
され、いずれのデータ（セクタ）をバックアップしたか
はコピーして保存したデータマッピングテーブル８によ
り判明する。

【００４４】尚、バックアップ時に、データマッピング
テーブル８をコピーしていずれのデータを保存したかを
記憶すると共に、保存したデータが書き込まれている実
ディスク装置１２上のセクタ自身あるいは別途設けたセ
クタ管理テーブルに当該セクタの削除禁止ビット（バッ
クアップ済ビット）をセットするようにしてもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
仮想ディスク装置４でランダムな位置にライトするデー
タを、実ディスク装置１２上では順に書き込むと共にデ
ータマッピングテーブル８に両者の対応位置を記憶する
構成を採用しているため、ランダムライトを高速に実行
できると共に、バックアップ時にデータマッピングテー
ブル８をコピーして保存および削除禁止にセットし、高
速かつ簡易にバックアップできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステム構成図である。

【図２】本発明の動作説明フローチャートである。

【図３】本発明のテーブル例である。

【図４】本発明の説明図である。

【図５】本発明の動作説明フローチャート（セクタ割
当）である。

【図６】本発明のバックアップ説明図である。

【図７】従来技術の説明図である。

【符号の説明】 １：処理装置 ２、３：アプリ（アプリケーションプログラム） ４：仮想ディスク装置 ５：乱ライト・順ライト変換機構 ６：データマッピング管理プログラム ７：データビットマップ管理プログラム ８：データマッピングテーブル ９：データビットマップテーブル １０：バックアッププログラム １１：実ディスクＩ／Ｏ管理プログラム １２：実ディスク装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実ディスクで管理するアドレス情報と仮想
   的なアドレス情報の対応関係を管理するデータマッピン
   グテーブルと、 アドレス情報を指定した書き込み要求に応じて、指定さ
   れたアドレス情報が仮想的なアドレス情報として前記デ
   ータマッピングテーブルに管理されていない場合には実
   ディスク装置においてヘッドが所定の方向にシークする
   ように実ディスクの領域を割り当て、管理されている場
   合には実ディスク装置上で割り当て済みの領域を開放す
   ると共に、ヘッドが前記所定の方向と同一方向にシーク
   するように実ディスクの領域を割り当てる処理手段と、 前記割り当て処理手段によって割り当てられた領域に要
   求されたデータを書き込む書き込み処理手段とを有する
   仮想ディスク制御システム。
2. 【請求項２】コンピュータに、 アドレス情報を指定した書き込み要求に応じて、実ディ
   スクで管理するアドレス情報と仮想的なアドレス情報の
   対応関係を管理するデータマッピングテーブルにおい
   て、前記指定されたアドレス情報が仮想的なアドレス情
   報として管理されていない場合には実ディスク装置にお
   いてヘッドが所定の方向にシークするように実ディスク
   の領域を割り当て、管理されている場合には実ディスク
   装置上で割り当て済みの領域を開放すると共に、ヘッド
   が前記所定の方向と同一方向にシークするように実ディ
   スクの領域を割り当てる処理手段と、 前記割り当て処理手段によって割り当てられた領域に要
   求されたデータを書き込む書き込み処理手段とを実現せ
   しめる仮想ディスク制御プログラム。
3. 【請求項３】請求項２記載の仮想ディスク制御プログラ
   ムであって、 前記データマッピングテーブルを複写し第二のデータマ
   ッピングテーブルを作成する複写処理手段をさらに実現
   せしめると共に、 前記割り当て処理手段は前記第二のデータマッピングテ
   ーブルにおいて管理されている実ディスク上の領域につ
   いては開放しないよう制御する仮想ディスク制御プログ
   ラム。