JP2005092390A - キャッシュサーバ・システムとファイル優先度管理テーブル作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アビオシステムなどを代表例とする、複数座席向け娯楽用ネットワークシステムは、一回の運用ごとに提供するサービスや利用者の傾向が大きく変化する。このような性質のもとでは、一般的なキャッシュサーバでは本来の性能を発揮することができない。
【解決手段】 座席指定をするシステムでは、各席は席数ごとにクラスという単位で区分けされている。クラスが提供するサービスとそこを利用するユーザにより、アクセスされるファイルに偏重傾向が見られることを前提に、初期の段階からファイルの優先度を予測し、中継器内のキャッシュサーバを予め設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、航空機などの娯楽サービスに向けたネットワークシステム（例えばＩＦＥシステム）における、中継器内のキャッシュサーバ・ソフトウェアに関し、実際のサービスとネットワーク構成に関連した特徴（例えば、航空機などのファースト、ビジネス、エコノミーといったクラス分けを中継器単位で行うなど）を応用した、キャッシュサーバ・システムに関する。

近年、旅行客を対象とした航空機などの交通機関では、機内・車内の各座席に端末を配置し、ストリーミングによる映画・音楽視聴やソフトウェアのダウンロードによるゲームといったサービスを提供している。これらのサービスは、サーバに複数の中継器を接続し、さらに中継器に複数の端末を接続した、ツリー型ネットワークによって提供される。

さらに、このようなサービスでは、各席を座席数単位、もしくは配置などによって区分し、グレードを定義付けてサービスの内容や料金設定を変更する仕組みを持つ。このとき、ネットワーク構成上は、中継器を区分に組み入れることでサービスの内容を変更するなどしている。このような区分をクラスといい、中継器は複数あるクラス（航空機の例では、ファースト、ビジネス、エコノミー等のシートクラス）に属す。

以上から、例えば航空機におけるＩｎ Ｆｒｉｇｈｔ Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔシステム（ＩＦＥシステム）などでは、客室内の一定区間ごとにクラス分けし、提供するサービスを変更するなどして、サービスを提供する側（航空機の例では、エアライン会社など）がサービス内容を自由に計画できるような特徴を有している。

しかし、以上のようなツリー型ネットワークは、ツリーの根（Ｒｏｏｔ）に位置するサーバにアクセスが集中して回線が輻輳したり、サーバ自体がダウンしたりといった問題が発生する可能性を持っていた。これを回避するため、各中継器にキャッシュサーバ・ソフトウェアを組み込み、サーバへの負荷を各中継器が分担して負担するという手法が考えられた。

キャッシュサーバ・ソフトウェアとは、一般的にはキャッシュ機能を備えるプロキシサーバで、従来例としては、ＳｑｕｉｄといったＨＴＴＰ、ＦＴＰ向けプロキシサーバソフトウェア、Ｈｅｌｉｘ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｐｒｏｘｙといったストリーミング向けプロキシサーバソフトウェアが上げられる。基本的には、（１）クライアントからの要求を解析して、キャッシュ領域に目的のデータがあれば、それを返す機能、（２）また、キャッシュ領域に目的のデータがない場合は、要求を要求先のサーバへリダイレクトし、受信した目的のデータをキャッシュ領域に書き込みながら、クライアントへ転送する機能、（３）さらに、キャッシュ領域への書き込み時に、キャッシュ領域の要領が不十分である場合は、データに予め付与された優先順位の低いものを破棄して、新しいデータを書き込む機能を有する。ここで述べた優先順位については、ある一定期間で統計したアクセス頻度や、最終アクセス時間から現在までの時間の長さなどで決定する。

これにより、端末が要求したサービスの処理データの一部を中継器が代行処理され、サーバへの負荷集中を回避することが可能となった。
特開平７−９３２０５号公報 分散ファイルシステム

一般的なキャッシュサーバの性能は、キャッシュ領域の容量に依存する。この容量がサーバの持つデータ容量と同等であれば、端末の要求をすべて満たすことができる。このようにキャッシュサーバが端末の要求に応えることをキャッシュヒットという。しかし、実際にはキャッシュ領域は有限であり、効率良く使う必要性がある。例えば、利用頻度が高いことが分かっているデータを集約すれば、アトランダムにデータを蓄積するよりも、キャッシュヒットの回数が増える。このように全アクセス回数に対するキャッシュヒット回数の割合をキャッシュヒット率といい、キャッシュサーバの性能の指標となっている。

通常、キャッシュサーバは、初回起動時はキャッシュ領域内にデータを持たない。起動後、ユーザからの要求を解析しながら容量の許す限りデータを保存していく。ある程度アクセスを重ねて保存したデータが許容量に到達すると、アクセス頻度の少ないデータを破棄しながらデータの保存を行う。そうすると、キャッシュ領域内には比較的アクセス頻度の高いデータが残ることになり、ある一定のラインで飽和するまで、キャッシュヒット率が増加する。

しかし、キャッシュサーバが本来の性能を得るには、キャッシュヒット率が飽和するまでキャッシュサーバを運用できなくてはならない。

上述した交通機関のサービス用ネットワークでは、一般的なキャッシュサーバが想定しているオフィスやＩＳＰ配下のＬｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＡＮ）環境とは異なり、一回の運用ごとにクラスとサービスの構成を変える頻度が高い。例え、キャッシュサーバ・ソフトウェアのキャッシュヒット率が飽和していたとしても、サービス・クラス変更によりキャッシュ領域内のデータ（もしくはその一部）が意味を為さなくなることがあり得る。また、一回の運用時間によっては、キャッシュサーバ・ソフトウェアのキャッシュヒット率が上昇せず、性能を発揮できないことも考えられる。

本発明のシステムでは、中継機は、外部から書き換え可能なファイル優先度管理テーブルを持つキャッシュサーバ・ソフトウェアを有する。

クラス内では、サービスがある程度限定されており、さらにクラスを選択するユーザの傾向から、嗜好がある程度偏る。このような性質を考慮することで、クラス内サービスの優先度を予測し、ファイル優先度管理テーブルの優先度に反映する。

キャッシュサーバ・ソフトウェアは、このファイル優先度管理テーブルを、初回動作時のキャッシュ領域の再構築と、キャッシュ領域におけるデータの入れ替えに用いる。

これにより、異なるクラス・異なるサービスにおいても、効率の良いキャッシュ機能の提供が可能となり、変更による新しいクラス・新しいサービスの開始の際にも、それらに適したキャッシュ機能を最初から提供することが可能となる。

（発明の実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図１〜３を用いて説明する。

図１は、本発明における中継器の内部構成の一実施例を表す構成図である。

中継器１２はファイル優先度管理テーブル２６を有するキャッシュサーバ・ソフトウェア２１を備え、ファイル優先度管理テーブル２６を利用して、初期化時に行うキャッシュ領域２２のファイル構成の決定と、キャッシュ領域に空き領域がなくなったときにファイル入れ替えの判定を行うことができる。

図２は、本発明におけるネットワーク構成の一実施例を表す構成図である。

サーバ１１に対して、中継器１２Ａ〜１２Ｃが接続され、さらに中継器１２Ａに対して端末１３Ａ〜１３Ｄが接続されるようなツリー状のネットワークとなっている。さらに、中継器１２Ａと、ここに接続される端末１３Ａ〜１３Ｄはクラス３１に属している。

図３は、本発明における中継器と端末クラスの実用的な配置を示した概略図である。

各中継器１２は基幹網３３Ａによってサーバと接続される。また、各端末１３はハーネス３３Ｂによって中継器と接続される。各ワイヤ３３は床下などに隠されている。そして、中継器１２Ａとそれに接続される端末１３Ａ〜１３Ｂとそれを利用するユーザ３７が着席する座席３６Ａ〜３６Ｄがひとつのクラス３１に属している。

［表１］は、本実施例における中継器と端末の構成と、端末利用者のユーザ特性を示すネットワーク構成リスト４８を示している。

［表２］は、本実施例以前のアクセス履歴から集計した、各ユーザ特性のファイルアクセス頻度を示す。

［表３］は、［表２］の各サービスへのアクセス頻度に対して、［表１］から判明したユーザ特性ごとのユーザ数の重み付けによって再計算した結果を示す。

［数１］は、［表３］の優先度の算出に用いた算出式で、中継器１２Ａに属するユーザ３６のユーザ特性がＴｒａｖｅｌｅｒ３人、Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｎ１人という事実から、各人数を各アクセス頻度に掛け合わせ、全体の人数（４人）で割って優先度を算出するものである。

乗客の搭乗前に［表３］の内容が、ファイル優先度管理テーブル２６に展開され、中継器１２Ａはサーバ１１と連携して、このテーブル２６に則したファイル構成となるよう、データをサーバから受信し、キャッシュ領域２２にこれらのデータを配置する。

乗客の搭乗後、各ユーザがサービスの利用を開始する。例えば、キャッシュ領域２２の容量の制限から、メニュー項目「Ｄｕｔｙ−Ｆｒｅｅ Ｓｈｏｐ」「ＣＭ Ｇｏｏｄｓ」「セレクション１」を保存することができれば、各々の優先度が３２％、１７％、１５％とされるので、それぞれを加算してキャッシュヒット率６４％が期待できる。

その後、キャッシュサーバ・ソフトウェアがファイルの入れ替えを実施するなどしてキャッシュヒット率の改善を試みる場合でも、キャッシュ領域が許容量に達するまでの時間と優先度が変更されるほどの優位差が現れるまでの時間を短縮して、早い時間から改善を開始することが可能となる。

以上のように本実施の形態によれば、ファイル優先度管理テーブル２６を有するキャッシュサーバ・ソフトウェア２１を中継器１２が備えることにより、システムの初回起動時から一定のキャッシュヒット率を得ることができる。また、初回起動時に一定のキャッシュヒット率を得るため、通常のキャッシュサーバよりも短い期間で効率が改善される。

（発明の実施の形態２）
図４は、請求項２にかかる発明における実施例を概略的に示したブロック図である。

サービス情報リスト４６とユーザグループ情報リスト４７とネットワーク構成情報リスト４８を格納した蓄積部であるファイルサーバ４１から得たデータに基づいて、計算部であるパーソナルコンピュータ４２で動作するファイル優先度管理テーブル作成手段４５が計算を行い、メディア部であるＳＤメモリカード（Ｒ）４３に算出したファイル優先度管理テーブル２６を書き出している。

図５は、請求項３にかかる発明における実施例を概略的に示したブロック図である。

ＳＤメモリカード（Ｒ）４３内のファイル優先度管理テーブル２６を、中継器１２内のキャッシュサーバ・ソフトウェア２１内に複製している。

［表４］は、クラスと、そこで提供されるサービスと、そこに属する中継器１２を示したクラス情報リスト４７である。

［表５］は、サービスと、そのサービスに分類された詳細なアイテムのファイル名と、ユーザが直感的に分かるようなエイリアス名を記したサービス情報リスト４６である。

［表６］は、あるユーザ特性を有するユーザがアクセスしたサービスの内容と、そのアクセス日時、使用時間を記したファイルアクセス履歴データベースの内容の一部である。

本実施の形態では、中継器１２Ａのキャッシュサーバ・ソフトウェア２１が有するファイル優先度管理テーブル２６を、ファイル優先度管理テーブル作成手段４５が算出する。

まず、［表４］のクラス情報リスト４７から中継器１２Ａが属するクラスと適用されるサービスに関する情報を得る。中継器１２Ａはエコノミークラスに属し、エコノミークラスは「ブロードキャスト・オーディオ」「イントラネット接続」といったサービスを提供することとが分かる。

次に、［表５］のサービス情報リスト４６から、サービスに関連付けられたファイル名とそのエイリアス名を得る。中継器１２Ａが属するエコノミークラスは、「ブロードキャスト・オーディオ」は「セレクション１」「セレクション２」、「イントラネット接続」は「Ｄｕｔｙ−Ｆｒｅｅ Ｓｈｏｐ」「ＣＭ Ｇｏｏｄｓ」「Ｄｒｉｎｋｓ」「Ｆｏｏｄｓ」を提供することが分かる。

さらに、［表１］のネットワーク構成情報リスト４８から、中継器１２とそれに接続された端末１３と、それを使用するユーザの特性を示したユーザ特性を得る。中継器１２Ａには端末１３Ａ〜１３Ｄが接続され、使用するユーザのユーザ特性は「Ｔｒａｖｅｌｅｒ」３人、「Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｎ」１人となっていることが分かる。

ここで、［表６］のファイルアクセス履歴データベース４９から情報を引き出す。本実施例では、上記で得たユーザ特性をキーにして、各ファイルへのアクセス回数を得る。これを全体のアクセス回数に対する割合として算出したのが［表２］となる。［表２］は処理の途中で得られる中間ファイルであり、この段階では各ユーザ特性の利用傾向を示すのみである。

［表３］は、［表２］の各サービスへのアクセス頻度に対して、［表１］から判明したユーザ特性ごとのユーザ数の重み付けによって再計算した結果を示す。具体的には、中継器１２Ａに属するユーザ３６のユーザ特性がＴｒａｖｅｌｅｒ３人、Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｎ１人ということで、この人数を各アクセス頻度に掛け合わせて比率を算出した。以上の計算は、［数１］に基づく。

以上の算出の結果であるファイル優先度管理テーブル２６をＳＤメモリカード（Ｒ）４３に格納するし、これを中継器１２Ａに転送することで、実施の形態１にかかる効果を得ることが可能となる。

すなわち、ファイル優先度管理テーブル２６を有するキャッシュサーバ・ソフトウェア２１を中継器１２が備えることにより、システムの初回起動時から一定のキャッシュヒット率を得ることができ、短い運用時間においてもキャッシュサーバ・ソフトウェアを活かすことが可能となる。

なお、以上の説明では、ＳＤメモリカード（Ｒ）４３を用いて各中継器１２へファイル優先度管理テーブル２６の複製を行ったが、図６に示すように、パーソナルコンピュータ４２が送信手段６１を備え、ネットワークを介して中継器１２内の受信手段６２で受信することでファイル優先度管理テーブル２６の複製作業を行ってもよい。

また、以上の説明では、ファイルアクセス履歴データベース４９を用いてユーザごとにアクセス回数を計上して優先度を計算したが、最終アクセス時刻からかかった時間や、使用時間によって優先度を計算してもよい。

また、以上の説明では、新規の算出結果をファイル優先度管理テーブル２６として利用するのは初回起動時としているが、優先度を時系列データとして計算し、運用中に都度優先度管理テーブル２６に反映してもよい。

また、以上の説明では、ユーザ３７は（クラスの違いこそあれ）すべてのサービスを平等にアクセスすることを前提に優先度を決定しているが、サービスの優先度のみを後から人為的に制御してもよい。

本発明にかかるキャッシュサーバ・システムは、サービスやクラスなどのシステムに対応するキャッシュサーバ・ソフトウェアとその関連システムが必要な、例えば航空機やバスなどの交通機関や、コンサートホールなどの座席を有する施設に敷設するネットワーク技術にも適用可能である。

本発明の実施の形態１における、中継器の内部構成の一実施例を表す構成図 本発明の実施の形態１におけるネットワーク構成の一実施例を表す構成図 本発明の実施の形態１におけるクラスに所属する中継器と端末を示した概観図 本発明の実施の形態２におけるファイル優先度管理テーブルを算出する実施例を概略的に示したブロック図 本発明の実施の形態２における中継器内のファイル優先度管理テーブルを更新する実施例を概略的に示したブロック図 ネットワークを用いたファイル優先度管理テーブルの複製作業を示す図

符号の説明

１１ サーバ
１２ 中継器
１３ 端末
２１ キャッシュサーバ・ソフトウェア
２２ キャッシュ領域
２６ ファイル優先度管理テーブル
３１ クラス
３３ ワイヤ
３６ 座席
３７ ユーザ
４１ ファイルサーバ
４２ パーソナルコンピュータ
４３ ＳＤメモリカード（Ｒ）
４５ ファイル優先度テーブル作成手段
４６ サービス情報リスト
４７ クラス情報リスト
４８ ネットワーク構成情報リスト
４９ ファイルアクセス履歴データベース
６１ ネットワーク送信機能
６２ ネットワーク受信機能

Claims (4)

1. 要求されたファイルを送信するサーバと、
   サーバから送信されたファイルを受信してユーザにサービスを提供する端末と、
   前記サーバから送信されたファイルを前記端末に転送する中継器とを有し、
   前記中継器は、
   ファイル優先度管理テーブルと、
   キャッシュ領域部と、
   キャッシュ制御部とを有し、
   前記優先度管理テーブルは、
   前記中継器が提供可能なサービスと、
   前記中継器に接続された端末のユーザとに基づいたファイル優先度情報を有し、
   前記キャッシュ制御部が、前記ファイル優先度情報にしたがって、優先度の高いファイルを優先的に保持するよう前記キャッシュ領域部内のファイル構成を適時に更新することを特徴とするキャッシュサーバ・システム。
2. サービスで使用するファイルを記述したサービス情報リストと、
   前記端末を介して利用している前記中継器ごとにユーザをグループ化したユーザグループ情報リストと、
   前記中継器と前記端末のネットワーク構成を記述したネットワーク構成リストと、
   ファイルへのアクセス履歴を記録したファイルアクセス履歴データベースとを有する蓄積部と、
   ファイル優先度管理テーブル作成手段を備える計算部と、
   前記ファイル優先度管理テーブルを保存することが可能なメディア部とを有し、
   前記ファイル優先度管理テーブル作成手段が、前記サービス情報リストと前記クラス情報リストと前記ネットワーク構成情報リストの情報に基づいて、前記ファイルアクセス履歴データベースから前記ファイル優先度管理テーブルを作成し、さらに前記メディア部に保存することを特徴とするファイル優先度管理テーブル作成装置。
3. 請求項２記載の前記ファイル優先度管理テーブル作成装置において更新された前記メディア部を用いて、前記中継器が有する前記ファイル優先度管理テーブルを更新することを特徴とする請求項１記載のキャッシュサーバ・システム。
4. 請求項２に記載のファイル優先度管理テーブル作成装置が前記ファイル優先度管理テーブルを配信する送信手段をさらに備え、
   請求項１記載のキャッシュサーバ・システムの前記中継器が前記ファイル優先度管理テーブルを受信する受信手段をさらに備え、前記中継器内の前記ファイル優先度管理テーブルを更新することを特徴とするキャッシュサーバ・システム。
   
   

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