JP2007310878A - ファイルを保存するディスクの空間を割り当てる方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ファイルを保存するディスクの空間を割り当てる方法及び装置を提供する。
【解決手段】 （ａ）所定基準値以上のサイズを有する空いている区間を組合わせて構成できる第１集合を検索するステップと、（ｂ）第１集合のうち、総サイズがデータのサイズ以上である第２集合を検索するステップと、（ｃ）第２集合のうち、所定基準点からの探索時間が最も短い集合をデータに割り当てるステップと、を含むことを特徴とするデータを記録するためにディスクの空間を割り当てる方法である。これにより、ディスクに存在する空いている区間を基準点からの距離だけでなく、サイズによって変わる探索時間を考慮して空いている空間を割り当てるので、単純に基準点からの距離のみを考慮して割当てる場合より探索時間を短縮させうる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ファイルシステムに係り、さらに詳細には、ファイルを記録するためのディスクの空間を割り当てる方法及び装置に関する。

ＦＡＴ、ＸＦＳ、Ｅｘｔ２など現存する多様なファイルシステムが指向する目的のうち一つは、ディスクにファイルを保存する時に、そのファイルを構成するデータを最大限近い所に位置させることである。これは、ディスクヘッドがファイルを読み取る時にかかる探索時間を最小化するためであるが、一つのファイルを構成するデータが近接性を有して保存されるためには、ディスクの空いている空間を適切に割当てねばならない。

図１は、従来の技術によって空いている空間を割り当てる方法を説明するための図である。図１に示されたａないしｊは、それぞれ一つのブロックを表すが、ブロックのサイズは、ファイルシステムによって可変的である。図１で、暗いブロックは、既に他のデータが割当てられたブロックを表し、明るいブロックは、空いているブロックを表す。基準点は、これから保存しようとするデータ（以下、目的データと称す）と関連したデータが最後に保存された位置を表すが、言い換えれば、目的データが保存された場合に、ディスクヘッドが目的データを読み取る直前に位置する場所となる。

直観的に、かつ経験的に、距離が遠いほど探索時間が長くなるので、従来の技術では、基準点から近い所に位置した空いているブロックから割り当て始めて目的データのサイズをカバーするまで空いているブロックを順次に割り当て始める。したがって、図１のように、空いているブロックが位置する場合に、従来の技術によれば、ｄ、ｆ、ｊ、ｊの順に割り当て始める。

しかし、多数のブロックを読み取る場合に、総距離と総探索時間とが必ずしも正比例するものではない。それは、同じサイズのファイルを保存しても、多数の離隔されたブロックに分散して保存することより一つの連続されたブロックに保存する場合に、そのファイルを読み取るための探索時間がさらに短縮されるので、基準点からの距離だけでなく、このような要因も考慮せねばならないためである。多数のブロックに一つのファイルと関連したデータが分散されて保存された場合に、正確な探索時間は、ファイルシステムによる探索曲線によって決定される。したがって、従来の技術によれば、図１のように、例えば、目的データのサイズが二ブロックサイズとするとき、探索曲線によってｉ及びｊを割り当てることが最も短い探索時間を有する場合にも、基準点からの距離のみを考慮して空いている空間を割り当てるので、結局、ｄ、ｆを割り当てて最適化された結果を得られないという問題がある。

本発明は、割当てられる空いている区間のサイズによる実際探索時間を考慮してディスクの空間を割り当てる装置及び方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための本発明は、データを記録するためにディスクの空間を割り当てる方法において、（ａ）所定基準値以上のサイズを有する空いている区間を組合わせて構成できる集合のうち、総サイズが前記データのサイズ以上である集合を検索するステップと、（ｂ）前記検索された集合のうち、所定基準点からの探索時間が最も短い集合を前記データに割り当てるステップと、を含むことを特徴とする。

このとき、前記（ａ）ステップで検索された集合がない場合に、（ｃ）前記基準点から所定範囲内に存在し、前記データのサイズ以上である空いている区間を前記データに割り当てるステップをさらに含むことが望ましい。

また、（ｄ）前記基準点から前記所定範囲内に前記データのサイズ以上である空いている区間が存在していない場合に、前記所定範囲外の空いている区間のうち、前記データのサイズ以上である区間を前記データに割り当てるステップをさらに含むことが望ましい。

また、（ｅ）前記所定範囲外にも前記データのサイズ以上である空いている区間がない場合に、前記ディスクの空いている区間のうち最大区間を前記データに割り当て、前記ディスクに空いている区間が存在していない場合にエラーメッセージを出力するステップと、（ｆ）前記（ｄ）ステップで前記最大区間が割当てられた場合に、前記最大区間が終わる点を新たな基準点とし、前記データのサイズから前記最大区間のサイズを減算した値を新たなデータのサイズとして、前記（ａ）ステップないし前記（ｅ）ステップを行うステップとをさらに含むことが望ましい。

また、前記（ａ）ステップないし前記（ｆ）ステップは、前記エラーメッセージが出力されるか、または前記データが成功的に割当てられるまで反復して行うことが望ましい。

また、前記（ｃ）ステップで、前記基準点から所定範囲内に存在し、前記データのサイズ以上である空いている区間が複数である場合に、そのうち、前記基準点から最も近い区間を前記データに割り当てることが望ましい。

また、前記（ｄ）ステップで、前記所定範囲外の空いている区間のうち、前記データのサイズ以上である区間が複数である場合に、そのうち、前記基準点から最も近い区間を前記データに割り当てることが望ましい。

また、本発明は、前記ディスク空間の割り当て方法をコンピュータで実行させるためのコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。

また、本発明は、データを記録するためにディスクの空間を割り当てる装置において、所定基準値以上のサイズを有する空いている区間を組合わせて構成できる集合のうち、総サイズが前記データのサイズ以上である集合を検索し、前記検索された集合のうち、所定基準点からの探索時間が最も短い集合を前記データに割り当てる第１アルゴリズムを行う第１アルゴリズム実行部を備えることを特徴とする。

前記ディスク空間の割り当て装置は、前記第１アルゴリズムによって検索された集合がない場合に、前記基準点から所定範囲内に存在し、前記データのサイズ以上である空いている区間を前記データに割り当て、前記基準点から前記所定範囲内に前記データのサイズ以上である空いている区間が存在していない場合に、前記所定範囲外の空いている区間のうち、前記データのサイズ以上である区間を前記データに割り当て、前記所定範囲外にも前記データのサイズ以上である空いている区間がなければ、前記ディスクの空いている区間のうち、最大区間を前記データに割り当て、前記ディスクに空いている区間が存在していない場合に、エラーメッセージを出力する第２アルゴリズムを行う第２アルゴリズム実行部をさらに備えることが望ましい。

また、前記第２アルゴリズムによって前記最大区間が割当てられた場合に、前記最大区間が終わる点を新たな基準点に設定し、前記データのサイズから前記最大区間のサイズを減算した値を新たなデータのサイズに設定して、前記第１アルゴリズム実行部が前記第１アルゴリズムを行うように制御する制御部をさらに備えることが望ましい。

本発明によれば、ディスクに存在する空いている区間を基準点からの距離だけでなく、サイズによって変わる探索時間を考慮して空いている空間を割り当てるので、単純に基準点からの距離のみを考慮して割り当てる場合より探索時間を短縮させうる。

以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。

図２は、本発明によってディスクの空間を割り当てる過程を示すフローチャートである。

ステップ２１０では、第１アルゴリズムを行うが、第１アルゴリズムは、基準点から一定距離内にある一定サイズ以上の空いている区間を利用して割当てを試みる方法であって、これについての詳細な説明は、図３を参照して後述する。ここで、区間は、一つのブロックまたは連続する複数のブロックを意味し、以下、同一である。

ステップ２２０では、第１アルゴリズムによって目的データのための空いている空間が何れも割当てられたかを判断するが、割当てが完了していない場合に、ステップ２３０で第２アルゴリズムを行う。第２アルゴリズムは、サイズの大きい空いている区間を優先的に割り当てる方法であって、これについての詳細な説明は、図４を参照して後述する。もし、第１アルゴリズムによって目的データのための空いている空間が何れも割当てられたら、手順は終了する。

ステップ２４０では、第２アルゴリズムによって目的データの割当てが成功的に完了したか否かを判断し、ステップ２５０では、割当てが成功的に完了していない場合に、ディスクにまだ空いている空間が存在するか否かを判断し、ステップ２６０では、ステップ２５０での判断結果、ディスクにまだ空いている空間が存在する場合に、基準点及び目的データサイズを再設定して、第１アルゴリズムを再び行うための新たな入力値を生成する。このような第１アルゴリズム及び第２アルゴリズムは、目的データのための空いている空間が成功的に割当てられるか、またはディスクにそれ以上目的データを保存しうる空間がなくなるまで、交互に反復して行われる。

図３は、本発明による第１アルゴリズムを行う過程を示すフローチャートである。

一般的に、ほとんどのファイルシステムは、空いている空間についてのメタデータを管理するが、例えば、ＸＦＳでは、Ｂ＋ツリーを利用して空いている空間をその位置及びサイズによって整列して管理する。本発明では、それ以外にもＬ_ｉというメタデータを使用するが、Ｌ_ｉは、所定範囲の値を有するｉに対して、前記ディスクの空いている区間のうち、サイズが２^ｉ個のブロック数以上である区間で構成された集合である。すなわち、Ｌ_１には、ディスク内で２^１個のブロック数以上のサイズを有する空いている区間が含まれる。但し、全てのｉに対してＬ_ｉを生成せず、制限された範囲の値を有するｉに対してＬ_ｉを生成することが経済的な側面で望ましいが、本発明では、ｉ１≦ｉ≦ｉ_２であるｉに対してのみＬ_ｉを生成する。

ステップ３１０では、このようなＬ_ｉを生成するが、ここには、ｉ_１及びｉ_２を決定する過程が含まれる。ｉ_１及びｉ_２は、ｉの範囲、すなわち、第１アルゴリズムで目的データを割り当てるために組合わせる空いている区間の最小サイズを決定する。

例えば、ｉ_２＝ｍｉｎ（Ｎ，] ｌｏｇ_２（ｒｅｑ＿ｌｅｎ）［）、ｉ１＝ｍａｘ（［ｌｏｇ_２（ｒｅｑ＿ｌｅｎ）］−Ｃ，０）のように決定しうるが、ｒｅｑ＿ｌｅｎは、目的データのサイズ、Ｃは、定数、Ｎ＝［ｌｏｇ_２（Ｖ／Ｂ）］であり、Ｖは、前記ディスク全体の容量、Ｂは、ファイルシステムのブロックサイズである。一方、］［は切上げ、［］は切下げを表す数学演算子である。すなわち、目的データのサイズによってｉの最大値が決定され、定数Ｃによってｉの最小値が決定される。

ステップ３２０では、Ｗ_ｉ、Ｚ_ｉ、Ｍ_ｉを決定する。

Ｗ_ｉは、各ｉに対してＬ_ｉに属する空いている区間のうち、所定数の区間で構成された集合であるが、Ｌ_ｉに属する空いている区間のうち、左側に位置したｕ個の区間及び右側に位置したｖ個の区間で構成される。各ｉに対してＬ_ｉの全ての空いている区間を検索するのは経済的でないので、その検索範囲を制限したものであるが、例えば、ｕは、以下の条件によるようにしうる。

（１）ｕ≦］ｒｅｑ＿ｌｅｎ／２^ｉ［
（２）ｌ（ｌ_１）＋ｌ（ｌ_２）＋．．．ｌ（ｌ_ｕ）≧ｒｅｑ＿ｌｅｎと同時にｌ（ｌ_１）＋ｌ（ｌ_２）＋．．．ｌ（ｌ_ｕ−１）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであるか、またはｌ（ｌ_１）＋ｌ（ｌ_２）＋．．．ｌ（ｌ_ｕ）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎ
同様に、ｖも、以下の条件によるようにしうる。

（１）ｖ≦］ｒｅｑ＿ｌｅｎ／２^ｉ［
（２）ｌ（ｒ_１）＋ｌ（ｒ_２）＋．．．ｌ（ｒ_ｖ）≧ｒｅｑ＿ｌｅｎと同時にｌ（ｒ_１）＋ｌ（ｒ_２）＋．．．ｌ（ｒ_ｖ−１）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであるか、またはｌ（ｒ_１）＋ｌ（ｒ_２）＋．．．ｌ（ｒ_ｖ）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎ
前記数学式で、ｌ（ｘ）は、区間ｘのサイズを表す関数である。

すなわち、前記数学式によれば、Ｌ_ｉで基準点を中心に左側に位置した区間のうち、目的データのサイズ以上にする最小数であるｕ個の区間であるｌ_１，ｌ_２，ｌ_３，．．．，ｌ_ｕ及び基準点の右側に位置した区間のうち、目的データのサイズ以上にする最小数であるｖ個の空いている区間であるｒ１，ｒ２，ｒ３，．．．，ｒｖがＷ_ｉを構成する。このとき、ｌ_ｋよりはｌ_ｋ＋１が基準点からさらに遠く離隔された区間である。一方、Ｌ_ｉで基準点の左側に存在する区間の総和のサイズが目的データのサイズより小さくｕを定めることもでき、これは、基準点の右側に存在する空いている区間についても同様である。それは、第１アルゴリズムは、Ｗ_ｉに属する区間を組合わせて目的データ以上の空いている空間を確保して目的データを割り当てることが目的であるが、ｕ個の区間の和が目的データのサイズより小さくても、基準点の右側にあるｖ個の区間と組合わせれば、その総和のサイズが目的データのサイズより大きくなることもあるためである。

Ｚ_ｉは、各ｉに対して、Ｗ_ｉに属する区間のうち、ｗ個の連続的に位置した区間であるｚ_ｉ１，ｚ_ｉ２，．．．，ｚ_ｉｗで構成できる集合の集合である。Ｗ_ｉには、ｕ＋ｖ個の区間があるが、これらのうち、連続的に位置したｗ個の区間で組合わせ可能な集合を何れも含むことがＺ_ｉである。言い換えれば、Ｚ_ｉは、集合の集合である。このとき、ｗは、目的データのサイズ以上である空いている空間のサイズを確保するための最小値である。すなわち、ｌ（ｚｉ１）＋ｌ（ｚｉ２）＋．．．＋ｌ（ｚｉｗ）≧ｒｅｑ＿ｌｅｎであり、ｌ（ｚｉ１）＋ｌ（ｚｉ２）＋．．．＋ｌ（ｚｉ（ｗ−１））＜ｒｅｑ＿ｌｅｎである。

Ｍ_ｉは、各ｉに対してＺ_ｉに属する集合のうち、最小の探索時間を有する集合である。すなわち、前述したように、Ｚ_ｉには、複数の集合がありうるが、そのうち、基準点からの探索時間が最も短い集合がＭ_ｉとなる。言い換えれば、各ｉに対して、Ｗ_ｉに属する区間を組合わせて目的データを何れも割り当てる時に、最適の組合わせが、すなわち、Ｍ_ｉとなる。

ステップ３３０では、各ｉに対して決定したＭ_ｉのうち、最小の探索時間を有する集合を決定する。ステップ３４０では、Ｍ_ｉの最小値が存在するか否かを判断し、ステップ３５０では、Ｍ_ｉの最小値が存在する場合に、該当集合に属する区間を目的データに割り当てる。Ｍ_ｉの最小値が存在していない場合には、Ｗ_ｉに属する全ての区間の総和が目的データのサイズより小さい場合である。本発明によれば、Ｍ_ｉの最小値が存在していない場合、第１アルゴリズムが終了し、第２アルゴリズムが行われる。以下で、第２アルゴリズムについて詳細に説明する。

図４は、本発明による第２アルゴリズムを行う過程を示すフローチャートである。

ステップ４１０では、所定範囲内で目的データサイズ以上である空いている区間を検索する。ここで、所定範囲は、基準点から一定距離内に限定することが望ましい。ステップ４２０では、ステップ４１０での検索が成功したか否かを判断し、ステップ４７０では、ステップ４１０での検索が成功した場合に、検索された区間を目的データに割り当てる。このとき、検索された区間が複数である場合には、探索時間を短縮させるために基準点から最も近い所に位置した区間を割り当てることが望ましい。

ステップ４３０では、ステップ４１０での検索が失敗した場合に、ディスク全体に目的データサイズ以上である空いている区間が存在するか否かを判断し、ステップ４７０では、ステップ４３０での判断結果、ディスク全体に目的データサイズ以上である空いている区間が存在する場合に、該当区間を目的データに割り当てる。この時にも目的データサイズ以上である空いている区間が複数である場合には、探索時間を短縮するために基準点から最も近い所に位置した区間を割り当てることが望ましい。

ステップ４４０では、ステップ４３０での判断結果、ディスク全体に目的データサイズ以上である空いている区間が存在していないと判断された場合に、ディスク全体に区間のサイズと関係なく、空いている区間が存在するか否かを判断する。ステップ４６０では、ステップ４４０での判断結果、空いている区間がない場合にエラーメッセージを出力する。ステップ４５０では、ステップ４４０での判断結果、空いている区間が存在する場合に存在する区間のうち、最大区間を選択し、ステップ４７０では、ステップ４５０で選択した最大区間を目的データの一部に割り当てる。

一方、ステップ４１０では、所定範囲内で目的データサイズ以上である空いている区間を探すために各ブロックを実際に検査せねばならないが、ステップ４３０及びステップ４４０では、直接検査せず、ファイルシステムで管理する目録を参照して容易に分かる。例えば、ＸＦＳでは、空いている空間に関する情報を位置及びサイズによってＢ＋ツリーで管理するので、これを参照して検索しうる。

図５は、本発明によってディスクの空間を割り当てる装置の構造を示すフローチャートである。図５を参照するに、本発明によるディスク空間の割当て装置は、第１アルゴリズム実行部５１０、第２アルゴリズム実行部５２０及び制御部５３０を備える。

第１アルゴリズム実行部５１０は、前述した第１アルゴリズムを行って目的データのための空いている空間を割り当てる。

このような第１アルゴリズム実行部５１０は、Ｌ_ｉ生成部５１１、Ｗ_ｉ生成部５１２、Ｚ_ｉ生成部５１３、第１選択部５１４、第２選択部５１５及び割当部５１６を備える。

Ｌ_ｉ生成部５１１は、ｉ_１及びｉ_２を決定し、これにより、Ｌ_ｉを生成し、Ｗ_ｉ生成部５１２は、Ｌ_ｉからＷ_ｉを生成する。

Ｚ_ｉ生成部５１３は、Ｗ_ｉからＺ_ｉを生成し、第１選択部５１４は、各Ｚ_ｉに属する集合のうち、最小探索時間を有する集合を選択する。

第２選択部５１５は、第１選択部５１４で選択された集合のうち、最小探索時間を有する集合を選択し、割当部５１６は、第２選択部５１５で選択した集合に属する区間を目的データに割り当てる。

各パラメータについての説明は、既に前述したことがあるので、ここでは省略する。

第２アルゴリズム実行部５２０は、第１アルゴリズム実行部５１０による割当てが失敗した場合に、第２アルゴリズムを行って目的データのための空いている区間の割当を試み、ディスクにそれ以上空いている空間がない場合に、エラーメッセージを出力する。

制御部５３０は、第２アルゴリズム実行部５２０が目的データ全体について区間を割り当てられず、目的データの一部に対する区間を割り当てた場合に、目的データのサイズから割り当てた区間のサイズを減算した値を新たな目的データのサイズに設定し、割り当てた区間が終わる位置を新たな基準点に設定して第１アルゴリズム実行部５１０に伝達することによって、第１アルゴリズム実行部５１０が新たな入力値を基礎として第１アルゴリズムを行わせる。また、制御部５３０は、第１アルゴリズム実行部５２０によってエラーメッセージが出力されるか、または目的データ全体のための空いている空間が成功的に割当てられるまで前記設定動作を反復することによって、第１アルゴリズム及び第２アルゴリズムを交互に行う。

図６は、本発明の第１実施形態によってディスクの空間を割り当てる方法を説明するための図である。暗い部分は、既に割当てられた空間を表し、明るい部分は、空いている空間を表し、図６に示された部分外の全ての部分は、既に割当てられたと仮定する。図６を参照するに、基準点の左側にそのサイズが１（ブロック）である空いている区間ａ、ｂがあり、基準点の右側にそれぞれサイズが２、４、３（ブロック）である空いている区間ｃ、ｄ、ｅがある。本実施形態では、目的データのサイズが４（ブロック）、Ｃ＝２、Ｎ＝２０であると仮定する。

まず、ｉ_２＝ｍｉｎ（２０，]ｌｏｇ_２４［）であるので、２となり、ｉ_１＝ｍａｘ（［ｌｏｇ_２４］−２，０）であるので、０となる。したがって、Ｌ_０、Ｌ_１、Ｌ_２を生成せねばならず、その結果は、次の通りである。

Ｌ_２：｛ｄ｝
Ｌ_１：｛ｃ，ｄ，ｅ｝
Ｌ_０：｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ｝
ここで、Ｗ_ｉを決定すれば、その結果は、次の通りである。

Ｗ_２：｛ｄ｝
Ｗ_１：｛ｃ，ｄ｝
Ｗ_０：｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ｝
次いで、Ｗ_ｉからＺ_ｉを決定すれば、その結果は、次の通りである。

Ｚ_１：｛ｄ｝
Ｚ_２：｛ｃ，ｄ｝、｛ｄ｝
Ｚ_３：｛ａ，ｂ，ｃ｝、｛ｂ，ｃ，ｄ｝、｛ｃ，ｄ｝、｛ｄ｝
これから、各ｉ別にＺ_ｉに属する集合のうち、最小の探索時間を有する集合を選択してＭ_ｉを決定し、Ｍ_ｉのうち最小の探索時間を有する集合を決定し、決定された集合に属する区間を目的データに割り当てればよい。

図７は、本発明の第２実施形態によってディスクの空間を割り当てる方法を説明するための図である。暗い部分は、既に割当てられた空間を表し、明るい部分は、空いている空間を表し、図７に示された部分外の全ての部分は、既に割当てられたと仮定する。

また、本実施形態では、目的データのサイズが８、Ｃ＝２、Ｎ＝２０であると仮定する。

ｉ_２＝ｍｉｎ（２０，]ｌｏｇ_２８［）であるので、３となり、ｉ_１＝ｍａｘ（［ｌｏｇ_２８］−２，０）であるので、１となる。したがって、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３を生成せねばならず、その結果は、次の通りである。

Ｌ_３：ｅｍｐｔｙ
Ｌ_２：｛ｄ｝
Ｌ_１：｛ｄ｝
ここで、Ｗ_ｉを決定すれば、その結果は、次の通りである。

Ｗ_３：ｅｍｐｔｙ
Ｗ_２：｛ｄ｝
Ｗ_１：｛ｄ｝
次いで、Ｗ_ｉからＺ_ｉを決定せねばならないが、Ｗ_２及びＷ_１で選択できる唯一の区間であるｄのサイズは、目的データのサイズより小さいので、結局、第１アルゴリズムによる割当ては失敗した。したがって、第２アルゴリズムが行われる。

図示したように、ディスク内に目的データのサイズ以上である空いている区間が存在していないので、空いている区間のうち、最大区間である区間ｄが目的データの一部に割当てられる。区間ｄが目的データの一部に割当てられたので、まだ割当てられていない目的データの部分は、１（ブロック）のサイズを有する。したがって、区間ｄが終わる地点を新たな基準点に設定し、１（ブロック）を新たな目的データのサイズに設定して第１アルゴリズムを行えば、ｉ_２＝ｍｉｎ（２０，]ｌｏｇ_２１［）であるので、０となり、ｉ_１＝ｍａｘ（［ｌｏｇ_２１］−２，０）であるので、０となる。したがって、Ｌ_０を生成すれば、次の通りである。

Ｌ_０：｛ａ，ｂ，ｃ｝
これからＷ_０を決定すれば、次の通りである。

Ｗ_０：｛ｃ｝
これからＺ_０を決定すれば、次の通りである。

Ｚ_０：｛ｃ｝
したがって、追加的に割り当てる区間は、区間ｃとなるので、結局、本発明によって初期の目的データには、｛ｃ，ｄ｝が割当てられる。

図８は、本発明の第３実施形態によってディスクの空間を割り当てる方法を説明するための図である。図８を参照するに、ディスクの状態は、図７と同じであるが、定数Ｃが、図７とは異なり、３の値を有する。

第１アルゴリズムを行えば、ｉ_２＝ｍｉｎ（２０，]ｌｏｇ_２８［）であるので、３となり、ｉ_１＝ｍａｘ（［ｌｏｇ_２８］−３，０）であるので、０となる。したがって、Ｌ_０、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３を生成せねばならず、その結果は、次の通りである。

Ｌ_３：ｅｍｐｔｙ
Ｌ_２：｛ｄ｝
Ｌ_１：｛ｄ｝
Ｌ_０：｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ｝
ここで、Ｗ_ｉを決定すれば、その結果は、次の通りである。

Ｗ_３：ｅｍｐｔｙ
Ｗ_２：｛ｄ｝
Ｗ_１：｛ｄ｝
Ｗ_０：｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ｝
次いで、Ｗ_ｉからＺ_ｉを決定すれば、その結果は、次の通りである。

Ｚ_３：ｅｍｐｔｙ
Ｚ_２：ｅｍｐｔｙ
Ｚ_１：ｅｍｐｔｙ
Ｚ_０：｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ｝
結局、本実施形態では、｛ａ，ｂ，ｃ，ｄ｝が目的データに割当てられる。

図７の実施形態に対する結果と図８の実施形態に対する結果とを比較すれば、図８では、Ｃの値を２ではない３としてｉの範囲を広げ、それにより、他の結果を得た。したがって、Ｃの値によって結果が変わり、Ｃの値を適切に調節することによって最適化された結果が得られるということが分かる。

図９は、本発明の第４実施形態によってディスクの空間を割り当てる方法を説明するための図である。

本実施形態では、目的データのサイズが１２（ブロック）、Ｃ＝２、Ｎ＝２０であると仮定する。

暗い部分は、既に割当てられた空間を表し、明るい部分は、空いている空間を表し、図９に示された部分外の全ての部分は、既に割当てられたと仮定する。

まず、ｉ_２＝ｍｉｎ（２０，]ｌｏｇ_２１２［）であるので、４となり、ｉ_１＝ｍａｘ（［ｌｏｇ_２１２］−２，０）であるので、２となる。したがって、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４を生成せねばならず、その結果は、次の通りである。

Ｌ_４：ｅｍｐｔｙ
Ｌ_３：｛ｃ｝
Ｌ_２：｛ｃ｝
ここで、Ｗ_ｉを決定すれば、その結果は、次の通りである。

Ｗ_４：ｅｍｐｔｙ
Ｗ_３：｛ｃ｝
Ｗ_２：｛ｃ｝
次に、Ｗ_ｉからＺ_ｉを決定すれば、その結果は、次の通りである。

Ｚ_４：ｅｍｐｔｙ
Ｚ_３：ｅｍｐｔｙ
Ｚ_２：ｅｍｐｔｙ
したがって、第１アルゴリズムによる割り当ては失敗したので、第２アルゴリズムが行われる。

空いている区間のうち、最大区間である区間ｃが目的データの一部に割当てられる。区間ｃが目的データの一部に割当てられたので、まだ割当てられていない目的データの部分は、４（ブロック）のサイズを有する。したがって、区間ｃが終わる地点を新たな基準点に設定し、４（ブロック）を新たな目的データのサイズに設定して、再び第１アルゴリズムを行えば、ｉ_２＝ｍｉｎ（２０，]ｌｏｇ_２４[）であるので、２となり、ｉ_１＝ｍａｘ（［ｌｏｇ_２４］−２，０）であるので、０となる。したがって、Ｌ_０、Ｌ_１、Ｌ_２を生成せねばならず、その結果は、次の通りである。

Ｌ_２：ｅｍｐｔｙ
Ｌ_１：｛ｂ｝
Ｌ_０：｛ａ，ｂ｝
これにより、Ｗ_ｉを決定すれば、次の通りである。

Ｗ_２：ｅｍｐｔｙ
Ｗ_１：｛ｂ｝
Ｗ_０：｛ａ，ｂ｝
このとき、ａとｂとの総和が新たな目的データのサイズである４（ブロック）より小さいので、第１アルゴリズムによる割り当ては失敗した。したがって、再び第２アルゴリズムを行うが、区間ｃは、既に割当てられたので、残りの空いている区間のうち、最大区間である区間ｂが割当てられる。区間ｂが割当てられれば、新たな目的データのサイズは、２となり、残りの唯一の空いている区間は、ａである状態で第１アルゴリズムが行われる。ａ区間のサイズは、新たな目的データのサイズである２より小さいので、再び第２アルゴリズムが行われる。そして、第２アルゴリズムによって区間ａが割当てられた後に第１アルゴリズムが行われるが、それ以上空いている空間がないので、第２アルゴリズムが行われ、第２アルゴリズムによって、結局、エラーメッセージが出力される。

一方、前述した本発明の実施形態は、コンピュータで実行されうるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用して前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現されうる。

前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）及びキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）のような記録媒体を含む。

以上、本発明についてその望ましい実施形態を中心に説明した。当業者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態で具現されうるということが理解できる。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に表れており、それと同等な範囲内にある全ての差異点は、本発明に含まれたと解釈されねばならない。

本発明は、ファイルシステム関連の技術分野に適用可能である。

従来の技術によって空いている空間を割り当てる方法を説明するための図である。 本発明によってディスクの空間を割り当てる過程を示すフローチャートである。 本発明による第１アルゴリズムを行う過程を示すフローチャートである。 本発明による第２アルゴリズムを行う過程を示すフローチャートである。 本発明によってディスクの空間を割り当てる装置の構造図である。 本発明の第１実施形態によってディスクの空間を割り当てる方法を説明するための図である。 本発明の第２実施形態によってディスクの空間を割り当てる方法を説明するための図である。 本発明の第３実施形態によってディスクの空間を割り当てる方法を説明するための図である。 本発明の第４実施形態によってディスクの空間を割り当てる方法を説明するための図である。

Claims (31)

1. データを記録するためにディスクの空間を割り当てる方法において、
   （ａ）所定基準値以上のサイズを有する空いている区間を組合わせて構成できる第１集合を検索するステップと、
   （ｂ）前記第１集合のうち、総サイズが前記データのサイズ以上である第２集合を検索するステップと、
   （ｃ）前記第２集合のうち、所定基準点からの探索時間が最も短い集合を前記データに割り当てるステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 前記（ｂ）ステップで検索された集合がない場合に、
   （ｄ）前記基準点から所定範囲内に存在し、前記データのサイズ以上の空いている区間を前記データに割り当てるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. （ｅ）前記基準点から前記所定範囲内に前記データのサイズ以上の空いている区間が存在していない場合に、前記所定範囲外の空いている区間のうち、前記データのサイズ以上の区間を前記データに割り当てるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. （ｆ）前記ディスクに前記データのサイズ以上の空いている区間がない場合に、前記ディスクの空いている区間のうち、最大区間を前記データの一部に割り当てるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記（ｆ）ステップは、
   （ｇ）前記割当てられた最大区間が終わる点を新たな基準点とし、前記データのサイズから前記最大区間のサイズを減算した値を新たなデータのサイズとして、前記（ａ）ステップないし前記（ｆ）ステップを再び行うステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記（ｇ）ステップは、
   前記ディスクにそれ以上空いている区間が存在していないか、または前記データが成功的に割当てられるまで、前記（ａ）ステップないし前記（ｆ）ステップを反復して行うことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記ディスクにそれ以上空いている区間が存在していない場合に、エラーメッセージを出力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 前記ディスクにそれ以上空いている区間が存在していない場合に、エラーメッセージを出力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記（ｂ）ステップは、
   （ｂ１）所定範囲の値を有するｉに対して、前記ディスクの空いている区間のうち、サイズが２^ｉ個のブロック数以上である区間で構成された集合であるＬ_ｉを生成するステップと、
   （ｂ２）前記各ｉに対して、各Ｌ_ｉに属する区間のうち、所定数の区間で構成された集合であるＷ_ｉを生成するステップと、
   （ｂ３）前記各ｉに対して、各Ｗ_ｉに属する区間のうち、ｗ個の連続的に位置した区間であるｚ_ｉ１，ｚ_ｉ２，．．．，ｚ_ｉｗで構成しうる集合の集合であるＺ_ｉを生成するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記（ｃ）ステップは、
    （ｃ１）前記各ｉに対して、各Ｚ_ｉに属する集合のうち、最小探索時間を有する第３集合を選択するステップと、
    （ｃ２）前記選択された第３集合のうち、最小探索時間を有する集合を選択するステップと、
    （ｃ３）前記（ｂ２）ステップで選択された集合に属する空いている区間を前記データに割り当てるステップと、を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法：
    このとき、ｌ（ｚ_ｉ１）＋ｌ（ｚ_ｉ２）＋．．．＋ｌ（ｚ_ｉｗ）≧ｒｅｑ＿ｌｅｎであり、ｌ（ｚ_ｉ１）＋ｌ（ｚ_ｉ２）＋．．．＋ｌ（ｚ_{ｉ（ｗ−１）}）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであり、ｌ（ｘ）は、区間ｘのサイズ、ｒｅｑ＿ｌｅｎは、前記データのサイズである。
11. ｉ１≦ｉ≦ｉ２であり、
    ｉ２＝ｍｉｎ（Ｎ，]ｌｏｇ_２（ｒｅｑ＿ｌｅｎ[）、ｉ１＝ｍａｘ（［ｌｏｇ_２（ｒｅｑ＿ｌｅｎ）］−Ｃ,０）であることを特徴とする請求項１０に記載の方法：
    このとき、ｒｅｑ＿ｌｅｎは、前記データのサイズ、Ｃは、定数、Ｎ＝［ｌｏｇ_２（Ｖ／Ｂ）］であり、Ｖは、前記ディスク全体の容量、Ｂは、ファイルシステムのブロックサイズである。また、］［は、元来値をそれ以上の最も近い整数値に上げる数学演算子であり、［］は、元来値をそれ以下の最も近い整数値で数下げをする数学演算子である。
12. 前記各Ｗ_ｉは、前記生成された各Ｌｉに属する区間のうち、前記基準点の左側に位置したｕ個の区間であるｌ_１，ｌ_２，ｌ_３，．．．，ｌ_ｕ及び右側に位置したｖ個の区間であるｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，．．．，ｒ_ｖで構成されることを特徴とする請求項９に記載の方法：
    このとき、ｕ≦］ｒｅｑ＿ｌｅｎ／２^ｉ［を満足し、ｌ（ｌ_１）＋ｌ（ｌ_２）＋．．．ｌ（ｌ_ｕ）≧ｒｅｑ＿ｌｅｎと同時にｌ（ｌ_１）＋ｌ（ｌ_２）＋．．．ｌ（ｌ_ｕ−１）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであるか、またはｌ（ｌ_１）＋ｌ（ｌ_２）＋．．．ｌ（ｌ_ｕ）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであり、
    ｖ≦］ｒｅｑ＿ｌｅｎ／２^ｉ［を満足し、ｌ（ｒ_１）＋ｌ（ｒ_２）＋．．．ｌ（ｒ_ｖ）≧ｒｅｑ＿ｌｅｎと同時にｌ（ｒ_１）＋ｌ（ｒ_２）＋．．．ｌ（ｒ_ｖ−１）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであるか、またはｌ（ｒ_１）＋ｌ（ｒ_２）＋．．．ｌ（ｒ_ｖ）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであり、
    ｌ（ｘ）は、区間ｘのサイズ、ｒｅｑ＿ｌｅｎは、前記データのサイズであり、］［は、元来値をそれ以上の最も近い整数値に上げる数学演算子であり、［］は、元来値をそれ以下の最も近い整数値で数下げをする数学演算子である。
13. 前記（ｃ）ステップは、
    前記基準値を異ならせることによって検索される前記第２集合のグループそれぞれで、前記基準点からの探索時間が最も短い集合を選択するステップと、
    前記選択された集合のうち、最も探索時間の短い最適集合を選択するステップと、
    前記選択された最適集合の空いている区間に前記データを割り当てるステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記基準点から所定範囲内に存在し、前記データのサイズ以上である空いている区間が複数である場合に、そのうち、前記基準点から最も近い区間を前記データに割り当てることを特徴とする請求項２に記載の方法。
15. 前記所定範囲外の空いている区間のうち、前記データのサイズ以上の区間が複数である場合に、そのうち、前記基準点から最も近い区間を前記データに割り当てることを特徴とする請求項３に記載の方法。
16. 請求項１ないし１５のうち何れか一項に記載の方法をコンピュータで実行させるための方法を記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
17. データを記録するためにディスクの空間を割り当てる装置において、
    所定基準値以上のサイズを有する空いている区間を組合わせて構成しうる集合のうち、総サイズが前記データのサイズ以上である集合を検索し、前記検索された集合のうち、所定基準点からの探索時間が最も短い集合を前記データに割り当てる第１アルゴリズムを行う第１アルゴリズム実行部を備えることを特徴とする装置。
18. 前記第１アルゴリズムによって検索された集合のない場合に、前記基準点から所定範囲内に存在し、前記データのサイズ以上である空いている区間を前記データに割り当てる第２アルゴリズムを行う第２アルゴリズム実行部をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 前記第２アルゴリズムは、前記基準点から前記所定範囲内に前記データのサイズ以上である空いている区間が存在していない場合に、前記所定範囲外の空いている区間のうち、前記データのサイズ以上である区間を前記データに割り当てることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 前記第２アルゴリズムは、前記所定範囲外にも前記データのサイズ以上である空いている区間がなければ、前記ディスクの空いている区間のうち最大区間を前記データの一部に割り当てることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記最大区間が割当てられた場合に、前記最大区間が終わる点を新たな基準点に設定し、前記データのサイズから前記最大区間のサイズを減算した値を新たなデータのサイズに設定して、前記第１アルゴリズム実行部が前記第１アルゴリズムを再び行うように制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
22. 前記制御部は、前記ディスクにそれ以上空いている区間が存在していないか、または前記データが成功的に割当てられるまで前記制御を反復して行うことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 前記第２アルゴリズム実行部は、
    前記ディスクにそれ以上空いている区間が存在していなければ、エラーメッセージを出力することを特徴とする請求項２０に記載の装置。
24. 前記第２アルゴリズム実行部は、
    前記ディスクにそれ以上空いている区間が存在していなければ、エラーメッセージを出力することを特徴とする請求項２２に記載の装置。
25. 前記第１アルゴリズム実行部は、
    所定範囲の値を有するｉに対して、各Ｉごとに前記ディスクの空いている区間のうち、サイズが２^ｉ個のブロック数以上である区間で構成された集合であるＬ_ｉを生成するＬ_ｉ生成部と、
    前記各ｉに対して各Ｌ_ｉに属する区間のうち、所定数の区間で構成された集合であるＷ_ｉを生成するＷ_ｉ生成部と、
    前記各ｉに対して各Ｗ_ｉに属する区間のうち、ｗ個の連続的に位置した区間であるｚ_ｉ１，ｚ_ｉ２，．．．，ｚ_ｉｗで構成しうる集合の集合であるＺ_ｉを生成するＺ_ｉ生成部とを備えることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
26. 前記各ｉに対して、各Ｚ_ｉに属する集合のうち、最小探索時間を有する集合を選択する第１選択部と、
    前記第１選択部で選択された集合のうち、最小探索時間を有する集合を選択する第２選択部と、
    前記第２選択部で選択された集合に属する空いている区間を前記データに割り当てる割当部と、を備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置：
    このとき、ｌ（ｚ_ｉ１）＋ｌ（ｚ_ｉ２）＋．．．＋ｌ（ｚ_ｉｗ）≧ｒｅｑ＿ｌｅｎであり、ｌ（ｚ_ｉ１）＋ｌ（ｚ_ｉ２）＋．．．＋ｌ（ｚ_{ｉ（ｗ−１）}）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであり、ｌ（ｘ）は、区間ｘのサイズ、ｒｅｑ＿ｌｅｎは、前記データのサイズである。
27. ｉ１≦ｉ≦ｉ２であり、
    ｉ２＝ｍｉｎ（Ｎ，]ｌｏｇ_２（ｒｅｑ＿ｌｅｎ[）、ｉ１＝ｍａｘ（［ｌｏｇ_２（ｒｅｑ＿ｌｅｎ）］−Ｃ,０）であることを特徴とする請求項２６に記載の装置：
    このとき、ｒｅｑ＿ｌｅｎは、前記データのサイズ、Ｃは、定数、Ｎ＝［ｌｏｇ_２（Ｖ／Ｂ）］であり、Ｖは、前記ディスク全体の容量、Ｂは、ファイルシステムのブロックサイズであり、］［は、元来値をそれ以上の最も近い整数値に上げる数学演算子であり、［］は、元来値をそれ以下の最も近い整数値デ数下げをする数学演算子である。
28. 前記各Ｗ_ｉは、前記生成された各Ｌ_ｉに属する区間のうち、前記基準点の左側に位置したｕ個の区間であるｌ_１，ｌ_２，ｌ_３，．．．，ｌ_ｕ及び右側に位置したｖ個の区間であるｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，．．．，ｒ_ｖで構成されることを特徴とする請求項２６に記載の装置：
    このとき、ｕ≦］ｒｅｑ＿ｌｅｎ／２^ｉ［を満足し、ｌ（ｌ_１）＋ｌ（ｌ_２）＋．．．ｌ（ｌ_ｕ）≧ｒｅｑ＿ｌｅｎと同時にｌ（ｌ_１）＋ｌ（ｌ_２）＋．．．ｌ（ｌ_ｕ−１）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであるか、またはｌ（ｌ_１）＋ｌ（ｌ_２）＋．．．ｌ（ｌ_ｕ）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであり、
    ｖ≦］ｒｅｑ＿ｌｅｎ／２^ｉ［を満足し、ｌ（ｒ_１）＋ｌ（ｒ_２）＋．．．ｌ（ｒ_ｖ）≧ｒｅｑ＿ｌｅｎと同時にｌ（ｒ_１）＋ｌ（ｒ_２）＋．．．ｌ（ｒ_ｖ−１）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであるか、またはｌ（ｒ_１）＋ｌ（ｒ_２）＋．．．ｌ（ｒ_ｖ）＜ｒｅｑ＿ｌｅｎであり、
    ｌ（ｘ）は、区間ｘのサイズ、ｒｅｑ＿ｌｅｎは、前記データのサイズであり、］［は、元来値をそれ以上の最も近い整数値に上げる数学演算子であり、［］は、元来値をそれ以下の最も近い整数値で数下げをする数学演算子である。
29. 前記第１アルゴリズム実行部は、
    前記基準値を異ならせることによって検索される前記第２集合のグループそれぞれで前記基準点からの探索時間が最も短い集合を選択し、前記選択された集合のうち最も探索時間の短い最適集合を選択し、前記選択された最適集合の空いている区間に前記データを割り当てることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
30. 前記第２アルゴリズム実行部は、前記基準点から所定範囲内に存在し、前記データのサイズ以上である空いている区間が複数である場合に、そのうち、前記基準点から最も近い区間を前記データに割り当てることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
31. 前記第２アルゴリズム実行部は、前記所定範囲外の空いている区間のうち、前記データのサイズ以上である区間が複数である場合に、そのうち、前記基準点から最も近い区間を前記データに割り当てることを特徴とする請求項１９に記載の装置。

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