JP2925931B2 - ファイル・システムの副作用の選択的追加装置 - Google Patents

ファイル・システムの副作用の選択的追加装置

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JP2925931B2
JP2925931B2 JP6155409A JP15540994A JP2925931B2 JP 2925931 B2 JP2925931 B2 JP 2925931B2 JP 6155409 A JP6155409 A JP 6155409A JP 15540994 A JP15540994 A JP 15540994A JP 2925931 B2 JP2925931 B2 JP 2925931B2
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    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコンピュータシステムに
関する。更に詳細には、本発明はオペレーティングシス
テムに対して行われた呼出の効果を修正するために、シ
ステムのアプリケーションプログラムレベルで使用する
手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータシステムは階層化されてい
る。典型的なシステムでは、階層は、最下位層のハード
ウエア（例えば、プロセッサ，メモリ，大容量記憶装置
及びこれらの部品をリンクさせる通信媒体）を包含す
る。次の層はオペレーティングシステムである。オペレ
ーティングシステムはハードウエアの操作を制御し、一
連の論理デバイスを定義する。論理デバイスにおける操
作はオペレーティングシステムにより制御されるハード
ウエアにおける操作になる。オペレーティングシステム
により供給される論理デバイスはオペレーティングシス
テムよりも上位層におけるプログラムにより使用され
る。これらの階層はシステムのユーザレベルと呼ばれて
いる。
【０００３】コンピュータシステムの設計における重要
な問題点はシステムにより実行される操作が定義される
レベルである。例えば、オペレーティングシステムはア
プリケーションプログラムレベルに豊富な一連の論理デ
バイスを供給するか、又は小規模な一連の基本的論理デ
バイスを供給し、操作を行うために必要に応じてユーザ
のアプリケーションプログラムが基本的デバイスを結合
することを期待する。これはハードウエアの場合も全く
同様である。各レベルにおける設計上の二律背反は同じ
である。
【０００４】豊富な一連の論理デバイスは次のレベルに
おけるプログラミングを簡単にするが、論理デバイスを
供給するレベルの複雑性が増大し、その結果、システム
の全体的な柔軟性は低下する。特に、システムの下位層
で複雑な操作が行われる場合、これらの操作は、上位層
で利用可能な情報の恩恵無しに行わなければならない。
【０００５】ここに述べた設計上の問題点は、エーシー
エム・トランザクションズ・オン・コンピュータ・シス
テムズ(ACM Transactions on Computer Systems)，第２
巻，第４号（１９８４年１１月発行），２７７〜２８８
頁に掲載された、ジェー・エッチ・サルザー(J.H.Saltz
er)らの「システム設計におけるエンド・ツー・エンド
問題」と題する論文中に詳細に説明されている。
【０００６】二律背反の一例はバックアップファイルシ
ステムの設計によりもたらされる。バックアップファイ
ルシステムは別のファイルシステムの一部又は全部のバ
ックアップを与える。これはバックアップされているシ
ステムなので、バックアップファイルシステムはファイ
ル内容を保存するでけでなく、バックアップされている
システムの一部分の中の既知のファイル名も保存する。
ファイルについて行われる操作はバックアップファイル
システムにおけるファイルについても繰り返すことが望
ましい場合が多々ある。
【０００７】バックアップファイルシステムが存在する
場合、オリジナルファイルシステムが破壊されるか又は
動作不能になっても、失われる情報は皆無である。更
に、バックアップファイルシステムは内容と共に名称
（ネーム）も保存するので、バックアップファイルシス
テムは故障したファイルシステムで使用されていたプロ
グラムにより即座に使用することができる。言うまでも
なく、アプリケーションプログラムは常にそれ自体のバ
ックアップファイルシステムを作製することができる
が、バックアップファイルシステム問題の好ましい解決
法は常に、アプリケーションの変更なしにバックアップ
を行うことができる方法である。
【０００８】図１はバックアップファイルシステムの設
計に対する従来のアプローチを示す。多重処理コンピュ
ータシステムでは、アプリケーションプロセスで実行す
るプログラムにより特定される操作に応答して、ファイ
ルシステムはファイルに対する操作を行う。ファイルシ
ステム自体は少なくとも一つのオペレーティングシステ
ムプロセス及びハードウエア（例えば、ディスクドライ
ブ）を用いて実現される。
【０００９】アプリケーションプロセスとオペレーティ
ングシステムプロセスとの間の関係はクライアントとサ
ーバの関係である。アプリケーションプロセスは、サー
バプロセスが操作を行い、その操作の結果をアプリケー
ションプロセスに返送することを要求する。従って、シ
ステム１０１では、アプリケーションプロセス１０３
は、カーネルサーバ１１３がファイル操作１０９を行う
ことを要求する。このため、カーネルサーバ１０９は操
作を行い、そして結果１１１を返送する。
【００１０】言うまでもなく、カーネルサーバ１０９は
ディスクドライブ１１７でデータを変更することにより
操作を行う。ディスクドライブ１１７とカーネルサーバ
１１３との間のインターフェースは、所定のタイプのデ
ィスクドライブ１１７に対して特有のドライバ１１５と
呼ばれるカーネルサーバ１１３の部品である。
【００１１】従来の技術では、バックアップファイルシ
ステムはハードウエアレベル１１９とオペレーティング
システムレベル１０７において実現されていた。図１の
システム１０１ではハードウエアレベル１０９において
実現されている。ディスクドライブ１１７はサーバ１１
３に対して通常のディスクドライブとして出現するが、
ミラーディスク１１９（ａ）及び１１９（ｂ）を包含す
る。
【００１２】各ファイルは両方のディスクのコピーを有
し、ファイルを変更する操作は各ディスクのコピーに対
して行われる。従って、各ディスクはファイルシステム
のコピーを包含する。ディスクの一方が壊れても、他の
ディスクのシステムは依然として利用可能である。言う
までもなく、システム１０１の特別な欠点は特定のハー
ドウエアを必要とすることである。
【００１３】バックアップファイルシステム１２１及び
１２３はオペレーティングシステムレベルで実現され
る。システム１２１は２つの非ミラーディスク１２３
（ａ）及び１２３（ｂ）を有する。各ディスクは別個の
ドライバ１１５（ａ）及び１１５（ｂ）を有する。サー
バ１１３がファイルの作成，削除又はその他の変更など
のファイル操作を行う場合、ドライバ１１５（ａ）はド
ライブ１２３（ａ）にこの操作を行わせ、ドライバ１１
５（ｂ）はドライブ１２３（ｂ）にこの操作を行わせ
る。
【００１４】結果的に、ドライブ１２３（ａ）とドライ
ブ１２３（ｂ）にファイルシステムの同一コピーが存在
する。システム１２１はもはや特別なハードウエアを必
要としないが、変更されたオペレーティングシステムは
依然として必要である。更に、変更はドライバ１１５
（ａ）及び（ｂ）について行わなければならないので、
この変更はカーネルサーバ１１３の最下位層で行わなけ
ればならない。
【００１５】バックアップファイルシステム１２３も２
つの非ミラーディスク１２３（ａ）及び１２３（ｂ）を
有するが、各ディスクは別個のサーバ１２５及び１２７
により駆動される。サーバ１２５は第１のディスク１２
３（ａ）についてファイル操作１０９を行う。このファ
イル操作がファイルの作成，削除又はその他の変更であ
る場合、サーバ１２５はファイル操作メッセージもバッ
クアップサーバ１２７に送信する。そして、その後、同
じファイル操作を行う。
【００１６】その結果、アプリケーションプロセス１０
３により現に使用されているファイルシステムのコピー
が両方のディスクドライブ１２３（ａ）及び１２３
（ｂ）に存在する。バックアップファイルシステム１２
３は一般的に、多数のコンポーネントコンピュータシス
テム１３１を含む分散コンピュータシステムで実現され
る。このようなシステムでは、アプリケーションプロセ
ス１０３，カーネルサーバ１２５及びディスクドライブ
１２３は一般的に、１個のコンポーネントシステム１３
１（ａ）に存在するが、バックアップサーバ１２７及び
ディスクドライブ１２３（ｂ）は別のコンポーネントシ
ステム１３１（ｂ）に存在する。
【００１７】システム１２１と同様に、システム１２３
はオペレーティングシステムの変更を必要とするが、ア
プリケーションプロセス１０３に関するファイルを変更
するときに常にメッセージをサーバ１２７に送るように
サーバ１２５を変更するだけでよい。バックアップサー
バ１２７は、コンポーネントシステム１３１（ｂ）につ
いて他のプロセスからのファイル操作１０９に応答する
のと全く同じ方法でこのメッセージに応答する。
【００１８】システム１０１，１２１及び１２３は何れ
もバックアップファイルの作成に有効であるが、これら
は全て重大な欠陥を有する。第１に、これらのシステム
は特別なハードウエア又はオペレーティングシステムの
変更のどちらかを必要とし、その結果、携帯型にはなら
ない。
【００１９】これらのシステムが実行されるべきコンピ
ュータシステムは特別なハードウエア又は特別なオペレ
ーティングシステムを有しない場合、これらのコンポー
ネントを獲得しなければならない。更に、システム１０
１，１２１又は１２３が一旦使用状態になると、全ての
交替用コンピュータシステムは特別なハードウエア又は
特別なオペレーティングシステムを有しなければならな
い。
【００２０】第２に、システム１０１，１２１及び１２
３はハードウエアレベル１０９又はオペレーティングシ
ステムレベル１０７で動作するので、全てのファイルが
これらのシステムに均等に出現し、これらのシステムは
アプリケーションプロセス１０３により変更された全て
のファイルをバックアップするだけである。
【００２１】しかし、一般的に、全てのファイルをバッ
クアップする必要は無い。ＵＮＩＸ（登録商標）オペレ
ーティングシステムにおけるファイルを分析したとこ
ろ、ファイルシステム中のファイルのうちの５０〜６０
％は３分間未満の寿命しか有しない一時的作業ファイル
であることが判明した。多くの場合、これらのファイル
のうちの殆どのものがバックアップする必要の無いもの
である。
【００２２】しかし、カーネルサーバ１１３に対してこ
れらのファイルを識別する方法が存在しない。言うまで
もなく、不必要なバックアップを行うことはシステム計
算リソース及びシステム記憶リソースの浪費である。
【００２３】不必要なバックアップは前記の一般的問題
の特別な事例である。ユーザから操作が行われれば行わ
れるほど、この操作に関する情報はシステムにとって利
用されなくなる。バックアップの事例で示されるよう
に、結果は殆ど例外無く、システムリソースの非効率な
使用ということになる。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ユーザ情報が有用な操作をアプリケーションプログ
ラムの変更無しにユーザレベルで実行できるシステムを
提供することである。
【００２５】本発明の別の目的は、ユーザレベルで動作
し、従って、携帯することができ、かつ、バックアップ
されるべきファイルに関するユーザ情報の利点を利用で
きるバックアップファイルシステムを提供することであ
る。
【００２６】
【課題を解決するための手段】前記の問題点は本発明の
ユーザレベルバックアップファイルシステムにより解決
される。本発明のバックアップファイルシステムは、カ
ーネルサーバにファイルコマンドを供給する標準的な一
連のライブラリルーチンを、標準的な一連のライブラリ
ルーチンの操作をエミュレートし、また、バックアップ
ファイルシステムも処理する一連のライブラリルーチン
に置き換える。アプリケーションプログラムが、ファイ
ルを変更する操作を指定する場合、この操作のための代
替ライブラリルーチンはこの操作を実行する。
【００２７】代替ライブラリルーチンは２つの行為を行
う。すなわち、カーネルサーバに指定操作を実行させ、
そして、カーネルサーバにより実際に行われる操作を指
定するメッセージを別のコンピュータシステムにおける
ユーザレベルバックエンドサーバに供給する。次いで、
ユーザレベルバックエンドサーバは、このメッセージで
指定されたファイル操作を他のコンピュータシステムに
おけるカーネルサーバに供給する。
【００２８】従って、バックアップファイルの作成及び
保守は代替ライブラリルーチンにより行われるファイル
操作の副作用になる。バックアップファイルシステムの
全てのコンポーネントはユーザレベルに存在し、そし
て、代替ライブラリルーチンはアプリケーションプログ
ラムにより元々使用されるライブラリをエミュレートす
るので、このシステムは、ハードウエア，オペレーティ
ングシステム又はアプリケーションプログラムを変更す
ること無しに使用することができ、更に、代替ライブラ
リでルーチンを実行できる全てのシステムで使用するこ
とができる。
【００２９】本発明のユーザレベルバックアップファイ
ルシステムの別の利点は、どのファイルをバックアップ
すべきか指定するためにクライアントプロセス３０３を
行うことである。この指定は複製ツリーデータ構造によ
り行われる。この複製ツリーデータ構造は、バックアッ
プすべきファイルを包含するクライアント３０３にアク
セス可能なファイルシステムの部分を指定する。
【００３０】ファイル操作をエミュレートするライブラ
リルーチン内のコードは、ライブラリルーチンが操作を
実行する際のファイルがバックアップされるべきものか
否か決定するために、複製ツリーデータ構造をチェック
する。バックアップされるべきものであり、かつ、操作
がファイルを変更する場合、ファイル操作を包含するメ
ッセージはバックエンドサーバプロセスに送信される。
【００３１】コンピュータシステムの下位層により提供
される相関性のユーザレベル再定義を可能にするため
に、一般的に、或る種のエンティティに対する操作の副
作用を指定するライブラリルーチンと、どのエンティテ
ィが副作用により悪影響を受けているか指定するデータ
構造の組合わせが使用される。例えば、ユーザレベル論
理ファイルシステムを定義し、オペレーティングシステ
ムにより提供されるファイルシステムにユーザレベル論
理ファイルシステムをマップするのに、この手法を使用
することができる。
【００３２】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を具体的に
説明する。
【００３３】ライブラリの使用によるインターフェース
変更：図２ 前記で説明したように、コンピュータシステムは階層化
されている。各層は次の上位層に対してインターフェー
スを形成する。上位層は、下位層のインターフェースに
より必要とされるに応じて、下位層により実行されるべ
き操作を指定する。上位層が下位層により必要とされる
インターフェースに適合しない場合、上位層と下位層と
の間にアダプター層を追加しなければならない。
【００３４】アダプター層の目的は、上層レベルにより
期待されるインターフェースに従って作成された操作仕
様を下位層のインターフェースにより必要とされる操作
仕様に翻訳することである。この手法を使用すれば、例
えば、ＭＳＤＯＳオペレーティングシステムを実行すＰ
Ｃを、そのユーザに、ＵＮＩＸオペレーティングシステ
ムを実行するコンピュータであるかのように思わせるこ
とができる。
【００３５】非常に多数のアプリケーションプログラム
によりアダプター層が必要とされる場合、これはしばし
ば、一連のライブラリルーチンとして実現される。この
名称が示唆するように、ライブラリルーチンは、コンピ
ュータシステムのサブシステムのメーカーがアプリケー
ションプログラムと共に使用するためにコンピュータシ
ステムのユーザに提供するルーチンである。
【００３６】図２はアダプター層を作成するためのライ
ブラリルーチンの使用方法を示す。ユーザプログラム２
０１は次の階層（この場合、一連のシステムルーチンで
ある）に対してインターフェース２０６を有する。しか
し、ユーザプログラム２０１が使用されるべきコンピュ
ータシステムにおけるシステムルーチンはインターフェ
ース２１３を有する。インターフェース２０６とインタ
ーフェース２１３との間の相違は、図２において、各イ
ンターフェースを示す実線の形状が異なることにより示
される。
【００３７】アダプター層はライブラリルーチン２０７
からなる。ライブラリルーチン２０７は、ユーザプログ
ラム２０１により必要とされる上位の次層用のインター
フェース２０６と、システムルーチン２０５により必要
とされる下位の次層用のインターフェース２１３を有す
る。実際、インターフェースはファンクション（関数又
は機能）呼出からなる。ライブラリルーチン２０７にお
けるルーチンは、インターフェース２１３により必要と
されるファンクション呼出を生成することにより、イン
ターフェース２０６により必要とされるファンクション
呼出２０３に応答して動作し、ファンクション呼出２０
３により指定される操作を行う。
【００３８】システムルーチン２１５が終了すると、矢
線２１１で示されるように、システムルーチンはその実
行結果をライブラリルーチン２０７に返送し、次いで、
ライブラリルーチン２０７はリターン２０５で示される
ように、結果をユーザプログラム２０１に返送する。
【００３９】動的にリンクされたライブラリルーチンの
使用によるインターフェース再定義 ユーザプログラム２０１の実行コードを生成する場合、
ライブラリルーチンをユーザプログラム２０１にリンク
させなければならないという事実により、従来のシステ
ムでは、インターフェースの再定義に関するライブラリ
ルーチンの有用性は低かった。
【００４０】ここでいう“リンキング”とは、ユーザプ
ログラム２０１におけるライブラリルーチンの呼出をラ
イブラリルーチン２０７のコピー内のライブラリルーチ
ンの位置に関連させる処理のことである。実行可能コー
ドが生成された場合、リンキングを行わなければならな
かったので、実行可能コードのコピーしか有しないユー
ザは、或る一連のライブラリルーチン２０７を別の一連
のライブラリルーチン２０７に置き換えることは不可能
であった。
【００４１】ライブラリルーチンをユーザプログラムに
動的にリンクさせることのできるコンピュータシステム
が本発明により開発された。このようなコンピュータシ
ステムでは、ユーザプログラムを実行するプロセスが、
実行前にコンピュータシステムのメモリにロードされる
場合に、リンキングが行われる。
【００４２】動的リンキングにより、ユーザプログラム
のオブジェクトコードを変更すること無しに、或る一連
のライブラリルーチンを別の一連のライブラリルーチン
に置き換えることができ、これにより、ユーザプログラ
ムが操作されるシステムの挙動を変更することができ
る。動的リンキングに関する説明は、米国、カリフォル
ニア州のマウンテンビューに所在するサンマイクロシス
テムズ社から１９８８年５月に発行された「共用ライブ
ラリ(Shared Libraries)」に記載されている。
【００４３】図３は、動的リンキングを用いてシステム
の挙動を変更する方法を示す。システム１３０１では、
ユーザプロセス３０７は、オペレーティングシステムラ
イブラリ１３１５が動的に結合されたアプリケーション
プログラム３０９を実行する。オペレーティングシステ
ムライブラリ１３１５は、コール３１１で指定される操
作を行うために、コール３１１及びリターン３１３並び
にカーネルサーバ３０５へのユーザコール３１７及びカ
ーネルサーバ３０５からのリターン３１９により示され
るアプリケーションプログラム３０９へインターフェー
スを供給する。
【００４４】システム２では、ユーザプロセス３０７は
同じアプリケーションプログラム３０９を実行し、同じ
カーネルサーバ３０５を使用する。しかし、この場合、
オペレーティングシステムライブラリ１３１５の代わり
にオペレーティングシステムライブラリ２３２１が使用
される。オペレーティングシステムライブラリ２３２１
はオペレーティングシステムライブラリ１３１５が行う
ことは全て行う。しかし、オペレーティングシステムラ
イブラリ２３２１は更に、副作用３２３を生成する。
【００４５】従って、システム３１０を、システム３０
１と同様に挙動するが副作用３２３も生成するシステム
３０３に変換するために必要なことは、オペレーティン
グシステムライブラリ１３１５の代わりに、オペレーテ
ィングシステムライブラリ２３２１をユーザプログラム
３０９に動的にリンクさせることだけである。
【００４６】動的にリンクされたライブラリを使用する
ことによるユーザレベルネーム空間の作成 図４は、動的にリンクされたオペレーティングシステム
ライブラリ４０３を用いてユーザレベルネーム空間を作
成する方法及びこのユーザレベルネーム空間を用いて副
作用２０３を制御する方法を示す。ファンクション，フ
ァイル及びデバイスなどのようなコンピュータシステム
におけるエンティティはネームによりプログラム中で引
用される。
【００４７】従って、コンピュータシステムのネーム空
間のファンクションは、プログラム中で使用されるネー
ムを、このネームにより示されるエンティティに関連さ
せることである。従来のコンピュータシステムでは、ユ
ーザプログラムにより使用されるネーム空間はオペレー
ティングシステムにより作成され、保持される。本発明
のシステム４０１では、オペレーティングシステムライ
ブラリ４０３がユーザプロセス４０９用の１個以上のユ
ーザレベルネーム空間を作成し、保持する。
【００４８】ユーザレベルネーム空間４０５をライブラ
リルーチン４０３により使用できる一つの方法は、カー
ネルサーバ３０５によりユーザプログラム３０９が供給
されるファイルシステムと挙動，構造又はこの両方とも
が異なるユーザレベル論理ファイルシステムを作成する
ことである。この論理ファイルシステムはその後、副作
用を制御するために使用できる。
【００４９】例えば、システム４０１がバックアップフ
ァイルシステムディスクある場合、副作用３２３はバッ
クアップファイルシステムを生成するのに必要なもので
あり、ユーザレベルネーム空間４０５は、カーネルサー
バ３０５により供給されたファイルシステム中のどのフ
ァイルをバックアップファイルシステムにおいてバック
アップすべきか指定する。図４から明らかなように、ユ
ーザレベルネーム空間はユーザプロセス４０９の環境の
一部である。
【００５０】ユーザレベルバックアップファイルシステ
ムの概観：図５及び図６ アプリケーションプログラムを実行するアプリケーショ
ンプロセスにより変更されたファイルのうちの特定のフ
ァイルだけを自動的にバックアップするユーザレベルバ
ックアップファイルシステムを形成するために、前記の
動的にリンクされたライブラリ及びユーザレベルネーム
空間を使用することができる。
【００５１】図５はこのようなユーザレベルバックアッ
プファイルシステム５０１を示す。システム５０１は主
システム５１１とバックアップシステム５１３の２つの
コンピュータシステムで実現される。主システム５１１
はアプリケーションプロセス５０３を実行し、バックア
ップシステム５１３はアプリケーションプロセス５０３
により変更されたファイルのバックアップコピーを保持
する。主システム５１１及びバックアップシステム５１
３は、主システム５１１で実行するプロセスからのメッ
セージをバックアップシステム５１３で実行するプロセ
スに送信することができる通信媒体により接続されてい
る。
【００５２】主システム５１１におけるシステム５０１
のコンポーネントはアプリケーションプロセス５０３と
カーネルサーバ３０５（ａ）である。カーネルサーバ３
０５（ａ）は主システム５１１にファイルシステムを供
給する。図５において、ファイルシステムは主システム
５１１に対してローカルのディスク３０７（ａ）により
示されるが、このファイルシステムは別のシステムと一
緒に配置された遠隔ファイルシステムであることもでき
る。
【００５３】何れの場合も、カーネルサーバ３０５
（ａ）はファイルシステムに対してファイル操作を行
い、ファイルシステムはアプリケーションプロセス５０
３からのコール３１７に応答し、そして、プロセス５０
３へ結果３１９を返送し、また、ファイルシステム自体
がディスク３０７（ａ）に対して必要な操作を行う。カ
ーネルサーバ３０５（ａ）においてファイル操作を行う
ために、アプリケーションプロセス５０３は動的リンク
可能なライブラリを使用する。
【００５４】主システム５１１では、このライブラリ
は、ｌｉｂ．３ｄ５０７と呼ばれる新たなライブラリに
より置換される。ライブラリ５０７はコール３１７に応
答し、適正なコール３１７をカーネルサーバ３０５に供
給することによるだけでなく、バックアップメッセージ
５１２をバックアップシステム５１３に送信することに
よっても特定のファイルを変更するファイル操作を指定
する。変更によりバックアップメッセージ５１２を送信
するファイルはフロントエンド複製ツリー（ＦＲＴ）５
０５において指定される。
【００５５】フロントエンド複製ツリー（ＦＲＴ）５０
５は、矢線５０６により示されるように、ｌｉｂ．３ｄ
５０７におけるルーチンにより保持され、かつ、使用さ
れる。従って、複製ツリー５０５は、変更によりシステ
ム５１３におけるバックアップファイルの変更を生じる
ファイルからなるユーザレベル論理ファイルシステムを
定義する。
【００５６】バックアップシステム５１３におけるシス
テムのコンポーネントは、バックエンドサーバ５１５，
ユーザレベルプロセス，カーネルサーバ３０５（ｂ）及
びディスク３０７（ｂ），バックアップシステム５１３
用の標準的なファイルシステムサーバ及びディスクドラ
イブである。カーネルサーバ３０５（ｂ）はバックエン
ドサーバ５１７にファイルシステムを供給する。図５に
おいて、ファイルシステムに関するデータはローカルデ
ィスク３０７（ｂ）に記憶される。しかし、遠隔システ
ムに記憶することもできる。
【００５７】バックエンドサーバ５１５は、コール３１
７によりカーネルサーバ３０５（ｂ）に対してファイル
操作を行い、そして、コールの結果をサーバ３０５
（ｂ）から受信する。バックエンドサーバ５１５はバッ
クエンドマップ５１７を保持する。このバックエンドマ
ップ５１７は、バックエンド複製ツリー５０５により指
定されるファイルを、これらのバックアップとして役立
つ、バックアップシステム５１３のファイルシステム内
のファイルにマップする。カーネルサーバ３０５（ａ）
により生成されたファイルシステム及びカーネルサーバ
３０５（ｂ）により生成されたファイルシステムが同じ
ネーム空間を有する実施例では、バックエンドマップ５
１７は不要である。
【００５８】システム５０１の動作方法を図６に示す。
図６は、ファイルを変更するライブラリ５０７における
ルーチン６０１の形態の概観図である。ルーチンが有す
るルーチンネーム６０３及び引数６０５は、ライブラリ
５０７に置換されるライブラリにおいてファイル操作を
行うのに使用されるファンクションのネーム及び引数と
同一である。従って、アプリケーションプログラム５０
９におけるこのルーチンの呼出はルーチン６０１を呼び
出す。
【００５９】準備が必要なものを全て行った後、ルーチ
ン６０１は、ルーチン６０１により置換されるルーチン
と同じファイル操作をカーネルサーバ３０５（ａ）に行
わせる。操作が成功すれば、ルーチン６１３は変更され
るファイルのネームによりファンクション６１３を呼出
し、フロントエンド複製ツリー５０５が、変更されるフ
ァイルがバックアップすべきものであることを示してい
るか否か決定する。フロントエンド複製ツリー５０５が
そのように示している場合、ファンクション６１５は引
数６１７を有するメッセージ５１２をバックアップシス
テム５１３に送る。
【００６０】このメッセージは、サーバ３０５（ａ）に
より供給されたファイルシステムで行われた操作と全く
同じバックアップファイルシステムに対する操作をバッ
クアップシステム５１３が行うことを要求する。メッセ
ージを送った後、ルーチン６０１はリターンする。ファ
イルがフロントエンド複製ツリー５０５に存在しない場
合又はファンクション６０７により指定される操作が成
功しなかった場合も、ルーチン６０１はリターンする。
【００６１】図６において符号６１１が付されたコード
のセクションは副作用（この場合はメッセージ５１２）
を指定する。ルーチンの特徴は、主システム５１１でフ
ァイル操作が成功する場合だけメッセージ５１２をバッ
クアップシステム５１３に送ることである。なぜなら、
不成功操作はバックアップする必要がないからである。
【００６２】システム５０１におけるファイル操作には
一般的に２つの形態がある。一つは、フロントエンド複
製ツリー５０５及びバックエンドマップ５１７により実
現されるユーザレベルネーム空間４０５変更することで
あり、もう一つは、変更しないことである。第２の形態
の操作は例えば、フロントエンド複製ツリー５０５にお
いて指定されるファイルへの書込みである。ｌｉｂ．３
ｄ５０７における書込ファンクションは、ｌｉｂ．３ｄ
に置換されるライブラリにおける書込ファンクションと
同じインターフェースを有する。
【００６３】好ましい実施例では、このファンクション
は引数として、ファイルを識別するためにカーネルサー
バ３０５（ａ）により使用される整数のファイル記述
子，被書込データを含有するバッファに対するポインタ
及び被書込データのサイズを示す整数を有する。ｌｉ
ｂ．３ｄにおける書込ファンクションは、カーネルサー
バ３０５（ａ）がファイル記述子により指定されたファ
イルにシステム書込操作を行うことを要求し、操作が成
功すれば、ファンクションはファイル記述子により識別
されたファイルがフロントエンド複製ツリー５０５内に
存在するか否かチェックし、存在すれば、ファンクショ
ンは書込メッセージ５１２をバックアップシステム５１
３内のバックエンドサーバ５１５に送り、そして、リタ
ーンする。
【００６４】メッセージはカーネルサーバ３０５（ａ）
により書込まれたファイルを識別し、そして、カーネル
サーバ３０５（ａ）により供給されたファイルシステム
におけるシステム書込操作により行われたバックアップ
ファイルシステムにおける書込操作を正確に行うのに必
要な情報を包含する。バックエンドサーバ５１５がメッ
セージを受信すると、バックエンドサーバ５１５はバッ
クエンドマップ５１７を使用し、カーネルサーバ３０５
（ｂ）がバックアップファイル用に使用するファイル記
述子を決定し、そして、その後、カーネルサーバ３０５
（ｂ）により供給されたシステム書込ファンクションを
使用し、メッセージ内に与えられたデータ及び位置情報
を用いてバックアップファイルへの書込操作を実行す
る。
【００６５】ユーザレベルネーム空間４０５を変更する
操作の単純なケースはファイル削除である。ｌｉｂ．３
ｄにより供給される削除ファンクションは最初に、カー
ネルサーバ３０５（ａ）がファイルを削除することを要
求し、この削除が行われると、削除ファンクションは、
削除されたファイルに関する情報をフロントエンド複製
ツリー５０５から削除する必要があるか否かチェック
し、削除する必要がある場合、削除ファンクションはこ
の情報を削除する。
【００６６】次に、削除ファンクションは削除に必要な
メッセージをバックエンドサーバ５１５に送り、そして
リターンする。バックエンドサーバ５１５がこのメッセ
ージを受信すると、削除ファンクションはファイルをバ
ックエンドマップ５１７に配置し、カーネルサーバ３０
５（ｂ）がこのファイルを削除することを要求し、同時
に、この削除により必要とされるバックエンドマップ５
１７に対する全ての操作を実行する。
【００６７】一層複雑な事例はリネームである。カーネ
ルサーバ３０５（ａ）により供給されるファイルシステ
ムにおけるファイルのリネームは、ユーザレベルネーム
空間４０５に次の３つの可能性のある結果を有すること
ができる。
【００６８】ファイルの元のネームがユーザレベルネ
ーム空間４０５の一部であり、新たなネームもユーザレ
ベルネーム空間４０５の一部である場合、ファイルはユ
ーザレベルネーム空間４０５内にとどまる。
【００６９】ファイルの元のネームがユーザレベルネ
ーム空間４０５の一部でなく、新たなネームもユーザレ
ベルネーム空間４０５の一部でない場合、ファイルはユ
ーザレベルネーム空間４０５に加えられる。
【００７０】ファイルの元のネームがユーザレベルネ
ーム空間４０５の一部であり、新たなネームがユーザレ
ベルネーム空間４０５の一部でない場合、ファイルはユ
ーザレベルネーム空間４０５から削除される。
【００７１】第１のケースでは、ｌｉｂ．３ｄのリネー
ムファンクションは、カーネルサーバ３０５（ａ）がそ
のファイルシステムでリネームを行うことを要求する。
次いで、リネームされたファイルがユーザレベルネーム
空間４０５に存在するか否かチェックし、存在すれば、
リネームファンクションはこのリネームを反映するため
にフロントエンド複製ツリー５０５を変更し、メッセー
ジをバックエンドサーバ５１５に送り、そこにおけるリ
ネームを要求し、そしてリターンする。言うまでもな
く、このメッセージは新旧のパスネームを包含する。バ
ックエンドサーバ５１５がメッセージを受信すると、サ
ーバ５１５はカーネルサーバ３０５（ｂ）のリネームを
要求する。
【００７２】第２のケースでは、リネームファンクショ
ンはサーバ３０５（ａ）からリネームを要求し、そして
前記のようにリネームされたファイルがユーザレベルネ
ーム空間４０５内に存在するか否かチェックする。しか
し、この場合、リネームファンクションはフロントエン
ド複製ツリー５０５からリネームファイルの情報を削除
し、メッセージをバックエンドサーバ５１５に送り、リ
ターンする。バックエンドサーバ５１５へのメッセージ
はファイルの削除メッセージである。このメッセージに
応答して、バックエンドサーバ５１５は、カーネルサー
バ３０５（ａ）にバックアップファイルを削除させる。
【００７３】第３のケースでは、リネームファンクショ
ンは再び前記のようなリネームを要求する。しかし、こ
の場合、２種類のメッセージを送らなければならない。
第１のメッセージは、ユーザレベルネーム空間４０５に
移動されたファイルのネームを有するファイルをバック
アップシステム５１３内に作成することを要求し、バッ
クエンドサーバ５１５は、カーネルサーバ３０５（ｂ）
がこのファイルを作成し、そして、その後、バックエン
ドマップ５１７にこのファイルのエントリを作成するこ
とを要求することによりこのメッセージに応答する。そ
の後、リネームファンクションはユーザレベルネーム空
間４０５に移動されたファイルの現在の内容を有する書
込メッセージを送り、バックエンドサーバ５１５は、カ
ーネルサーバ３０５（ｂ）にその内容をバックアップシ
ステム５１３内のバックアップファイルに書き込ませる
ことにより、この書込メッセージに応答する。
【００７４】前記の説明から明らかなように、主システ
ム５１１におけるカーネルサーバ３０５（ａ）により行
われる単一の操作は、バックエンドサーバ５１５がカー
ネルサーバ３０５（ｂ）に一連の操作を行わせることを
要求する。更に前記の説明から明らかなように、ｌｉ
ｂ．３ｄ５０７におけるファンクションにより行われる
操作の終了時に、バックエンドマップ５１７とフロント
エンド複製ツリー５０５は常に同じ状態である。
【００７５】好ましい実施例の実現：図７〜１１ 図７はユーザレベルバックアップファイルシステムの好
ましい実施例７０１のブロック図である。この好ましい
実施例は、或るプロセッサがＵＮＩＸ（登録商標）オペ
レーティングシステムのＳｕｎＯＳ４．１バージョンを
実行し、他のプロセッサがＵＮＩＸ（登録商標）オペレ
ーティングシステムのＭＩＰＳ４．５バージョンを実行
するシステムで実現される。システム７０１には２つの
コンポーネント群が存在する。一方の群はバックアップ
ファイル操作を行い、他方の群はシステム７０１をフォ
ルトトレラント（誤り許容）システムにする。下記の記
載では、バックアップファイル操作を行うコンポーネン
トについて先ず説明し、次いで、フォルトトレランスを
与えるコンポーネントについて説明する。
【００７６】主システム５１１から説明を始めると、ア
プリケーションプロセス５０３はアプリケーションプロ
グラム５０９，動的にリンク可能なライブラリｌｉｂ．
３ｄ５０７（この機能はファイル操作の副作用としてバ
ックアップファイル操作を行う）及びフロントエンド複
製ツリー（ＦＲＴ）５０５を有する。ファイル操作はシ
ステム５１１によりカーネルサーバ３０５（ａ）により
行われる。ライブラリ５０７におけるファンクションに
より生成されるメッセージはパイプ７１０によりバック
アップシステム５１３に搬送される。
【００７７】パイプ７１０はパイププロセス７１１によ
りアプリケーションプロセス５０３に供給され、パイプ
プロセス７１１自体はパイプ７０９によりアプリケーシ
ョンプロセス５０３と通信する。下記で更に詳細に説明
するように、パイププロセス７１１は単一のパイプ７１
０を供給する。パイプ７１０はバックアップシステム５
１３でバックアップを作成する全てのアプリケーション
プロセス５０３により使用される。
【００７８】好ましい実施例においてバックアップシス
テム５１３を続ける場合、バックエンドサーバ５１５は
２つのプロセス、すなわち、バックエンドログプロセス
（ＢＬＰ）７１６とシステム呼出エンジン（ＳＹＳＣＡ
ＬＬ ＥＮＧ）７１５に分割される。両方ともファイル
操作を行うためにカーネルサーバ３０５（ｂ）を使用す
る。バックアップファイルの他に、カーネルサーバ３０
５（ｂ）により維持されるファイルシステムはログファ
イル７０３（ｂ）を包含する。
【００７９】操作は次の通りである。アプリケーション
プロセス５０３が初期化される場合、パイププロセス７
１１からパイプ７１０を指定するファイル識別子を取得
するアプリケーションプログラム５０９の実行によりフ
ァイル操作の性能が生じる場合、ｌｉｂ．３ｄ５０７に
おける操作のファンクションは、カーネルサーバ３０５
（ａ）により供給されるファイルシステムに対するファ
ンクションをカーネルサーバ３０５（ａ）に行わせ、更
に、パイプ７１０を介してメッセージをバックアップシ
ステム５１３に送信する。
【００８０】メッセージがバックアップシステム５１３
に達すると、メッセージはバックエンドログプロセス
（ＢＬＰ）７１６により受信される。バックエンドログ
プロセス７１６はカーネルサーバ３０５（ｂ）により供
給されるファイルシステムにおけるログファイル７０３
（ｂ）にメッセージをログする。ログファイル７０３
（ｂ）がファイル内にメッセージを有する場合は常に、
メッセージは到着順にシステム呼出エンジン７１５によ
り読み出される。
【００８１】好ましい実施例では、バックエンドマップ
５１７はシステム呼出エンジン７１５に属する。システ
ム呼出エンジン７１５がメッセージを読み出すのに応じ
て、システム呼出エンジン７１５はカーネルサーバ３０
５（ｂ）に、メッセージにより求められたファイル操作
を行わせ、そしてシステム呼出エンジン７１５自体はメ
ッセージにより求められるに応じてバックエンドマップ
５１７を保持する。
【００８２】システム７０１の誤り許容操作 システムの誤り許容操作は、誤りが検出されること及び
検出された誤りがシステムが操作を続行できるような方
法で応答されることを必要とする。好ましい実施例で
は、誤りの検出及びこの検出に対する応答はＷａｔｃｈ
Ｄ（分散システム誤り許容を作成するユーザレベルシス
テム）により処理される。
【００８３】ＷａｔｃｈＤは、１９９３年６月２２日〜
２４日にフランス国のツールーズで開催された第２３回
フォルト・トレラント・コンピューティングに関する国
際会議における、ヒューアン，ワイ(Huang,Y)及びキン
ターラ，シー(Kintala,C)の“フォルトトレランスが実
現されたソフトウエア：技術と経験(Software Implemen
ted Fault Tolerance: Technologies and Experience
s)”及び１９９２年９月３０日に出願されたヒューア
ン，ワイ(Huang,Y)の米国特許出願第０７／９５４，５
４９号明細書（発明の名称：フォルトトレラントコンピ
ューティングのための装置及び方法）に詳細に説明され
ている。
【００８４】本発明の説明では、ＷａｔｃｈＤシステム
は、ｌｉｂｆｔと呼ばれるライブラリと分散システムの
各ノードに対する一つのモニタプロセスを包含すること
を理解するだけでよい。ｌｉｂｆｔは、ＷａｔｃｈＤに
プロセスを登録するような操作を行うルーチン，自動バ
ックアップのためのメモリの領域を指定するルーチン及
びこれらメモリの領域の対するチェックポイント操作を
行うルーチンを包含する。モニタは、ＷａｔｃｈＤ及び
モニタ相互にも登録されるモニタユーザプロセスを処理
する。
【００８５】モニタに登録されたプロセスに障害が発生
したことをモニタが検出すると、モニタはそのプロセス
を再始動する。ｌｉｂｆｔファンクションによりプロセ
スが再始動される場合、プロセスは何が起こったのかを
決定する。分散システムの或るノードに対するユーザプ
ロセスをモニタする過程で、モニタは重要なデータ（こ
れもｌｉｂｆｔファンクションを用いることにより決定
される）のコピーを分散システムの別のノードに移動す
る。
【００８６】モニタのノードに障害が発生する場合、他
方のノードのモニタがこの障害を検出し、重要データの
現行コピーを用いて他方のノードのユーザプロセスを再
始動する。障害ノードが復旧される場合、そのモニタは
他方のノードからの重要情報を用いてユーザプロセスを
再始動する。そして、ユーザプロセスが再始動されたこ
とを示すメッセージを送信する。他方のノードのモニタ
がこのメッセージを受信すると、他方のノードはそのノ
ードで実行するユーザプロセスを終了する。
【００８７】一般的に、ＷａｔｃｈＤモニタは環状に配
列され、各モニタは環内のその隣のモニタをモニタす
る。環内のノードの数及びユーザプロセスの重要データ
のコピーを受信するモニタの数は、ＷａｔｃｈＤに登録
されたユーザプロセスが再始動出来なくなる前に分散シ
ステムのノードを何個障害させなければならないかを決
定する。
【００８８】好ましい実施例では、主システム５１１及
びバックアップシステム５１３はそれぞれＷａｔｃｈＤ
モニタを有する。モニタとシステム７０１のコンポーネ
ントとの間の関係は点線７２１により示される。主シス
テム５１１用のモニタはモニタ７１７である。点線７２
１で示されるように、モニタ７１７はパイププロセス７
１１，フロントエンドログプロセス７０５及びシステム
５１３内のモニタ７１９を監視する。モニタ７１９はモ
ニタ７１７，システム呼出エンジン７１５及びバックエ
ンドログプロセス７１６を監視する。
【００８９】図７に示されるように、システム７１７は
フロントエンドログプロセス７０５，パイププロセス７
１１，システム呼出エンジン７１５，バックエンドログ
プロセス７１６における障害及びシステム５１３の障害
を取り扱うことができる。フォルトトレランス（誤り許
容性）を与えるシステム７０１の部分を２つ有するデザ
インは次の２つの主要な目的を有する。
【００９０】性能に関して、障害回復のオーバーヘッ
ドが確実に小さいこと， 障害及び障害回復がアプリケーションに対して確実に
透過的であり、実行アプリケーションが絶対に停止され
ないこと。
【００９１】障害回復方法は、ＷａｔｃｈＤがシステム
内で最も信頼できるコンポーネントであるという仮定に
基づく。これは、ＷａｔｃｈＤが極めて簡単なタスクを
行い、障害発生後に自己回復できるためである。
【００９２】次に、バックアップシステム５１３の障害
からの回復を詳細に説明する。他のプロセスの障害から
の回復も概観する。バックアップシステム５１３の障害
から説明を始めると、このようなケースでは、システム
７０１は次のように動作する。モニタ７１７がシステム
５１３の障害を検出すると、モニタ７１７はパイププロ
セス７１１に知らせ、パイププロセス７１１はフロント
エンドログプロセス７０５を作成し、パイプ７１０のフ
ァイル記述子をフロントエンドログプロセス７０５に対
するパイプ７０７のファイル記述子に置き換える。
【００９３】アプリケーションプロセス５０３により使
用されるメッセージファンクションがパイプ７１０の障
害を検出すると、このメッセージファンクションはパイ
ププロセス７１１からパイプ７１０用の新たなファイル
記述子を要求する。パイププロセス７１１はメッセージ
ファンクションに、フロントエンドログプロセス７０５
に結合されたパイプ７０７のファイル記述子を与え、メ
ッセージファンクションにより送信されたメッセージは
バックエンドログプロセス７１６ではなくフロントエン
ドログプロセス７０５に行く。フロントエンドログプロ
セス７０５がこのメッセージを受信すると、フロントエ
ンドログプロセス７０５はこのメッセージを主システム
５１１内のログファイル７０３（ａ）に配置する。
【００９４】好ましい実施例では、メッセージファンク
ションはパイプ５１０の障害を次のように検出する。プ
ロセス５０３はＴＣＰ−ＩＰプロトコルを使用し、パイ
プ７０１にメッセージを送信する。このプロトコルで
は、先行メッセージが受信された場合だけ次のメッセー
ジを送信することができる。従って、ライブラリルーチ
ン５０７におけるファンクションにより使用されるメッ
セージファンクションは２種類のメッセージ、すなわち
真正メッセージとダミーメッセージを送信することによ
りパイプ７１０にメッセージを送信する。メッセージフ
ァンクションがダミーメッセージを送信出来る場合、真
正メッセージは到達する。システム５１３の障害が発生
すると、パイプ７１０を介して送信されるメッセージは
到達せず、ダミーメッセージも送信出来ない。
【００９５】バックアップシステム５１３が回復する
と、モニタ７１９はシステム呼出エンジン７１５とバッ
クエンドログプロセス７１６を再始動させ、その後、モ
ニタ７１７に通知する。モニタ７１７はパイププロセス
７１１に通知する。パイププロセス７１１はパイプ７１
０のファイル記述子を取得し、そしてフロントエンドロ
グプロセス７０５を終了させる。バックエンドログプロ
セス７１６がシステム５１３で再始動すると、プロセス
７１６はカーネルサーバ３０５（ａ）からログファイル
７０３（ａ）のコピーを取得し、そして、このコピーを
ログファイル７０３（ｂ）に付加する。その後、システ
ム呼出エンジン７１５はログファイル７０３（ｂ）にお
けるメッセージの実行を再開する。
【００９６】ｌｉｂ．３ｄにより使用されるメッセージ
ファンクションは、パイプ７０７に関するファイル記述
子を取得する方法と同じ方法で、パイプ７１０に関する
ファイル記述子を取得する。次に、メッセージファンク
ションがメッセージを送信するためにパイプ７１０のフ
ァイル記述子を使用しようと試みると、この試みは失敗
し、メッセージファンクションは再びパイププロセス７
１１からパイプファイル記述子を要求する。今度は、メ
ッセージファンクションはパイプ７１０のファイル記述
子を受信し、バックエンドログファイルに再び接続され
る。
【００９７】残りの障害状態は次のように処理される。 パイププロセス７２２の障害 モニタ７１７がこの障害を検出する。新たに再始動され
たプロセスは、ＷａｔｃｈＤによりセーブされたプロセ
ス状態からパイプ７１０への接続を検索する。その他の
プロセスはこの障害・回復に気付かない。
【００９８】システム呼出エンジン７１５の障害 モニタ７１９がこの障害を検出し、システム呼出エンジ
ン７１５を再始動させる。ｌｉｂｆｔにより与えられる
チェックポイント及び回復機能により、新たに再始動さ
れたシステム呼出エンジン７１５は外部ファイルからそ
の先行チェックポイント状態へ回復することができる。
その他のプロセスはこの障害・回復に気付かない。
【００９９】バックエンドログプロセス７１６の障害 モニタ７１９がこの障害を検出し、バックエンドログプ
ロセス７１６を再始動させる。プロセス７１６はチェッ
クポイントファイルからその状態を復元する。モニタ７
１９は更に、バックエンドログプロセス７１６が再始動
されたことをモニタ７１７に通知し、次いで、モニタ７
１７はパイププロセス７１１に通知する。その後、プロ
セス７１１はパイプ７１０を新たなバックエンドログプ
ロセス７１６に接続する。各アプリケーションファイル
及びｌｉｂ．３ｄの次の書込はパイププロセス７１１か
ら新たな接続を取得する。
【０１００】フロントエンドログプロセス７０５の障
害 フロントエンドログプロセス７０５の障害はシステム５
１３の障害発生期間中のみ存在する。モニタ７１７がフ
ロントエンドログプロセス７０５の障害を検出すると、
モニタはパイププロセス７１１に通知する。次いで、フ
ロントエンドログプロセス７０５を再始動させ、そして
パイプ７０８をフロントエンドログプロセス７０５に再
接続させる。アプリケーションプログラム５０９の次の
書込は失敗し、その結果、ｌｉｂ．３ｄにおけるメッセ
ージ送信ファンクションはパイププロセス７１１から新
たなパイプ７０８に関するファイル記述子を取得する。
【０１０１】ユーザレベルネーム空間４０５の実現：図
８〜１１ 全ての一連のファイルを、カーネルサーバ３０５（ａ）
により供給されるファイルシステムからアプリケーショ
ンプロセス５０３へ指定するために、ユーザレベルネー
ム空間４０５を使用することができる。図８は、カーネ
ルサーバ３０５（ａ）により供給されるファイルシステ
ムのネーム空間８０１とユーザレベルバックアップファ
イルシステム７０１におけるユーザレベルネーム空間４
０５との間の関係を示す。
【０１０２】ネーム空間８０１において、ファイルネー
ムはツリー状に配列される。図８におけるツリーの葉
（Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｉ，Ｍ，Ｎ）を形成するファイルは
データ又はプログラムを含有する。残りのファイルは他
のファイルのリストである。このようなファイルはディ
レクトリと呼ばれる。ネーム空間８０１における全ての
ファイルは、ルート“／”で始まるパスネームによりカ
ーネルサーバ３０５（ａ）に対して指定することがで
き、また、ルートからパスネームにより指定されるファ
イルのネームまで全てのファイルのネームを包含する。
従って、ファイル“Ｄ”のパスネームは／Ａ／Ｃ／Ｄで
あり、ファイル“Ｌ”のパスネームは／Ｊ／Ｋ／Ｌであ
る。
【０１０３】ユーザレベルバックアップファイルシステ
ム７０１は、ファイルを包含するネーム空間８０１のサ
ブツリーを指定することにより、バックアップすべきフ
ァイルを指定する。次いで、ファイルを変更するサブツ
リー内のファイルに対する操作はバックアップシステム
５１３内のバックアップファイルに対して行われる。図
８では、４個のサブツリー，８０３（ａ），８０３
（ｂ）及び８０３（ｃ）がバックアップすべきものとし
て選択されている。
【０１０４】従って、ネーム空間８０１におけるデータ
ファイルＤ，Ｅ，Ｇ，Ｉ，Ｍ又はＮに対する変更は、こ
のデータファイルのバックアップファイルに対する変更
を生じるであろう。同様に、ディレクトリＣ，Ｆ，Ｈ及
びＬに対する変更はこれらのバックアップファイルに対
する変更を生じるであろう。サブツリー内の全てのファ
イルがバックアップされるので、バックアップすべきフ
ァイルは、サブツリーのルートであるディレクトリのパ
スネームにより、ユーザレベルネーム空間４０５で指定
される。例えば、サブツリー８０３（ａ）は、パスネー
ム／Ａ／Ｃ８０５（ａ）によりユーザレベルネーム空間
４０５において指定される。
【０１０５】言うまでもなく、ユーザレベルネーム空間
４０５はシステム呼出エンジン７１５により供給される
ファイルシステムに対してもマップされなければならな
い。これはバックエンドマップ５１７において行われ
る。図９に示されるように、バックエンドマップ５１７
はユーザレベルネーム空間４０５における各オープンフ
ァイルに関するエントリを包含する。エントリは、ユー
ザレベルネーム空間情報９０３とバックアップシステム
情報９０５の５１３の２つの部分からなる。
【０１０６】ユーザレベルネーム空間情報９０３はユー
ザレベルネーム空間４０５におけるファイルを識別す
る。バックアップシステム情報９０５は、ユーザレベル
ネーム空間情報により識別されたファイルに対応する、
カーネルサーバ３０５（ｂ）により供給されるシステム
内のファイルを識別する。
【０１０７】バックエンドマップ５１７はネーム空間８
０１のサブツリーを、カーネルサーバ３０５（ｂ）がバ
ックエンドログプロセス７１６及びシステム呼出エンジ
ン７１５に供給したファイルシステムのネーム空間９０
７のサブツリーにマッピングすることを可能にする。こ
のマッピングは、ネーム空間８０１のサブツリーのルー
トのパスネームをネーム空間９０７の対応するサブツリ
ーのルートのパスネームにマッピングすることにより行
われる。
【０１０８】ルートのパスネームはサブツリー内のファ
イルのパスネームのプレフィックスと呼ばれている。例
えば、サブツリー８０３（ａ）におけるパスネームはプ
レフィックス／Ａ／Ｃを有する。サブツリー８０３
（ａ）内のファイルＥのパスネームはＥである。ネーム
空間９０７において、サブツリー９０９／Ｚは、ネーム
空間８０１からプレフィックス／Ａ／Ｃをネーム空間９
０７のプレフィックス／Ｚにマッピングすることによ
り、サブツリー８０３（ａ）に対応させる。マッピング
が完了した後、ネーム空間８０１におけるパスネーム／
Ａ／Ｃ／Ｅにより指定されるファイルの変更は、ネーム
空間９０７におけるパスネーム／Ｚ／Ｅにより指定され
るファイルの変更を生じる。
【０１０９】フロントエンド複製ツリー５０５の詳細：
図１０ 好ましい実施例では、ユーザレベルネーム空間４０５は
フロントエンド複製ツリー５０５により実現される。図
１０はフロントエンド複製ツリー５０５を詳細に示すブ
ロック図である。フロントエンド複製ツリー５０５の２
つの主要なコンポーネントはＲＴＲＥＥ１０１５とファ
イル記述子キャッシュ１０２７である。ＲＴＲＥＥ１０
１５はバックアップされるべきファイルを有するサブツ
リー８０３のルートのパスネームがリンクされたリスト
である。
【０１１０】ファイル記述子キャッシュ１０２７は、フ
ァイル記述子をデバイス及びエントリ（ｉｎｏｄｅ）識
別子に関連させるアレーである。従って、この実現の形
は、ＵＮＩＸオペレーティングシステムにより提供され
たファイルシステムが３つの方法、すなわち、パスネー
ムにより、整数ファイル記述子により及びファイルが駐
在するディスクの識別子とＵＮＩＸファイルシステムテ
ーブル内のファイルのエントリ（ｉｎｏｄｅ）によりフ
ァイルを識別するという事実の結果である。
【０１１１】ファイルのファイル記述子はファイルをオ
ープンしたプロセスだけに、また、このプロセスがこの
ファイルをオープンしている間だけ有効である。ＵＮＩ
Ｘファイルシステムテーブルは、パスネームとデバイス
及びｉｎｏｄｅ間並びにデバイス及びｉｎｏｄｅと現行
ファイル記述子との間の翻訳を可能にするが、パスネー
ムと現行ファイル記述子との間の直接翻訳は可能にしな
い。
【０１１２】引き続いて更に詳細に説明すれば、ｍａｘ
ｔｒｙ１００３及びｉｎｉｔ１００５はフロントエンド
複製ツリー５０５の初期化に使用される。ｍａｘｔｒｙ
１００３は、初期化機能がギブアップする前に、パイプ
７１０をバックアップシステム５１３にセットアップす
るために試行した回数を示す。ｉｎｉｔ１００５は、パ
イプがセットアップされたか否かを示す。ＲＰＲＯＰア
レー１００９はフロントエンド複製ツリー５０５で行う
ことができる操作のネーム１０１１のアレーである。
【０１１３】ＲＴＲＥＥ ＰＴＲ１０１３は、ＲＴＲＥ
Ｅリスト１０１５の最初の要素のポインタ、すなわち、
各複製ツリー８０３の或る要素を包含するリンクリスト
である。各要素１０１７は複製ツリー８０３のルートの
パスネーム１０２１，パスネーム１０２１の長さ１０１
９及びリンクリスト内の次の要素に対するポインタ１０
２３を包含する。接続サーバ１０２５はバックアップシ
ステム５１３に対するパイプ７１０のネーム空間８０１
におけるパスネームである。
【０１１４】ＦＤキャッシュ１０２７はファイル記述子
キャッシュエントリ１０２９のアレーである。このアレ
ー内のエントリ１０２９は、アプリケーションプロセス
５０３に対して利用可能なファイル記述子と同じくらい
多数存在する。ＦＤキャッシュ１０２７内の所定のファ
イル記述子のエントリのインデックスはファイル記述子
である。エントリ１０２９は、エントリが現に有効であ
るか否かを示し、かつ、ファイルがオープンされている
間、アプリケーションプロセス５０３が子を産むか否か
を示す状態フラグを包含する。
【０１１５】エントリ１０２９は主システム５１１にお
けるファイル駐在デバイスの識別子１１０１と主システ
ム５１１におけるファイルのｉｎｏｄｅの識別子も包含
する。ＲＴＲＥＥ１０１５におけるエントリにより指定
されるサブツリー８０３で現にオープンされている各フ
ァイルの有効エントリ１０２９が存在する。
【０１１６】バックエンドマップ５１７の詳細 バックエンドマップ５１７は、パスネームマップ１１１
３とオープン複製ファイルリスト１１１７の２つの部分
からなる。パスネームマップ１１１３は、主システム５
１１のネーム空間８０１におけるパスネームをバックア
ップシステム５１３のネーム空間９０７のパスネームに
マップするだけである。マップ内の各エントリ１１１５
は、フロントエンドパスネーム１１１７とバックエンド
パスネーム１１１９との間の関係を確立する。
【０１１７】パスネームマップ１１１３には、フロント
エンドネーム空間９０７におけるサブツリー８０３のル
ートをネーム空間９０７におけるサブツリーのルートに
マッピングするエントリが包含されている。バックエン
ドパスネーム１１１９はバックアップシステム情報９０
５の一部である。好ましい実施例では、これらのマッピ
ングはシステム構成ファイルにおいて指定される。
【０１１８】オープン複製ファイルリスト１１１７は、
アプリケーションプロセス５０３がその複製ツリー８０
３において現にオープンしている各ファイルのエントリ
１１１９を包含する。エントリ１１１９におけるユーザ
レベルネーム空間情報９０３はフロントエンドファイル
識別子（ＦＦＩＤ）１１０５及びフロントエンドパスネ
ーム（ＦＰ）１１０６を包含する。フロントエンドファ
イル識別子（ＦＦＩＤ）１１０５は主システム５１１に
おけるファイルのデバイス識別子とｉｎｏｄｅ識別子か
ら構成されている。
【０１１９】フロントエンドパスネーム（ＦＰ）１１０
６はフロントエンドプレフィックス（ＦＰＲ）１１０７
とサブツリーパスネーム１１０８に分割される。フロン
トエンドプレフィックス（ＦＰＲ）１１０７はフロント
エンドネーム空間８０１におけるファイルのサブツリー
のプレフィックスである。サブツリーパスネーム１１０
８はそのサブツリー内のファイルのパスネームである。
エントリ１１１７におけるバックアップシステム情報９
０５はバックエンドファイル記述子１１１１からなる。
【０１２０】バックエンドファイル記述子１１１１は、
このファイルについてカーネルサーバ３０５（ｂ）によ
り供給されるファイルシステムにおけるファイル記述子
である。好ましい実施例では、バックエンドマップ５１
７はハッシュテーブルとして実現される。このハッシュ
テーブルは、フロントエンドファイル識別子１１０５及
びフロントエンドパスネーム１１０６の両方によりアク
セスできる。
【０１２１】データ構造５０５及び５１７を含む操作 データ構造５０５及び５１７を作成する方法及びこれら
のデータ構造を様々なファイル操作により作用させる方
法について説明する。好ましい実施例では、アプリケー
ションプロセス５０３はコーンシェルを使用するＵＮＩ
Ｘオペレーティングシステムで実行する。
【０１２２】コーンシェルは、プロセスがＥＮＶ変数を
設定できるようにする。ＥＮＶ変数は、プロセスがコー
ンシェルを呼び出すときはいつでも、実行されるファイ
ルを指定する。アプリケーションプロセス５０３におい
てＥＮＶ変数により指定されるファイルは、フロントエ
ンド複製テーブル５０５を構築し、かつ、初期化するた
めに、アプリケーションプロセス５０３にとって必要な
情報を含有する。
【０１２３】作成されると、テーブル５０５は、アプリ
ケーションプロセス５０３のアドレス空間の一部とな
り、アプリケーションプロセス５０３の子プロセスに対
して利用可能である。この子プロセスは、ＵＮＩＸオペ
レーティングシステムのフォークシステム呼出により作
成される。従って、子プロセスはその親の環境を受け継
ぐ。一方、ｅｘｅｃシステム呼出は子プロセスに新たな
環境を与える。
【０１２４】ｅｘｅｃシステム呼出により作成されたア
プリケーションプロセス５０３の子に対して利用可能な
フロントエンド複製ツリー５０５を作成するために、ｌ
ｉｂ．３ｄは、新たなプロセスについて利用可能なＥＮ
Ｖにフロントエンド複製ツリー５０５をコピーするｅｘ
ｅｃファンクションを有する。このため、プロセスが他
の点で、その親のアドレス空間を受け継いでいない場合
であっても、ｌｉｂ．３ｄはこのプロセスに対して利用
可能である。その他の実施例は、フロントエンド複製ツ
リー５０５をｅｘｅｃにより作成された子プロセスにパ
スするための、ネーム付パイプ又は外部ファイルさえも
使用できる。
【０１２５】ファイル操作について更に説明する。これ
らの操作のうちの最初の操作はマウント操作である。Ｕ
ＮＩＸオペレーティングシステムでは、マウントはネー
ムのツリーをオペレーティングシステムのネーム空間に
追加する。好ましい実施例では、ｌｉｂ．３ｄで実現さ
れるマウントのバージョンは、フロントエンドネーム空
間８０１のサブツリーを複製ツリー８０５としてユーザ
レベルネーム空間４０５に追加させるモードを包含す
る。
【０１２６】マウントがこのモードで使用される場合、
パスネーム引数はユーザレベルネーム空間４０５に追加
されるサブツリー８０３のルートのパスネームである。
このファンクションは、このパスネームについて複製ツ
リーエントリ１０１７を作成し、そして、このエントリ
を複製ツリー１０１５に追加することにより、サブツリ
ー８０３をユーザレベルネーム空間４０５に追加する。
また、指定されたパスネームを有する複製ツリーエント
リ１０１７を複製ツリー１０１５から削除するアンマウ
ント操作も存在する。
【０１２７】アプリケーションプロセス５０３が複製ツ
リー８０５内のファイルに対してオープン操作を行う場
合、ｌｉｂ．３ｄ内のオープンファンクションは、新た
にオープンされたファイルに関するファイル記述子キャ
ッシュエントリ１０２９を作成し、オープンメッセージ
をバックエンドログプロセス７１６に送信する。このオ
ープンメッセージはオープンされたファイルの主システ
ム５１１におけるパスネーム，デバイス識別子及びｉｎ
ｏｄｅ識別子を含む。
【０１２８】このメッセージがシステム呼出エンジン７
１５により実行されると、バックエンドマップ５１７で
エントリ９０１が作成される。パスネーム１１３は、主
システム５１１でオープンされているファイルに対応す
るバックエンドシステム５１３におけるファイルを発見
するために使用される。対応するファイルのファイル記
述子はバックエンドファイル記述子１１１１に配置され
る。
【０１２９】ファイルがオープンされると、主システム
５１１におけるファイル操作は、ファイルを識別するた
めにファイル識別子を使用する。バックアップシステム
５１３におけるバックアップファイルに対する対応する
操作のためのメッセージは、ファイルを識別するために
デバイス識別子とｉｎｏｄｅ識別子を使用する。このよ
うなメッセージを実行するために、システム呼出エンジ
ン７１５は、メッセージ内で指定されたデバイス及びｉ
ｎｏｄｅについて、オープン複製ファイルリスト１１１
７内のエントリにアクセスするだけでよい。このエント
リはバックアップシステム５１３を実行するのに必要な
ファイル記述子１１１１を包含する。
【０１３０】アプリケーションプロセス５０３が複製ツ
リー５０５内のファイルをクローズする場合、ｌｉｂ．
３ｄクローズファンクションは、子プロセスがファイル
を使用しているか否かについて、状態フィールド１０３
３から決定する。子プロセスがファイルを使用していな
い場合、クローズファンクションは複製ツリー５０５内
のファイルに関するファイル記述子キャッシュエントリ
１０２９を無効にし、デバイス識別子及びｉｎｏｄｅ識
別子を含むクローズメッセージをバックアップシステム
５１３に送信する。
【０１３１】システム呼出エンジン７１５がこのメッセ
ージを実行する場合、このファイルのエントリ１１１９
を見つけるために、デバイス及びｉｎｏｄｅ識別子を使
用する。次いで、ファイルを識別するためのバックエン
ドファイル記述子１１１１を使用しバックアップシステ
ム５１３内のファイルをクローズし、そして、最後に、
オープン複製ファイルリスト１１１７からエントリ１１
１９を削除する。
【０１３２】以上、ユーザレベルバックアップファイル
システムの形成方法及び使用方法の一例について詳細に
説明してきたが、本発明のユーザレベルバックアップフ
ァイルシステムの様々な変更例を実現できることは当業
者に明らかである。例えば、好ましい実施例は、ＵＮＩ
Ｘオペレーティングシステムを実行するシステムで実現
され、好ましい実施例の多数の細部はＵＮＩＸオペレー
ティングシステムを実行するシステムで実現されること
を反映する。その他のオペレーティングシステムおいて
実現する場合、これらの細部は変更される。
【０１３３】同様に、好ましい実施例は、Ｓｕｎのオペ
レーティングシステムで使用される共用ライブラリシス
テムを使用する。その他の実施例は動的にリンクされた
ライブラリのその他の構成を使用する。更に、この明細
書で開示したデータ構造及びメッセージは、この明細書
に開示されたものと機能的に同等のその他の多くの方法
により実現させることもできる。
【０１３４】更に、ユーザレベルバックアップファイル
システムは、プロセスにより実行されているアプリケー
ションプログラムを変更することなしにプロセスの挙動
を変更するための、動的にリンクされた代替ライブラリ
の使用方法の一例にしか過ぎない。この同じ手法は、オ
ペレーティングシステムによりプロセスに与えられたネ
ーム空間と異なる、プロセス用ユーザレベルネーム空間
を定義するためにも使用でき、また、ファイルバックア
ップばかりでなく、その他のサービスも、ユーザレベル
ネーム空間又はオペレーティングシステムがプロセスに
与えるネーム空間の何れかのエンティティのネームに付
加するためにも使用できる。
【０１３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アプリケーションプログラム，オペレーティングシステ
ム又はハードウエアを変更することなしに使用できるバ
ックアップファイルシステムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のバックアップファイルシステムのブロッ
ク図である。
【図２】ライブラリがユーザプログラムのインターフェ
ースを再定義する方法を示す模式図である。
【図３】動的にリンクされたライブラリを用いてオペレ
ーティングシステムインターフェースを再定義する方法
を示すブロック図である。
【図４】動的にリンクされたライブラリを用いてユーザ
レベルネーム空間を供給する方法を示すブロック図であ
る。
【図５】動的にリンクされたライブラリを使用するユー
ザレベルバックアップファイルシステムのブロック図で
ある。
【図６】動的にリンクされたライブラリにおけるルーチ
ンの概要図である。
【図７】ユーザレベルバックアップファイルシステムの
好ましい実施例のブロック図である。
【図８】カーネルサーバ（ａ）により供給されるネーム
空間とユーザレベルネーム空間との関係を示すブロック
図である。
【図９】ユーザレベルネーム空間とカーネルサーバ
（ｂ）により供給されるネーム空間との関係を示すブロ
ック図である。
【図１０】フロントエンド複製ツリー５０５の構造を示
すブロック図である。
【図１１】バックエンドマップ５１７の構造を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
１０１ 従来のバックアップファイルシステム １０３ アプリケーションプロセス １０５ ユーザ １０７ オペレーティングシステム １１３ カーネルサーバ １１５ ドライバ １１７ ディスクドライブ ３０５ カーネルサーバ ３０７ ユーザプロセス ３０９ アプリケーションプログラム ３１５，３２１ オペレーティングシステムライブラリ ４０３ オペレーティングシステムライブラリ ４０５ ユーザレベルネーム空間 ４０９ ユーザプロセス ５０１ ユーザレベルバックアップファイルシステム ５０３ アプリケーションプロセス ５０５ フロントエンド複製ツリー ５０７ ｌｉｂ．３ｄ ５０９ アプリケーションプログラム ５１１ 主システム ５１３ バックアップシステム ５１５ バックエンドマップ ５１７ バックエンドマップ ７０１ ユーザレベルバックアップファイルシステム ７０３ ログファイル ７０５ フロントエンドログプロセス ７０７，７０９，７１０ パイプ ７１１ パイププロセス ７１５ システム呼出エンジン ７１６ バックエンドログプロセス ７１７，７１９ モニタ ８０１ ファイルシステムネーム空間 ９０３ ユーザレベルネーム空間情報（ＵＬＮＩ） ９０５ バックアップシステム情報（ＢＳＩ） ９０７ ネーム空間 ９０９ サブツリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エンナン フアング アメリカ合衆国、08807 ニュージャー ジー、ブリッジウォーター、リンバーガ ー 33 (72)発明者 デビッド ジェラード コーン アメリカ合衆国、10003 ニューヨーク、 ニューヨーク、エー 107、マーサー ストリート 303 (72)発明者 チュング − フワ ハーマン ラオ アメリカ合衆国、08820 ニュージャー ジー、エジソン、スプリングブルック ドライブ 4304 (56)参考文献 Ｔｈｅ ＢＡＳＩＣ、［105］（1992) 越知 潔「ファイルハンドルを監視する ＴＳＲプログラム ＨＡＮＤＬＥ．ＣＯ Ｍ」ｐ．122−136 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｊｏｕｒｎａｌ、Ｎｏ．４（1989）Ｒ ａｙ Ｄｕｎｃａｎ「ＯＳ／２ Ｖｅ ｒ．１．２で採用された新ファイルシス テム」ｐ．47−60 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06F 12/00 531 G06F 9/06 410

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動的にリンクされるライブラリにおける
    ファンクションを実行することにより行われるエンティ
    ティに対する操作に副作用を選択的に追加する装置にお
    いて、 追加すべき副作用の表示をエンティティに対応付ける手
    段と，動的にリンクされるライブラリを代替し、かつ、
    代替ファンクションを有する動的にリンクされる代替ラ
    イブラリとからなり、 前記代替ファンクションは、動的にリンクされるライブ
    ラリにおけるファンクションと同じ方法で操作を行い、
    そして、更に、副作用がエンティティについて行われる
    べきものか否か表示対応付け手段から決定し、行われる
    べきものと表示対応付け手段が示した場合、該副作用を
    行うことを特徴とするファイル・システムの副作用の選
    択的追加装置。
  2. 【請求項２】 第１の動的にリンクされるライブラリか
    らのファンクションを用いて第１のファイルシステムに
    おける第１のファイルについて動作するアプリケーショ
    ンプログラムを実行する第１のユーザプロセスと，第２
    のファイルシステムにおいて動作する第２のユーザプロ
    セスと，第１の動的にリンクされるライブラリを代替
    し、かつ、第１の動的にリンクされるライブラリからの
    ファンクションの代替ファンクションを有する第２の動
    的にリンクされるライブラリ、該代替ファンクションは
    第１のライブラリからのファンクションと同じ方法で第
    １のファイルシステムにおけるファイルについて動作
    し、更に、第２のユーザプロセスに対する操作を指定す
    るメッセージを送信する，及び第２のユーザプロセスに
    より実行可能な、第２のファイルシステムにおける第２
    のファイルに関するメッセージにょり指定される操作を
    行うことにより該メッセージに応答する手段と，からな
    るファイル複製システム。
JP6155409A 1993-06-18 1994-06-15 ファイル・システムの副作用の選択的追加装置 Expired - Lifetime JP2925931B2 (ja)

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