JP4224289B2 - データの複製管理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有線または無線のインタフェースを含む複数のノードを有し、一意な識別子で識別されるデータおよび該データの複製である複製データが前記ノード内に配置され、ユーザが識別子を用いてデータへのアクセスを実行すると、該データあるいはいずれかの複製データへのアクセスが可能なネットワークにおける、データの複製管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複製データの管理方法として、ネットワーク内の単一、かつ固定のマスタデータのみが更新可能とし、規定の同期ポリシにしたがってマスタデータの更新内容を通信により逐次複製データにも反映させる、あるいは複製データは必ずしも最新であることを保証しない、などの方法がとられてきた。
【０００３】
また、マスタデータへの負荷の集中を避ける目的や、ネットワーク内のトラフィック削減のため、そしてネットワーク切断によりマスタデータとの通信が不可能になった場合のために、マスタデータ以外の複製データに対しても更新を認める方法が考えられている。
【０００４】
例えばキャッシュを用いる分散ファイルシステムにおいては、ファイルサービスを利用するクライアント端末上にファイルの一部をキャッシュとして保存しておき、ファイルの可用性を高めている。非特許文献１で述べられている分散フィルムシステムCodaにおける複製管理方法では、クライアントからサーバへアクセスできない切断状態においては、クライアントのキャッシュに対して操作を行うことを許す。その後サーバへ再接続したときには該キャッシュへの更新情報とサーバ内の情報を比較する。比較の結果、切断時に同時にデータが更新されたことによって生じた不整合を検出した場合は、ユーザに通知して人手による修復を行う。この手法は完全に楽観的なデータ一貫性制御であり、一時的なデータの不整合は許している。
【０００５】
一方、非特許文献２では、移動可能、かつ単一の更新可能なデータとしてコアデータを定義し、全ての複製データに有効期限を設けることによって厳密な一貫性制御を可能にしている。コアデータが受け付けられた更新内容は複製データへと同期されるが、このとき全ての有効期限内の複製データへの同期完了が確認できなかった場合には更新操作は取り消され失敗し、同期完了が確認できなかった複製データの有効期限が切れるのを待って、再度更新を試みる。このため、ネットワークリンクが不安定で通信メッセージが失われやすい環境においても、更新内容の同期を厳密に保証できる複製データ管理が実現できる。また、更新を行う端末に予めコアデータを移動しておくことにより、ネットワーク切断のタイミングが既知でない場合においても、離脱した端末において継続的にデータの更新が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
【非特許文献１】
Kistler, J. J., Satyanarayanan, M. 著、“Disconnected Operation in the Coda File System”, in ACM Transactions on Computer Systems, Feb. 1992, Vol. 10, No.1, pp.3-25
【非特許文献２】
中村元紀、井上知洋、久保田稔、“アドホックットワーク環境のためのデータ管理方式”信学総大B―１５―６, ２００２年３月。
【０００８】
無線リンクによって構成されるネットワークが現在以上に普及し、ユーザの利用形態が多様化する将来のネットワーク環境では、トポロジが動的に変化するネットワークが一般化すると考えられる。このような環境では、モバイル端末が単独で移動してネットワークから離脱するだけではなく、無線リンクなどによって構成されるネットワークそのものが、ネットワークの単位で移動し、基幹ネットワークから離脱するようなケースが想定される。このような環境において従来の複製データ管理方法では、データの可用性を十分に保つことができない。
【０００９】
前述のように、Codaなどの分散ファイルシステムでは、楽観的な一貫性制御を行い、マスタデータとなるファイルサーバとのネットワーク接続が失われている場合にもクライアント端末上のキャッシュデータの更新を許している。しかしマスタデータは常に固定のファイルサーバ上に存在しているため、複数のクライアント端末を含むネットワークがネットワークの単位で移動しファイルサーバとの接続を失った場合、クライアント端末上のキャッシュデータ間では同期が全く行われない。この結果、クライアント端末の数に応じて異なる内容のキャッシュデータが生成されてしまう可能性があり、これらの無数のバージョンのデータの入手により統合するコストを考えると、現実的なデータの運用が不可能になってしまう。
【００１０】
一方、非特許文献２では、マスタデータの位置を移動可能とすることによってトポロジの動的なネットワークにおいてもデータの一貫性制御を実現している。しかし、厳密な一貫性制御ポリシのみを考慮しているため、ネットワークの分割に伴ってマスタデータとの接続を失ってしまったネットワーク内の端末は、複製データの有効期限切れ以降、該データに対して全くアクセスできなくなってしまうという問題がある。
【００１１】
また、全ての複製データに対して同期完了を確認した後に更新をコミットするため、 複製データの数が多くなった場合に更新が失敗する確率が高くなってしまう、あるいは更新完了までの遅延時間が長くなってしまう。
【００１２】
本発明の目的は、トポロジが動的に変化してネットワークの分割が起こり得るネットワーク環境において、なるべくデータの可用性を保ちながら、ユーザの要求に応じた柔軟な一貫性制御を実現する複製データの管理方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
非特許文献２の複製データ管理方法は以下の二点を特徴としている。
【００１４】
（１）分散配置されたデータの複製のうちの一つの複製（以下コアデータと呼ぶ）のみに該データの更新権を与え、該コアデータと通信可能な複製のみを有効とすることによって複製データ間の一貫性を厳格に保証する。
【００１５】
（２）コアデータは端末に固定的なものではなく、任意の端末に動的に変更可能とする。
【００１６】
本発明の複製データ管理方法においては前記目的を達成するために、上記の（１）（２）に加えて、以下の三点を実現する。
【００１７】
（３）複製データは、同期が必要な度合いに応じて複数の「複製レベル」を選択可能とする。
【００１８】
（４）コアデータを失ったネットワークにおいては、既存の複製データの中から一つを選んでコアデータとして再生させ、複製データを継続する。
【００１９】
（５）継続されたネットワーク上で同一の識別子で識別されるデータについて、コアデータが複数見つかった場合は、それらのコアデータを統合して新しいデータを生成し、そのデータを単一のコアデータとして複製データ管理を継続する。
【００２０】
本発明の複製データ管理方法では、（３）によって、同期保証の必要な複製データの数を削減することが可能となり、更新の失敗確率および更新完了までの遅延時間を小さくすることができる。また、（４）および（５）によって、ネットワークの分割が起こった場合においてもそれぞれのネットワーク内でデータの一貫性制御が可能となり、同時に発生するデータのバージョン数は孤立したネットワークの数程度に限られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態のネットワークの構成図である。
【００２３】
本実施形態の無線ネットワークは、それぞれ無線ネットワークインタフェースを有するノード１０とノード２０、ノード３０、ノード４０と、無線ネットワークインタフェースを有する無線アクセスポイント０１と無線アクセスポイント０２から構成される。なお、無線ネットワークインタフェースの代りに有線ネットワークインタフェースを有していてもよい。
【００２４】
ノード１０はノード２０のみと、ノード２０はノード１０と無線アクセスポイント０１のみと、ノード３０はノード４０と無線アクセスポイント０２のみと、ノード４０はノード３０のみと、それぞれ直接通信可能である。無線アクセスポイント０１は無線アクセスポイント０２およびノード２０のみと、無線アクセスポイント０２は無線アクセスポイント０１およびノード３０のみと、それぞれ直接通信可能である。また、無線アクセスポイント０１、０２はリピータハブとして動作し、受信した通信内容をそのまま無線ネットワークインタフェースから再送する動作を行う。このため、ノード２０とノード３０は無線アクセスポイント０１と０２を経由して互いに通信可能である。
【００２５】
初期状態では各ノード１０、２０、３０、４０にはクライアントからのデータ操作要求を受け付けるデータマネージャ１３、２３、３３、４３と、データ操作を要求するクライアント１５、２５、３５、４５が存在し、コアデータ１７、２７および複製データ３７、４７は存在しない。
【００２６】
データマネージャ１３はデータ生成時には、該データの生成、修正、あるいは削除のいずれかの操作である更新操作を実行可能なコアデータ１７を生成して、該データの生成ノード１０に配置し、該データ１７を参照したノード２０、３０、４０に該データの参照操作のみが実行可能な複製データ２７、３７、４７を生成して、配置する。各複製データ２７、３７、４７はコアデータ１７が存在するノード１０のネットワークアドレス、コアデータ１７と複製データ２７、３７、４７の最新性の度合いを表す複製レベル、複製データ２７、３７、４７が有効であることを保証する有効期間、複製データ２７、３７、４７の更新時刻を表す複製リビジョン番号、および複製データ２７、３７、４７が認識しているコアデータ１７の最新更新時刻を表すコアリビジョン番号を保持している。コアデータ１７は、全ての複製データ２７、３７、４７のネットワークアドレスと複製レベルと有効期間から構成されるテーブル、および自身のデータのリビジョン番号を保持している。
【００２７】
本実施形態においては、クライアント、データマネージャ、コアデータおよび複製データは互いに通信相手のオブジェクトIDを指定することにより、位置に依存せず非同期にメッセージ通信可能である。さらに、本実施形態においては、各ノード１０、２０、３０、４０から無線の届く範囲に存在する全てのノードへのブロードキャスト、いくつかのノードへのマルチキャスト、および特定のノードへのユニキャスト通信が可能であるとする。また、いくつかのノードが通信を中継することにより、無線の届かない範囲に存在するノードに対してもユニキャストおよびマルチキャスト通信が可能であるものとする。
【００２８】
図２はデータマネージャによるデータの実現方法を示している。データマネージャ１３、２３、３３、４３（以下、総称してデータマネージャ６１と称す）は一意な識別子であるデータ名６３と、該データに対応するデータオブジェクト（以下、単にデータと表記）６４のオブジェクトIDとの対応表であるデータ対応表６２と、ノード６０上で生成されたデータ名を記録した作成済データ表６３を管理するものとする。ここで、データ名はノードIDと任意の文字列から構成されるものとし、オブジェクトIDはノードIDと任意の数字の列から構成されるものとする。また、データマネージャ６１は他ノードや自ノード６０の他のオブジェクトからデータ生成要求やデータ更新要求やデータ参照要求を受信するものとし、各要求は対応するデータ名を含むものとする。
【００２９】
図３は本実施形態におけるデータマネージャ６１の動作を示すフローチャートである。
【００３０】
メッセージ受信待ちし（ステップ１０１）、メッセージを受信する（ステップ１０２）と、メッセージ種別を判断する（ステップ１０３）。
【００３１】
データ生成要求を受信した際、もし作成済データ表６３あるいはデータ対応表６２に、該データ生成要求中のデータ名に対応するエントリが存在したら、要求元にエラーを返す（ステップ１０４―１０６）。そうでなければ自ノードにデータ６４を作成して該データ生成要求の要求元をデータ６４に通知するとともに、該データ生成要求中のデータ名に対応するオブジェクトIDとして、データ６４のオブジェクトIDを登録し（ステップ１０７）、該データ生成要求中のデータ名を作成済データ表６３に登録する（ステップ１０８）。
【００３２】
データマネージャ６１がデータ更新要求あるいはデータ参照要求を受信した際、もし該データ名を含むエントリがデータ対応表６２に存在すれば、対応するオブジェクトIDに対して該要求を転送する（ステップ１０９、１１０）。データがデータ対応表６２に存在しなければ、周りのノードのコアデータ検索要求をブロードキャストする（ステップ１１１）。なお、コアデータ検索要求には検索元オブジェクトIDとシーケンス番号を含める。コアデータ検索要求に対するコアデータ通知を一定時間受信しなかったら、データ更新要求あるいはデータ参照要求の要求元にエラーを返す（ステップ１１２、１１４）。もし一定時間内にコアデータ通知を受信した場合、自ノードにデータ６４を作成して該コア通知内に含まれるコアデータのオブジェクトID、および該データ更新要求あるいはデータ参照要求元をデータ６４に通知する（ステップ１１２、１１３）。
【００３３】
データマネージャ６１がコアデータ検索要求を受信した場合、もし該コアデータ検索要求の検索元オブジェクトIDが自身のオブジェクトIDと一致するか、該コアデータ検索要求の検索元オブジェクトIDとシーケンス番号の組を既に受信済であったら、該コアデータ検索要求を破棄する（ステップ１１５―１１７）。そうでなければ、もし該コアデータ検索要求中のデータ名がデータ対応表６２に存在すれば、該当するエントリのオブジェクトIDを該コアデータ検索要求の要求元オブジェクトIDに対して返送する（ステップ１１８、１１９）。上記のどちらの条件も当てはまらなければ、該コアデータ検索要求の検索元オブジェクトIDとシーケンス番号の組を記憶し、該コアデータ検索要求を周りのノードにブロードキャストする（ステップ１１８、１２０）。
【００３４】
データは他ノードや自ノード内の他のオブジェクトからデータ更新要求やデータ参照要求を受信するものとし、各要求は対応するデータ名を含むものとする。
【００３５】
図４は図１のネットワークにおいてノード１０でデータ生成要求が発生し、その後続けてデータの参照要求と更新要求が発生した場合のデータ生成動作のシーケンスを示している。図１において、初期状態として全てのノード１０、２０、３０、４０にはデータマネージャ１３、２３、３３、４３とクライアント１５、２５、３５、４５だけが存在し、コアデータ１７、２７および複製データ３７、４７は存在しない。
【００３６】
まず、ノード１０上のクライアント１５がメモリ上のファイルの保存などのため、データの生成要求をノード１０上のデータマネージャ１３に送信する（ステップ１２１）。データマネージャ１３はノード１０上にコアデータ１７を生成し、コアデータ１７は自身のローカルデータを生成して（ステップ１２３）、クライアント１５へ生成応答を返す（ステップ１２４）。次に、クライアント１５がデータを参照したい場合、ノード１０上のコアデータ１７にデータ参照要求を送信する（ステップ１２５）。コアデータ１７は自身のデータを参照し（ステップ１２７）、クライアント１５へ参照応答を返す（ステップ１２８）。次に、クライアント１５がデータを更新したい場合、コアデータ１７にデータ更新要求を送信する（ステップ１３０）。コアデータ１７は自身のデータに対し更新を実行し（ステップ１３２）、更新の成否を更新応答としてクライアント１５へ返す（ステップ１３３）。更新が成功した場合、コアデータ１７のリビジョン番号は１増加する。以後、コアデータへの更新操作が成功した場合には該コアデータのリビジョン番号は常に１ずつ増加することとする。
【００３７】
図５は図１のネットワークにおいて複製データの存在しないノード２０でデータの参照要求が発生した場合の動作のシーケンスを示している。
【００３８】
ノード２０上のクライアント２５は該データに対する複製データあるいはコアデータのオブジェクトIDを知らないため、ネットワーク上で隣接するデータマネージャに対してブロードキャストによってコアデータ検索要求を送信する（ステップ１４０）。本実施形態では、コア検索要求を受信したデータマネージャ１５がコアデータ１７のオブジェクトIDを知っているため、コアデータ１７のオブジェクトIDをコア通知１４２に含めてデータマネージャ２３へ返送する。コア通知を受信した（ステップ１４２）データマネージャ２３は通知されたオブジェクトIDに基づいて、データマネージャ１３に対してデータ参照要求を送信する（ステップ１４５）。データ参照要求を受信した（ステップ１４６）データマネージャ１３はコアデータ１７が保持するデータを参照し（ステップ１４７）、データの内容を参照応答としてデータマネージャ２３へ返送する（ステップ１４８）。参照応答を受信したデータマネージャ２３は、参照応答をデータ参照要求の要求元であるクライアント２５へ返送する（ステップ１４０）。
【００３９】
その後、データマネジャー２３はノード２０上に複製データを生成し（ステップ１５０）、参照応答に含まれていたデータと、システムで規定の複製レベルを仮登録する（ステップ１５１）。その後、複製データ２７はコアデータ１７に対して、複製データ追加要求を送信する（ステップ１５２）と同時にタイマを設定する（ステップ１５３）。複製データ追加要求を受信したコアデータ１７は、複製データ追加要求に含まれる複製データ２７のオブジェクトID（アドレス）とシステム規定の複製有効期限と複製レベルを記憶し（ステップ１５４）、複製データ２７に対して複製データ生成実行を送信する（ステップ１５５）。複製データ２７が複製データ生成実行を一定時間以内に受信できた場合、複製データ２７は仮登録されたデータを本登録する（ステップ１５６）。複製データ２７が複製データ生成実行を一定時間以内に受信できなかった場合、複製データ２７が仮登録されたデータを破棄することにより複製データ２７のコアデータ１７への登録操作は取り消される。
【００４０】
図６は図１のネットワークにおいて複製データの存在するノード２０でデータの参照要求が発生した場合の動作のシーケンスを示している。
【００４１】
複製データ２７は、同期保証（全ての厳密な複製データについてデータの更新同期あるいは更新通知）を要求する強整合同期または強整合通知のレベル、あるいは同期保証を必要としない弱整合同期または弱整合通知の、いずれかの複製レベルを保持している。
【００４２】
ノード２９上のクライアント２５は、自ノード上の複製データ２７に対してデータ参照要求を送信する（ステップ１６０）。データ参照要求に付帯される参照ポリシが「局所」である場合、あるいは複製データ２７の複製レベルが「強整合同期」である場合、あるいは複製データ２７の複製レベルが「強整合通知」で、かつ複製データ２７の持つリビジョン番号とコアリビジョン番号が一致している場合、複製データ２７は自身のローカルデータを参照し（ステップ１６１）、要求元クライアント２５へ参照応答として返送する（ステップ１６２）。このとき複製データ２７の複製レベルが「強整合同期」の場合、あるいは複製データ２７の複製レベルが「強整合通知」で、かつ複製データ２７の持つリビジョン番号とコアリビジョン番号が一致している場合は、参照データが最新であることを意味する「最新」を付加情報として参照応答に含める。複製データ２７の複製レベルが「弱整合同期」の場合、あるいは複製データ２７の複製レベルが「弱整合通知」で、かつ複製データ２７の持つリビジョン番号とコアリビジョン番号が一致している場合は、参照データがおそらく最新であることを意味する「準最新」を付加情報として参照応答に含める。複製データ２７の複製レベルが「強整合通知」か「弱整合通知」の場合で、複製データ２７の持つリビジョン番号とコアリビジョン番号が一致していない場合は、参照データが古いことを意味する「非最新」を付加情報として参照応答に含める。
【００４３】
次に、ノード２０上のクライアント２５は、自ノード上の複製データ２７に対して参照ポリシが「最新」であるデータ参照要求を送信する（ステップ１６３）。複製データ２７の複製レベルが「強整合同期」である場合、あるいは複製データ２７の複製レベルが「強整合通知」で、かつ複製データ２７の持つリビジョン番号とコアリビジョン番号が一致している場合は、上記データ参照要求の場合と同じようににノード２０でローカルに処理が行われる。一方、複製データ２７の複製レベルが「強整合通知」で、かつ複製データ２７の持つリビジョン番号とコアリビジョン番号が一致していない場合、複製データ２７の把握するコアデータ１７に対して、データ参照要求元クライアント２５のオブジェクトIDを含めたデータ参照要求を送信し（ステップ１０４）、コアデータ１７はローカルの最新データを参照して要求元クライアント２５に参照応答として返送する（ステップ１６７）。複製データ２７の複製レベルが「弱整合同期」あるいは「弱整合通知」の場合は、複製データ２７のリビジョン参照要求をコアデータ１７に対して送信し（ステップ１６４）、参照応答に含まれるコアデータのリビジョン番号と自身のリビジョン番号を比較する。比較の結果が一致していない場合、コアデータ１７に対してデータ参照要求元クライアント２５のオブジェクトIDを含めたデータ参照要求を送信し（ステップ１６６）、コアデータ１７はローカルの最新データを参照して要求元クライアント２５に参照応答として返送する（ステップ１６７）。比較の結果が一致した場合は複製データ２７自身のローカルデータを参照し要求元クライアント２５に参照応答を返送する。なお、参照ポリシが「最新」である参照要求１６３に対する参照応答には常に付加情報「最新」が含まれる。
【００４４】
図７は図１のネットワークにおいてノード２０でデータの最新要求が発生した場合の動作のシーケンスを示している。図７においては、最初の状態ではノード１０、２０、３０、４０上にそれぞれコアデータ１７、複製データ２７、３７、４７が存在しているとし、複製データ２７、３７、４７の複製レベルはそれぞれ「強整合同期」、「強整合通知」、「弱整合同期」であるとする。
【００４５】
まず、ノード２０のクライアント２５が自ノード上の複製データ２７にデータ更新要求を送信する（ステップ１７０）。データ更新要求を受信した複製データ２７は、データ更新要求をコアデータ１７に転送する（ステップ１７２）。データ更新要求を受信したコアデータ１７は、複製レベルが「強整合同期」あるいは「強整合通知」である複製データ２７、３７に対し更新要求を送信する（ステップ１７３、１７４）と同時にタイマを設定する（ステップ１７５）。このとき複製レベルが「強整合同期」である複製データ２７には更新されたデータのリビジョン番号とともにデータの内容を含めて更新要求を送信するが（ステップ１７３）、複製レベルが「強整合通知」である複製データ３７には更新されたデータのリビジョン番号のみを含めて更新要求を送信する（ステップ１７４）。
【００４６】
更新要求を受信した複製データ２７、３７は更新内容を記憶し、コアデータ１７に対して確認応答をそれぞれ返送する（ステップ１７６、１７７）と同時にタイマを設定する（ステップ１８８、１８９）。コアデータ１７がタイマを設定して（ステップ１７５）から一定時間以内に全ての複製データから確認応答を受信できた場合、コアデータ１７は、複製データ２７と３７への更新の同期成功を保証できたこととなり、データ更新要求に含まれるデータを用いてローカルデータの更新を行う（ステップ１７８）。
【００４７】
その後コアデータ１７は複製データ２７と３７に更新の実行依頼、およびデータが有効であることを示す新しい有効期間を含む更新実行を送信する（ステップ１８０、１８１）。同時に複製レベルが「弱整合同期」である複製データ４７に対して、更新内容のデータとリビジョン番号を含んだ更新要求を送信する（ステップ１８２）。複製データ２７、３７が一定時間以内にそれぞれ更新実行（ステップ１８０、１８１）を受信できた場合、更新要求（ステップ１７３、１７４）で通知されたデータにしたがって更新処理を行うとともに、通知された有効期間を記憶する（ステップ１８５、１８６）。更新要求を受信した複製データ４７も、通知されたデータにしたがって更新処理を行う（ステップ１８７）。
【００４８】
もし確認応答ステップ１７６と１７７のどちらかがネットワークの切断など、なんらかの理由により失われた場合、更新操作は失敗する。例えば図８は図７のシーケンスの途中において応答確認（ステップ１７７）が失われた場合について示している。この場合、コアデータ１７は確認応答を受信できなかった複製データ２７、３７のネットワークアドレスを削除したタイマを設定して（ステップ１７５）から一定時間以内に確認応答（ステップ１７６と１７７）を全て受信できなかったので、コアデータ１７は複製データ２７と３７への更新の同期成功を保証できない。このため、コアデータ１７は確認応答を受信できなかった複製データ２７、３７のネットワークアドレスを削除して更新を破棄し（ステップ１９０）、更新の失敗を要求元クライアント２５に更新応答として返送する（ステップ１９１）。その後、複製データ２７へ更新取消を送信する（ステップ１９２）。更新取消を受信した複製データ２７は更新を破棄し、タイマを解除する（ステップ１９４）。
【００４９】
複製データ３７は更新取消を受信しないが、ステップ１８９で設定されたタイマがタイムアウトすると同時に複製データ自体が破棄される（ステップ１９５）。もし更新取消（ステップ１９２）がなんらかの理由で失われた場合、一定期間内に更新の実行を依頼されなかった場合も、タイムアウトにより複製データ２７は破棄される。
【００５０】
このように、本複製データ管理方法では、複製レベルが「強整合同期」あるいは「強整合通知」の有効期限内の複製データに関しては更新メッセージが確実に受信されることを保証することができる。これによって、複製レベルが「強整合同期」あるいは「強整合通知」の有効期限内の複製データに関して厳密なデータの一貫性保証が可能になっている。
【００５１】
図９は図１のネットワークにおいてノード２０上のデータデータ複製２７の期限延長要求があった場合の動作のシーケンスを示している。
【００５２】
ノード２０上の複製データ２７は有効期限が切れる前に複製データの有効期間の延長要求をコアデータ１７に送信し、現在時刻＋規定値で計算される仮の有効期限を一時記憶する（ステップ２４０）と同時にタイマを設定する（ステップ２９１）。延長要求を受信したコアデータ１７は複製データ２７の新たな有効期限（現在時刻＋規定値）を計算し、これをもって管理する複製データ表を更新し（ステップ２９２）、延長応答を送信する（ステップ２９３）。延長要求を送信してから一定時間内に延長応答を受信した複製データ２７は延長応答に含まれる新たな有効期限を自身に設定する（ステップ２９４）。
【００５３】
もし一定時間内に延長応答が受信されなかった場合（ステップ２９８）、複製データ２７はタイムアウトによって複製データ自身を破棄する（ステップ２９９）。これによって、コアデータが把握する複製データの有効期限は、複製データが把握する有効期限より常に長くなることが保証される。
【００５４】
図１０は図１のネットワークにおいてノード２０上のクライアント２５から更新要求があり、コア移動を伴う更新を行う場合の動作シーケンスを示している。
【００５５】
ノード２０上のクライアント２５はデータ更新要求を複製データ２７へ送信する（ステップ３００）。複製データ２７はコアデータ１７へコア移動を送信する（ステップ３０２）。受信したコアデータ１７は複製データに降格し（ステップ３０３）、データ内容及びテーブルの情報を含むコア移動応答を複製データ２７に返送し、これと同期をとった後、移動前に把握していた全ての複製データに対して移動後のアドレスを通知する（ステップ３０５）。コア移動応答を受信した複製データ２７はコアデータへと昇格する（ステップ３０４）。その後は、データ更新要求（ステップ３００）に含まれる更新内容データを用いて、図７で説明したと同様の方法で更新処理を行う（ステップ３０６〜３１８）。
【００５６】
図１１は図１のネットワークにおいてアクセスポイント０１とアクセスポイント０２の間のネットワークが切断し、ノード１０とノード２０からなるネットワークと、ノード３０とノード４０からなるネットワークに分断された状態において、ノード４０上の複製データ４７をコアデータとして再生するときの動作のシーケンスを示している。
【００５７】
ノード４０上のクライアント４５がデータ参照要求を送信する（ステップ３２０）。受信した複製データ４７は、複製レベルと参照ポリシの関係からコアデータへアクセスする必要があったとする。このとき、複製データ４７はコアデータ１７へデータ参照要求を送信し（ステップ３２２）、同時にタイマを設定し（ステップ３２３）、コアデータ１７からの参照応答を待つ。しかし、データ参照要求はネットワーク切断のため失われるため、タイムアウトが起こり（ステップ３２４）、複製データ４７はコアデータ１７とネットワーク接続が失われたことを認識する。
【００５８】
その後、複製データ４７はコア探索をネットワークブロードキャストによって送信し（ステップ３２５）、コアデータを探索する。同時にタイマを設定する（ステップ３２６）。コア探索メッセージを受信したそれぞれの複製データは、自身のリビジョン番号と自身がコアデータであるか否かの情報を含めてコア探索応答を返送する（ステップ３２８）。本実施形態においては複製データ３７のみがコア探索を受信し、リビジョン番号と複製データであるという情報を含めてコア探索応答を返送する（ステップ３２８）。
【００５９】
複製データ４７はタイムアウトまでの一定時間を待機してコア探索応答の受信を待ち、タイムアウト（ステップ３３０）の後、コア探索応答のあった複製データと自分自身の中から、最も新しいリビジョン番号を持つ複製データを選択する。そして、選んだ複製データ（本実施形態では複製データ３７とする）に対してコア生成要求を送信する（ステップ３３２）。コア生成要求を受信した複製データ３７は自身をコアデータへと昇格させ（ステップ３３３）、コア生成応答を返送する（ステップ３３４）。
【００６０】
この時点で複製データ３７はコアデータ３７となり、ノード３０とノード４０によって構成されるネットワーク内における単一のコアデータとなる。コア生成応答（ステップ３３４）を受信した複製データ４７はコアデータが再生されたことを認識し、新しいコアデータ３７に対して改めてデータ参照要求を送信し（ステップ３３５）、データの参照を行う（ステップ３３６）。
【００６１】
図１２は図１のネットワークにおいてアクセスポイント０１とアクセスポイント０２の間のネットワークが切断し、ノード１０とノード２０からなるネットワークと、ノード３０とノード４０からなるネットワークに分断されていて、ノード１０上にコアデータ１７、ノード３０上にコアデータ３７が、ノード２０上に複製データ２７、ノード４０上に複製データ４７がそれぞれ存在している状態において、アクセスポイント０１とアクセスポイント０２の間のネットワーク接続が回復した後に二つのコアデータを一つに統合する動作のシーケンスを示している。
【００６２】
各ノード上のデータマネージャは、直接通信可能な全ての隣接ノード上のデータマネージャに向けて定期的に接続性調査メッセージを送信している（ステップ４４０、４４１、４４５、４４６）。接続性調査メッセージを受信した各データマネージャは接続応答メッセージを返送する（ステップ４４２、４４７、４４８）。このため各データマネージャは定期的に受信する接続応答の送信元のリストを比較して、新たにネットワークに接続した隣接ノードの存在や、ネットワーク接続を失った隣接ノードの存在を検知することができる。
【００６３】
初めの状態ではノード２０とノード３０は通信が不可能であるため、データマネージャ３３の送信する接続性調査メッセージはノード２０上のデータマネージャ２７に到達せず、ノード３０が受信する接続応答はノード４０上のデータマネージャ４３から送信されるものだけとなる。しかしノード２０とノード３０の間のネットワーク接続が回復した後には、新たにノード３０上のデータマネージャ３３からの接続応答（ステップ４４７）を受信する。
【００６４】
ここで、データマネージャ３３は新たにノード２０の接続を検知し（ステップ４５０）、自ノード上のコアデータ（ここではコアデータ３７）に対して新規接続を通知する（ステップ４３１）。
【００６５】
接続通知（ステップ４５１）を受けたコアデータ３７は、該データの識別子を含んだコア存在確認メッセージをネットワークブロードキャストによって全てのノード上のデータマネージャに対して送信する（ステップ４５２―４５４）。コア存在確認を受信したデータマネージャはデータ対応表を参照して、該識別子で識別されるコアデータが自ノード１０上に存在するかどうかを検索し、もし存在した場合はコア存在応答を返送する。本実施形態ではノード１０上のデータマネージャ１３がコア存在応答（ステップ４５５）を返送する。コア存在応答を受信したコアデータ３７は、新しく発見したノード１０上のコアデータ１７に対して、自身のデータ内容を含めてコア統合を送信する（ステップ４５６）。コア統合を受信したコアデータ１７は通知されたデータと自身のデータを比較してCVSなどの既存のアルゴリズムによってコアデータの変更点を組合せることによりデータの統合を試みる（ステップ４５８）。統合が成功した場合はコア統合応答によって成功を返送し（ステップ４５９）、成功の応答を受信したコアデータ３７は自身を複製データに降格する（ステップ４６０）。これによってコアデータ３７は、接続されたネットワーク内において再び一意となり、ネットワーク内の複製データの整合性は保たれる。
【００６６】
統合が失敗した場合は、コア統合応答によって失敗を返送し（ステップ４５９）、失敗の応答を受信したコアデータ３７は、次にデータにアクセスがあったタイミングでユーザに通知し、ユーザの人手によって統合操作を行う。
【００６７】
なお、本発明は専用のハードウェアにより実現されるもの以外に、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フロッピーディスク、光磁気ディスクひかりおじきでぃすく、CD―ROM等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、その場合はサーバとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は下記の効果がある。
【００６９】
１）任意のノードに存在し得るデータごとにネットワーク内で単一のコアデータが更新の権利を持つことにより、接続されたネットワーク内でのデータの一貫性を保つことが可能となる。
【００７０】
２）データの更新はコアデータに対して行い、最新のデータ読み出しはコアデータから行うため、データ更新後のデータの不整合は発生しない。本発明はデータ更新後に更新発生ノードでさらにデータ参照要求が発生し易い場合、コアデータを更新発生ノードに移動してから更新を行うようにすることによって、ノード間通信が不要なデータ更新・参照が可能となり効率的である。特に、トポロジが変化し易くその変化が予測不能なネットワークにおいては、マスタとなるデータの位置を自由に変更できることおよびノード間通信なしにデータの参照が可能であることはデータの可用性を高める。
【００７１】
３）また、本発明では、単一のネットワークがいくつかのサブネットワークに分割された場合においても、それぞれの接続されているネットワーク内で複製データ間の一貫性保持が可能であり、また、これらの分割されたネットワークが再び融合する際にもデータの自動的な統合が可能である。このため、ネットワークがどのような状態にあってもデータの更新・参照が可能で、データの可用性が高い。
【００７２】
４）さらに、本発明では複製データはそれぞれのノード上で必要となる同期のレベルを選択できるため、厳密な一貫性制御が必要な複製データ数を小さく抑えることが可能であり、データ更新の同期遅延を抑制することが可能である。ここで、厳密な一貫性保持を要求する複製データに関しては、実施形態でも示したとおり、データ更新に関するメッセージが紛失した場合においてもデータの一貫性を保つことが可能である。
【００７３】
５）したがって、本発明は、トポロジが動的に変化するネットワーク内に分散配置されたデータの複製間の整合を、ノードの要求する同期ポリシにしたがって保持しつつ、データの可用性の低下を抑えたい場合に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたネットワークの構成図である。
【図２】データマネージャによるデータの実現方法を示す図である。
【図３】データマネージャの動作を示すフローチャートである。
【図４】図１のネットワークにおいてノード１０でデータ生成要求が発生し、その後続けてデータの参照要求と更新要求が発生した場合のデータ生成動作のシーケンス図である。
【図５】図１のネットワークにおいて複製データの存在しないノード２０でデータの参照要求が発生した場合の動作のシーケンス図である。
【図６】図１のネットワークにおいて複製データの存在するノード２０でデータの参照要求が発生した場合の動作のシーケンス図である。
【図７】図１のネットワークにおいてノード２０でデータの参照要求が発生した場合の動作のシーケンス図である。
【図８】図７のシーケンスの途中において応答確認１７７が失われた場合のシーケンス図である。
【図９】図１のネットワークにおいてノード２０上のデータ複製２７の期間延長要求があった場合の動作のシーケンス図である。
【図１０】図１のネットワークにおいてノード２０上のクライアント２５から更新要求があり、コア移動を伴う更新を行う場合の動作のシーケンス図である。
【図１１】図１のネットワークにおいてアクセスポイント０１とアクセスポイント０２間のネットワークが切断し、ノード１０とノード２０からなるネットワークとノード３０とノード４０からなるネットワークに分断された状態において、ノード４０上の複製データ４７をコアデータとして再生するときの動作のシーケンス図である。
【図１２】図１のネットワークにおいてアクセスポイント０１とアクセスポイント０２の間のネットワークが切断し、ノード１０とノード２０からなるネットワークと、ノード３０とノード４０からなるネットワークに分断されていて、ノード１０上にコアデータ１７、ノード３０上にコアデータ３７が、ノード２９上に複製データ２７、ノード４９上に複製データ４７がそれぞれ存在している状態において、アクセスポイント０１とアクセスポイント０２の間のネットワーク接続が回復した後に二つのコアデータを一つに統合する動作のシーケンス図である。
【符号の説明】
０１、０２ 無線アクセスポイント
１０、２０、３０、４０ ノード
１３、２３、３３、４３ データマネージャ
１５、２５、３５、４５ クライアント
１７ コアデータ
２７、３７、４７ 複製データ
６０ ノード
６１ データマネージャ
６２ データ対応表
６３ 作成済データ表
６４ データオブジェクト
６５ ローカルデータ
１０１〜１２０、１２１〜１３３、１４０〜１５６、１６０〜１６７ ステップ
１７０〜１９５、２９０〜２９９、３００〜３３７、４４０〜４６０ ステップ

Claims (1)

1. 無線または有線のインタフェースを含む複数のノードを有し、一意な識別子で識別されるデータおよび該データの複製である複製データが前記ノード内に配置され、ユーザが前記識別子を用いて前記データへのアクセスを実行すると、該データあるいはいずれかの複製データへのアクセスが可能なネットワークにおける、データの複製管理方法であって、
   データ生成時には、該データを生成するノードが、該データの生成、参照、あるいは削除のいずれかの操作である更新操作を実行可能なコアデータオブジェクトを生成して、該データの生成ノードに配置し、該データを参照した他のノードが、該データの参照操作のみが実行可能な複製データオブジェクトを生成して、配置し、
   前記複製データオブジェクトが存在するノードは、それぞれ、前記コアデータオブジェクトが存在するノードのネットワークアドレス、該コアデータオブジェクトと該複製データオブジェクトの最新性の度合いを表す複製レベル、該複製データオブジェクトが有効であることを保証する有効期間、該複製データオブジェクトの更新時刻を表す複製リビジョン番号、および該複製データオブジェクトが認識している該コアデータオブジェクトの最新更新時刻を表すコアリビジョン番号を保持し、
   前記コアデータオブジェクトが存在するノードは、全ての複製データオブジェクトの、ネットワークアドレスと複製レベルと有効期間から構成されるテーブル、および自身のデータのリビジョン番号を保持し、
   前記コアデータオブジェクトが存在するノードが更新を受け付けた場合、前記テーブル上の各複製データオブジェクトの複製レベルにしたがって更新内容およびリビジョン番号を複製データオブジェクトが存在するノードに通知することにより各複製データオブジェクトとの同期を行い、
   前記コアデータオブジェクトを他のノードに生成させる際には、該コアデータオブジェクトが存在するノードが、移動先のノードである複製データオブジェクトが存在するノードにデータ内容および前記テーブルの情報を通知して複製データオブジェクトと同期をとった後、移動先のノードの複製データオブジェクトをコアデータオブジェクトに変更し、移動前に把握していた全ての複製データオブジェクトに対して移動後のアドレスを通知する、データの複製管理方法において、
   前記複製データオブジェクトが存在するノードは、それぞれ、同期保証を要求する強整合同期または強整合通知、あるいは同期保証を必要としない弱整合同期または弱整合通知の、いずれかの複製レベルを保持し、
   前記コアデータオブジェクトが存在するノードがデータの更新要求を受けた場合、前記コアデータオブジェクトが存在するノードは、
   前記複製データオブジェクトが存在するノードの内、
   複製レベルが強整合同期の複製データオブジェクトが存在するノードには、データのリビジョン番号およびデータ内容からなる更新内容を通知し、
   複製レベルが強整合通知の複製データオブジェクトが存在するノードには、データのリビジョン番号のみからなる更新内容を通知し、
   前記コアデータオブジェクトが存在するノードから更新を通知された複製レベルが強整合同期または強整合通知の複製データオブジェクトが存在するノードは更新内容を記憶するとともに前記コアデータオブジェクトが存在するノードへ了解した旨を通知し、
   もし該コアデータオブジェクトが存在するノードが該更新の通知を行ってから一定時間内に全ての複製レベルが強整合同期または強整合通知の複製データオブジェクトが存在するノードから了解の通知を受けた場合、更新の実行依頼、およびデータが有効であることを保証する新しい有効期間を全ての複製レベルが強整合同期または強整合通知の複製データオブジェクトが存在するノードへ通知し、
   もし前記コアデータオブジェクトが存在するノードが該更新の通知を行ってから一定時間内に了解の通知を受信できない複製レベルが強整合同期または強整合通知の複製データオブジェクトが存在するノードが存在する場合、前記コアデータオブジェクトが存在する ノードが保持している該了解の通知を受信できなかった複製レベルが強整合同期または強整合通知の複製データオブジェクトのネットワークアドレスを削除し、了解の通知を送信してきた全ての複製レベルが強整合同期または強整合通知の複製データオブジェクトが存在するノードへ更新の失敗を通知し、
   前記コアデータオブジェクトが存在するノードから更新を通知された複製レベルが強整合同期または強整合通知の複製データオブジェクトが存在するノードが一定時間内に更新の実行依頼を受信した場合、更新を通知された際に記憶した更新内容で該データを更新し、実行依頼と共に通知された、最新であることを保証する有効期間を記憶し、
   前記コアデータオブジェクトが存在するノードから更新を通知された複製レベルが強整合同期または強整合通知の複製データオブジェクトが存在するノードが、前記コアデータオブジェクトが存在するノードから更新の失敗を通知された場合、あるいは一定時間内に更新の実行を依頼されなかった場合、該複製データオブジェクトを削除し、
   前記複製データオブジェクトが存在するノードの内、
   複製レベルが弱整合同期の複製データオブジェクトが存在するノードには、前記コアデータオブジェクトが存在するノードが、複製レベルが強整合同期および強整合通知である複製データオブジェクトが存在するノードへの同期保証を伴う同期動作が完了した後、データのリビジョン番号およびデータ内容からなる更新内容を通知し、
   複製レベルが弱整合通知の複製データオブジェクトが存在するノードには、前記コアデータオブジェクトが存在するノードが、複製レベルが強整合同期および強整合通知である複製データオブジェクトが存在するノードの同期保証を伴う同期動作が完了した後、データのリビジョン番号のみからなる更新内容を通知し、
   前記複製データオブジェクトが存在するノードがデータの更新を受けた場合、該複製データオブジェクトが存在するノードは、
   更新内容を前記コアデータオブジェクトが存在するノードへ転送して更新処理を依頼する、
   データの複製管理方法。

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