JP4229626B2

JP4229626B2 - ファイル管理システム

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Publication number: JP4229626B2
Application number: JP2002086607A
Authority: JP
Inventors: 泰彦金政; 慶武新開
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: JP2003280950A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータにおけるファイル管理システムに関するものである。特に、複数のファイルデータ格納装置を有し、それらの格納装置間でファイルデータの動的な再配置を実行することができるファイル管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータに使用されるマルチタスク、マルチユーザー仕様のオペレーティングシステム（ＯＳ）は、種々開発されている。これらのＯＳには、データファイルを管理するファイルシステムが備えられている。このデータファイルは、磁気ディスク、磁気テープ等の格納装置に格納されて管理されている。
【０００３】
このデータファイルの一般的な管理形態を図５に示した。図５に示したファイルシステム１は、ホストコンピュータのＯＳの一部を構成するプログラムであり、ファイルアクセスインタフェース４を通して、ユーザによるデータファイルへのアクセス要求を受け付け、そして、ホストコンピュータにデバイスドライバ２介して接続されている複数の格納装置３にアクセスする。
【０００４】
格納装置３には、ユーザデータであるデータファイルの他に、ユーザデータの在り方を管理するメタデータ（ｉノード）と呼ばれる管理情報が、各格納装置の複数のブロックに離散配置されている。図５では、メタデータとファイルデータの格納状態を格納装置３内に簡単化して示した。複数の格納装置３でディスクプールを構成し、あるいは、ＲＡＩＤ構成されている。
【０００５】
なお、図５では、ファイルアクセスインタフェース４に、ネットワークファイルシステム（ＮＦＳ）を採用した場合であり、複数の格納装置３が他のコンピュータとのファイル共有システムに組み込まれている状態を示している。
【０００６】
ここで、当該ホストコンピュータのファイルシステム１が、ユーザデータファイルを、複数の格納装置３の内、どの格納装置の何処に格納するかについて全て決定し、その格納状況を認識している。デバイスドライバ２又は格納装置３は、この格納状況を一切認識することができない。そこで、ファイルシステム１がユーザからのアクセス要求を受け付けたときには、ファイルシステム１が要求のあったデータファイルにアクセスし、その結果をユーザに応答する。
【０００７】
このようなファイルシステムでは、データファイルを格納する格納装置において、ファイルシステムが認識しているデータファイルの格納場所（論理的格納場所）は、マウントポイント毎に、静的に一意に決まっている。そして、その格納場所では、ファイルのメタデータ（ｉノード）とファイルデータの両方とも一緒に置かれている。
【０００８】
それらが決められた構造で配置されていることによって、格納場所内でのｉノードの位置が計算でき、そのｉノードに書かれている情報によってファイルデータの位置を知ることができるようになっている。しかし、メタデータの格納場所は、勿論のこと、ファイルデータの格納場所も固定である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一方、ＲＡＩＤ構成等のディスクアレイ装置では、複数の物理的データ格納装置（物理ディスク）を１つの論理的データ格納装置（論理ディスク）として見せ、それによって論理的なデータ格納場所を変更することなしに、物理的なデータ格納場所を変更することが出来るようになっている。
【００１０】
これらの装置をファイルデータ格納場所として用いた場合には、ディスク単位で格納場所を変更することはできるようになる。しかし、格納装置では、格納しているデータをブロック単位でしか認識しておらず、ファイル単位での認識はしていないので、ファイル単位でのデータの移動をすることはできない。
【００１１】
上述した従来のファイルシステムでは、ファイルデータの格納場所はマウントポイント毎に静的に決まっており、動的に変更することができない。これよって、以下のような問題点が生じている。
１）ファイルシステムでは、当初使用していた格納場所が一杯になった際に、別の格納場所を利用することができない。
２）ディスクアレイ等、複数の格納場所を利用していて、格納装置間にアクセス頻度の偏りがある場合に、格納場所を再配置してアクセス頻度が均等になるようにすることができない。
３）高速なデータ格納装置と低速なデータ格納装置が混在して使用される場合に、それらのデータ格納装置における性能の差、ファイル毎の重要度やアクセス頻度を考慮して、常に、システム全体としての性能が最高になるように、データを再配置することができない。
【００１２】
従来のファイルシステムにＲＡＩＤ構成の格納装置を組み合わせると、ＲＡＩＤ構成は、物理的な複数のデータ格納装置を、論理的には１つのデータ格納装置として見せる機能を有するので、ファイルシステムは、複数のデータ格納装置を１つのマウントポイントの為に使用することができる。
【００１３】
この組み合わせによると、上記１）で示された問題点は解決される。しかし、２）に示された問題点の原因が、ファイル毎のアクセス頻度の偏りにある場合には、ＲＡＩＤ構成による各データ格納装置において、該格納装置のレベルではファイル単位を認識していないので、この方法では対応することができない。また、３）に示した問題点も同様にファイル単位を認識できないと解決することができない。
【００１４】
さらに、ＲＡＩＤ構成のデータ格納装置では、或るデータ格納装置において、故障が発生した場合に、当該データ格納装置に格納されていたデータを自動復旧させる為には、予め復旧用の予備のデータ格納装置を用意しておくか、予備のデータ格納領域を確保しておく必要がある。これは、データ格納装置の使用効率が悪くなるという問題点を抱えている。
【００１５】
そこで、本発明は、複数のデータ格納装置を有するコンピュータにおけるファイル管理システムであって、データファイルに関する管理情報を、データファイルが格納されるデータ格納装置とは別の格納場所に格納して管理するようにして、各データ格納装置間でファイルデータについて動的な再配置を実行することができ、各データ格納装置の使用効率を向上させたファイル管理システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本願発明では、コンピュータにおけるファイル管理システムにおいて、ファイルデータ格納場所の空き情報と、ファイルのメタデータ及びアクセス権情報を管理する管理制御手段と、格納されている前記ファイルデータにアクセスし、該ファイルデータの書換えを行うデータアクセス手段と、複数のデータ格納装置とを備えるようにした。
【００１７】
そして、前記ファイルデータと前記メタデータとが異なる前記データ格納装置に格納されるようにし、前記データアクセス手段は、前記データ格納装置に格納された前記ファイルデータへのアクセス要求を受けたとき、当該ファイルデータに係るメタデータの取得を前記管理制御手段に要求し、（１）前記管理制御手段は、前記データアクセス手段から前記メタデータの取得を要求されると、前記データアクセス手段に当該ファイルデータに係るメタデータを送り、（２）前記管理制御手段は、前記データアクセス手段から前記ファイルデータに係るトークンを要求されると、前記データアクセス手段に前記ファイルデータに係るトークンを発行し、（３）ファイルデータの移動時、前記管理制御手段は、前記データアクセス手段から当該ファイルに係るトークンを回収すると、前記データアクセス手段に該ファイルのファイルデータの移動要求を出し、前記データアクセス手段は、前記管理制御手段から取得した前記空き情報に従って、該ファイルのファイルデータを他のデータ格納場所へ移動するようにした。
【００１８】
さらに、前記複数のデータ格納装置には、異なるデータアクセス速度のものが含まれ、前記管理制御手段に、ファイル毎に重要度情報が設定されるものである場合に、前記管理制御手段が、前記重要度に応じた前記データアクセス速度の前記データ格納装置を選択して、前記ファイルデータの格納場所を変更することとし、あるいは、前記複数のデータ格納装置には、異なるデータアクセス速度のものが含まれ、前記管理制御手段には、ファイル毎のデータアクセス頻度を計測してアクセス値が保持される場合には、前記管理制御手段が、前記データアクセス頻度に応じた前記データアクセス速度の前記データ格納装置を選択して、前記ファイルデータの格納場所を変更することとした。
【００１９】
また、前記複数のデータ格納装置が、ＲＡＩＤ構成されているとき、前記データ格納装置の一つに関連した故障が発生した場合、当該データ格納装置に格納されているファイルデータについて、前記管理制御手段は、前記ＲＡＩＤ構成によるパリティから復元したファイルデータを、当該他のデータ格納装置内に格納することによりファイル単位にデータ復旧を行うこととした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明によるファイル管理システムの実施形態について、図を参照しながら説明する。
【００２１】
従来のファイルシステムでは、上述したように、ファイルの管理情報であるメタデータ（ｉノード）とファイルデータとが同一のデータ格納装置上に置かれていたが、本実施形態のファイル管理システムでは、メタデータ管理機構であるメタデータサーバを設け、格納されているファイルに係るメタデータ（ｉノード）と、該ファイルデータとを別のデータ格納装置上に配置するようにした。この構成とすることによって、ファイルデータの格納場所が変更されても、当該ファイルに係るメタデータの格納場所は変更されなくなり、他のファイルに係るメタデータの参照に影響を与えないで済むことになる。
【００２２】
本実施形態のファイル管理システムでは、さらに、１つのマウントポイントに対して、ファイルデータの格納場所を複数割り当てられるようにした。これは、メタデータの格納場所がファイルデータの格納場所とは別になっており、メタデータの格納場所は１つなので、ファイルデータの格納場所が複数でも、メタデータの参照には影響しない為に実現できる。割り当てられた複数のデータ格納場所の内、どこが使用済みで次にどこを使用すればよいかは、メタデータ管理機構が未使用領域のインデックスを保持するようにして、そのインデックスによって管理する。
【００２３】
そして、各ファイルがそれら複数の格納場所の内、どこを使用しているかは、ファイル毎にメタデータ内にその情報を保持している。こうすることによって、複数の格納場所の内、どこを使用しているかをファイル毎に指定できるようになり、その格納場所情報を書き換えることによって、ファイルデータの格納場所を変更できるようになる。
【００２４】
ファイルの格納場所の変更について、システムを動作させたままで動的に行う為には、以上の処理を排他的に行わなければならない。ファイルの格納場所を移動している途中で、他のプロセスがそのファイルを参照し、あるいは、更新すると、ファイルの内容の整合性が保てなくなる。
【００２５】
そこで、本実施形態のファイル管理システムでは、ファイル毎にトークン（アクセス許可証）を用意し、各データ格納装置にアクセスするデータアクセス機構が、ファイルに対する参照又は更新を行う際には、このトークンを必要とするようにした。このトークンは、メタデータ管理機構で管理されており、データアクセス機構は、必要になったらメタデータ管理機構からこのトークンを獲得する。
【００２６】
そして、メタデータ管理機構は、ファイルの格納場所を移動する際には、このトークンを全てデータアクセス機構から回収することによって、データアクセス機構がファイルを参照又は更新しないように、排他的制御を行うことにしている。これによって、ファイルの格納場所の移動を動的に行うことができる。
【００２７】
次に、本実施形態のファイル管理システムの実施例について、図１を参照して説明する。図１には、本実施形態のファイル管理システムの概略ブロック構成を示している。
【００２８】
図１に示したファイル管理システムでは、図５に示したファイルシステム内に、データアクセス機構としてのアクセスクライアント５と、メタデータ管理機構としてのメタデータサーバ６を配置した。また、ファイルデータとメタデータのデータ格納装置として、ハードディスクを使用している場合を示し、ディスク５０乃至５４は、アクセスクライアント５によって管理され、ディスク６０及び６１は、メタデータサーバ６によって管理されている。
【００２９】
そして、ディスク５０乃至５４のそれぞれには、ファイルデータＦＤ０１乃至ＦＤ４３が分散して格納されている。また、ディスク６０には、ディスク５０乃至５４における空き状況を示す空きスペース管理インデックスが、さらに、ディスク６１には、ファイルデータＦＤ０１乃至ＦＤ４３に関する管理情報であるメタデータＭＤ１乃至ＭＤ４がそれぞれ格納されている。
【００３０】
ファイルデータＦＤ０１乃至ＦＤ４３は、ファイル管理システムの都合によって、ディスク内に１つ以上に分割されて格納されている。その分割は、ファイルシステムにおけるブロック単位で行われ、分割された個々をエクステントと呼ぶ。ファイルデータの格納場所情報は、個々のエクステント毎に存在し、そのそれぞれには以下のような情報が記述されている。
・エクステントの先頭ブロックのファイルシステムにおける論理ブロック番号
・エクステントの長さ
・格納ディスクのＩＤ
・格納ディスク内での開始位置
このような情報を有するファイルデータは、アクセスクライアント５に接続されたファイルデータ用ディスク５０乃至５４に格納され、各ファイルのメタデータ（ｉノード）は、ディスク５０乃至５４とは別のメタデータ用ディスク６１に格納されることを特徴としている。なお、アクセスクライアント５とメタデータサーバ６は、各ディスクとのデータ送受信を、図５のシステムと同様に、デバイスドライバを介して行うが、図１では、簡単化のため、そのディスクドライバを省略した。
【００３１】
ここで、メタデータサーバ６とアクセスクライアント５の動作上の役割について整理すると、それぞれ次のようである。
【００３２】
〔メタデータサーバの動作〕
１）アクセスクライアント５よりメタデータＭＤ１〜ＭＤ４の取得要求がある場合、メタデータ用ディスク６１にアクセスして、当該メタデータを読み出し、必要なメタデータをアクセスクライアント５に返す。
２）アクセスクライアント５よりメタデータの更新要求がある場合、メタデータ用ディスク６１にアクセスして、当該メタデータを書き換え、その応答をアクセスクライアント５へ返す。
３）アクセスクライアント５より、ファイルデータ用ディスク５０乃至５４上の新たな領域を使用したいという要求がある場合、メタデータサーバ６自身で管理しているディスク６０に格納された空きスペース管理インデックスを参照し、ファイルデータ用ディスクの空きスペースをアクセスクライアント５に通知すると共に、空きスペース管理インデックスを更新し、例えば、当該ディスクの格納スペースに対して「使用中」と記録する。
４）アクセスクライアント５よりトークンの要求がある場合、他のプロセスがトークンを使用していないか確認する。使用していない場合には、トークンを渡す。使用中の場合には、使用しているプロセスにトークンの回収要求を送り、返却された後に、元のトークン要求者に渡す。
【００３３】
〔アクセスクライアントの動作〕
１）ユーザよりファイルＦＤ０１乃至ＦＤ４３へのアクセス要求を受け取る。
２）アクセスが必要なファイルに係るメタデータの取得をメタデータサーバ６へ要求する。
３）メタデータサーバ６から受け取った当該メタデータに基づいて、ファイルデータ用ディスク５０乃至５４にアクセスし、ファイルデータを獲得・更新する。
４）ファイルデータへのアクセスの結果として、当該メタデータの更新が必要な場合には、メタデータサーバ６へ更新要求を送る。
５）ユーザからのアクセス要求に対する応答を返信する。
【００３４】
以上のアクセスクライアント５と又データサーバ６の動作については、アクセスクライアント５がオペレーティングシステム組み込みのファイル管理システムにおける場合を説明したが、図５に示したように、ＮＦＳサーバとして実現することも可能である。また、アクセスクライアント５とメタデータサーバ６は、別々のコンピュータ上に置かれても構わないし、１台のコンピュータ上に同居されても構わない。さらに、２つのモジュールとして分けないで、１つのモジュールとして一体化したものでも構わない。
【００３５】
図１のシステムにおけるデータ格納装置は、磁気ディスクである必要はなく、磁気テープ装置等、他の記憶装置でも構わない。また、図１では、空きスペース管理インデックスが、メタデータＭＤ１乃至ＭＤ４とは別のディスク上に格納されているが、メタデータ用ディスク６１に一緒に格納されてもよい。
【００３６】
次に、図１に示されたファイル管理システムにおいて、所望ファイルデータの格納場所を他の格納場所に移動する場合における処理の流れを、図２を参照して説明する。
【００３７】
図２に示したファイル管理システムは、図１に示したシステムと同様であり、同じ部分には、同じ符号が付されている。そして、図中、ファイルデータの移動処理に関わる情報の流れを矢印で示し、その各流れに対して、（ａ）乃至（ｈ）の符号が付けられている。
【００３８】
そこで、情報の流れ（ａ）乃至（ｈ）に従って、ファイルデータの移動について説明すると、以下のように処理が行われる。
【００３９】
（ａ）メタデータサーバ６が、排他的制御を行うために、アクセスクライアント５から移動するファイルに係るトークンを回収する。図２では、ディスク５０に格納されているファイルデータＦＤ０１を移動させようとしている。回収されるトークンは、このファイルデータＦＤ０１に対するものである。
【００４０】
（ｂ）メタデータサーバ６がアクセスクライアント５にファイルデータＦＤ０１の移動要求を出す。
【００４１】
（ｃ）アクセスクライアント５が、ファイルデータ移動先のディスクの空きスペースを知るために、メタデータサーバ６に空きスペースの獲得を要求する。
【００４２】
（ｄ）メタデータサーバ６は、空きスペース獲得要求に基づいて、ディスク６０に格納されている空きスペース管理インデックスを参照して、ファイルデータ移動先のディスク内の空きスペースを探す。
【００４３】
（ｅ）メタデータサーバ６がアクセスクライアント５に使用されていない空きスペースの格納場所Ａを通知する。
【００４４】
（ｆ）アクセスクライアント５は、メタデータサーバ６から通知された空きスペースの格納場所ＡへファイルデータＦＤ０１をコピーする。
【００４５】
（ｇ）移動先にファイルデータのコピーを完了すると、アクセスクライアント５は、メタデータサーバ６にメタデータの更新を要求する。図２では、ファイルデータＦＤ０１に係る管理情報は、ディスク６１に格納されているメタデータＭＤ２に記憶されているとした。
【００４６】
（ｈ）メタデータサーバ６は、ファイルデータＦＤ０１のメタデータＭＤ２の中にある格納場所情報を書き換え、ファイルデータＦＤ０１が新しい格納場所Ａに格納されたことを記録する。
【００４７】
ファイルデータの移動に伴って、前述したような、ファイルデータの格納場所情報を示すメタデータの中で、「格納ディスクのＩＤ」と「格納ディスク内での開始位置」が書き換えられる。例えば、ディスク５０のＩＤを０、ディスク５２のＩＤを２とすれば、図２のファイルデータの移動では、「格納ディスクのＩＤ」が０から２へ変更される。また、ファイルデータＦＤ０１の書込み開始位置が１であり、格納場所Ａの位置が２であるとすれば、「格納ディスク内での開始位置」が１から２へと変更される。
【００４８】
以上により、ファイル管理システムにおけるファイルデータの移動処理が完了したことになる。
【００４９】
図１に示されたファイル管理システムのように構成することにより、ファイル毎にファイルデータ格納場所を動的に自動変更することが可能となる。このシステム構成によると、接続されているデータ格納装置の格納容量が一杯になり、データ格納装置をさらに追加したとき、格納されていたファイルデータを両方のデータ格納装置に均等に分け直す場合等において、データ格納装置の柔軟な運用ができるようになる。
【００５０】
また、データ格納装置が古くなった場合に、新しいデータ格納装置を追加して、古いデータ格納装置上のファイルを新しいデータ格納装置上に徐々に移していき、最終的に全てのファイルを新しいデータ格納装置へ移動させてデータ格納装置の交換を行うこともできるようになる。
【００５１】
以上では、本実施形態によるファイル管理システムにおいて、複数のデータ格納装置間でのファイルデータが動的に格納場所を変更される基本的な場合を説明してきた。次に、図１に示されたファイル管理システムを利用して、複数のデータ格納装置間でファイルデータについて動的な再配置を実行し、各データ格納装置の使用効率を向上させる場合を説明する。
【００５２】
第１の実施例として、複数のデータ格納装置に格納されている各ファイルへのアクセス頻度を考慮し、データ格納装置へのアクセスの偏りが少なくなるように、データ格納装置間でファイルデータを動的に再配置する。
【００５３】
そこで、格納されているファイルに対するメタデータ内に、計測された各ファイルのアクセス回数を保持しておく。その他に、マウントポイント毎のアクセス回数と、データ格納装置毎のアクセス回数とをメタデータサーバ６内で保持する。これらアクセス回数を保持しておくと、それらアクセス回数に基づいて、データ格納装置間でアクセス頻度の偏りがどの程度かが求められる。
【００５４】
そして、データ格納装置間のアクセス頻度の偏りが判別できるように、予め閾値を設定しておく。例えば、アクセス頻度の高いデータ格納装置を使用しているファイルの中で、平均アクセス頻度との偏りが、設定された閾値以上のファイルを検出する。検出されたファイルをアクセス頻度の低いデータ格納装置へ再配置する。このファイルの再配置に際しては、図２に関連して述べた処理手順（ａ）乃至（ｈ）に従って、当該ファイルを移動させる。このファイル移動によって、データ格納装置間のアクセス頻度の偏りを、システムの動的状態において均等化することができる。
【００５５】
このように、アクセス回数を保持しておくことによって、アクセス頻度の偏りが判別できるので、複数のデータ格納装置間でのアクセス頻度の偏りによる負荷の集中を是正することができ、さらに、負荷の高いシステムにおいて負荷分散によってシステム全体のスループット向上を実現することができる。
【００５６】
次に、第２の実施例として、複数のデータ格納装置間で、データアクセス速度が異なり、しかも、各データ格納装置に格納されているファイルの重要度も各々違っている場合について説明する。
【００５７】
例えば、磁気ディスク装置のシーク時間等のように、データアクセス速度に違いがある複数のデータ格納装置が混在して使用されている場合がある。そこで、データ格納装置毎のアクセス速度の高低を予めメタデータサーバ６に登録しておく。そして、ファイル毎に、そのファイルの重要度を利用者から登録できるようにしておく。その重要度情報を各ファイルの該当メタデータ内に格納しておく。
【００５８】
そして、その重要度に応じて、重要度の高いファイルは、データ配置が決められる際に、優先的にデータアクセス速度の速いデータ格納装置に割り当てられる。重要度の低いファイルには、データアクセス速度の遅いデータ格納装置が割り当てられる。
【００５９】
さらに、データ配置後においても、一定期間毎に各ファイルの重要度を見直すようにして、相対的に重要度の高いファイルは、アクセス速度の速いデータ格納装置に、重要度の低いファイルは、アクセス速度の遅いデータ格納装置に再配置される。このファイルの再配置に際しては、図２に関連して述べた処理手順（ａ）乃至（ｈ）に従って、当該ファイルを移動させる。
【００６０】
この移動及び再配置によって、重要度の高いファイルは、アクセス速度の速いデータ格納装置に集中して格納され、重要度の低いファイルは、アクセス速度の遅いデータ格納装置に集められることになる。そのため、低コストのデータ格納装置群を使用しても、重要度の高いファイルに関してはデータアクセス速度を高速にすることができるようになる。
【００６１】
同様にして、アクセス速度の速いデータ格納装置と遅いデータ格納装置の混在する環境においても、あまり重要でないファイルほど遅いデータ格納装置に配置し、新しいファイルや重要なファイルを高速なデータ格納装置に配置するようにする。
【００６２】
これによって、見かけ上のアクセス性能は、高速なデータ格納装置に近づき、一方、複数のデータ格納装置の全てを高速なデータ格納装置のみで構成するより、コストを安く済ませることができるようになる。また、一般的にアクセス速度が低速なデータ格納装置は消費電力も低いので、省エネも実現できる。
【００６３】
また、第２の実施例では、各ファイルの重要度に応じて、ファイルの格納割り当てをデータ格納装置のアクセス速度の高低によって行ったが、第３の実施例として、各ファイルの重要度の変わりに、第１の実施例と同様に、ファイル毎のアクセス回数を考慮した場合を説明する。
【００６４】
第２の実施例の場合と同様に、データ格納装置毎のアクセス速度の高低を予めメタデータサーバ６に登録しておく。それと共に、第１の実施例の場合と同様にして、ファイル毎のアクセス回数を記録しておく。そして、一定期間毎に各ファイルのアクセス頻度を調べる。アクセス頻度が予め設定した閾値よりも高い場合には、データアクセス速度の速いデータ格納装置へ移動させ、アクセス頻度が閾値よりも低い場合には、データアクセス速度の遅いデータ格納装置に移動させる。これによって、アクセス頻度の高いファイルはアクセス速度の速いデータ格納装置に集中し、アクセス頻度の低いファイルはアクセス速度の遅いデータ格納装置に集められることになる。
【００６５】
この様にして、アクセス速度の速いデータ格納装置と遅いデータ格納装置の混在する環境においても、古くて使われないファイルほど遅いデータ格納装置に配置され、頻繁にアクセスされるファイルは高速なデータ格納装置に配置することができるようになる。
【００６６】
各ファイルを、このような配置にすることによって、見かけ上のアクセス性能は高速なデータ格納装置に近づき、一方、データ格納装置全てを高速なデータ格納装置のみで構成するよりも、コストを安くすることができる。また、一般的に、アクセス速度が低速なデータ格納装置ほど消費電力も低くなるので、省エネ効果も向上できる。
【００６７】
以上の説明した実施例は、ファイル管理システムに接続された複数のデータ格納装置に、複数のファイルデータがそれぞれ分割して格納されている場合に対してのものであった。そこで、第４の実施例では、ファイル管理システムに接続された複数のデータ格納装置をＲＡＩＤ構成にした場合を示した。
【００６８】
図３に、ＲＡＩＤ構成にした複数のデータ格納装置を有するファイル管理システムを示した。このファイル管理システムの基本的構成は、図１に示したシステムと同様である。図３において、図１と同様の部分には同じ符号を付した。ファイル管理システムには、５台のデータ格納装置５０乃至５４が接続されているが、第４の実施例では、データ格納装置であるディスク５０乃至５４に格納されている複数のファイルデータがＲＡＩＤ５で構成されている。
【００６９】
図３に示したファイル管理システムの実施例では、ストライプ数２とパリティ１とによるＲＡＩＤ５で構成されている。各ファイルは、ブロック毎に分割され、各ブロックは、全てのディスクの中のいずれかに格納される。ただし、ＲＡＩＤ５の基本概念に基づいて、同一ストライプ内のブロックとパリティは別々のディスクに格納されなければならない。
【００７０】
図３の実施例では、例えば、ファイルＦ０の同一ストライプは、（パリティＰＦ００、ブロックＢＦ００、ブロックＢＦ０１）と（パリティＰＦ０１、ブロックＢＦ０２、ブロックＢＦ０３）である。この中のブロック及びパリティが同一ディスク上に置かれると、故障発生時にファイルデータの復旧が不可能となる。これらのブロック配置位置の決定およびパリティ計算およびパリティの更新は、アクセスクライアントが行う。そして、第４の実施例の場合でも、ＲＡＩＤ構成されたファイルに対する移動又は再配置には、図２に関連して述べた処理手順（ａ）乃至（ｈ）を適用できる。
【００７１】
そこで、ファイル管理システムに接続されたディスクに装置故障が発生した場合について、図４に示した。図４に示されたファイル管理システムの構成は、図３に示されたシステム構成と同様であり、同じ部分には同じ符号を付してある。そして、ディスク５２に関連した部分に装置故障が発生した場合を示している。
【００７２】
ここで、図４においては、故障したディスクのブロックの復旧作業を示しており、各ブロックの移動を矢印で示した。ディスク５２上に格納されていた各ブロックＢＦ０１、ＢＦ１０、ＢＦ０３及びＢＦ３０は、それぞれ他のディスクの空き領域へ移動される。このときの移動の手順は、上述した処理手順（ａ）乃至（ｈ）と同様に行われる。
【００７３】
各ブロックの移動先のディスクは、同一ストライプ内の他のブロック及びパリティとは異なるディスクであるという条件を満足していれば、どこでも構わない。図４の例では、ブロックＢＦ０１とＢＦ１０は、ディスク５３に、そして、ブロックＢＦ０３とＢＦ３０は、ディスク５４にそれぞれコピーされた状態を示している。これらの結果は、対応するメタデータの管理情報に記録される。
【００７４】
この第４の場合では、故障ディスク以外のディスクのどこかに、故障ディスク上に置かれていたファイルデータを格納するだけの空き領域が存在すればよい。また、最大で〔（ディスク数）−（ＲＡＩＤのストライプ数）−１〕個の装置故障に耐えられることになり、ディスクの使用効率が高まるばかりでなく、対故障性も高くなる。
【００７５】
なお、第４の実施例では、ＲＡＩＤ５の構成による場合を示したが、本実施形態のファイル管理システムは、ＲＡＩＤ５以外のＲＡＩＤ構成の場合にも、同様に適用される。
【００７６】
ＲＡＩＤ構成によるデータ格納装置が接続されたファイル管理システムにおいては、データ格納装置が故障した際に、ＲＡＩＤのパリティ情報に基づいてファイルデータを復元でき、その復元したデータをＲＡＩＤのストライプに含まれない他のデータ格納装置上の空き領域に格納する。このとき、その新しい格納場所には、上述した処理手順（ａ）乃至（ｈ）に従って、元の格納場所から復元されたファイルデータを移動し、ファイルの格納場所情報を変更する。これにより、ＲＡＩＤにおいて格納装置故障が発生した場合に復旧専用のデータ格納装置も復旧専用のデータ格納領域も必要とすることなく、システムの動的状態において、ＲＡＩＤデータの復旧が実現できる。
（付記１）
ファイルデータ格納場所の空き情報と、ファイルのメタデータ及びアクセス権情報を管理する管理制御手段と、
格納されている前記ファイルデータにアクセスし、該ファイルデータの書換えを行うデータアクセス手段とを有し、
前記管理制御手段は、前記メタデータに含まれるファイルの格納場所情報と前記アクセス権情報に基づいて、前記データアクセス手段のデータアクセスを排他制御して前記ファイルの格納場所の変更を行うことを特徴とするファイル管理システム。
（付記２）
複数のデータ格納装置を有し、
前記ファイルデータと前記メタデータとは異なる前記データ格納装置に格納されていることを特徴とする付記１に記載のファイル管理システム。
（付記３）
前記管理制御手段は、前記データアクセス手段から当該ファイルに係るトークンを回収し、前記データアクセス手段に該ファイルのファイルデータについて、前記空き情報に従って他のデータ格納場所への書換え要求を出すことを特徴とする付記２に記載のファイル管理システム。
（付記４）
前記管理制御手段は、前記データアクセス手段から前記ファイルデータの書換えの完了通知を受けて、前記メタデータを更新することを特徴とする付記３に記載のファイル管理システム。
（付記５）
前記管理制御手段は、前記アクセス情報に含まれるファイルへのアクセス頻度に従って、前記データ格納装置間におけるアクセス頻度を均等化するように、前記ファイルデータの格納場所を変更することを特徴とする付記３に記載のファイル管理システム。
（付記６）
前記複数のデータ格納装置には、異なるデータアクセス速度のものが含まれ、
前記管理制御手段には、ファイル毎に重要度情報が設定されるものであって、
前記管理制御手段は、前記重要度に応じた前記データアクセス速度の前記データ格納装置を選択して、前記ファイルデータの格納場所を変更することを特徴とする付記３に記載のファイル管理システム。
（付記７）
前記管理制御手段は、前記重要度が高いファイルデータを、データアクセス速度が速い前記データ格納装置へ、前記重要度が低いファイルデータを、データアクセス速度が遅い前記格納装置へ格納場所を変更することを特徴とする付記６に記載のファイル管理システム。
（付記７）
前記複数のデータ格納装置には、異なるデータアクセス速度のものが含まれ、
前記管理制御手段には、ファイル毎のデータアクセス頻度を計測してアクセス値を保持するものであって、
前記管理制御手段は、前記データアクセス頻度に応じた前記データアクセス速度の前記データ格納装置を選択して、前記ファイルデータの格納場所を変更することを特徴とする付記３に記載のファイル管理システム。
（付記８）
前記管理制御手段は、前記データアクセス頻度が高いファイルデータを、データアクセス速度が速い前記データ格納装置へ、前記データアクセス頻度が低いファイルデータを、データアクセス速度が遅い前記格納装置へ格納場所を変更することを特徴とする付記７に記載のファイル管理システム。
（付記９）
前記複数のデータ格納装置が、ＲＡＩＤ構成されていることを特徴とする付記３に記載のファイル管理システム。
（付記１０）
前記データ格納装置の一つに関連した故障が発生した場合、当該データ格納装置に格納されているファイルデータについて、前記管理制御手段は、前記ＲＡＩＤ構成によるパリティから復元したファイルデータを、当該他のデータ格納装置内に格納することを特徴とする付記９に記載のファイル管理システム。
（付記１１）
前記管理制御手段は、前記データアクセス手段から前記ファイルデータの書換えの完了通知を受けて、前記メタデータを更新することを特徴とする付記１０に記載のファイル管理システム。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、ファイル管理システムが認識しているファイルの格納について、当該ファイルに係る管理情報（メタデータ）とファイルデータとを別々の格納場所とし、管理情報とファイルデータとを分離して管理するようにしたので、ファイル毎にファイルデータ格納場所を動的に自動変更することができ、必要なデータ格納装置の追加あるいは交換等において、複数のデータ格納装置に均等にファイルを分け直すなど、データ格納装置の柔軟な運用ができる。
【００７８】
また、複数のデータ格納装置間でのアクセス頻度の偏りによる負荷の集中を簡単に是正することができ、システム全体のスループット向上を実現することができる。
【００７９】
さらに、アクセス速度の速いデータ格納装置と遅いデータ格納装置の混在する環境においても、重要度の高いファイルはデータアクセス速度の速いディスクに配置し、重要度の低いファイルはデータアクセス速度の遅いディスクに配置することができるようになり、低コストなデータ格納装置群でも重要度の高いファイルに関してはデータアクセス速度を高速にすることができるようになる。
【００８０】
しかも、アクセス速度の速いデータ格納装置と遅いデータ格納装置の混在する環境においても、古くて使われないファイルほど遅いデータ格納装置に配置され、新しいファイルや頻繁にアクセスされるファイルは高速なデータ格納装置に配置することができるようになり、見かけ上のアクセス性能は高速なデータ格納装置に近づき、一方、全てを高速なデータ格納装置のみで構成するよりコストは安く済ますことができ、省エネ化を図ることができる。
【００８１】
複数のデータ格納装置を利用したＲＡＩＤ構成においても、装置故障の復旧の為に予備のデータ格納装置や予備のデータ格納領域を用意する必要が無くなり、それによってデータ格納装置の使用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態によるファイル管理システムの構成例を説明する図である。
【図２】ファイルデータの移動に係る処理の手順を説明する図である。
【図３】ＲＡＩＤ構成を実現した際のファイルデータの配置を説明する図である。
【図４】ＲＡＩＤ構成において、装置故障が発生した場合における復旧処理を説明する図である。
【図５】従来のファイルシステムの構成例を説明する図である。
【符号の説明】
１…ファイルシステム
２…デバイスドライバ
３、５０〜５４、６０、６１…データ格納装置
４…ファイルアクセスインタフェース
５…アクセスクライアント
６…メタデータサーバ

Claims

ファイルデータ格納場所の空き情報と、ファイルのメタデータ及びトークンを管理する管理制御手段と、
格納されている前記ファイルデータにアクセスし、該ファイルデータの書換えを行うデータアクセス手段と、
複数のデータ格納装置と、を有し、
前記ファイルデータと前記メタデータは、異なる前記データ格納装置に格納され、
前記データアクセス手段は、前記データ格納装置に格納された前記ファイルデータへのアクセス要求を受けたとき、当該ファイルデータに係るメタデータの取得を前記管理制御手段に要求し、
（１）前記管理制御手段は、前記データアクセス手段から前記メタデータの取得を要求されると、前記データアクセス手段に当該ファイルデータに係るメタデータを送り、
（２）前記管理制御手段は、前記データアクセス手段から前記ファイルデータに係るトークンを要求されると、前記データアクセス手段に前記ファイルデータに係るトークンを発行し、
（３）ファイルデータの移動時、前記管理制御手段は、前記データアクセス手段から当該ファイルに係るトークンを回収すると、前記データアクセス手段に該ファイルのファイルデータの移動要求を出し、前記データアクセス手段は、前記管理制御手段から取得した前記空き情報に従って、該ファイルのファイルデータを他のデータ格納場所へ移動する、
ことを特徴とするファイル管理システム。
前記複数のデータ格納装置には、異なるデータアクセス速度のものが含まれ、
前記管理制御手段には、ファイル毎に重要度情報が設定されるものであって、
前記管理制御手段は、前記重要度に応じた前記データアクセス速度の前記データ格納装置を選択して、前記ファイルデータの格納場所を変更することを特徴とする請求項１に記載のファイル管理システム。
前記複数のデータ格納装置には、異なるデータアクセス速度のものが含まれ、
前記管理制御手段には、ファイル毎のデータアクセス頻度を計測してアクセス値を保持するものであって、
前記管理制御手段は、前記データアクセス頻度に応じた前記データアクセス速度の前記データ格納装置を選択して、前記ファイルデータの格納場所を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のファイル管理システム。
前記複数のデータ格納装置が、ＲＡＩＤ構成され、
前記データ格納装置の一つに関連した故障が発生した場合、当該データ格納装置に格納されているファイルデータについて、前記管理制御手段は、前記ＲＡＩＤ構成によるパリティから復元したファイルデータを、当該他のデータ格納装置内に格納することによりファイル単位にデータ復旧を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のファイル管理システム。