JP4280919B2 - 複製管理システム、複製管理方法および複製管理プログラム - Google Patents
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図1は、本発明の第1の実施形態である複製管理システムの主要部を示すブロック図である。図1を参照すると、本実施形態の複製管理システムは、プログラム制御により動作する複数のノード100−1〜100−4がそれぞれネットワーク200を介して相互に通信可能に接続されている。なお、説明を簡略化するため、図1には、複製管理システムを4台のノードにより構成する例を示してあるが、ノードの台数は4台に限定されるものではない。本実施形態の複製管理システムは、基本的には2台以上の任意台数のノードからなる構成に適用することができる。
まず、ノード故障が発生した場合の動作について説明する。ここで、ノード故障とはハードウェア的な故障と、OS故障の両方のことを指す。
次に、ユーザプログラムの故障が発生した場合の動作について説明する。ここでは、あるユーザプログラムの実体プロセスあるいは複製プロセス(このプロセスをPと表す)が故障したと仮定して動作を説明する。
次に、複製管理部111−1〜111−4において行われる複製プロセスの定期的な更新動作について説明する。
次に、ユーザプログラムが動作中に資源取得要求を行った場合の、資源予約部の動作について説明する。
資源予約部は、通常、ユーザプログラムの実体プロセスから発行される資源解放要求を監視しており、予約が必要な資源の解放要求が発行されたことを検出した場合は、以下の処理を実行する。ここで、資源解放要求とは、プロセスを終了する、ファイルをクローズする、セマフォを削除するなどの処理である。例えば、Linuxの場合、exit、close、semctlなどがこれに当たる。
次に、ユーザプログラムの開始時、終了時の複製管理部および予約管理部の動作について説明する。
複製管理部は、自ノード内でのユーザプログラムの開始と終了を監視している。ユーザプログラムの開始を検出すると、複製管理部は、まず、自身が管理する複製管理テーブルに、その開始したプログラムの実体プロセスに対応する新たなエントリを作成する。続いて、システム全体から1つのノードを選択して、複製プロセスを作成するための複製作成要求をその選択したノードの複製管理部に送る。このノードの選択と複製作成要求の処理は、複製の数が複製度に達するまで繰り返される。複製作成要求を受け取った別ノードの複製管理部の動作は、前述した「(1)ノード故障発生時の動作」における、ノード故障が発生した場合の別ノードの複製管理部の動作と同様である。
ユーザプログラムの実体プロセスの終了を検出すると、複製管理部は、まず、自身が管理する複製管理テーブルを検索して、その終了した実体プロセスに対応するエントリを見つける。続いて、そのエントリに含まれる複製ノードリストに含まれる全てのノードに対して、複製削除要求を送る。複製削除要求には、実体プロセスが存在するノードの識別子と実体プロセスのプロセス識別子が含まれる。さらに、複製管理部は、資源予約部に対して資源予約終了要求を送る。資源予約終了要求には、実体プロセスのプロセス識別子が含まれる。
次に、本実施形態の複製管理システムの動作を、具体的な例を挙げて説明する。ここでは、複製管理テーブル118と予約管理テーブル119の更新を中心に説明する。
上述した第1の実施形態のシステムでは、同一ノード内に資源が競合する予約を行うことはできない。資源予約部の動作を一部変更することで、同一ノード内で競合しうる資源の予約が可能になる。ここでは、そのような資源予約が可能な構成について説明する。
上述した第1および第2の実施形態では、同一ノード内に資源が競合する二つの複製プロセスを作成することはできないため、例えば、システムの複数のノード上でWebサーバを動かす場合には、それぞれの複製プロセスをWebサーバが動作する以外の別のノードでWebサーバの複製プロセスが含まれないノードに作成する必要があった。このため、少なくとも、Webサーバを動かすノードと同じ数のノードがWebサーバの複製プロセスを置くために必要であった。第3の実施形態の複製管理システムは、そのような複製プロセスのそれぞれ異なるノードへの作成を行う必要のない構成になっている。具体的には、図1に示した構成において、各ノードの複製管理部に代えて、同一ノード内での複製プロセス同士の資源競合を可能とする第2の複製管理部を具備する。これ以外の部分は、図1に示した構成と同じである。ここでは、説明を簡略化するために、第1の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第1の実施形態では、複製プロセスが作成されたノードでは、そのメモリ内に、実体プロセスと同じだけのプロセスに関するメモリ領域が設定されるため、複数の複製プロセスを作成するためには、ノードのメモリ容量を大きくする必要がある。ここでは、そのようなメモリの大容量化を避ける構成について説明する。
上述した第1〜4の実施形態のものは、資源予約を行うようになっているが、そのような資源予約なしでも、他のプロセスの干渉なし、複製プロセスを確実に作製することもできる。ここでは、そのような動作を実現する第5の実施形態の複製管理システムを説明する。
上述した第5の実施形態のシステムにおいても、第4の実施形態で説明した構成(図13参照)を適用することができる。すなわち、第3の複製管理部が、自ノードに存在する実体プロセスのメモリ領域の一部(一定時間アクセスされなかった部分)を、ネットワークに接続された外部記憶装置内に書き出すとともに、他のノード上の、対応する複製プロセスの状態を実体プロセスの状態に更新する際に、書き出されたメモリ領域を除く状態で更新させる。一方、更新がなされた他のノード上の第3の複製管理部は、自ノード内の対応する複製プロセスを実体プロセスに昇格させる場合に、該複製プロセスの対応する領域に、外部記憶装置に格納したメモリ領域の一部を書き込む。この場合も、複製プロセスが存在することによるメモリ消費を抑えることができ、メモリの有効利用が可能になる。
200 ネットワーク
111−1〜111−4、121−1〜121−4 複製管理部
112−1〜112−4 資源予約部
118、158 複製管理テーブル
119 資源管理テーブル
130 外部記憶装置
130a〜130c メモリ領域
Claims (33)
- ネットワークを介して接続された、それぞれが1つ以上の資源を備える複数のノードを有し、
前記複数のノードのそれぞれは、
前記複数のノード上で動作するユーザプログラムの実体プロセスの開始に応じて、該実体プロセスの複製プロセスを他のノードの少なくとも1つに作成する複製管理部と、
前記他のノードのうち、前記複製プロセスが作成されたノードを除くノードの少なくとも1つに、前記実体プロセスによって取得された資源を予約する資源予約部と、を有し、
前記複製管理部が、前記資源予約部により資源の予約がなされたノードに、前記複製プロセスに代わる新たな複製プロセスを作成することを特徴とする複製管理システム。 - 各資源予約部は、予約された資源に関する情報を格納した予約管理テーブルを有し、該管理テーブルを参照して、自ノード内の複製管理部に対して、複製プロセスに代わる新たな複製プロセスを作成するのに必要な資源の予約がなされているノードの情報を送信する、請求項1に記載の複製管理システム。
- 複製管理部は、自ノード内に保有されている複製プロセスを実体プロセスに昇格させた場合は、昇格前の前記複製プロセスに代わる新たな複製プロセスを作成するのに必要な資源の予約がなされているノードを自ノード内の資源予約部から取得する、請求項2に記載の複製管理システム。
- 複数のノードの少なくとも1つは、いずれかのノードに故障が生じると、該故障したノードの識別子を含むノード故障情報を全ノードに通知する故障検出部をさらに有し、
複製管理部は、ユーザプログラム別に、当該ユーザプログラムの実体プロセスの識別子およびその保有先ノードの識別子と、当該ユーザプログラムの複製プロセスの識別子およびその保有先ノードからなる複製先リストとを含む情報が格納された複製管理テーブルを有し、該複製管理テーブルと前記故障検出部からのノード故障情報とに基づいて、前記故障したノード内に前記実体プロセスおよび複製プロセスのいずれかのプロセスが保有されているか否かを判断する、請求項3に記載の複製管理システム。 - 複製管理部は、故障したノード内に実体プロセスが保有されていると判断した場合は、複製管理テーブルの複製先リストの所定の位置に格納されている複製プロセスが自ノード内に保有されているか否かを判断し、保有されている場合にのみ、その複製プロセスを実体プロセスに昇格させ、該昇格させた実体プロセスの複製先となるノードの情報を自ノード内の資源予約部から取得する、請求項4に記載の複製管理システム。
- 複製管理部は、故障したノード内に複製プロセスが保有されていると判断した場合は、その複製プロセスを複製管理テーブルの複製先リストから削除するとともに、その複製プロセスの実体プロセスが自ノード内に保有されているか否かを判断し、保有されている場合にのみ、その実体プロセスの複製先となるノードの情報を自ノード内の資源予約部から取得する、請求項4に記載の複製管理システム。
- 複数のノードの少なくとも1つは、ユーザプログラムのプロセスに故障が生じると、該故障したプロセスの識別子を含むプログラム故障情報を全ノードに通知する故障検出部をさらに有し、
複製管理部は、前記ユーザプログラム別に、当該ユーザプログラムの実体プロセスの識別子およびその保有先ノードの識別子と、当該ユーザプログラムの複製プロセスの識別子およびその保有先ノードからなる複製先リストとを含む情報が格納された複製管理テーブルを有し、前記故障検出部からのプログラム故障情報に基づいて故障した前記プロセスが前記実体プロセスと前記複製プロセスのいずれであるかを判断し、前記実体プロセスと判断した場合は、前記ユーザプログラムに対応するエントリが前記複製管理テーブルに格納されているか否かを調べ、格納されている場合は、該当するエントリの複製先リストの所定の位置に格納されている複製プロセスが自ノード内に保有されているか否かを判断し、保有されている場合にのみ、その複製プロセスを実体プロセスに昇格させ、前記複製プロセスと判断した場合は、前記複製管理テーブルから対応する複製プロセスの情報を削除する、請求項3に記載の複製管理システム。 - 資源予約部は、他の複数のノードの資源予約部からの同一資源の予約を許可するとともに、該許可した資源が、前記他の複数のノードのいずれかによって自ノード上に作成された複製プロセスによって使用されると、前記許可した資源を共有する残りのノードの予約を取り消す、請求項1から7のいずれか1項に記載の複製管理システム。
- 複製管理部は、同一ノード内に、同一資源を保有する、複数の異なるユーザプログラムの複製プロセスを作成するとともに、該複数の複製プロセスの一つが実体プロセスに昇格すると、他の複製プロセスを削除する、請求項1から7のいずれか1項に記載の複製管理システム。
- ネットワークを介して接続された、それぞれが1つ以上の資源を備える複数のノードを有し、
前記複数のノードのそれぞれは、
前記複数のノード上で動作する複数のユーザプログラムのいずれかの実体プロセスの開始に応じて、該実体プロセスの複製プロセスを他のノードの少なくとも1つに作成する複製管理部を有し、
前記複製管理部が、同一ノード内に、同一資源を保有する、前記複数のユーザプログラムの複製プロセスを作成するとともに、該複製プロセスの一つが実体プロセスに昇格すると、他の複製プロセスを削除することを特徴とする複製管理システム。 - ネットワークに接続された外部記憶装置をさらに有し、
複製管理部は、自ノードに存在する実体プロセスのメモリ領域の一部を前記外部記憶装置内に書き出すとともに、他のノード上の、対応する複製プロセスの状態を前記実体プロセスの状態に更新する際に、前記書き出されたメモリ領域を除く状態で更新させ、
前記更新がなされた他のノード上の複製管理部は、自ノード内の前記対応する複製プロセスを実体プロセスに昇格させる場合は、該複製プロセスの対応する領域に、前記外部記憶装置に格納したメモリ領域の一部を書き込む、請求項1から10のいずれか1項に記載の複製管理システム。 - それぞれが1つ以上の資源を備える複数のコンピュータがネットワークを介して接続されたシステムにおいて行われる複製管理方法であって、
前記複数のコンピュータ上で動作するユーザプログラムの実体プロセスの開始に応じて、該実体プロセスの複製プロセスを他のコンピュータの少なくとも1つに作成する第1のステップと、
前記他のコンピュータのうち、前記複製プロセスが作成されたコンピュータを除くコンピュータの少なくとも1つに、前記実体プロセスによって取得された資源を予約する第2のステップと、
前記資源の予約がなされたコンピュータに、前記複製プロセスに代わる新たな複製プロセスを作成する第3のステップと、を含む複製管理方法。 - 第3のステップは、自コンピュータ内に格納されている、第2のステップで予約された資源に関する情報を格納した予約管理テーブルを参照して、複製プロセスに代わる新たな複製プロセスを作成するのに必要な資源の予約がなされている他のコンピュータの情報を取得するステップを含む、請求項12に記載の複製管理方法。
- 第3のステップは、自コンピュータ内に保有されている複製プロセスを実体プロセスに昇格させた場合に、予約管理テーブルを参照して、昇格前の前記複製プロセスに代わる新たな複製プロセスを作成するのに必要な資源の予約がなされている他のコンピュータの情報を取得するステップを含む、請求項13に記載の複製管理方法。
- いずれかのコンピュータに故障が生じると、該故障したコンピュータの識別子を含む故障情報を全コンピュータに通知するステップをさらに含み、
第3のステップは、ユーザプログラム別に、当該ユーザプログラムの実体プロセスの識別子およびその保有先コンピュータの識別子と、当該ユーザプログラムの複製プロセスの識別子およびその保有先コンピュータからなる複製先リストとを含む情報が格納された複製管理テーブルを参照し、前記故障情報に基づいて、前記故障したコンピュータ内に前記実体プロセスおよび複製プロセスのいずれかのプロセスが保有されているか否かを判断するステップを含む、請求項14に記載の複製管理方法。 - 第3のステップは、故障したコンピュータ内に実体プロセスが保有されていると判断した場合は、複製管理テーブルの複製先リストの所定の位置に格納されている複製プロセスが自コンピュータ内に保有されているか否かを判断し、保有されている場合にのみ、その複製プロセスを実体プロセスに昇格させ、該昇格させた実体プロセスの複製先となるコンピュータの情報を予約管理テーブルから取得するステップを含む、請求項15に記載の複製管理方法。
- 第3のステップは、故障したコンピュータ内に複製プロセスが保有されていると判断した場合は、その複製プロセスを複製管理テーブルの複製先リストから削除するとともに、その複製プロセスの実体プロセスが自コンピュータ内に保有されているか否かを判断し、保有されている場合にのみ、その実体プロセスの複製先となるコンピュータの情報を予約管理テーブルから取得する、請求項15に記載の複製管理方法。
- ユーザプログラムのプロセスに故障が生じると、該故障したプロセスの識別子を含むプログラム故障情報を全コンピュータに通知するステップをさらに含み、
第3のステップは、前記ユーザプログラム別に、当該ユーザプログラムの実体プロセスの識別子およびその保有先コンピュータの識別子と、当該ユーザプログラムの複製プロセスの識別子およびその保有先コンピュータからなる複製先リストとを含む情報が格納された複製管理テーブルを有し、前記故障検出部からのプログラム故障情報に基づいて故障した前記プロセスが前記実体プロセスと前記複製プロセスのいずれであるかを判断し、前記実体プロセスと判断した場合は、前記ユーザプログラムに対応するエントリが前記複製管理テーブルに格納されているか否かを調べ、格納されている場合は、該当するエントリの複製先リストの所定の位置に格納されている複製プロセスが自コンピュータ内に保有されているか否かを判断し、保有されている場合にのみ、その複製プロセスを実体プロセスに昇格させ、前記複製プロセスと判断した場合は、前記複製管理テーブルから対応する複製プロセスの情報を削除するステップを含む、請求項14に記載の複製管理方法。 - 他の複数のコンピュータからの同一資源の予約を許可するとともに、該許可した資源が、前記他の複数のコンピュータのいずれかによって自コンピュータ上に作成された複製プロセスによって使用されると、前記許可した資源を共有する残りのコンピュータの予約を取り消すステップをさらに含む、請求項12から18のいずれか1項に記載の複製管理方法。
- 同一コンピュータ内に、同一資源を保有する、複数の異なるユーザプログラムの複製プロセスを作成するとともに、該複数の複製プロセスの一つが実体プロセスに昇格すると、他の複製プロセスを削除するステップをさらに含む、請求項12から18のいずれか1項に記載の複製管理方法。
- それぞれが1つ以上の資源を備える複数のコンピュータがネットワークを介して接続されたシステムにおいて行われる複製管理方法であって、
前記複数のコンピュータ上で動作する複数のユーザプログラムのいずれかの実体プロセスの開始に応じて、該実体プロセスの複製プロセスを他のコンピュータの少なくとも1つに作成するステップと、
同一コンピュータ内に、同一資源を保有する、前記複数のユーザプログラムのうちの少なくとも2つの複製プロセスを作成した場合に、該複製プロセスの一つが実体プロセスに昇格すると、他の複製プロセスを削除するステップと、を含む複製管理方法。 - 自コンピュータに存在する実体プロセスのメモリ領域の一部をネットワークに接続された外部記憶装置内に書き出すとともに、他のコンピュータ上の、対応する複製プロセスの状態を前記実体プロセスの状態に更新する際に、前記書き出されたメモリ領域を除く状態で更新させるステップと、
前記更新がなされた他のコンピュータ内の前記対応する複製プロセスを実体プロセスに昇格させる場合は、該複製プロセスの対応する領域に、前記外部記憶装置に格納したメモリ領域の一部を書き込むステップと、をさらに含む、請求項12から21のいずれか1項に記載の複製管理方法。 - ネットワークを介して接続された、それぞれが1つ以上の資源を備える複数のコンピュータのそれぞれに、
前記複数のコンピュータ上で動作するユーザプログラムの実体プロセスの開始に応じて、該実体プロセスの複製プロセスを他のコンピュータの少なくとも1つに作成する第1の処理と、
前記他のコンピュータのうち、前記複製プロセスが作成されたコンピュータを除くコンピュータの少なくとも1つに、前記実体プロセスによって取得された資源を予約する第2の処理と、
前記資源の予約がなされたコンピュータに、前記複製プロセスに代わる新たな複製プロセスを作成する第3の処理と、を実行させるプログラム。 - 第3の処理は、自コンピュータ内に格納されている、第2の処理で予約された資源に関する情報を格納した予約管理テーブルを参照して、複製プロセスに代わる新たな複製プロセスを作成するのに必要な資源の予約がなされている他のコンピュータの情報を取得する処理を含む、請求項23に記載のプログラム。
- 第3の処理は、自コンピュータ内に保有されている複製プロセスを実体プロセスに昇格させた場合に、予約管理テーブルを参照して、昇格前の前記複製プロセスに代わる新たな複製プロセスを作成するのに必要な資源の予約がなされている他のコンピュータの情報を取得する処理を含む、請求項24に記載のプログラム。
- いずれかのコンピュータに故障が生じると、該故障したコンピュータの識別子を含む故障情報を全コンピュータに通知する処理をさらに含み、
第3の処理は、ユーザプログラム別に、当該ユーザプログラムの実体プロセスの識別子およびその保有先コンピュータの識別子と、当該ユーザプログラムの複製プロセスの識別子およびその保有先コンピュータからなる複製先リストとを含む情報が格納された複製管理テーブルを参照し、前記故障情報に基づいて、前記故障したコンピュータ内に前記実体プロセスおよび複製プロセスのいずれかのプロセスが保有されているか否かを判断する処理を含む、請求項25に記載のプログラム。 - 第3の処理は、故障したコンピュータ内に実体プロセスが保有されていると判断した場合は、複製管理テーブルの複製先リストの所定の位置に格納されている複製プロセスが自コンピュータ内に保有されているか否かを判断し、保有されている場合にのみ、その複製プロセスを実体プロセスに昇格させ、該昇格させた実体プロセスの複製先となるコンピュータの情報を予約管理テーブルから取得する処理を含む、請求項26に記載のプログラム。
- 第3の処理は、故障したコンピュータ内に複製プロセスが保有されていると判断した場合は、その複製プロセスを複製管理テーブルの複製先リストから削除するとともに、その複製プロセスの実体プロセスが自コンピュータ内に保有されているか否かを判断し、保有されている場合にのみ、その実体プロセスの複製先となるコンピュータの情報を予約管理テーブルから取得する、請求項26に記載のプログラム。
- ユーザプログラムのプロセスに故障が生じると、該故障したプロセスの識別子を含むプログラム故障情報を全コンピュータに通知する処理をさらに含み、
第3の処理は、前記ユーザプログラム別に、当該ユーザプログラムの実体プロセスの識別子およびその保有先コンピュータの識別子と、当該ユーザプログラムの複製プロセスの識別子およびその保有先コンピュータからなる複製先リストとを含む情報が格納された複製管理テーブルを有し、前記故障検出部からのプログラム故障情報に基づいて故障した前記プロセスが前記実体プロセスと前記複製プロセスのいずれであるかを判断し、前記実体プロセスと判断した場合は、前記ユーザプログラムに対応するエントリが前記複製管理テーブルに格納されているか否かを調べ、格納されている場合は、該当するエントリの複製先リストの所定の位置に格納されている複製プロセスが自コンピュータ内に保有されているか否かを判断し、保有されている場合にのみ、その複製プロセスを実体プロセスに昇格させ、前記複製プロセスと判断した場合は、前記複製管理テーブルから対応する複製プロセスの情報を削除する処理を含む、請求項25に記載のプログラム。 - 他の複数のコンピュータからの同一資源の予約を許可するとともに、該許可した資源が、前記他の複数のコンピュータのいずれかによって自コンピュータ上に作成された複製プロセスによって使用されると、前記許可した資源を共有する残りのコンピュータの予約を取り消す処理をさらに含む、請求項23から29のいずれか1項に記載のプログラム。
- 同一コンピュータ内に、同一資源を保有する、複数の異なるユーザプログラムの複製プロセスを作成するとともに、該複数の複製プロセスの一つが実体プロセスに昇格すると、他の複製プロセスを削除する処理をさらに含む、請求項23から29のいずれか1項に記載のプログラム。
- ネットワークを介して接続された、それぞれが1つ以上の資源を備える複数のコンピュータのそれぞれに、
前記複数のコンピュータ上で動作する複数のユーザプログラムのいずれかの実体プロセスの開始に応じて、該実体プロセスの複製プロセスを他のコンピュータの少なくとも1つに作成する処理と、
同一コンピュータ内に、同一資源を保有する、前記複数のユーザプログラムのうちの少なくとも2つの複製プロセスを作成した場合に、該複製プロセスの一つが実体プロセスに昇格すると、他の複製プロセスを削除する処理と、を実行させるプログラム。 - 自コンピュータに存在する実体プロセスのメモリ領域の一部をネットワークに接続された外部記憶装置内に書き出すとともに、他のコンピュータ上の、対応する複製プロセスの状態を前記実体プロセスの状態に更新する際に、前記書き出されたメモリ領域を除く状態で更新させる処理と、
前記更新がなされた他のコンピュータ内の前記対応する複製プロセスを実体プロセスに昇格させる場合は、該複製プロセスの対応する領域に、前記外部記憶装置に格納したメモリ領域の一部を書き込む処理と、をさらに含む、請求項23から32のいずれか1項に記載のプログラム。
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