JP4596623B2 - オーバーフロー・データをネットワーク・ストレージに移動可能なコンピュータ・システム - Google Patents
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Description
【発明の技術分野】
本発明は、ネットワークにつながれたコンピュータ内のストレージ(記憶装置)の使用に関係し、特にストレージの利用可能な場所の管理に関係する。
【0002】
【従来の技術】
ネットワークの管理で遭遇する1つの問題は、ワークステーションのストレージが満杯になることである。これが起こった場合、システムは、ストレージの追加のスペースを要求するプロセスをユーザが継続することを許可せず、システム管理者に修繕の通知を行う結果となり、ユーザは不満をおぼえることになる。さらに、ソフトウェアはしばしば大きなストレージを要求し、そのことによって、ユーザは利用可能な大容量のストレージを持つことが必要となる。既存のワークステーションに記憶装置を追加して改装することは、特にその耐用年数が半分以上過ぎているワークステーションにとっては、法外に高価なものとなる。しかし、ワークステーションのユーザがストレージを使い果たすことは、しばしば起こることである。
【0003】
ストレージ・アーキテクチャは、コンピュータ・システム設計の基本要素の1つであり、データ・ストレージを組織し管理するためのいろいろな方法を提示する多くの提案がなされた。「仮想」ストレージ・アーキテクチャを提示するいくつかの提案がなされ、そこでは、ストレージに対するクライアントの視点が、それを実装するために使用される物理資源から分離されている。そのような1つの提案が「ペタル」システムであり、「ペタル:分散仮想ディスク」(1996年のASPLOS紙、又はhttp://www.research.digital.com/SRC/articles/199701/petal.htmlを参照)に記載されている。このシステムでは、ユーザは新規に作成されたり削除されたりすることができる仮想ディスクを取り扱う。使用される実際のハードウェアは、互いに接続された9つのディスクを持つ一連のサーバから成る。サーバは、書き込み前処理を行うためにディスクのうちの1つを使用し、クライアントのデータを保存するために残りの8つのディスクを使用する。
【0004】
1980年代初めのパソコンの出現によって、周辺機器を共有したり、メッセージを送信したり、データを共有したり、計算資源にアクセスするための、コンピュータ・ユーザ間の相互連絡の必要性が生じた。ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)は、一般的には、同じオフィスや建物内といった地理的に限定されたエリアのユーザを接続するネットワークである。ユーザがホスト−端末間の接続に制限されるメインフレーム構成と異なり、LANはユーザにパソコンとの完全な相互接続を与える。デバイス及び周辺装置はすべて、単一のケーブリング・スキームを使って共有されることができる。すべて同じ物理接続を通して、ユーザは必要に応じ、異なるサーバに接続することができたり、データへのアクセスや他のコンピュータ資源の利用ができたり、あるいは、シングル・ユーザで使用するには高価すぎる装置を共有することができる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
開示されたネットワーク・システムは、ユーザのローカル・ストレージが満杯になると、自動的に起動される(もしそれが無効になっていなければ)機能を含む。本発明の場合、ローカル・ストレージ中のスペースを解放するために、ローカル・ストレージ中のデータのいくつかが、ユーザの介入なしでネットワーク・ストレージに書き込まれる。これは、ある種の環境下では応答時間を遅らせることになるので、それほど使用されないデータ部分を移動させる準備を、前もってしておくことが望ましい。どのデータの使用頻度が最も少ないかを判定するため、様々なアルゴリズムが使用されてもよく、そうして、このようなデータは、別のロケーションに移される。システム管理者は、データ移動が実施されている時に、ユーザに警告を発するか、この移動を全くトランスペアレントにしてユーザに見えないようにするかどうかの選択オプションを与えられてもよい。
【0006】
本発明は、次のような利点の少なくとも1つ以上を提供する。
・割り付けがエンド・ユーザにトランスペアレントすなわち知覚されないようにしているので、操作を停止させる必要がない。
・システム管理者がスペース不足で呼び出されることがあまりなくなる。
・システム管理者によるストレージ・スペースの整理と効果的な管理が容易になる。
・システム・ストレージをユーザに知らせることなしに拡張することができる 。
【0007】
【発明の実施の態様】
1つの好適な実施例では、パソコンのストレージ(記憶装置)すなわちハード・ドライブに格納されるデータを、ネットワーク・ストレージに転送して格納し、これによりパソコンのオペレータによって使用されるよう、ストレージが解放される。本開示では、「ハードディスク」及び「ハード・ドライブ」という用語が、任意のタイプの電子的、磁気的、光学的、あるいは機械的なデータ・記憶装置を意味するために使用され、またこれらの用語は、一般的に使用される標準的な磁気記憶装置という意味に限定されない。「PC」、「ワークステーション」、「マシン」、あるいは「コンピュータ」という用語は、ネットワーク・サーバを含めて、類似した機能を備えた任意のマシンを包含するよう意図される。パームトップ・コンピュータ、電子機器、インターネット機器、及びネットワーク付属装置としての機能を持つ他のデバイスが、本発明の意図する範囲に入る。
データを転送する能力は、PCあるいはワークステーションだけでなく、ネットワーク上のサーバにも当てはまる。データは、ネットワーク上のいかなる場所にも格納されることができ、ストレージが少ないすべてのところから、ストレージが超過しているところへ送られる。
【0008】
図1は、典型的なネットワークの構成を示す。少なくとも1つのネットワーク・サーバ102は、ネットワークを形成するために整えられたネットワーク接続106(例えばイーサネット接続による)によって接続された複数のパソコン104(PC)あるいはワークステーションを持つ。ネットワーク・サーバは、そのストレージの少なくとも1つの部分108が、サーバに接続されたPCのストレージからのオーバーフロー・データを格納するために割り当てられる。
【0009】
図2は、トランスペアレントなオーバーフロー・ストレージ処理のフローチャートを示す。様々なアルゴリズムの任意のものをも使用して、各ローカル・ワークステーションあるいはPCは、PC上に格納されているデータの一部分をネットワーク・ストレージに移す必要があるかどうかを判定する(ステップ202)ために、周期的にそのストレージの使用容量を調べる。PCのストレージ・スペースが満杯に近づいている場合、PCはどのデータの使用時期が最も古かったかを自動的に判定し(ステップ204)、かなりの量のデータを、PC上のストレージ・スペースをあらかじめ決められた割合あるいは大きさまで解放できるように、ユーザに通知せず自動的にネットワーク・サーバのストレージに移動させる(ステップ206)。
【0010】
データを移動させるためのしきい値より上の、使用に供されるストレージ量(つまり最小の利用可能なストレージ)は、移動させるデータ量と同じである必要はない。例えば、コンピュータは、解放されているストレージ量が5%未満になる場合に、ネットワーク・ストレージにデータを移動するよう設定され、このしきい値に到達すると、マシンはストレージの10%を解放することができるように十分なデータを移動させることができる。
別のオプションは、様々なしきい値に関連してデータを何時移動させるべきかに、様々な優先順位を持たせることができる。例えば、PCの解放されているストレージ量が10%未満になると、PCのストレージの15%を解放できるように、使用時期が最も古いデータの十分な量をネットワーク・ストレージに転送するよう設定されるが、ただし、データを移動することが都合よくなるまでこのデータを移動させない。例えば、マシン上の負荷率がジョブの特定値以下に落ちる時、あるいはシステムがある時間使用されていなかったり、ハイバネーション状態に入る準備をしている時に、オーバーフロー・データを移動させることができる。データを移動させてしまう前(つまり、「都合よくなる」時間が来ていないとき)に、利用可能なストレージが5%になったならば、データを移動させるのにもっと都合よくなるまで待つのではなく、データを直ぐに移動させるように、マシンが設定されてもよい。
【0011】
代案として、しきい値を、利用可能なストレージの割合以外の条件で定義してもよい(例えば、未使用容量が5メガバイト未満になる場合)。いかなるしきい値が選ばれたとしても、ワークステーションは、ネットワーク管理者あるいはユーザにそれを通知したり、やりとりしたりしないで、この転送機能を自動的に実行する。転送後でも、アクセス速度はわずかに落ちる可能性がある(利用可能なネットワークの帯域幅に依存している)が、ユーザはデータにアクセスすることができる(利用可能なネットワーク帯域幅に依存して)。
【0012】
図3の(A)及び(B)は、ローカルPC上のスペースにのみユーザのアクセスが限定されている非オーバーフロー・ストレージ・システムと対比して、オーバーフロー・ストレージがサーバ・ストレージへのユーザのアクセスを如何にして可能にするかを示す。図3の(A)の非オーバーフロー・ストレージ・システムでは、ユーザが、ユーザのローカル・ストレージ304に新しいデータ302を格納しようとする際、ユーザのローカル・コンピュータのストレージが不足する場合、ユーザは新しいデータ302を格納することができない。図3の(B)のオーバーフロー・ストレージを可能にするシステムでは、ユーザはネットワーク308を通してサーバ306に接続されており、ユーザはローカル・ストレージ304に新しいデータ302を格納できる。これは、ローカル・ストレージ304がしきい値レベル310に達していて、使用時期が古いデータ312が、ユーザのコンピュータ・ストレージ304からのオーバーフロー・データ312を格納するよう割り付けられたサーバ306のストレージ314に、自動的に(そして、本発明ではトランスペアレントに)移動させられるからである。
【0013】
遠隔のストレージに格納されたオーバーフロー・データは、削除されずに保護されることができる。リモート・ストレージの論理パーティションは、ユーザが要求しネットワーク管理者が選択するなら、ロック・ビットを使ってロックされることができる。この方法によれば、ユーザは、遠隔のストレージに格納されたデータがまだ該ストレージにあり、追い出されることはないことが分かる。これは、例えばユーザがワークステーション上のドライブを取り替えようと計画する場合に役立つ。ユーザは、古いドライブからのデータを遠隔のストレージに格納することができ、ドライブを取り替えた後に、遠隔のストレージに格納されたデータを、新しいドライブ上へ再びローディングすることができる。そのロックは、予定された時間の間なされるか、あるいは要求された時間だけ行われる。
【0014】
以下に、ネットワークに接続されたコンピュータが、ネットワーク・ストレージにオーバーフロー・データを格納する時に関わる工程について、説明する。サーバSを備えたネットワークに接続されたAとBの2台のマシンを想定する。通常、マシンAは、マシンBのデータにアクセスし、そしてその逆もある。したがって、マシンBがデータの一部分をサーバのストレージに格納している場合、マシンAはその新しいロケーションにあるデータを見つけるための方法を知っている必要がある。
マシンBからファイルが、トランスペアレント(ユーザが非認識)なオーバーフローによって、サーバのストレージに移される場合、基本的に考慮すべき2つの変数がある。まずマシンAは、ファイルのある新しいロケーションへアクセス方向が向くように、ある方法で方向が変えられなければならない。次に、ファイル・ページのキャッシュ・ロケーションが決定されなければならない。
【0015】
まずアクセス方向を変える問題について考えてみる。マシンBからのファイルがサーバ・ストレージに移動していると仮定する。マシンAは、マシンBのストレージ内にそのファイルを見つけることを期待し、そこへファイルをチェックしに行くであろう。マシンAは、ある方法でファイルの新しいロケーションへ方向が変えられなければならない。このような方法に2つのオプションがある。第1のオプションでは、リディレクタ(方向を変えるプログラム)がマシンB上にインストールされ、これにより、ファイルがサーバのどこに移動したかを示す。マシンAが、マシンBのファイルを必要とする時、ファイルはそこにないが、リダイレクタにより、データが格納されているサーバの方へマシンAの方向が変更される。サーバがマシンBにそのファイルを送り返すまでは、マシンAがファイルを要求するごとに、マシンAはマシンBに行き、そしてマシンBからサーバの方へ向きを変えられる。そして、マシンBにそのファイルが送り返されると、マシンAはもはや向きを変えることはない。
【0016】
第2のオプションは、ファイルが置かれているサーバのストレージへのショートカット・ヒントをマシンAに提供するリダイレクタを、マシンB上に導入することである。マシンAが最初にマシンBにファイルを要請する時に、マシンAは、ファイルの新しいロケーションであるサーバにアクセス方向を変えられる。さらに、ショートカット・ヒントにより、マシンBの中のファイルを今は捜さないように、マシンAに命じる。その後のファイルに対する要求は、マシンBを中間として介さずに、サーバに直接要求される。そのファイルがサーバからマシンBに戻される場合(マシンBがもはやオーバーフロー・ストレージを必要としない場合)、サーバにBへのリディレクタ及びショートカット・ヒントがインストールされる。したがって、次にマシンAがファイルをサーバに要求し、ファイルがそこにない時、マシンAはマシンBに向きを変え、その後の要求では、ファイルの新しいロケーションであるマシンBに直接アクセスすべきであることを知る。
【0017】
図4及び5は、ショートカット・ヒントを持つかあるいは持たないで、方向を変える2つの方法を示す。図4は、上で説明されたマシンA402、マシンB404、及びサーバ406を示し、ショートカット・ヒントを持たない場合である。ステップ408で、マシンA402はマシンB404にファイルを要請する。その要請はサーバへと向きを変えられる(ステップ410)。後に続く要請は、これと同じパターンを続ける。図5は、ショートカット・ヒントがリディレクタと共にインストールされる場合の処理を示す。マシンA402が最初に、マシンB404にファイルを要請する時は(ステップ502)、その要請は向きを変えられなければならない(ステップ504)。しかしながら、その時に、マシンA402はショートカット・ヒントを提供され、その結果、必要とされるファイルに対するその後の要請は、A402から直接、サーバ406に行く(ステップ506)。
【0018】
次に、ファイル・ページがどこでキャッシュされるかを考える。ファイル・ページは、サーバのキャッシュ上、ローカルであるマシンBのキャッシュ内、あるいはローカルであるマシンAのキャッシュ内で、キャッシュされることが可能である。ファイル・ページがマシンBの中でキャッシュされる場合、マシンAがキャッシュに書き込むことができないので、読み出し専用キャッシュは、保守を少なくし不要なファイル・コピーを少なくする。通常は読み出し専用であるウェブ・サーバは、そのような読み出し専用キャッシュを使用することができる。
向きの変更は物理レベルではなく、論理レベルで生じる。ブロックの向きの変更は生じない。ファイルを捜すマシンは、任意の与えられたハードディスクあるいは他の記憶装置上の物理的なロケーションではなく、ファイル名に基づいて、探すべき場所を伝えられる。
【0019】
さらに、冗長キャッシングが実装されてもよい。例えば、主要キャッシュがマシンB上にあり、次にマシンBがある理由のために利用不可能になる場合、サーバはマシンB上にキャッシュされたファイル・ページの読み出し専用コピーを維持管理することができる。これによって、マシンAがマシンBのキャッシュにアクセスすることができない場合、サーバのキャッシュにアクセスすることが可能になる。
代案の実施例では、使用時期が古い順にデータを転送するのではなく、PC(あるいはワークステーション等)は、そのデータがアクセスされた頻度に基づいて、転送されるべきデータを選択する。PCは、PCによって使用されたりアクセスされる頻度が最も少ないデータを移動させる。先入れ先出し(FIFO)、頻度に基づくアクセス、期限に基づくアクセス、あるいは多数のアルゴリズムの組み合わせといったような他の選択アルゴリズムも、使用することができる。
【0020】
他の実施例では、PC(あるいはワークステーションなど)が、PCハード・ドライブからネットワーク・ハード・ドライブにデータが転送されていることを、PCユーザに通知する。この実施例では、通知せずに自動的にデータを転送するのではなく、PCは、ストレージが満杯に近づいていること、そしてデータをPCストレージからネットワーク・ストレージに転送する必要があることを、PCユーザに通知する。PCユーザは、単にこの通知を提供されるだけか、あるいは進行すべき方法についての選択を行うよう指示されてもよい。これにより、PCユーザはいくつかのオプションから選択できる。これらのオプションの1つは、転送すべきデータ量を決定する方法や、どのデータを転送すべきかを含んだ、ある前もって決められたデフォルトに基づいて、PCがデータを転送することを可能にする。別のオプションは、使用頻度が少ないデータか、アクセス時期が古いデータのどちらを転送するかを、ユーザが選択することを可能にする。別のオプションは、転送されるデータ量をユーザが決定することを可能にする。他のオプションは、どの特定のデータ・ファイルが転送されるかを、ユーザが実際に決めることを可能にする。
しかしながら、この分野の技術を持つ人々にとって明白なように、これらのオプションのすべてが、この実施例の中でPCユーザに提示される必要はない。実際に、これらのオプションは、他のオプションを含んだり、あるいはこれらと他のオプションの任意の組合せを含むことが可能である。
【0021】
代案の実施例では、PCがネットワーク管理者に通知する。これは単に通知であるが、その代わりに、PCはさらに、前に説明された実施例中のPCユーザに与えられたオプションに類似したものから、ネットワーク管理者が選ぶべき選択肢を提供することができる。
代案となる実施例では、ローカルのPCではなく、ネットワーク・サーバが、PCハード・ドライブの検査を実行し、選択されたデータをネットワーク・サーバのストレージに転送することもできる。
【0022】
この分野の技術を持つ人々によって認識されるように、この出願に記述された斬新なコンセプトは、修正され変更されることができるのであって、特許を与えられた題材の適用範囲は、与えられた特定の典型的な教示のいかなるものによっても制限されない。この分野の技術を持つ人々にとって明白なように、選択されたネットワークや接続のタイプは、本方法の出願に対して問題とされない。
【0023】
代案となる実施例では、アクセス制限がデータと共に移動する。例えば、データが、転送前に、限られた数のユーザにだけアクセス可能であったならば、それらのユーザは、転送後もアクセスを許可される唯一のユーザとなる。同様に、転送前に、データを変更したり削除する特権、あるいは他の特権を持ったユーザは、転送後もそれらと同じ特権を持つことができる。特権を持たないユーザは、転送後もそれらの特権を獲得しないだろう。このことは、それらの物理的なロケーションにかかわらず、特定のファイルに関連するアクセス・コントロール・リストを使用することによって、いくつかのオペレーティング・システムに実装されることができる。
【0024】
できれば、ネットワーク・ドライブ上に転送されたデータの存在は秘密にされないことが望ましい。しかしながら、別の実施例では、ネットワーク・ストレージ内の転送されたデータを、他のユーザが見ることができないようにすることもできる。すなわち転送は、適切なレベルの特権を持ったネットワーク管理者及びワークステーション・ユーザ(通常のワークステーション・ユーザを含んでもよいし、そのワークステーション上のADMIN特権を備えた者に制限してもよい)を除くすべての者に対して、完全に見えないようにして実施される。別の実施例では、ローカルのディスク・ドライブ上のストレージが圧縮されてないが、ネットワーク・ドライブ上のストレージが圧縮されている。これは、希にしか使用されないデータであるものに対して、より効率的なストレージを提供する。特にサーバが、オンザフライ式の圧縮や伸張専用のハードウェアを含んでいる場合には、圧縮は実際にデータ転送速度を速めることができる。
【0025】
好適には、ファイル削除の要請は、ローカルのワークステーションで捕らえられ、サーバに転送されることが望ましい。代案となる実施例では、さらにサーバは、トランスペアレントにオーバーフローされたデータの各ブロックをチェックするためのプロセスを周期的にランさせて、最初のユーザのワークステーションがまだサーバに接続されているかどうか、またそのデータをまだアクティブなものと見なしているかどうかを知る。これは、無用のデータを長期に蓄積することを回避するのに役立つ。
さらに代案の実施例では、ある妥当な期間内(例えば一年)に全くアクセスされなかった、トランスペアレントにオーバーフローされたデータを、自動的にオフライン・ストレージに転送するかアーカイブすることさえでき、その後、ローカル・ストレージから削除することができる。(オプションとして、そのような処置が講じられる前に、ユーザに警告メッセージを与えることができる。)
【0026】
開示された本発明の斬新なアイデアが、Windows、DOS、あるいはUNIXシステムにだけ限定されるのではなく、他のオペレーティング・システムにも実装されることができることは明らかである。
時が経てば、ますます多くの機能がシングル・チップへと統合化される傾向があることは、さらに注目すべきである。チップ中に割り付けられた様々な機能でさえ、上に説明された作用の機能原則がまだ観察される限り、開示された発明は有効である。
開示された本発明の斬新なアイデアが、ISA、EISA、及び(又は)PCIバスを使用するシステムにだけ限定されるのではなく、他のバス・アーキテクチャを使用するシステムにも実装されることができる。
【0027】
開示された本発明の斬新なアイデアが、x86互換のマイクロプロセッサに基づくシステムにだけ限定されるのではなく、680x0、RISC、あるいは他のプロセッサ・アーキテクチャを使用するシステムにも実装されることができる。
開示された本発明の斬新なアイデアが、単一のプロセッサCPUを使用するシステムにだけ限定されるのではなく、マルチプロセッサ・アーキテクチャを使用するコンピュータにも実装されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るコンピュータ・ネットワークのブロック図である。
【図2】本発明の実施例に係る処理プロセスに関するフローチャートである。
【図3】(A)は、従来のオーバーフロー無しのストレージ方法を示す図である。
(B)は、本発明に係る、オーバーフローさせるストレージ方法を示す図である。
【図4】1つのファイルに対してマシンの方向を変える方法であり、ショートカット・ヒントのないプロセスを示す図である。
【図5】1つのファイルに対してマシンの方向を変える方法であり、ショートカット・ヒントが使用されるプロセスを示す図である。
Claims (6)
- コンピュータ・システムにおいて、
ネットワークを形成するために、それぞれがストレージを有する第1及び第2のワークステーションと接続されているサーバであって、複数のストレージ装置に接続されたサーバを備えており、
前記第1のワークステーションのストレージが満杯テストにおいて満杯である場合、該ストレージから選択されたデータが前記サーバに接続された前記複数のストレージ装置の1つに自動的に移されるよう構成され、
前記第2のワークステーションは、前記選択されたデータの位置を表す情報を受け取って、前記第1のワークステーションとは独立して、前記選択されたデータにアクセスできるように構成され、
前記満杯テストは、第1及び第2のしきい値を用いて実行され、前記第1のワークステーションのストレージが前記第1のしきい値に到達したときに、前記選択されたデータが該データを移動させるに適するタイミングで移動され、前記第1のワークステーションのストレージが前記第2のしきい値に到達したときに、前記選択されたデータが直ちに移動されるよう構成されている
ことを特徴とするコンピュータ・システム。 - 請求項1記載のコンピュータ・システムにおいて、前記選択されたデータのデータ量は、第1のワークステーションの前記ストレージの前記満杯テストにおいて満杯とならないようにするために、所定の量以上であることを特徴とするコンピュータ・システム。
- 請求項1記載のコンピュータ・システムにおいて、前記満杯テストは、前記ストレージの利用可能容量の割合を、所定のしきい値と比較することを含んでいることを特徴とするコンピュータ・システム。
- 請求項1記載のコンピュータ・システムにおいて、前記選択されたデータは、使用時期の古い順、使用頻度の低い順、先入れ先出しというアルゴリズムのグループから選択された1つのアルゴリズムに基づいて、選択されることを特徴とするコンピュータ・システム。
- ネットワークにおける動作方法において、
(a)前記ネットワークに接続されているそれぞれのコンピュータ内のストレージの使用量を監視するステップと、
(b)任意の第1のコンピュータのストレージが、満杯テストにおいて満杯であることが検出されたとき、選択されたデータを、該ストレージから前記ネットワーク中の別の第2のコンピュータ内の異なるストレージに、自動的に移すステップと、
(c)前記第2のコンピュータに、前記選択されたデータの位置を表す情報を提供して、該第2のコンピュータが前記第1のコンピュータとは独立して、前記選択されたデータにアクセスできるようにするステップと
からなり、
前記満杯テストは、ストレージのデータ量を第1及び第2のしきい値と対比することによって実行され、前記第1のしきい値に到達した場合、前記選択されたデータを移動させるに適するタイミングで該選択されたデータを移動させ、前記第2のしきい値に到達した場合、前記選択されたデータを直ちに移動させる
ことを特徴とする方法。 - コンピュータ・システムにおいて、
複数のコンピュータからなり、それぞれのコンピュータが該コンピュータに接続されたストレージを有し、それらのコンピュータがネットワークを形成するよう接続され、コンピュータのそれぞれがストレージ満杯テスト用の第1と第2のしきい値を持ち、
コンピュータのストレージが第1のしきい値に達すると、該ストレージから選択されたデータが、該選択されたデータを移動させることが都合よくなったときに、別のコンピュータのストレージに自動的に移され、
コンピュータのストレージが第2しきい値に達すると、該ストレージから選択されたデータが、別のコンピュータのストレージに自動的に直ちに移される
ことを特徴とするシステム。
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