JP5660557B2 - ネットワークブートシステム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークを介してオペレーティングシステムを起動するネットワークブートシステムに関するものである。

近年、ネットワークを介してオペレーティングシステム（以下、「ＯＳ」という。）を起動するシステム（以下、「ネットワークブートシステム」という。）において、ネットワークブートサーバへの負荷を軽減するために、クライアント端末側の物理的な記憶装置の一部に、読み出し専用のキャッシュ（以下、「リードキャッシュ機構」という。）を備えることが一般的に知られている。

特許文献１には、ネットワークブートシステムにおいて、エンドユーザが使用するＰＣ（クライアント端末）のローカルディスク内にネットワークブートサーバ上の仮想ディスクをキャッシュすることでサーバへのネットワークアクセスを減らすことができるリードキャッシュ機構を備えたネットワークブートシステムが開示されている。仮想ディスクは改訂情報（以下、「リビジョン」という。）を用いて世代管理されており、アップデート・プログラムのインストールや設定変更といったような仮想ディスクの改訂に伴ってそのリビジョンが更新される。リードキャッシュ機構は、各端末に仮想ディスクのリビジョンに対応したキャッシュ管理テーブルを有し、その管理テーブルを用いることでキャッシュデータの有無を判別している。

そして、上述のネットワークブートシステムでは、書き込み情報をキャッシュするためのライトキャッシュ領域と書き込み管理フラグをさらに有している。この書き込み管理フラグにより或るセクタ内のデータが書き込み済みであるかどうか判別することができ、リードキャッシュ機構は書き込み済みであるセクタ内に保持されているキャッシュデータを使用しないようにしている。このように、リードキャッシュ機構がキャッシュデータを有効に利用することでネットワーク負荷が軽減される。そのため、このようなネットワークブートシステムでは、多数のクライアント端末を一斉に起動した場合でも２回目以降の起動ではネットワークへのアクセスが殆ど無く、クライアント端末の起動が高速化する。

上述のネットワークブートシステムでは、シェアーモード（スタンダードモード）と、プライベートモードとを有している。シェアーモードは、複数のクライアント端末がネットワークブートサーバ上の仮想ディスクを共有して使用するモードであり、システムを通常の運用環境で動作させるためのモードである。一方、プライベートモードは、１台のクライアント端末がサーバ上の仮想ディスクにクライアントが直接書き込みすることができるモードであり、システムを保守（メンテナンス）環境で動作させるためのモードである。プライベートモードの状態でクライアント端末を起動することにより、ＯＳやプログラムのアップデートや新規インストール或いは設定変更を行うなど、仮想ディスクのデータに変更を加えることができる。

国際公開第２００９／１４５２７４号

しかしながら、上述のような従来のネットワークブートシステムでは、プライベートモードで保守作業中のクライアント端末を再起動させた場合やその端末の電源を一旦ＯＦＦにして他の端末で起動し直した場合、すなわち、プライベートモードで端末を２回目以降に起動させた場合には、そのクライアント端末の起動や動作が遅くなるといった問題があった。

プライベートモードでの端末の「１回目」の起動時には、その起動の瞬間においては仮想ディスクの内容は特定のリビジョンの状態に等しいため、端末内のキャッシュデータを利用することができる。しかし、プライベートモードでの端末の「２回目以降」の起動時には、仮想ディスクの状態が特定のリビジョンとは異なっているため、そのままでは特定のリビジョンのデータをもつ端末内のキャッシュを利用することはできない。 そのため、プライベートモードでの端末の「２回目以降」の起動時には、ネットブートサーバ上の仮想ディスクのデータと端末のキャッシュデータとの不一致によってクライアント端末のＯＳが起動しなかったり異常停止するなどといった重大なトラブルが発生しないようにリードキャッシュ機構を停止させている。このリードキャッシュ機構の停止がプライベートモードでの端末の起動や動作が遅くなるといった問題の一つの要因であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、リードキャッシュ機構を備えたネットワークブートシステムにおいてクライアント端末がサーバ上の仮想ディスクにクライアントが直接書き込みするプライベートモードでクライアント端末の２回目以降の起動であってもクライアント端末の起動速度や動作が低下することを抑えることを主な技術的課題とする。

本発明に係るネットワークブートシステムは、クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして提供するネットワークブートサーバと、物理的な記憶装置を備えたクライアント端末とがネットワークを介して接続され、前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータを前記記憶装置にキャッシュデータとして保存するリードキャッシュ機構を備えたネットワークブートシステムであって、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための世代管理データと前記クライアント端末側のライトキャッシュを管理するための書き換え管理テーブルとを備え、前記リードキャッシュ機構は、前記仮想ディスクに前記クライアント端末が直接書き込みすることができるプライベートモードであって前記クライアント端末の２回目以降の起動時には、前記書き換え管理テーブルを前記世代管理データに置き換えて変更の有ったキャッシュデータを利用しないようにしつつリードキャッシュを起動することを特徴とする。

世代管理データは、仮想ディスク（ディスクイメージ）のリビジョンの遷移によって、具体的には、仮想ディスクにおけるＯＳ、プログラムのアップデートや新規インストール或いは設定変更、削除等を行って仮想ディスクのどの領域が変更されたかを示すデータである。仮想ディスクの領域がキャッシュデータが保存された領域に対応付けされることでキャッシュデータの変更された領域がわかる。

この構成により、プライベートモードでクライアント端末を２回目以降に起動させても、リードキャッシュ機構は世代管理データを書き換え管理テーブルとして用いることで、変更の有ったキャッシュデータを利用しないようにしつつリードキャッシュを起動することができ、クライアント端末からネットワークブートサーバへのネットワークアクセスを軽減してクライアント端末の起動速度や動作が低下することを抑えることができる。

上記ネットワークブートシステムにおいて、前記書き換え管理テーブルは前記クライアント端末側に保存され、前記プライベートモードであって前記クライアント端末の２回目以降の起動時には、前記世代管理データが前記書き換え管理テーブルにコピーされているようにしてもよい。

上記ネットワークブートシステムにおいて、前記仮想ディスクの一部に、前記プライベートモードで前記クライアント端末の起動時に一定値Ｐを、前記プライベートモード終了時に一定値Ｐ以外の値をそれぞれ書き込むための少なくとも１ビットの保存領域を備え、前記リードキャッシュ機構は、前記保存領域の値が一定値Ｐである場合には、前記プライベートモードで前記クライアント端末の２回目以降の起動であると判定してリードキャッシュを起動するようにすることが好ましい。これにより、プライベートモードでクライアント端末の２回目以降の起動を容易に判定することができる。

本発明に係るネットワークブートサーバは、クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして前記端末にネットワークを介して提供するネットワークブートサーバであって、前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータをキャッシュデータとして保存するリードキャッシュ機構とを備え、前記クライアント端末は、ライトキャッシュを管理するための書き換え管理テーブルを備え、前記ネットワークブートサーバは、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための世代管理データを有し、前記世代管理データは、前記仮想ディスクに前記クライアント端末が直接書き込みするプライベートモードであって前記クライアント端末の２回目以降の起動時に、前記書き換え管理テーブルにコピーされることを特徴とする。

本発明に係るクライアント端末は、クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして提供するネットワークブートサーバとネットワークを介して接続されたネットワークブートシステムにおけるクライアント端末であって、前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータを前記記憶装置にキャッシュデータとして保存するリードキャッシュ機構を備え、前記ネットワークブートサーバは、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための世代管理データを有し、前記クライアント端末は、ライトキャッシュを管理するための書き換え管理テーブルを備え、前記書き換え管理テーブルには、前記仮想ディスクに前記クライアント端末が直接書き込みするプライベートモードであって前記クライアント端末の２回目以降の起動時に、前記世代管理データがコピーされることを特徴とする。

上記ネットワークブートシステムのネットワークブートサーバ又はクライアント端末を用いてネットワークブートシステムを構成することで、プライベートモードでクライアント端末を２回目以降に起動させても、リードキャッシュ機構は変更の有ったキャッシュデータを利用しないようにしつつリードキャッシュを起動することができ、クライアント端末からネットワークブートサーバへのネットワークアクセスを軽減してクライアント端末の起動速度や動作が低下することを抑えることができる。

本発明に係るリードキャッシュ機構の起動方法は、クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして提供するネットワークブートサーバと、クライアント端末とがネットワークを介して接続され、前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータをキャッシュデータとして端末に保存するリードキャッシュ機構を備え、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための世代管理データと、前記クライアント端末側のライトキャッシュを管理するための書き換え管理テーブルとを備えたネットワークブートシステムのリードキャッシュ機構の起動方法であって、前記仮想ディスクに前記クライアント端末が直接書き込みすることができるプライベートモードであって前記クライアント端末が２回目以降の起動であるかどうかを判定する判定工程と、前記プライベートモードで前記クライアント端末の２回目以降の起動である場合、前記世代管理データを前記クライアント端末の書き換え管理テーブルとして置き換える工程と、前記書き換え管理テーブルを用いて変更の有ったキャッシュデータを利用しないようにしつつリードキャッシュを起動する工程とを含むことを特徴とする。

上記リードキャッシュ機構の起動方法において、前記仮想ディスクの一部に、前記プライベートモードで前記クライアント端末の起動時に一定値Ｐを、前記プライベートモード終了時に一定値Ｐ以外の値をそれぞれ書き込むための少なくとも１ビットの保存領域を備え、前記判定工程は、前記保存領域の値が一定値Ｐである場合に前記クライアント端末の起動が前記プライベートモードであって前記クライアント端末が２回目以降の起動であると判定する工程を含むことを特徴とする。

本発明に係るネットワークブートシステムでは、クライアント端末がサーバ上の仮想ディスクにクライアントが直接書き込みするプライベートモードの状態でクライアント端末の２回目以降の起動であってもクライアント端末の起動速度や動作が低下することを抑えることができる。

本実施形態のネットワークブートシステムの基本構成を説明するための概念図 本実施形態のネットワークブートシステムにおける変更領域マップについて説明するための概念図 本実施形態のネットワークブートシステムにおいて書き換え管理テーブルをキャッシュ管理テーブルに適用する方法を説明する概念図、（ａ）はリビジョン８のキャッシュ管理テーブルの一例を示す図であり、（ｂ）は変更領域マップＭがコピーされた書き換え管理テーブルの一例を示す図であり、（ｃ）は書き換え管理テーブルをキャッシュ管理テーブルに適用する方法の一例を示す図 本実施形態のネットワークブートシステムにおいてリードキャッシュ機構が起動する流れの一例を示すフローチャート

以下、本実施形態のネットワークブートシステムについて図面を参照して詳述する。まず、本発明が前提とするリードキャッシュ機構を備えたネットワークブートシステムの一実施態様を例示して説明する。各実施形態の記載は本発明の技術的思想を理解するために合目的的に解釈され、実施形態の記載に限定解釈されるべきものではない。

図１は、本実施形態のネットワークブートシステムの基本構成を説明するための概念図である。図１に示すように、ネットワークブートシステム１００は、サーバ１０と、複数台のクライアント端末２０（２０ａ，・・・）とがネットワーク３０を介して接続されている。サーバ１０は物理ディスク１１を、クライアント端末２０ａは物理的な記憶装置としての物理ディスク２１ａと仮想ディスク２２ｂと物理メモリ２３ａとをそれぞれ備え、いずれも図示しないＣＰＵなどの基本的な構成を備えている。物理ディスク１１には、各クライアント端末２０（２０ａ，・・・）が最初の起動時に読み込むＯＳのディスクイメージ２２ａが保存されている。なお、物理ディスクは、実体を伴うハードディスクその他の記憶手段を指す。物理ディスク２１ａは、論理的なレベルで認識される第１のパーテーションＰ１と物理的なレベルで認識される第２のパーテーションＰ２とを有する。第１のパーテーションＰ１には、主にライトキャッシュ領域が割り当てられ、第２のパーテーションＰ２には、主に読み出しキャッシュ領域とキャッシュ管理領域とが割り当てられる。

クライアント端末２０ａの基本的な動作としては、端末２０ａのフィルタドライバは、仮想的に端末２０ａに接続されている仮想ディスク２２ｂに対するアクセスをネットワークを介して、サーバ１０側の仮想ディスク２２ａへアクセスする。端末２０ａは、リードキャッシュ機構を機能させるためのリードキャッシュドライバを備える。リードキャッシュドライバは、プログラムであり、物理ディスク２１ａにおける読み出しキャッシュ領域に対するデータのアクセス（書き込み及び読み出し）を主に行う。リードキャッシュドライバはサーバ１０から読み出されたデータを物理ディスク２１ａの読み出しキャッシュ領域にリードキャッシュとして保存して読み出しキャッシュさせる働きをする。なお、読み出しキャッシュ領域は、ディスクイメージ２２ａと１対１で対応付けされている。

また、クライアント端末２０ａでは、ＯＳ等の書き込み要求信号に対する書き込みデータを物理ディスク２１ａのライトキャッシュ領域に保存し、その書き込みデータをライトキャッシュとして用いる。このライトキャッシュを用いると、端末２０ａの更新情報（ユーザデータなど）を端末２０ａ側に保存できるため、ネットワーク負荷を軽減できる利点がある。リードキャッシュドライバは、このライトキャッシュを管理するための書き換え管理テーブルを有している。

ネットワークブートシステム１００は、「スタンダードモード」と「プライベートモード」という２つの動作モードを有している。スタンダードモードとは、複数のクライアント端末２０（２０ａ，・・・）でサーバ１０上の仮想ディスク２２ｂを共有して使用するモードであり、システムを通常の運用環境で動作させるためのモードである。一方、プライベートモードとは、サーバ１０上の仮想ディスク２２ｂに１台のクライアント端末が直接書き込みすることができるモードであり、システムを保守（メンテナンス）環境で動作させるためのモードである。プライベートモードに設定された状態で端末を起動することにより、ＯＳやプログラムのアップデートや新規インストール或いは設定変更を行うなど、仮想ディスクのデータに変更を加えることができる。スタンダードモードでは、ライトキャッシュが有効であり、端末２０が書き込みを行ってもサーバ１０上の仮想ディスク２２ｂが変更されることは無く、端末２０ａが再起動するたびに一般的には初期状態の仮想ディスク２２ｂで起動する。再起動時に初期化をすることで、仮想ディスクの内容が安易に変更されない。また、プライベートモードでは、ライトキャッシュが無効であり、クライアント端末２０が書き込みを行うとサーバ１０上の仮想ディスク２２ｂが変更される。

図２は、本実施形態のネットワークブートシステムにおける変更領域マップを説明するための概念図である。図２に示すように、サーバ１０の物理ディスク１１上には、各リビジョン（・・・, Rev.8, Rev9）で管理された、クライアント端末２０ａのディスクイメージと、そのディスクイメージの世代管理データとしての変更領域マップと、管理フラグとしてのダーティフラグとが保存されている。例えば、端末２０ａのリビジョン８のディスクイメージ２２ａと、ディスクイメージ２２ａの世代管理データとしての変更領域マップＭと、ダーティフラグＤとが保存されている。また、端末２０ａの物理ディスク２１ａ上には、上述のリードキャッシュドライバが読み出したキャッシュデータと、リビジョン８のキャッシュ管理テーブルＴ１とが保存されている。一般的に端末２０ａの物理メモリ上には、書き換え管理テーブルＴ２が保存される。書き換え管理テーブルＴ２は、物理ディスク２１ａ上に保存されていてもよい。

リビジョン８のキャッシュ管理テーブルＴ１は、読み出しキャッシュ領域Ａｃ内にリビジョン８のディスクイメージ２２ａのキャッシュデータが存在するかどうかを示すデータであり、例えば、キャッシュデータが有る領域（セクタ）を１で、キャッシュデータが無い領域を０でそれぞれ示すビット列である。なお、リビジョン８のキャッシュ管理テーブルＴ１はリビジョン８のキャッシュデータを管理しており、そのリビジョン８のキャッシュデータはリビジョン８のディスクイメージ２２ａに対応付けされている。キャッシュ管理テーブルＴ１は、端末２０ａの物理メモリに読み込まれ、定期的にキャッシュ管理領域へと書き戻される。

書き換え管理テーブルＴ２は、リビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータに対して書き込み要求信号が有ったか無かったかを示すデータであって、読み出しキャッシュ領域Ａｃ内に保存されたリビジョン８のディスクイメージ２２ａのキャッシュデータに対応付けされている。例えば、書き込み要求信号が有ったディスクイメージ２２ａのデータに対応する読み出しキャッシュ領域Ａｃ内の領域（セクタ）を１で、書き込み要求信号が無かったディスクイメージ２２ａのデータに対応する読み出しキャッシュ領域Ａｃ内の領域を０でそれぞれ示すビット列である。書き換え管理テーブルＴ２は、端末２０ａの物理メモリに読み込まれる。

変更領域マップＭは、クライアント端末２０ａの仮想ディスク２２ｂ（サーバ１０上のディスクイメージ２２ａ）のリビジョンの遷移を世代管理するための世代管理データであり、主に２つの異なるリビジョン間でディスクイメージ２２ａ内のどの領域のデータが変更されたかを示すデータである。また、２つの異なるリビジョン間でなくても、基準とするリビジョンからディスクイメージ２２ａ内のどの領域のデータが変更されたかを示すデータであってもよい。変更領域マップＭは、例えば、リビジョン８のディスクイメージ２２ａを基準に変更された領域を１で、変更されていない領域を０でそれぞれ示すビット列である。リビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータを変更する際には、変更領域マップＭではその変更するデータに対応する領域が１に更新される。ここで、リビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータに対しての書き込み要求信号によりリビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータが変更されたと考えると、変更領域マップＭは、書き換え管理テーブルＴ２と同じサイズで同じように取り扱うことができる。

ダーティフラグＤは、主にリビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータが変更作業中のものであるかどうかを示すデータであり、例えば、ディスクイメージ２２ａのデータが変更作業中のものである場合には１を、ディスクイメージ２２ａのデータが変更作業中のものでない場合には０をそれぞれ示す１ビットデータである。リビジョン８のディスクイメージ２２ａの一部に保存領域が設けられ、ダーティフラグＤはその保存領域に保存される。ダーティフラグＤは、リビジョン８のディスクイメージ２２ａが変更作業中であることを全てのクライアント端末に伝える手段として機能する。クライアント端末２０ａのリードキャッシュドライバは、ダーティフラグＤの値が１である場合、すなわち、リビジョン８のディスクイメージ２２ａが変更作業中であれば、端末２０ａ内のキャッシュを利用しない。また、ダーティフラグＤの値が０である場合、すなわち、リビジョン８のディスクイメージ２２ａが変更中ではないクリーンな状態であれば、端末２０ａ内のキャッシュを利用する。

サーバ１０側でリビジョン８のディスクイメージ２２ａをリビジョン９のディスクイメージ２２ａに改訂する場合やリビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータを変更する場合、まず、プライベートモードでクライアント端末２０ａを起動する。このとき、ダーティフラグＤを１にする。なお、ダーティフラグＤが１であってもディスクイメージ２２ａのデータは変更されていなくてもよい。これにより、以後クライアント端末２０ａの起動時にダーティフラグＤが１である場合には、プライベートモードで２回目以降の起動であることを確認することができ、サーバ側のリビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータに何らかの変更が加えられていると判断できる。

そこで、クライアント端末２０ａの起動時にダーティフラグＤが１である場合、リードキャッシュ機構は、書き換え管理テーブルＴ２を変更領域マップＭに置き換えて、具体的には、書き換え管理テーブルＴ２に変更領域マップＭをコピーして、その書き換え管理テーブルＴ２をキャッシュ管理テーブルＴ１に適用することでディスクイメージ２２ａが変更されなかった領域、すなわち、リビジョン８のディスクイメージ２２ａのキャッシュデータをそのまま利用できる領域を特定し、そのキャッシュデータを有効に利用することができる。これにより、クライアント端末２０ａからサーバ１０へのネットワークアクセスを低減してクライアント端末２０ａの起動速度や動作が低下することを抑えることができる。次に、変更領域マップＭがコピーされた書き換え管理テーブルＴ２をキャッシュ管理テーブルＴ１に適用する方法について説明する。

図３は、本実施形態のネットワークブートシステムにおいて書き換え管理テーブルが適用されたキャッシュ管理テーブルを説明する概念図である。図３（ａ）はリビジョン８のキャッシュ管理テーブルの一例を示す図であり、図３（ｂ）は変更領域マップＭがコピーされた書き換え管理テーブルの一例を示す図であり、図３（ｃ）は書き換え管理テーブルをキャッシュ管理テーブルに適用する方法の一例を示す図である。

図３（ａ）に示すように、リビジョン８のキャッシュ管理テーブルＴ１は、セクタＡで１、セクタＢで０、セクタＣで１である。これは、端末２０ａの読み出しキャッシュ領域のセクタＡ及びＣでリビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータが既にキャッシュデータとして保存されている（キャッシュ済みである）こと、及びセクタＢでキャッシュデータが無い（未キャッシュである）ことを示している。リードキャッシュ機構は、このリビジョン８のキャッシュ管理テーブルＴ１を参照することで、キャッシュ済みのセクタのキャッシュデータにアクセスすることができ、リビジョン８のディスクイメージ２２ａにおいて未キャッシュの領域に対応するデータを読み込んだ際にはキャッシュデータとして保存することができる。

図３（ｂ）に示すように、変更領域マップＭがコピーされた書き換え管理テーブルＴ２は、セクタＡで１、セクタＢで１、セクタＣで０とそれ以外のセクタで０である。これは、プライベートモードでリビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータに変更が加えられたときに、読み出しキャッシュ領域のセクタＡ及びＢが変更が加えられた領域（変更領域）であること、及びセクタＣとそれ以外のセクタが変更されなかった領域（未変更領域）であることを示している。

変更領域マップＭ及び書き換え管理テーブルＴ２は、いずれもディスクイメージ（仮想ディスク）２２ａへの書き込みによって変更された領域に対応する読み出しキャッシュ領域、例えばハードディスクではセクタを示すだけであり、その領域内のデータの中身については一切情報を保持しない。このため、変更領域マップＭ及び書き換え管理テーブルＴ２の容量サイズはいずれもディスクイメージ２２ａのサイズよりもはるかに小さくすることができる。例えば、現状のハードディスク等の記録単位を例にとり、１セクタに５１２バイトのデータが保存されるなら、５１２バイト（＝４０９６ビット）あたり１ビットとなるため、仮想ディスクの容量の１／４０９６（＝１ビット／５１２バイト）のサイズでよいことがわかる。

図３（ｃ）に示すように、リビジョン８のキャッシュデータを利用できるかどうかを示すテーブルＴ３は、セクタＡで０、セクタＢで０、セクタＣで１である。これは、クライアント端末２０ａの読み出しキャッシュ領域のセクタＡでは、リビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータが既にキャッシュデータとして保存されている（キャッシュ済みである）が、変更が加えられた領域であるため利用できないことを示している。セクタＢでは、キャッシュデータは無い（未キャッシュである）が、変更が加えられた領域であるため利用できないことを示している。セクタＣでは、リビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータが既にキャッシュデータとして保存され（キャッシュ済みであり）、変更が加えられていない領域であるため利用できることを示している。なお、０となっている他のセクタでは、キャッシュデータが無く（未キャッシュであり）、変更も加えられていない領域であることも含まれる。いずれにしてもリビジョン８のディスクイメージ２２ａのキャッシュデータが利用できるセクタは１であり、キャッシュデータが利用できないセクタは０で示されている。

テーブルＴ３は、書き換え管理テーブルＴ２における読み出しキャッシュ領域の変更の有ったセクタＡ及びＢを抽出し、リビジョン８のキャッシュ管理テーブルＴ１のセクタＡ及びＢを０（キャッシュが利用できない状態）にする、すなわち、キャッシュ管理テーブルＴ１と書き換え管理テーブルＴ２の否定との論理積を求めることで得ることができる。リードキャッシュ機構は、テーブルＴ３を用いることでリビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータに変更が加えられていないリビジョン８のキャッシュデータを有効に利用することができる。

本実施形態のネットワークブートシステム１００は、プライベートモードでクライアント端末２０ａの２回目以降の起動であっても、書き換え管理テーブルＴ２を変更領域マップＭに置き換えてキャッシュ管理テーブルＴ１に適用することでリビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータに変更が加えられていないリビジョン８のキャッシュデータを有効に利用することができる。そのため、クライアント端末２０ａの起動速度や動作が低下することを抑えることができる。

図４は、本実施形態のネットワークブートシステムにおいてリードキャッシュ機構が起動する流れの一例を示すフローチャートである。まず、プライベートモードでクライアント端末が２回目以降の起動であるかどうか判定する（Ｓ１）。このとき、フラグ保存領域に保存されたダーティフラグを確認することで容易に判定することができる。なお、変更領域マップを確認して判定してもよい。次に、プライベートモードでクライアント端末が２回目以降の起動である場合、書き換え管理テーブルを変更領域マップに置き換える（Ｓ２）。このとき、書き換え管理テーブルに変更領域マップをコピーするようにしてもよい。次に、書き換え管理テーブルをキャッシュ管理テーブルに適用する（Ｓ３）。これにより、キャッシュデータの利用できる領域又は利用できない領域を判別することができ、変更の有ったキャッシュデータを利用しないようにしつつリードキャッシュを起動させる（Ｓ４）。リードキャッシュ機構が以上の手順を処理するプログラムを備えることにより、リードキャッシュ機構はプライベートモードでクライアント端末２０ａの２回目以降の起動であっても、クライアント端末に保存されたキャッシュデータを有効に利用することができる。

本実施形態のネットワークブートシステムは、プライベートモードで起動した後、スタンダードモードに変更したような場合でも、「リビジョンを更新することなく」スタンダードモードで起動すれば、クライアント端末に保存されたキャッシュデータを有効に利用できる。具体的には、リビジョンの更新を忘れた場合、リビジョンの更新が不要な程度の軽微なディスクイメージのデータの変更作業の場合、リビジョンの更新に何らかの意味を持たせて各端末で作業をする場合、また、プライベートモードでディスクの更新作業をする過程において一時的にスタンダードモードに変更して複数の端末での動作試験を行いたい場合等が考えられる。

図１及び図２に示すように、本実施形態のネットワークブートシステム１００は、プライベートモードでクライアント端末２０ａを起動した後にクライアント端末２０ａの電源を一旦ＯＦＦにし、スタンダードモードに変更し、リビジョンを８から９に更新することなくその後クライアント端末２０（２０ａ，・・・）のいずれかで起動するようにしても、上記手順と同様に、例えば、クライアント端末２０ａにおいて書き換え管理テーブルＴ２を変更領域マップＭに置き換えてキャッシュ管理テーブルＴ１に適用することでリビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータに変更が加えられていないリビジョン８のキャッシュデータを有効に利用することができる。そのため、クライアント端末２０（２０ａ，・・・）の起動速度や動作が低下することを抑えることができる。特に、リビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータの変更作業に時間を要する場合には、上述のプライベートモードでクライアント端末２０ａの２回目以降の起動時の起動方法と併用することで、プライベートモード又はスタンダードモードに適宜変更しても各端末でリードキャッシュを起動してキャッシュデータを有効に利用することができる。

本実施形態のネットワークブートシステムでは、ダーティフラグＤの値により各リビジョンのディスクイメージのデータが変更作業中のものであるかどうか、具体的には、プライベートモードでクライアント端末の２回目以降の起動であるかどうかの判定をしているが、同じようにダーティフラグＤを用いて「プライベートモードで起動した後に、リビジョンを更新することなくスタンダードモードに変更した後の起動であるかどうか」の判定をするようにしてもよい。例えば、ダーティフラグＤは、プライベートモードで起動時に１の値が書き込まれ、リビジョンの更新時に０の値が書き込まれるデータであって、リビジョン８のディスクイメージ２２ａのデータが変更作業中のものである場合には１を、ディスクイメージ２２ａのデータが変更作業中のものでない場合には０をそれぞれ示す１ビットデータとし、スタンダードモードで起動しているにも関わらずダーティフラグＤが１の場合、「プライベートモードで起動した後に、リビジョンを更新することなくスタンダードモードに変更した後の起動である」と判定する。また、ダーティフラグＤの他にフラグを用いて判定するようにしてもよい。

本実施形態のネットワークブートシステムは、多数のクライアント端末がデスクトップ環境を利用するＶＤＩ（Virtual Desktop Infrastructure）の環境下においても非常に有効である。従来のＶＤＩの環境下では、サーバ上に各クライアント端末に対応する仮想化されたデスクトップＯＳがそれぞれ保存されており、保守作業ではその仮想化されたデスクトップＯＳをそれぞれ対象として実施されていた。

本実施形態のネットワークブートシステムでは、プライベートモードでサーバ上に集約された仮想化されたデスクトップＯＳを保守するだけでよく、さらに、どのクライアント端末からでもプライベートモードで保守作業が実施でき、その保守作業時にはクライアント端末に保存されたキャッシュデータを有効に利用することができるため、より効率よく保守作業を実施することができる。

会社等の個人用端末を仮想ＰＣ環境に移行させることを目的としたＶＤＩ環境においては、端末を再起動して端末の環境が初期状態に復元されることは必ずしも求められず、むしろ、端末を再起動しても端末の環境が前回の作業終了時の環境と同じであることが求められる。また、個々の仮想ＰＣに対してハードディスクの領域を割り当てるようなシステムでは、それぞれの仮想ＰＣに対してＯＳやアプリケーションのための必要な物理ディスク容量が大きくなり、物理ディスクに共通のデータが多数分散することになってしまう。

そのため、本実施形態のネットワークブートシステムでは、ＶＤＩ環境において端末２０を再起動しても前回の作業終了時の環境と同じ環境が保持されるように、図２に示すように上記書き込み管理テーブルＴ２をクライアント端末２０ａ内の物理メモリ２３ａ上ではなくディスク２１ａ上に保存しておく。これにより、それぞれの仮想ＰＣに対してＯＳやアプリケーションのための必要な物理ディスク容量を抑えて、端末２０の電源を切っても書き込み管理テーブルＴ２とライトキャッシュとのデータはディスク２１ａ上に保持され、端末２０の次回起動時には書き込み管理テーブルＴ２とライトキャッシュのデータを継続して利用することができる。

１０ サーバ（ネットワークブートサーバ）
１１ 物理ディスク（ハードディスク）
２０ クライアント端末
２０ａ クライアント端末
２１ａ 物理ディスク
２２ｂ 仮想ディスク（ｖＤｉｓｋ）
２３ａ 物理メモリ
３０ ネットワーク
１００ ネットワークブートシステム
Ａｃ 読み出しキャッシュ領域
Ｄ ダーティフラグ
Ｍ 変更領域マップ（世代管理データ）
Ｔ１ キャッシュ管理テーブル
Ｔ２ 書き換え管理テーブル
Ｔ３ リビジョン８のキャッシュデータを利用できるかどうかを示すテーブル

Claims (15)

1. クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして提供するネットワークブートサーバと、物理的な記憶装置を備えたクライアント端末とがネットワークを介して接続され、
   前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータを前記記憶装置にキャッシュデータとして保存するリードキャッシュ機構を備えたネットワークブートシステムであって、
   前記記憶装置の読み出しキャッシュ領域内にキャッシュデータが存在するかどうかを示すキャッシュ管理テーブルと、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための２つの異なるリビジョン間で又は基準とするリビジョンからディスクイメージ内のどの領域のデータが変更されたかを示す世代管理データと前記クライアント端末側のライトキャッシュを管理するためのあるリビジョンのディスクイメージのデータに対して書き込み要求信号が有ったか無かったかを示すデータである書き換え管理テーブルとを備え、
   前記リードキャッシュ機構は、
   前記クライアント端末が前記ライトキャッシュにキャッシュすることなく前記仮想ディスクに書き込みするプライベートモードであって前記クライアント端末の２回目以降の起動時には、
   前記キャッシュ管理テーブルを変更することなく
   前記世代管理データを前記書き換え管理テーブルにコピーして
   リードキャッシュであるキャッシュデータのうち、変更の有ったキャッシュデータのみを利用しないようにしつつリードキャッシュを起動する
   ことを特徴とするネットワークブートシステム。
2. 前記書き換え管理テーブルは前記クライアント端末側に保存され、
   前記プライベートモードであって前記クライアント端末の２回目以降の起動時には、
   前記世代管理データが前記書き換え管理テーブルにコピーされている
   ことを特徴とする請求項１記載のネットワークブートシステム。
3. 前記仮想ディスクの一部に、前記プライベートモードで前記クライアント端末の起動時に一定値Ｐを、前記プライベートモード終了時に一定値Ｐ以外の値をそれぞれ書き込むための少なくとも１ビットの保存領域を備え、
   前記リードキャッシュ機構は、
   前記保存領域の値が一定値Ｐである場合には、
   前記プライベートモードで前記クライアント端末の２回目以降の起動であると判定してリードキャッシュを起動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のネットワークブートシステム。
4. クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして前記端末にネットワークを介して提供するネットワークブートサーバであって、
   前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータをキャッシュデータとして保存するリードキャッシュ機構とを備え、
   前記クライアント端末は、前記キャッシュデータが存在するかどうかを示すキャッシュ管理テーブルと、ライトキャッシュを管理するための書き換え管理テーブルとを備え、
   前記ネットワークブートサーバは、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための２つの異なるリビジョン間で又は基準とするリビジョンからディスクイメージ内のどの領域のデータが変更されたかを示す世代管理データを有し、
   前記世代管理データは、前記クライアント端末が前記ライトキャッシュにキャッシュすることなく前記仮想ディスクに書き込みするプライベートモードであって前記クライアント端末の２回目以降の起動時に、前記キャッシュ管理テーブルを変更することなく前記書き換え管理テーブルにコピーされる
   ことを特徴とするネットワークブートサーバ。
5. クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして提供するネットワークブートサーバとネットワークを介して接続されたネットワークブートシステムにおけるクライアント端末であって、
   前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータを記憶装置にキャッシュデータとして保存するリードキャッシュ機構を備え、
   前記ネットワークブートサーバは、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための世代管理データを有し、
   前記クライアント端末は、前記キャッシュデータが存在するかどうかを示すキャッシュ管理テーブルと、ライトキャッシュを管理するための書き換え管理テーブルとを備え、
   前記書き換え管理テーブルには、前記クライアント端末が前記ライトキャッシュにキャッシュすることなく前記仮想ディスクに書き込みするプライベートモードであって前記クライアント端末の２回目以降の起動時に、前記キャッシュ管理テーブルを変更することなく前記世代管理データがコピーされる
   ことを特徴とするクライアント端末。
6. クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして提供するネットワークブートサーバと、クライアント端末とがネットワークを介して接続され、
   前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータをキャッシュデータとして端末に保存するリードキャッシュ機構を備え、
   前記キャッシュデータが存在するかどうかを示すキャッシュ管理テーブルと、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための２つの異なるリビジョン間で又は基準とするリビジョンからディスクイメージ内のどの領域のデータが変更されたかを示す世代管理データと前記クライアント端末側のライトキャッシュを管理するためのあるリビジョンのディスクイメージのデータに対して書き込み要求信号が有ったか無かったかを示すデータである書き換え管理テーブルとを備えたネットワークブートシステムのリードキャッシュ機構の起動方法であって、
   前記クライアント端末が前記ライトキャッシュにキャッシュすることなく前記仮想ディスクに書き込みするプライベートモードであって前記クライアント端末が２回目以降の起動であるかどうかを判定する判定工程と、
   前記プライベートモードであって前記クライアント端末の２回目以降の起動である場合、前記キャッシュ管理テーブルを変更することなく前記世代管理データを前記クライアント端末の書き換え管理テーブルにコピーする工程と、
   前記世代管理データがコピーされた書き換え管理テーブルを用いてリードキャッシュであるキャッシュデータのうち、変更の有ったキャッシュデータのみを利用しないようにしつつリードキャッシュを起動する工程とを含む
   ことを特徴とするリードキャッシュ機構の起動方法。
7. 前記仮想ディスクの一部に、前記プライベートモードで前記クライアント端末の起動時に一定値Ｐを、前記プライベートモード終了時に一定値Ｐ以外の値をそれぞれ書き込むための少なくとも１ビットの保存領域を備え、
   前記判定工程は、前記保存領域の値が一定値Ｐである場合に前記クライアント端末の起動が前記プライベートモードであって前記クライアント端末が２回目以降の起動であると判定する工程を含む
   ことを特徴とする請求項６記載のリードキャッシュ機構の起動方法。
8. クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして提供するネットワークブートサーバと、物理的な記憶装置を備えたクライアント端末とがネットワークを介して接続され、
   前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータを前記記憶装置にキャッシュデータとして保存するリードキャッシュ機構を備えたネットワークブートシステムであって、
   前記キャッシュデータが存在するかどうかを示すキャッシュ管理テーブルと、
   前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための２つの異なるリビジョン間で又は基準とするリビジョンからディスクイメージ内のどの領域のデータが変更されたかを示す世代管理データと前記クライアント端末側のライトキャッシュを管理するためのあるリビジョンのディスクイメージのデータに対して書き込み要求信号が有ったか無かったかを示すデータである書き換え管理テーブルとを備え、
   前記リードキャッシュ機構は、
   前記クライアント端末が前記ライトキャッシュにキャッシュすることなく前記仮想ディスクに書き込みするプライベートモードで起動した後にリビジョンを更新することなく前記仮想ディスクを共有して使用するスタンダードモードに変更した後の起動時には、
   前記キャッシュ管理テーブルを変更することなく
   前記世代管理データを書き換え管理テーブルにコピーして
   リードキャッシュであるキャッシュデータのうち、変更の有ったキャッシュデータのみを利用しないようにしつつリードキャッシュを起動する
   ことを特徴とするネットワークブートシステム。
9. 前記書き換え管理テーブルは前記クライアント端末側に保存される
   ことを特徴とする請求項８記載のネットワークブートシステム。
10. 前記仮想ディスクの一部に、前記プライベートモードで前記クライアント端末の起動時に一定値Ｐ’を、リビジョンの更新時に一定値Ｐ’以外の値をそれぞれ書き込むための少なくとも１ビットの保存領域を備え、
    前記リードキャッシュ機構は、
    前記スタンダードモードで起動中に前記保存領域の値が一定値Ｐ’である場合には、
    前記プライベートモードで起動した後にリビジョンを更新することなく前記スタンダードモードに変更した後の起動であると判定してリードキャッシュを起動することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のネットワークブートシステム。
11. クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして前記端末にネットワークを介して提供するネットワークブートサーバであって、
    前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータをキャッシュデータとして保存するリードキャッシュ機構とを備え、
    前記クライアント端末は、前記キャッシュデータが存在するかどうかを示すキャッシュ管理テーブルと、ライトキャッシュを管理するためのあるリビジョンのディスクイメージのデータに対して書き込み要求信号が有ったか無かったかを示すデータである書き換え管理テーブルとを備え、
    前記ネットワークブートサーバは、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための２つの異なるリビジョン間で又は基準とするリビジョンからディスクイメージ内のどの領域のデータが変更されたかを示す世代管理データを有し、
    前記世代管理データは、前記クライアント端末が前記ライトキャッシュにキャッシュすることなく前記仮想ディスクに書き込みするプライベートモードで起動した後にリビジョンを更新することなく前記仮想ディスクを共有して使用するスタンダードモードに変更した後の起動時に、前記キャッシュ管理テーブルを変更することなく前記書き換え管理テーブルにコピーされる
    ことを特徴とするネットワークブートサーバ。
12. クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして提供するネットワークブートサーバとネットワークを介して接続されたネットワークブートシステムにおけるクライアント端末であって、
    前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータを記憶装置にキャッシュデータとして保存するリードキャッシュ機構を備え、
    前記ネットワークブートサーバは、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための２つの異なるリビジョン間で又は基準とするリビジョンからディスクイメージ内のどの領域のデータが変更されたかを示す世代管理データを有し、
    前記クライアント端末は、前記キャッシュデータが存在するかどうかを示すあるリビジョンのディスクイメージのデータに対して書き込み要求信号が有ったか無かったかを示すデータであるキャッシュ管理テーブルと、ライトキャッシュを管理するための書き換え管理テーブルとを備え、
    前記書き換え管理テーブルには、前記クライアント端末が前記ライトキャッシュにキャッシュすることなく前記仮想ディスクに書き込みするプライベートモードで起動した後にリビジョンを更新することなく前記仮想ディスクを共有して使用するスタンダードモードに変更した後の起動時に、前記キャッシュ管理テーブルを変更することなく前記世代管理データがコピーされる
    ことを特徴とするクライアント端末。
13. クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして提供するネットワークブートサーバと、クライアント端末とがネットワークを介して接続され、
    前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータをキャッシュデータとして端末に保存するリードキャッシュ機構を備え、
    前記キャッシュデータが存在するかどうかを示すあるリビジョンのディスクイメージのデータに対して書き込み要求信号が有ったか無かったかを示すデータであるキャッシュ管理テーブルと、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための２つの異なるリビジョン間で又は基準とするリビジョンからディスクイメージ内のどの領域のデータが変更されたかを示す世代管理データと、
    前記クライアント端末側のライトキャッシュを管理するための書き換え管理テーブルとを備えたネットワークブートシステムのリードキャッシュ機構の起動方法であって、
    前記クライアント端末が前記ライトキャッシュにキャッシュすることなく前記仮想ディスクに書き込みするプライベートモードで起動した後にリビジョンを更新することなく前記仮想ディスクを共有して使用するスタンダードモードに変更した後の起動であるかどうかを判定する判定工程と、
    前記プライベートモードで起動した後にリビジョンを更新することなく前記スタンダードモードに変更した後の起動である場合、前記キャッシュ管理テーブルを変更することなく前記世代管理データを前記クライアント端末の書き換え管理テーブルにコピーする工程と、
    コピーされた書き換え管理テーブルを用いてリードキャッシュであるキャッシュデータのうち、変更の有ったキャッシュデータのみを利用しないようにしつつリードキャッシュを起動する工程とを含む
    ことを特徴とするリードキャッシュ機構の起動方法。
14. 前記仮想ディスクの一部に、前記プライベートモードで前記クライアント端末の起動時に一定値Ｐ’を、リビジョンの更新時に一定値Ｐ’以外の値をそれぞれ書き込むための少なくとも１ビットの保存領域を備え、
    前記判定工程は、前記スタンダードモードで起動中に前記保存領域の値が一定値Ｐ’である場合に前記プライベートモードで起動した後にリビジョンを更新することなく前記スタンダードモードに変更した後の起動であると判定する工程を含む
    ことを特徴とする請求項１３記載のリードキャッシュ機構の起動方法。
15. クライアント端末上で動作するオペレーティングシステムを含むディスクイメージを仮想ディスクとして提供するネットワークブートサーバと、クライアント端末とがネットワークを介して接続され、
    前記オペレーティングシステムは、前記サーバから読み出したデータをキャッシュデータとして端末に保存するリードキャッシュ機構を備え、
    前記キャッシュデータが存在するかどうかを示すあるリビジョンのディスクイメージのデータに対して書き込み要求信号が有ったか無かったかを示すデータであるキャッシュ管理テーブルと、前記仮想ディスクの改訂情報を表すリビジョンの遷移を世代管理するための２つの異なるリビジョン間で又は基準とするリビジョンからディスクイメージ内のどの領域のデータが変更されたかを示す世代管理データと、
    前記クライアント端末側のライトキャッシュを管理するための書き換え管理テーブルとを備えたネットワークブートシステムのリードキャッシュ機構の起動方法であって、
    前記仮想ディスクの変更作業中の起動であるかどうかを判定する判定工程と、
    前記仮想ディスクの変更作業中の起動である場合、前記キャッシュ管理テーブルを変更することなく前記世代管理データを前記クライアント端末の書き換え管理テーブルにコピーする工程と、
    コピーされた書き換え管理テーブルを用いてリードキャッシュであるキャッシュデータのうち、変更の有ったキャッシュデータのみを利用しないようにしつつリードキャッシュを起動する工程とを含み、
    前記仮想ディスクの一部に、前記クライアント端末が前記ライトキャッシュにキャッシュすることなく前記仮想ディスクに書き込みするプライベートモードで前記クライアント端末の起動時に一定値Ｐを、リビジョンの更新時に一定値Ｐ以外の値をそれぞれ書き込むための少なくとも１ビットの保存領域を備え、
    前記判定工程は、前記保存領域の値が一定値Ｐである場合に前記仮想ディスクの変更作業中の起動であると判定する
    ことを特徴とするリードキャッシュ機構の起動方法。

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