JPH0346046A - フアイルデータ管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、計算機システム内のファイルデータを記憶階
層上に配置してファイルアクセスの総体的な高速化をは
かるファイルデータ管理システムにおいて、記憶制御を
効率良く実現するに好適な、ファイルデータ管理方法、
及びそこで利用するに好適な、データへの繰返しアクセ
ス検出装置に係るものである。

〔従来の技術〕

計算機システムでは、高機能化、＾性能化を図るため、
速度と容量の異なる複数の記憶階層を制御することがし
ばしば行なわれる。例えば、仮想記憶空間を実現するた
めのページングや、データベースシステムにおけるバッ
ファ管理などがある。

これらの制御における基本的な考え方は、使用頻度の高
いデータを高速な記憶階層に保持し、頻度の低いものを
低速記憶階層に追い出すことである。

データベースのような一般のファイルのアクセスに記憶
階層制御を適用する場合、ファイルデータを主記憶上に
置いておき、アクセス要求の際は、このメモリ上のデー
タを用いて、当該要求を処理する。プロセッサの速度に
比べて著しく低速な実入出力が解消され、処理の高速化
が図れる。

あるファイルの全てのデータが極めて頻繁にアクセスさ
れ、しかも全てのデータを納めるだけの実記憶容量があ
るならば、当該ファイルの全てのデータを実記慎上に常
駐させるとその効果は著しい。しかし、一般にファイル
は、様々な形態で使用され、例えば、一部のデータのみ
が使用されるもの、−度アクセスされたら当分アクセス
の期待できないものも存在する。またメモリは品価であ
り、容量はシステムのファイル容量に比べ、はるかに少
ない。そこでファイルデータのメモリ上への配直にあた
っては、頻繁にアクセスされるファイル、ないしファイ
ル内のデータを選択してメモリ上に配置する必要がある
。

上記のように全常駐としない場合、１０１時、メモリ上
にデータを読み込むかが問題となる。データベースのバ
ッファ制御の場合、オンデマンド、即ち、−回目のアク
セス要求の時に読み込んでおき。

それ以降のアクセスを高速化する方式が一般的である。

実際にどのデータが頻繁に使われるかは、一般には不明
である。実際には使われていないデータを検出してその
データを追い出し、新たなデータをロードする（リプレ
ースメント）。ページング制御などでは、１１１８１！
Ｉに姑づき近似的にリプレースすべきデータを決定する
アルゴリズムとして、ワーキングセット法、ＬＲＵ法が
知られている。

ワーキングセット法は、最近アクセスのあるデータを、
上位ｌｖＭに配置しておこうとするもので、ベージング
の制御で使用される。所定の時間（ウィンドウサイズ）
内にアクセスされるメモリ量は時により異なるため、メ
モリ負荷が変動するが、走行中のプログラムの性能を保
ｆｌｉｔする効果がある。

実現方法としては、定期的にアクセスの右無を各実記憶
単位（ページ）毎に盤視し、ある期間アクセスのないも
のを検出すると、当該ページを上粒階層から追い出す。

ＬＲＬＩ法は使用ｎＪ能なページの割り当て竜を固定し
ておき、・新たなページの割り当てを受けたいが、使用
中のページ量が前記ページ割り当て量を越える場合は、
使用中のページの中から一番古くアクセスされ、それ以
後アクセスされていないページを選んで、当該ページ上
のデータを上（ｅ％ｔ７層から追い出し、当該ページを
新しいページとじて使用する。使則ベージ量が固定され
るのでメモリ負荷は安定し、観測オーバヘッドも少ない
が、あるプロセスのアクセス範囲が広がると、システム
トータルのメモリには余裕があっても５当該プロセスの
ベージングが多発し、トータル性能にも影響が出るとい
う特徴がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ファイルデータを対象とした記憶階Ｍ制御の場合、ある
データへのアクセスは、一つのプログラムからは１目、
ないし２１！！ＩＮ度であり、当該データへのアクセス
頻度は個々のプログラムの振麹とは独立と考えてよい。

従ってプログラムの振舞の特徴付けを基礎にするワーキ
ングセット法は、この場合、適用好適ではない。

ＬＲＵ法を適用した場合、一過性のバースト的アクセス
に弱いという問題点がある。即ち、各データについては
−（ロ）限りのアクセスであるが、短時間に多数のデー
タをアクセスするプログラムが単発で動くと、再参照が
期待できないデータが大態矢メモリ上に残り、他の有効
なデータが押しだされてしまう。しかも、ファイルアク
セスの場合、一過性バーストアクセスは比較的多く見ら
れるアクセスパターンである。

以上のように、従来技術であるワーキングセット法、Ｌ
ＲＬＩ法ともに、一般フアイルアクセスにおける記憶階
にり管理方法としてはそれぞれ問題がある。本発明は一
般フアイルアクセスに適用適当なデータ管理方法を提供
することにある。

〔１に題を解決するための手段〕 上記問題点の解決のためには、アクセス回数がまだＩ回
で、今後再参照されるか台か不明なデータの群と、既に
２１！！１以上アクセスされ、従って、今後も再参照さ
れる可能性の高いデータの群を区別して管理し、リプレ
ースメントの必要な場合は。

先ずいずれかの群データをリプレースするかを決め、次
に選択した群の中からリプレースするデータを選ぶ。群
の選択はそれぞれの群のデータ量を考慮し１両群の容量
比が、あらかじめ定めである比率となるように選ぶ、各
群の内部ではＬＲＵ法に従ってデータを管理し、リプレ
ースメントを行う。

〔作用〕

上記手段によると、ＬＲ１Ｊ制御で問題となる一過性バ
ーストアクセスによりメモリ上にロードされたデータを
１回アクセスデータの群に閉じ込めることができ、この
範囲内でＬＲＵ制御をすれば、有効データを多く含む複
数回アクセスデータをおしだすことなく、早期に不要デ
ータを捨てることが出来る。

〔実施例〕

以ド、図を用いて１本発明の実施例について説明する。

第２図は本発明の一実施例における、制御ブロックとデ
ータの関連を示す構成図である。下位記憶階層（例えば
画集ディスク装置）２−４０にはオリジナルデータブロ
ック２４１が存在する。上位記憶階層（例えば主記憶装
置Ｉ′￥）２３０にはオリジナルデータのコピーを保持
するためのページを用意する。ページは何れのデータの
コピーも保持しない空きページ２３１とコピーデータを
保゛持する使用中ページ２３２にわかれる。各ページに
は制御ブロックＣＢ２８０を割り当て、空きページ２３
１は空きＣＢ２１１により、使用中ベージ２３２は使用
中のＣ，Ｂ２１２によりそれぞれ制御する。ＣＢ２８０
は対応するページ、例えばコピーデータ２３５の上位記
憶階層２３０における位置情報であるデータアドレス２
８１、当該ページのオリジナルデータ、例えば２４５を
固定するためのデータ識別子２８２、及び当該ページに
対する参照履歴を示す参照表ボッラグ２８３を備えてい
る。これらの制御ブリックは管理デープルＭ　Ｔ２９０
を用いて管理する。Ｍ’Ｌ’２９０にはＦ：空きページ
数２９１．Ｓ：１１！！Ｉアクセスデータ数２９２、Ｐ
複数アクセスのあったデータ数２９３゜られる要求パラ
メータＲＦ３００、及び使用中ＣＢ２１２を検索する際
に用いられる検索テーブルＲ’ｒ３１０の構成の一例を
示すブロック図である。要求パラメータＲＰ３００はア
クセスしたいオリジナルデータブロック識別子３０１、
要求冗が用意したユーザバッファ３２０のアドレス３０
２゜及び要求内容、即ち読み込み、書き込み医別をホす
フィールド３０３備える。検索テーブルＲ″ｒ３１０は
ＣＢアドレスを格納するフィールドの列であり、各エン
トリＲＴＥはデータ識別子により、選択することができ
る。ＲＴＥは該当するＣ）３をポイントしく３１１）、
あるいは値＝０により該当するＣＢがないことをバす（
３１２）。

第を図は第２図の構成を用いた一実施例における制御方
法をボした処理フロー図である。例えば、Ｒ）’３００
により受は付けた要求が読み込み要求であったとする（
即ち、読み書き区別フィールド３００に読み込みが指定
されている）。人力要求処理１００では、判定処理１１
０において、要求されたデータの識別子３０１を用いて
Ｒ’ｌ’　３１０を検索し、ＲＴＨ３１１の値により、
要求されたデータが上位記憶階層にあるか否かを判定す
る。

存在した場合は検索されたＣＢのＢフィールド、即ち参
照表示フラグ２８３の値により、当該データのアクセス
が９迄に１１！！ＩＬ／か参照されていない（Ｂ＝ｏｆ
ｆ）か、２回以上のアクセスがある（Ｂ＝ｏｎ）かを判
定する。既に２１！！ｌ以上のアクセスがなされたデー
タであれば直ちに転送処理１８０を行ない、処理を終え
る。まだ１回しか参照されていない場合は、計数処理土
９２においてＳ：１回アクセスベージ数２９２を１減じ
、Ｐ：２回以上アクセスされたページ数２９３に１加え
、更にボックス１９５においてＢ：参照表ボッラグ２８
３をｏｎ、即ち、２１！！ｌ以上参照のあったことを表
示する。

要求されたデータが上位記憶階層のページに無かった場
合は、判定処理１２０において、Ｆ：空きページ数２９
１の値により、空きページがあるか台かを調べる。空き
ページが存在する（Ｆ〉０の）場合は、ボックス１４０
にて空きＣＢを１つ確保し、当該データのデータ識別子
３０１、を確保したＣＢに格納する１次いでボックス１
９３では、Ｆ：空きページ数をｌ減じ、ＳニーｔＶ参照
ページ数に１加える０次にボックス１９７では、当から
当該ＣＢをポイントさせ、ページを登録する。

さらにボックス１７０では下泣記憶階層からオリジナル
データを確保したＣｋ３に対応する上位記憶階層のペー
ジに貌み込み、ボックス１９６においてＢ：参照表示フ
ラグをｏｎとし、参照間数はまだ１１！！ｌであること
を表示する。

要求されたページが上位記憶階層上になく、空きページ
もない場合は、いずれかの使用中ベージを奪い、当該ア
クセスに使用する。判定処β１１１３０では２回以上参
照されたページからページを奪うか、１回参照ページか
らページを奪うかを選択する。本実施例では、Ｐ：２回
以上参照さ゛れたページ数と、Ｓ：ＩＩｃ！ＩＬか参照
されていないページ数の比をに：定数２９４としてあら
かじめ与えておき、Ｐ／ＳとＫの大小により選択する。

即ち、（）’／Ｓ）＜Ｋの場合、１目参照ページを、そ
うでないとき２１！！ｌ以上参照ページを奪う対象とす
る。

Ｋの値は王より大きな（例えば２）を設定する。

これは１回参照ページ数を２１！２１以上参照ページ数
よりも小とし、結果としてページを辱うに当って−回参
照ページを優先して選択することを意味する。判定に従
い、１Ｍ参照ページをボックス１５０で奪った場合は、
１回参照ページが１１０１参照ベージとして再び使用さ
れるので、カウンタ類の更新は不要である。ボックス１
５１で２回以上参照ページを奪って使用する場合は、ボ
ックス１９４においてＳのカウントアツプ、Ｐのカウン
トダウンが必要である。

ボックス１９４では奪われたページの対応していた旧オ
リジナルデータへのアクセスが不ｌｌ１１であるように
、１８オリジナルデータのデータ識別子を当該ＣＢから
求め、対応するＲ　′ｒＥを求め、これをクリアし、そ
の無効化処理をする。以降のボックス１９７，１７０、
及び１９６における処理は前述の通りである。

ボックス１８０では、以上の処理により、上位記憶階層
のページにあるデータをユーザバッファに転送し、要求
処理を完ｒする。

第４図は本発明の第２の実施例の処理を示すフロー図で
ある。本図には第１図のボックス１９６における処理に
代わる処理のみがホされている。

当該第２の実施例の他の処理は第１図に示されたものと
同様である。

第４図のボックス１７０ではド位ｌＩ！￥Ｍにあるオリ
ジナルデータを上位Ｍｋ’Ｊの記憶装置に読み込む。

これは第１図の場合とｊ同様である。次に本実軸例では
ボックス４０１で示したステップで、当該データの再参
照のｕ１能性を判定する。これは例えば当該データが他
のデータをアクセスするために必要となるインデクス情
報を含む場合などに判断できる。あるいは再参照性に関
する情報を付加して入力要求し、その情報を使用するこ
ともできる。

当該ステップで、再参照性がいると判定された場合は、
ステップ４０２にて当該データを２１ＬＪ１以上参照の
あったデータとして管理するようにする。

そのために、２１０Ｉ以−ヒアクセスのあるデータのカ
ウンタを１減じ、２回以上アクセスのあったデータのカ
ウンタＰに１加３）する。更に当該データが２回以上ア
クセスされたデータであることを示すため、フラグＢ？
：ｏｎとする。一方再参照性が鳥いとは判定されなかっ
た場合は、ボックス１９６に示すステップにて、当該デ
ータが１回参照データである事を示すために、フラグＢ
をｏｆｆとする。当該ステップは第１図におけるボック
ス１９６と同様である。当該ステップでカウンタＳ及び
Ｐを変更しないのは、第１図のボックス１９３に示すス
テップでこれらのカウンタをＩＩＥＩ照データの登録と
して設定しているためである。勿論ステップ１９３を行
なわず、第４図のステップ４０１の後にこれ等のカウン
タ更新を行なうようにしてもかまわない。ステップ４０
２、及びステップ１９６のあとはボックス１８０示すス
テップに進み、ブタ要求へ当該データを転送すれば良い
。

〔発明効果〕

本発明によれば、１回参熱されたのみのデータと、２回
以上参照されたデータを区別して一ド位記憶階屑のデー
タの上位記憶階層のコピーページを管理し、前者を後者
よりもある範囲で優先的に上位記憶階にりから追い出す
ので、再参照の実績により今後も再参照が期待できるデ
ータが、　−Ｌ！！ＩＬか参照されておらず、今後の再
参照の可能性が小明であるデータ、特に一過性のバース
トアクセスのような単独参照データにより、追い出され
ることを防ぎ、上位記憶階層のヒツト率の向上と性能の
安定性を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における制御方法を示す処理
フロー図、第１５４は一実施例における制御ブロックと
データに関連する構ｆ＆図、第３図は一実施例における
ユーザの要求パラメータと制御ブロック検索テーブルの
構成図、第４図は本発明の第２の実施例における処理フ
ロー図。 １００・・・人力要求処理、２１１・・・仝き制御ブロ
ック、２１２・・・使用中制御ブロック、２３０・・・
上位記憶Ｍｋ４　（主記憶装置）、２３１・・・空きペ
ージ、２３２・・・使用中ページ、２３５・・・コピー
データ。 ２４０・・・ド位記憶Ｍ層（ディスク）、２４５・・・
オリジナルデータ、２８０・・・制御ブロック、２９０
・・・管理テーブル、３００・・・要求パラメータ、３
１０・・・検索テーブル、３１ｔ・・・検索テーブルエ
第 １ 区 猶 （２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アクセス速度のそれぞれ異なる複数の記憶階層を備
   える計算機システムであつて、低速な下位記憶階層のデ
   ータの一部を選択して、そのコピーを高速な上位記憶階
   層に配置し、下位記憶階層へのアクセスの一部を上位記
   憶階層へのアクセスに置き換えて、下位記憶階層へのア
   クセス要求を、平均的に上位記憶階層を用いた場合と同
   程度の速度で処理する記憶階層管理システムにおいて、 少なくとも上位記憶階層に配置されている下位記憶階層
   のデータのコピー毎に、当該コピーの参照回数が１回で
   あるか、２回以上であるかを検出し、 新たに下位記憶階層のデータのコピーを上位記憶階層に
   配置するため、上位記憶階層の領域を確保するにあたり
   、当該上位記憶階層の領域が不足した場合は、 既にそのコピーが上位記憶階層の領域を占めている各下
   位記憶階層上のデータの中から、当該新規データと上位
   記憶階層の記憶領域を交換するために上位記憶階層から
   追い出すデータを、その参照回数が１回であるか２回以
   上であるかをもとに選択することを特徴とするファイル
   データ管理方法。 ２、下位記憶階層上のデータのうち、少なくとも上位記
   憶階層に配置されているものに対する参照要求処理時に
   、当該データ毎の参照回数を計数し、当該計数値により
   、参照回数が１回のものと２回以上のものを区別するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項のファイルデータ
   管理方法。 ３、下位記憶階層上のデータの参照要求処理の際、当該
   データが上位記憶階層に既に配置してある場合には、当
   該データ管理情報中の２回以上の参照があつたことを示
   すフラグをオンとし、当該データが上位記憶階層上に存
   在しない場合には、新たに上位記憶階層上に領域を確保
   し、当該データのコピーを保持するとともに、当該コピ
   ーのデータ管理情報中の前記フラグをオフとしておき、
   当該フラグのオン／オフにより参照回数が当該データの
   参照回数が１回であるか２回以上であるかを区別するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項のファイルデータ
   管理方法。 ４、上位記憶階層上に配置してあるデータにより、１回
   参照データを参照順に検索できるように構成した１回参
   照ＬＲＵチェイン、及び２回以上参照されたデータを最
   終参照時からの経過時間の順序に検索可能であるように
   構成した２回以上参照ＬＲＵチェーンを構成し、上位記
   憶階層からデータを追い出す際、どちらのＬＲＵチェイ
   ンから追い出すデータを選択するかを決定するステップ
   を含むことを特徴とするファイルデータ管理方法。 ５、特許請求の範囲第４項において、２つのＬＲＵチェ
   インの長さを用いて、どちらのＬＲＵチェインからデー
   タを追い出すかを決定することを特徴とするファイルデ
   ータ管理方法。 ６、特許請求の範囲第５項において、１回参照ＬＲＵチ
   ェインの長さを２回参照ＬＲＵチェインの長さよりも短
   くなるように２つのＬＲＵチェインの長さの比をあらか
   じめ決めておき、追い出すデータを当該比に近くなるよ
   うに選択することを特徴とするファイルデータ管理方法
   。 ７、参照が一回しかないデータでも、将来の再参照が期
   待できることがあらかじめ分かつているものについては
   、始めから２回以上の参照があつたデータとして管理す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第
   ３図、第４項、第５項又は第６項のファイルデータ管理
   方法。