JPH04191947A - ディスクキャッシュのモード自動設定機構 - 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、ディスクキャッシュ装置の動作モードを選択
し、設定する機構に関する。

（従来の技術） ディスクキャッシュ装置は、磁気ディスク装置に対する
アクセス時間を短縮するために、主記憶装置に対するキ
ャッシュメモリの原理を利用して構成されたものである
。

第２図は、従来のディスクキャッシュ装置の構成図であ
る。

図示の装置は、ディスクキャッシュ装置２１と、ＣＰＵ
２５と、主記憶装置２６とから成る。

ディスクキャッシュ装置２１は、ディスクキャッシュ制
御部２２と、ディスクキャッシュメモリ２３と、磁気デ
ィスク装置２４とから成る。

ディスクキャッシュ制御部２２は、ディスクキャッシュ
メモリ２３と、磁気ディスク装置２４との間のデータの
転送等を制御する。

ディスクキャッシュメモリ２３は、ランダム・アクセス
・メモリ等から成り、磁気ディスク装置２４の一部のデ
ータを転記するためのものである・ディスクキャッシュ
メモリ２３には、磁気ディスク装置２４に格納されてい
るデータの一部の写しが記憶されている。この記憶単位
をブロックと呼ぶ。このブロックの大きさは、磁気ディ
スク装置の分割単位であるセクタの容量の整数倍である
。

磁気ディスク装置２４は、ハードディスク装置等から成
る。

ＣＰＵ２５は、ディスクキャッシュ装置２１内のデータ
を主記憶装置２６に読み出したり、主記憶装置２６上の
データを処理するものである。

主記憶装置２６は、ランダム・アクセス・メモリ等から
成り、処理すべきデータを一時的に記憶する。

次に、ＣＰＵ２５からのリードアクセス要求をディスク
キャッシュ装ｆｉ２１が受付けたときの動作の一例を説
明する。

第３図は、リードアクセス要求時のディスクキャッシュ
装置の動作の説明図である。

リードアクセスの対象となる磁気ディスク装置２４上の
すべてのデータの写しがディスクキャ・ンシュメモリ２
３上にある場合なリートヒツトと呼ぶ。そうでない場合
をリードミスと呼ぶ。

第３図（ａ）は、リードミス時の動作を示したものであ
る。リードアクセス要求■に対して磁気ディスク装置２
４をアクセスして要求データ■を主記憶装置２６に書き
込むと同時に、そのデータを含むブロックサイズ分のデ
ータ■をディスクキャッシュメモリ２３に書き込む。

第３図（ｂ）は、リードヒツト時の動作を示したもので
ある。リードアクセス要求■に対して、ディスクキャッ
シュメモリ２３上の該当データ■を読み出して主記憶装
置２６に書き込む。

ここで、ブロックサイズがリードアクセス対象のデータ
より小さい場合は、リードアクセス対象のデータが複数
のブロックにより構成される。

従って、リートアクセス時に、ディスクキャッシュメモ
リ２３上で複数のブロックのヒツト／ミスヒツトを判定
しなければならず、この検索に要する時間が大きくなる
。

逆に、ブロックサイズがリードアクセス対象のデータよ
り大きすぎる場合には、必要なデータだけを読み込む場
合に比べて磁気ディスク装置２４をアクセスする時間が
大きくなる。また、この場合は、ディスクキャッシュメ
モリ２３の容量を多く必要とするために効率が低下する
ことになる。

以上のことから、ブロックサイズとしては、１回のリー
ドアクセスで要求されるデータ量の数倍程度が適当であ
ると考えられる。

ディスクキャッシュ装置２１では、この他にも、磁気デ
ィスク装置２４のアドレスをディスクキャッシュメモリ
２３にマツピングする際のマツピング方式や、リードア
クセス対象のデータよりもディスクアドレスの先の部分
のデータを予めディスクキャッシュメモリ２３上に転記
するブリフェッチなどのいくつかの方式がある。これら
の方式のいずれを取るかということと、前述したブロッ
クサイズをどのようなサイズにするかということとの組
み合わせをディスクキャッシュ装置２１の動作モードと
呼ぶ。

上述したように、ディスクキャッシュ装置２１へのアク
セス要求のパターンによって動作モードの最適値は異な
るため、不適当な動作モードでは十分な効果が得られな
いことが考えられる。そこで、ディスクキャッシュ装置
２１では、アクセス要求のパターンや、リードヒツト／
リードミスの。

比率などを監視し、必要に応じてその動作モードを変更
することが必要である。

第４図は、従来のディスクキャッシュ装置の動作モード
の設定方法の説明図である。

ディスクキャッシュ装置２１は、その初期化開始時には
、装置に備えられたスイッチ等で設定されているデフォ
ルト値に基づいて自らの動作モードを設定する（ステッ
プ５４１）。オペレータ又はソフトウェアは、運用状態
のディスクキャッシュ装置２１の状況を監視しくステッ
プＳ４２．５４３）　、必要に応じてその時点で最適な
動作モードを選択しくステップＳ４４．５４５）、ディ
スクキャッシュ装置２１に設定指示する（ステップ５４
６）。そして、デフォルト値に基づいて設定された動作
モードでの運用状態を停止するため、ディスクキャッシ
ュメモリ２３が無効化される。この後、新たな動作モー
ドが設定され、運用状態とされる（ステップ５４７）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の技術には、次のような問
題があった。

即ち、従来の動作モードの設定方法では、ディスクキャ
ッシュ装置２１の運用状態をオペレータ又はソフトウェ
アが監視することが必要であるため、オペレータの負担
が増したり、専用のソフトウェアを開発しなければなら
ないという問題があった。

また、第４図の例のように、デフォルト値に基づいて動
作モードが設定される場合には、動作モードを変更する
際に、ディスクキャッシュメモリ上のすべてのデータを
無効化しなければならない。このように、運用中に動作
モードを変更すると、その後しばらくはディスクキャッ
シュ装置２１の効率が極端に低下するという問題があっ
た。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、ディスク
キャッシュ装置の運用状態を監視するためのオペレータ
の負担又は専用プログラムの作成を不要とし、更に運用
状態で動作モードを変更することによる一時的な効率低
下を防ぐため、ディスクキャッシュ装置に自動的に動作
モードを選択し、設定する機構を提供することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明のディスクキャッシュのモード自動設定機構は、
リード／ライトアクセス要求のデータ転送量毎の回数を
集計する集計テーブルと、最新の集計結果から選択した
動作モードの設定情報と、当該設定情報が有効か無効か
を示すフラグとをディスク装置の所定の領域に格納し、
ディスクキャッシュ装置の初期化時に、前記集計テーブ
ル、設定情報及びフラグをディスクキャッシュ装置内の
メモリに読み出し、前記集計テーブルに基づいて前記設
定情報を決定し、前記フラグが有効のときは、前記設定
情報によりディスクキャッシュの制御を行ない、毎回の
リード／ライトアクセスの集計は、ディスクキャッシュ
装置内のメモリ上のみで行ない、定期的にまとめてディ
スク装置内の集計テーブル、設定情報及びフラグを更新
させるようにしたことを特徴とするものである。

（作用） 本発明のディスクキャッシュのモード自動設定機構にお
いては、ディスク装置の所定の領域にリード／ライトア
クセス要求を集計したログ情報と過去のログ情報から選
択した動作モードの設定情報が格納されている。そして
、初期化時にその設定情報がディスクキャッシュ装置内
のメモリに読み出されて、動作モードが設定される。従
って、ディスクキャッシュ装置は、初期化時から最適な
動作モードで動作するようにされる。

（実施例） 第１図は、本発明に係るディスクキャッシュ装置の構成
図である。

図示の装置は、ディスクキャッシュ装置１と、−ＣＰ　
Ｕ　５と、主記憶装置６とから成る。

ディスクキャッシュ装置１は、ディスクキャッシュ制御
部２と、ディスクキャッシュメモリ３と、磁気ディスク
装置４とから成る。

ディスクキャッシュ制御部２は、ディスクキャッシュメ
モリ３と、磁気ディスク装置４との間のデータの転送等
を制御する。このディスクキャッシュ制御部２には、制
御用のＲＡＭｌ０が設けられている。

ディスクキャッシュメモリ３は、ランダム・アクセス・
メモリ等から成り、磁気ディスク装置４の一部のデータ
を転記するためのものである。

ディスクキャッシュメモリ３には、磁気ディスク装置４
に格納されているデータの一部の写しが記憶されている
。この記憶単位をブロックと呼ぶ。

このブロックの大きさは、磁気ディスク装置の分割単位
であるセクタの容量の整数倍である。

磁気ディスク装置４は、ハードディスク装置等から成り
、各種のデータを記憶している。磁気ディスク装置４に
は、ユーザ領域４１と、予備領域４２とが含まれている
。ユーザ領域４１は、ユーザが自由に使用できる領域で
ある。予備領域４２は、ユーザによっても、制御プログ
ラム等によっても使われない空き領域である。この予備
領域４２を用いて、後述する第５図に示すログ情報を格
納する。

ＣＰＵ５は、ディスクキャッシュ装置１内のデータを主
記憶装置６に読み出したり、主記憶装置６上のデータを
処理するものである。

主記憶装置６は、ランダム・アクセス・メモリ等から成
り、処理すべきデータを一時的に記憶する。

ＲＡＭｌ０には、磁気ディスク装置４の予備領域４２に
格納されたログ情報が転記される。

第５図は、本発明によるログ情報の構成例を示す図であ
る。

ログ情報は、設定情報と、集計情報とから成る。

設定情報は、■フラグ７と、ブロックサイズ８とから成
る。

■フラグ７は、設定情報の有効／無効を示す。

例えば、■フラグ７は“１”のとき設定情報が有効であ
ることを示し、“０”のとき設定情報が無効であること
を示す、ディスクキャッシュ装置１を一番最初に初期化
したときは、■フラグ７は、“Ｏ”となっている。

ブロックサイズ８は、磁気ディスク装置４とディスクキ
ャッシュメモリ３との間で転送されるブロックのサイズ
である。

集計情報９は、１回のアクセスにおけるデータ転送量毎
にアクセス回数を集計する情報である。

集計情報９は、ディスクキャッシュ装置ｌを一番最初に
初期化したときは、集計値がすべて“０”となっている
。

これらのログ情報は、ディスクキャッシュ装置の初期化
時に、磁気ディスク装置４からディスクキャッシュ制御
部２内のＲＡＭｌ０に読み出される。そして、アクセス
の都度、このＲＡＭｌ０上で書き換久ら九、定期的に磁
気ディスク装置４に書き戻される。このように、ログ情
報は、磁気ディスク装置４内に格納されているため、電
源断の状態でも保持される。

次に、上述した装置の初期化時の動作を説明する。

第６図は、ログ情報を基にした初期化処理のフローチャ
ートである。

まず、磁気ディスク装置４内のログ情報を読み出しくス
テップ５６１）、ディスクキャッシュ制御部２内のＲＡ
Ｍｌ０に格納する（ステップ５６２）、このとき、■フ
ラグ７は、“０”であるので（ステップ５６３）　、デ
ィスクキャッシュ装置１はスイッチ等で設定されている
デフォルト値により動作モードを自ら設定し、初期化処
理を終了して運用状態に移行する（ステップ５６４）。

一方、■フラグ７が“１”となった後は、後述するよう
に、ログ情報内の設定情報に基づいて動作モードが設定
される（ステップ５６５）。

次に、リード／ライトアクセス要求を受けたときの動作
を説明する。

第７図は、ログ情報の集計の一例のフローチャートであ
る。

まず、リード／ライトの別、データ転送量等の項目別に
ディスクキャッシュ制御部２のＲＡＭｌ０内の集計情報
９を更新しくステップＳ７１）　、総アクセス回数に“
ｌ”を加える。総アクセス回数がある規定の回数である
規定値■（例えば、１６゜３８４・４，０ＯＯＨ）の倍
数でない場合は、そこで処理を終了する（ステップ５７
２）。

規定値■の倍数に達した場合は、更に規定値■の倍数で
ある規定値■（例えば、　１．０４８．５７６＝１００
、０００Ｈ）と総アクセス回数を比較し、一致しなかっ
た場合は、その時点でのディスクキャッシュ制御部２の
ＲＡＭｌ０内のログ情報を磁気ディスク装置４内の所定
の領域に書き込んで処理を終了する。これにより、磁気
ディスク装置４内のログ情報は、定期的に更新されるこ
とになる。また、総アクセス回数が規定値■に達した場
合は、集計情報９のデータを基にその時点で最適な動作
モードを選択して、ディスクキャッシュ制御部２のＲＡ
Ｍｌ０上で設定情報のブロックサイズ８などの項目を書
き込み、■フラグ７を“１”としくステップ５７５）、
集計情報９をすべてクリアする（ステップ５７６）、そ
の後、磁気ディスク装置のログ情報の格納領域に同一の
情報を書き込んで処理を終了する（ステップ５７７）。

ここで、集計情報９から動作モードを選択する方法の一
例を説明する。

第８図は、ブロックサイズの選択方法の一例の説明図で
ある。

この例では、アクセス１回のデータ転送量側の集計情報
９を参照し、その累積回数を算出する。

この場合、　１００万回の総アクセス回数に対して累積
値５０万回目を含む区間、即ち中央値を含む区間は２キ
ロバイト以上４キロバイト未満の区間である。ブロック
サイズは、前述のように１回のデータ転送量の数倍程度
が適当であるため、この中央値を含め区間の値を数倍し
たものをブロックサイズとして選択することとする。そ
こで、この中央値を含む区間の上限、４キロバイトのｎ
倍（ｎは２．４．８のいずれかの規定値で、予め設定し
ておく）を最適なブロックサイズとして選択する。

こうして、１度Ｖフラグ７が“１“に設定された後、１
日の業務終了などにより電源断となり、次に立ち上げら
れたときには、ログ情報内に過去１００万回のアクセス
に対して最適な動作モードと集計途中の集計情報９が保
持されている。そこで、このときの初期化処理では第６
図のフローチャートに従ってログ情報内の設定情報に基
づいて動作モードを設定しくステップ５６５）、運用状
態に移行する。これにより、ディスクキャッシュ装置１
を、自動的に設定される最適な動作モードで運用するこ
とが可能となる。

尚、上述した実施例においては、ログ情報をディスクキ
ャッシュ制御部２のＲＡＭｌ０内に設けるようにしたが
、これに限らず、ディスクキャッシュメモリ３内の所定
の領域に設けてもよい。また、ディスク装置を磁気ディ
スク装置４としたものについて説明したが、光ディスク
等であってもよいことはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のディスクキャッシュのモ
ード自動設定機構によれば、アクセス要求の集計情報と
、それを基に選択した最適な設定情報を格納し、初期化
時にはそれを読み出して自動的に最適な動作モードを設
定するようにしたので、オペレータの負担が軽減でき、
専用のソフトウェアの作成が不要となる。また、初期化
時のみに動作モードを変更するようにしたので、途中で
動作モードを変更した場合の一時的な効率の低下の発生
を防ぐことができる。更に、ディスク装置の領域の一部
を使用するようにしたので、特別な不揮発性メモリを必
要とせず、毎回のリード／ライトアクセスの集計は、デ
ィスクキャッシュ装置内の記憶領域のみで行ない、定期
的にまとめてディスク装置内の集計情報を更新するよう
にしたので、ディスク装置への余分なアクセスを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディスクキャッシュ装置の構成図
、第２図は従来のディスクキャッシュ装置の構成図、第
３図はリードアクセス要求時のディスクキャッシュ装置
の動作の説明図、第４図は従来のディスクキャッシュ装
置の動作モードの設定方法の説明図、第５図は本発明に
よるログ情報の構成例を示す図、第６図は本発明による
初期化処理のフローチャート、第７図はログ情報の集計
の一例のフローチャート、第８図はブロックサイズの選
択方法の一例の説明図である。 １・・・ディスクキャッシュ装置、 ２・・・ディスクキャッシュ制御部、 ３・・・ディスクキャッシュメモリ、 ４・・・磁気ディスク装置、５・・・ＣＰＵ。 ６・・・主記憶装置、７・・・Ｖフラグ、８・・・ブロ
ックサイズ、９・・・集計情報、１０・・・不揮発性メ
モリ。 第１図 第２図 、＃＜ｖ−ｆ＊ｆ：＋ｂ／ｙ　）＋、７　　　　　　　
デ・′クキ覧ｉ装置ａ′）処理 嵯東のディノクキャツソユ駿ｌのｖＪｆ乍モードの設定
方；大第４図 殻太情報 集え１情峻 オ尭明によるＯｊ惰根Ｏ構砿例 第５図 ブロンクブイズの選釈力法の一例 第８図 本発明によるネ刑Ｍ日Ｃ髪の７０−チ−Ｑ−４第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 リード／ライトアクセス要求のデータ転送量毎の回数を
   集計する集計テーブルと、 最新の集計結果から選択した動作モードの設定情報と、 当該設定情報が有効か無効かを示すフラグとをディスク
   装置の所定の領域に格納し、 ディスクキャッシュ装置の初期化時に、前記集計テーブ
   ル、設定情報及びフラグをディスクキャッシュ装置内の
   メモリに読み出し、 前記集計テーブルに基づいて前記設定情報を決定し、 前記フラグが有効のときは、前記設定情報によりディス
   クキャッシュの制御を行ない、 毎回のリード／ライトアクセスの集計は、ディスクキャ
   ッシュ装置内のメモリ上のみで行ない、定期的にまとめ
   てディスク装置内の集計テーブル、設定情報及びフラグ
   を更新させるようにしたことを特徴とするディスクキャ
   ッシュのモード自動設定機構。