JPH045739A - ディスク・キャッシュ制御方式 - Google Patents

ディスク・キャッシュ制御方式

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JPH045739A
JPH045739A JP2106378A JP10637890A JPH045739A JP H045739 A JPH045739 A JP H045739A JP 2106378 A JP2106378 A JP 2106378A JP 10637890 A JP10637890 A JP 10637890A JP H045739 A JPH045739 A JP H045739A
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ライトスルー方式のディスク・キャッシュ装
置において、キャッシュ・メモリのデータの読出し又は
書込みを制御するディスク・キャッシュ制御方式に関す
る。
(従来の技術) 例えば、磁気ディスク装置をデータメモリとして備えた
コンピュータには、ディスク・キヤ・ソシュ装置が設け
られる。このディスク・キヤ・ソシュ装置とは、磁気デ
ィスク装置の所定のメモリエリア毎に対応して、RAM
等で構成されたキャッシュ・メモリを補助記憶エリアと
して設けたもので、つまり、磁気ディスク装置に記憶さ
れたデータのうち、アクセス頻度の高い一部データをキ
ャッシュ・メモリに格納させることで、データアクセス
の高速化を図っている。
ここで、ディスク・キャッシュ制御方式には、ライトス
ルー方式とライトバック方式とがあり、前者ライトスル
ー方式は、ホストコンピュータよりデータの書込み要求
があった際に、該書込み要求データがキャッシュ・メモ
リに存在する場合(キャッシュ・ヒツト)にはキャッシ
ュ・メモリ及び磁気ディスク装置にデータ書込みを行な
い、該書込み要求データかキャッシュ・メモリに存在し
ない場合(キャッシュ・ミスヒツト)には磁気ディスク
装置に対してのみデータ書込みを行なう。
また、後者ライトバック方式は、上記キャッシュ・ヒツ
ト、キャッシュ・ミスヒツトに拘らずとりあえずキャッ
シュ・メモリに対してのみデータ書込みを行ない、後の
処理により磁気ディスク装置へキャッシュ・データをコ
ピーしている。
すなわち、上記ライトスルー方式では、データの書込み
処理は常に磁気ディスク装置に対しても行なわれるので
、キャッシュ・ヒツトした場合のデータの読出しに際し
てのみ、磁気ディスク装置からのデータ読出しに比較し
てデータアクセスの高速化が図られ、また、上記ライト
バック方式では、キャッシュ・ヒツトした場合のデータ
の読出し及びキャッシュ・メモリへのデータの書込みに
際し、磁気ディスク装置とのデータアクセスに比較して
高速化か図られる。この場合、キャッシュ・メモリに対
するデータの読出し処理及び書込み処理に際しては、そ
のアクセス対象となるデータのキャッシュ・メモリ内に
おける格納順位レベルが、最上位レベルに置換されるも
ので、これにより、アクセス頻度の高いデータが常にキ
ャッシュ・メモリの上位レベルに保持されることになる
ここで、上記ライトバック方式のディスク・キャッシュ
装置では、データ読出し及び書込みの何れの処理におい
てもデータアクセス時間の高速化が図れるが、キャッシ
ュ・メモリに書込まれたデータが磁気ディスク装置にコ
ピーされるまでの間に停電等の障害が発生すると、その
内容が消失してしまう恐れが十分にあるので、一般には
、ライトスルー方式のディスク・キャッシュ装置が用い
られている。
(発明か解決しようとする課題) しかしながら、上記ライトスルー方式による従来のディ
スク・キャッシュ装置では、データの読出し処理及びキ
ャッシュ・ヒツト時の書込み処理の何れにおいても、常
に、キャッシュ・メモリにおけるデータレベルの置換更
新を行なうため、あるデータファイルの属性として書込
み要求ばかりを受けるデータのアクセス頻度が高いと、
キャッシュ・メモリには書込み用のデータばかりか上位
レベルに残ることになり、ディスク・キャッシュの効果
を発揮する読出し用のデータが徐々に下位レベルに置換
されてしまうことになる。すなわち、ライトスルー方式
のディスク・キャッシュ装置では、キャッシュ・ヒツト
データの読出し処理を行なう場合にのみ、ディスク・キ
ャッシュの効果が発揮されるので、後に読出し要求を受
ける確率が少ないデータの書込み処理を行なう場合まで
キャッシュ・ヒツトデータの最上位レベルへの置換制御
を行なうと、キャッシュ・メモリ内の読出し頻度の高い
データが下位レベルへ先送りになり、ディスク・キャッ
シュの効果か低下することになる。
一方、上記従来のディスク・キャッシュ装置によっても
、書込みデータが直ぐに読出しデータとして要求される
ファイル処理を行なう場合には、十分なキャッシュ効果
を得ることができる。
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、書込みデー
タが直ぐに読出しデータとして要求されるファイル処理
を行なう場合、及び書込要求のみを受けるデータのアク
セス頻度が高いファイル処理を行なう場合の何れのファ
イル処理においても、最大限のディスク・キャッシュ効
果を得ることが可能になるディスク・キャッシュ制御方
式を提供することを目的とする。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) すなわち、本発明に係わるディスク・キャッシュ制御方
式は、ライトスルー方式のディスク・キャッシュ装置に
おけるキャッシュ・メモリのデータの読出し又は書込み
を制御するもので、磁気ディスク装置と、この磁気ディ
スク装置の所定のメモリエリア毎にそれぞれ対応して設
けられたキャッシュ・メモリと、このキャッシュ・メモ
リに記憶される複数のデータの格納順位を置換するデー
タ置換手段と、データの読出し又は書込み要求時に該要
求データが上記キャッシュ・メモリに存在するか否かを
検索するキャッシュ・データ検索手段と、上記データ読
出し要求時には該読出し要求データを上記キャッシュ・
メモリの最上位位置に置換格納し上記データ書込み要求
時には該書込み要求データが上記キャッシュ・データ検
索手段により上記キャッシュ・メモリに存在することが
検索された場合にのみ該キャッシュ・メモリの最上位位
置に置換格納する第1のキャッシュ・データ格納手段と
、上記データ読出し要求時には該読出し要求データを上
記キャッシュ・メモリの最上位位置に置換格納し上記デ
ータ書込み要求時には該書込み要求データが上記キャッ
シュ・データ検索手段により上記キャッシュ・メモリに
存在することが検索された場合にのみ該キャッシュ・メ
モリの同順位位置に格納する第2のキャッシュ・データ
格納手段と、上記第1のキャッシュ・データ格納手段と
上記第2のキャッシュ・データ格納手段とをデータファ
イルの属性に応じて選択する格納モード選択手段とを備
えて構成したものである。
(作用) つまり、書込みデータが直ぐに読出しデータとして要求
されるファイル処理を行なう場合には、上記第1のキャ
ッシュ・データ格納手段に基づきデータアクゼス頻度に
応じたキャッシュ・データの置換制御を行なうことによ
り、読出しデータを常にキャッシュ・メモリの上位レベ
ルに位置させることができ、また、書込要求のみを受け
るデータのアクセス頻度が高いファイル処理を行なう場
合には、上記第2のキャッシュ・データ格納手段により
に基づきデータ読出し頻度に応じたキャッシュ・データ
の置換制御を行なうことにより、読出し要求を受けない
データを優先的にキャッシニφメモリの下位レベルに位
置させることができる。
これにより、常に、読出し要求の比率が高いデータが優
先的にキャッシュ・メモリの上位に残されることになり
、キャッシュ・メモリの使用効率が向上して最大限のデ
ィスク・キャッシュ効果を得ることが可能になる。
(実施例) 以下図面により本発明の一実施例について説明する。
第1図はこのディスク・キャッシュ制御方式が適用され
るディスク・キャッシュ装置11とその周辺構成を示す
もので、ディスク・キャッシュ装M11には、キャッシ
ュ・メモリ12を始め、ディレクトリ管理テーブル13
とディレクトリ制御部14、及びLRU情報管理テーブ
ル15とLRU制御部16が、そけぞれパスライン17
を介して接続される。
一方、上記ディスク・キャッシュ装置11のパスライン
17には、外部において磁気ディスクコントローラ18
が接続され、この磁気ディスクコントローラ18には、
ホストコンピュータ側のチャネル装置19、及び磁気デ
ィスク装置2oが接続される。
上記ディレクトリ管理テーブル13は、磁気ディスク装
置20のどのメモリエリアのデータかキャッシュ・メモ
リ12の何処のメモリエリアに記憶されているかを示す
タグ情報を記憶管理するもので、ディレクトリ制御部1
4は、このディレクトリ管理テーブル13に記憶される
タグ情報に基づき、磁気ディスクコントローラ18に与
えられた読出し要求あるいは書込み要求の対象となるデ
ータかキャッシュ・メモリ12に存在するか否かを判定
し、キャッシュ・ヒツト信号又はキャッシュ・ミスヒツ
ト信号をL RU (Least RecentryI
Jsed)制御部16に出力する。LRU制御部16は
、LRU情報管理テーブル15に記憶されるLRU情報
に基づき、キャッシュ・メモリ12における記憶データ
の格納レベルの置換制御を行なうもので、このLRU制
御部16によるキャッシュやデータの置換制御は、処理
されるファイルの属性に応じてモード1とモード2とが
選択される。
ここで、キャッシュ・メモリ12に対する書込みデータ
が直ぐに読出しデータとして要求されるファイル処理を
行なう場合にはモード]の置換制御か選択され、また、
書込要求のみを受けるデータのアクセス頻度が高いファ
イル処理を行なう場合にはモード2の置換制御か選択さ
れる。このLRU制御部]6における置換モードの選択
手段は、OS (Operating System)
により予め設定しても、ハード的に指示設定してもよい
すなわち、チャネル装置19からの読出し要求によりキ
ャッシュ・ヒツトした場合には、上記モード1及びモー
ド2の何れの置換制御においても、そのキャッシュ・ヒ
ツトデータはキャッシュ・メモリ12の最上位レベルに
置換更新され、キャッシュ・ヒツトしない場合でも、磁
気ディスク装置20から読出されるデータがキャッシュ
・メモリ12の最上位レベルに書込まれる(ステージン
グ)。また、チャネル装置19からの書込み要求により
キャッシュ・ヒツトした場合、上記モード1の置換制御
では、上記読出し要求時同様そのキャッシュ・ヒツトデ
ータはキャッシュ・メモリ12の最上位レベルに置換更
新され、また、上記モード2の置換制御では、そのキャ
ッシュ・ヒツトデータはキャッシュ・メモリ12に格納
レベルの変更なして更新される。そして、書込要求時に
キャッシュ・ヒツトしない場合には、磁気ディスク装置
20に対してのみ書込みが行なわれる。
第2図はチャネル装置19からの磁気ディスク書込み要
求に伴なうデータ書込み処理を示すフローチャートであ
り、先ず、ステップS1において、チャネル装置19か
ら磁気ディスクコントローラ18に対し磁気ディスク書
込み要求があると、ステップS2において、ディレクト
リ制御部14は書込み要求に対応するデータがキャッシ
ュ・メモリ12に存在するか否かを検索し、該キャッシ
ュ・メモリ12に書込み要求データが存在する場合には
、キャッシュ・ヒツト信号を、また、存在しない場合に
は、キャッシュ・ミスヒツト信号を、それぞれステップ
S3においてLRU制御部16に対し出力する。このス
テップS3において、書込み要求データがキャッシュ・
メモリ12内に存在し、LRU制御部16に対しキャッ
シュ争ヒツト信号が与えられた場合には、ステップS4
において、LRU制御部16における置換制御モードか
、モード1であるかモード2であるかが判断される。
ここて、キャッシュ・メモリ12に対する書込みデータ
か直くに読出しデータとして要求されるファイル処理を
行なう場合で、上記モード1か選択された状態では、ス
テップS5において、LRU制御部16は、キャッシュ
・メモリ12におけるキヤ・ンシュ・ヒツトしたデータ
を、最上位レベルに置換更新させる。
一方、書込要求のみを受けるデータのアクセス頻度が高
いファイル処理を行なう場合で、上記モード2が選択さ
れた状態では、ステップS6において、LRU制御部1
6は、キャッシュ・メモリ12におけるキャッシュ・ヒ
ツトしたデータを、その格納レベルを変更せずに書込み
更新させる。
そして、ステップS7において、上記磁気ディスクコン
トローラ18は、上記チャネル装置19から書込み要求
の有ったデータを磁気ディスク装置20に対して書込む
ことになる。
すなわち、チャネル装置19からの書込み要求に対しキ
ャッシュ・ヒツトした場合、キヤ・ソシュ・メモリ12
に対する置換制御モード1ては、このキャッシュ・ヒツ
トデータは格納レベルの最上位への置換を受け、また、
置換制御モード2ては、このキャッシュ・ヒツトデータ
は格納レベルの最上位への置換を受けずにそのままの格
納レベルで更新されることになる。
一方、上記ステップS3において、書込み要求データが
キャッシュ・メモリ12内に存在せず、LRU制御部1
6に対しキャッシュ・ミスヒ・ソト信号が与えられた場
合には、キャッシュ・メモリ12に対するデータ書込み
は全く行なわれず、直ちにステップS7に進み、磁気デ
ィスクコントローラ18は、上記チャネル装置19から
書込み要求の有ったデータを磁気ディスク装置20に対
してのみ書込むことになる。
第3図(A)及び(B)はそれぞれキャッシュ・メモリ
12におけるデータ置換動作を置換制御モード1を選択
した場合と置換制御モード2を選択した場合とて対比し
て示すもので、ここで、キャッシュ・メモリ12はブロ
ック単位でデータを扱うものとし、[A]〜[G]は、
その対応するブロック内のデータが磁気ディスク装置2
0の何処のメモリエリアに記憶されているかを示すタグ
情報とする。
例えばチャネル装置19から磁気ディスクコントローラ
18に対しデータ読出し要求かあり、その読出し要求デ
ータに対応するタグ情報[D]かキャッシュ・メモリ1
2内に存在することにより、ディレクトリ制御部14か
らLRU制御部16に対しキャッシュ・ヒツト信号が出
力されると、LRU制御部16は上記モード1及びモー
ド2の何れにおいても該タグ情報[D]に対応するブロ
ックをキャッシュ・メモリ12の最上位レベルに置換更
新させる。そして、このキャッシュ・メモリブロック[
D]に記憶されたデータが磁気ディスクコントローラ1
8を通してチャネル装置19側に読出されることになる
この場合、キャッシュ・メモリ12からのデータ読出し
を行ない、磁気ディスク装置20からのデータ読出しを
行なわずに済むので、データアクセス時間を短縮するこ
とができる。
次に、前記第2図のフローチャートを参照して説明する
と、チャネル装置19から磁気ディスクコントローラ1
8に対しデータ書込み要求があり(ステップS1)、そ
の書込み要求データに対応するタグ情報[A]かキャッ
シュ・メモリ12内に存在することにより(ステップS
2)、ディレクトリ制御部14からLRU制御部16に
対しキャッシュ・ヒツト信号が出力されると(ステップ
S3) 、LRU制御部16は該タグ情報[A]に対応
するブロックを、モード1の場合その格納レベルを最上
位レベルに置換して更新させ(ステップS5.S6) 
 また、モード2の場合その格納レベルを置換させずに
更新させる(ステップS6)。
そして、このキャッシュ拳メモリブロック[A]に記憶
されたデータが磁気ディスクコントローラ18を通して
磁気ディスク装置20のメモリエリア[A]に書込まれ
ることになる(ステップS7)。
ここで、上記置換制御モード1は、書込みデータか直ぐ
に読出しデータとして要求されるファイル処理を行なう
場合に選択されるもので、上記ブロックデータ[A]の
書込み処理の場合、読出し処理同様キャッシュ・メモリ
12における書込み要求データの最上位レベルへの買換
制御を行なうので、その読出し要求時には容易にディス
クφキャッシュの効果を発揮することができる。また、
上記置換制御モード2は、書込要求のみを受けるデータ
のアクセス頻度か高いファイル処理を行なう場合に選択
されるもので、上記ブロックデータ[A]の書込み処理
の場合、キャッシュ・メモリ12における書込み要求デ
ータの最上位レベルへの置換制御は行なわないので、読
出し要求の比率が高い他のデータを下位の格納レベルに
先送りにせずに、キャッシュ・メモリ12を効率良く使
用することができる。
次に、チャネル装置19から磁気ディスクコントコーラ
18に対しデータ読出し要求があり、その読出し要求デ
ータに対応するタグ情報[G]がキャッシュ・メモリ1
2内に存在しないことにより、ディレクトリ制御部14
からLRU制御部16に対しキャッシュ・ミスヒツト信
号か出力されると、LRU制御部16は該タグ情報CG
]に対応するブロックを磁気ディスク装置20から転送
させキャッシュ・メモリ12の最上位レベルに書込み更
新させる(ステージング)。そして、このキャッシュ・
メモリブロック[G]に記憶されたデータが磁気ディス
クコントローラ18を通してチャネル装置19側に読出
されることになる。
ここで、上記モード]の設定状態では、前回のブロック
データ[A]の書込み時においてキャッシュ・メモリ1
2の最下位レベルに先送りされたブロック[B]が追出
される。この場合、読比し要求を受ける可能性かある高
いアクセス頻度のブロックがキャッシュ・メモリ12の
上位レベルに残され、低いアクセス頻度のブロックが優
先的に追出されるので、読出し頻度の高いデータは勿論
、書込み後直ぐに読出されるデータを多く扱うファイル
処理に対して、最大限のディスク・キャッシュの効果を
得ることかできる。
また、上記モード2の設定状態では、前回のブロックデ
ータ[A]の書込み時において最下位レベルのまま更新
された該ブロック[A]が追出される。この場合、読出
し頻度の高いブロックがキャッシュ・メモリ12の上位
レベルに優先的に残され、書込み要求ばかりを受けるブ
ロックが優先的に追出されるので、読出し頻度の高いデ
ータは勿論、書込要求のみを受けるデータのアクセス頻
度が高いファイル処理に対して、最大限のディスク・キ
ャッシュの効果を得ることができる。
第4図はキャッシュ・メモリ内のブロック(a)トフロ
ック(b)に対するアクセスパターンの一例を示すもの
で、置換制御モード1を選択した場合のディスク・キャ
ッシュ装置では、書込みデータでも直ぐに読圧しアクセ
スを受ければディスク・キャッシュの効果か得られるア
クセス頻度の高いブロック(a)かキャッシュ・メモリ
の上位に位置することになる。
また、置換制御モード2を選択した場合のディスク・キ
ャッシュ装置では、書込み要求により開型にキャッシュ
・ヒツトしたブロック(a)がキャッシュ・メモリの上
位レベルに位置することがないので、時々読出し要求を
受けるブロック(b)が追出される恐れはなく、全体的
なアクセス回数は少なくてもブロック(b)の読出し要
求時には確実にディスク・キャッシュの効果を発揮する
ことができる。
したかって、上記のようにしたディスク・キャッシュ制
御方式によれば、例えば書込みデータが直ぐに読出しデ
ータとして要求されるファイル処理を行なう場合には、
置換制御モード1を選択することで、読出し及び書込み
共にアクセス頻度の高いデータがキャッシュφメモリの
上位レベルに存在することになり、高いキャッシュの効
果を得ることができる。また、書込要求のみを受けるデ
ータのアクセス頻度が高いファイル処理を行なう場合に
は、置換モード2を選択することで、キャッシュ・メモ
リ12における書込み要求データの最上位レベルへの置
換制御は行なわないので、読出し要求の比率が高いデー
タを下位の格納レベルに先送りにせずに、キャッシュ・
メモリ12を効率良く使用することができ、高いキャッ
シュの効果を得ることかできる。
[発明の効果コ 以上のように本発明によれば、ライトスルー方式のディ
スク・キャッシュ装置におけるキャッシュ・メモリのデ
ータの読出し又は書込みを制御するもので、磁気ディス
ク装置と、この磁気ディスク装置の所定のメモリエリア
毎にそれぞれ対応して設けられたキャッシュ・メモリと
、このキャッシュ・メモリに記憶される複数のデータの
格納順位を置換するデータ置換手段と、データの読出し
又は書込み要求時に該要求データが上記キャッシュ・メ
モリに存在するか否かを検索するキャッシュ・データ検
索手段と、上記データ読出し要求時には該続出し要求デ
ータを上記キャッシュ・メモリの最上位位置に置換格納
し上記データ書込み要求時には該書込み要求データが上
記キャッシュ・データ検索手段により上記キャッシュ・
メモリに存在することが検索された場合にのみ該キャッ
シュ・メモリの最上位位置に置換格納する第1のキャッ
シュ・データ格納手段と、上記データ読出し要求時には
該読出し要求データを上記キャッシュ・メモリの最上位
位置に置換格納し上記データ書込み要求時には該書込み
要求データが上記キャッシュ・データ検索手段により上
記キャッシュ・メモリに存在することが検索された場合
にのみ該キャッシュ・メモリの同順位位置に格納する第
2のキャッシュ・データ格納手段と、上記第1のキャッ
シュ・データ格納手段と上記第2のキャッシュ・データ
格納手段とをデータファイルの属性に応じて選択する格
納モード選択手段とを備えて構成したので、書込みデー
タが直ぐに読出しデータとして要求されるファイル処理
を行なう場合、及び書込要求のみを受けるデータのアク
セス頻度が高いファイル処理を行なう場合の何れのファ
イル処理においても、常に、読出し要求の比率が高いデ
ータが優先的にキャッシュ・メモリの上位に残されるこ
とになり、最大限のディスク・キャッシュ効果を得るこ
とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わるディスク・キャッシ
ュ制御方式が適用されるディスク・キャッシュ装置とそ
の周辺構成を示すブロック図、第2図は上記ディスク・
キャッシュ制御方式に基づくデータ書込み処理を示すフ
ローチャート、第3図(A)及び(B)はそれぞれ上記
ディスク・キャッシュMa方式に基づくキャッシュ・メ
モリにおけるデータ置換動作を置換制御モード1を選択
した場合と置換制御モード2を選択した場合とで対比し
て示す図、第4図はキャッシュ・メモリ内のブロック(
a)とブロック(b)に対するアクセスパターンの一例
を示す図である。 11・・・ディスク・キャッシュ装置、12・・・キャ
ッシュ・メモリ、13・・・ディレクトリ管理テーブル
、14・・・ディレクトリ制御部、15・・・LRU情
報管理テーブル、16・・・L RU 制御部、17・
・・パスライン、18・・・磁気ディスクコントローラ
、19・・・チャネル装置、20・・・磁気ディスク装
置。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  ライトスルー方式のディスク・キャッシュ装置におけ
    るキャッシュ・メモリのデータの読出し又は書込みを制
    御するディスク・キャッシュ制御方式において、 磁気ディスク装置と、 この磁気ディスク装置の所定のメモリエリア毎にそれぞ
    れ対応して設けられたキャッシュ・メモリと、 このキャッシュ・メモリに記憶される複数のデータの格
    納順位を置換するデータ置換手段と、データの読出し又
    は書込み要求時に該要求データが上記キャッシュ・メモ
    リに存在するか否かを検索するキャッシュ・データ検索
    手段と、 上記データ読出し要求時には該読出し要求データを上記
    キャッシュ・メモリの最上位位置に置換格納し、上記デ
    ータ書込み要求時には該書込み要求データが上記キャッ
    シュ・データ検索手段により上記キャッシュ・メモリに
    存在することが検索された場合にのみ該キャッシュ・メ
    モリの最上位位置に置換格納する第1のキャッシュ・デ
    ータ格納手段と、 上記データ読出し要求時には該読出し要求データを上記
    キャッシュ・メモリの最上位位置に置換格納し、上記デ
    ータ書込み要求時には該書込み要求データが上記キャッ
    シュ・データ検索手段により上記キャッシュ・メモリに
    存在することが検索された場合にのみ該キャッシュ・メ
    モリの同順位位置に格納する第2のキャッシュ・データ
    格納手段と、 上記第1のキャッシュ・データ格納手段と上記第2のキ
    ャッシュ・データ格納手段とをデータファイルの属性に
    応じて選択する格納モード選択手段と、 を具備したことを特徴とするディスク・キャッシュ制御
    方式。
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CN111581123A (zh) * 2019-02-15 2020-08-25 Sap欧洲公司 基于分类的存储器分配的锁定

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