JPH06175920A - キャッシュ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャッシュ同期装置によるバッファ装置のア
クセスタイミングを調整し、効果的なキャッシュメモリ
のライトバック管理を可能にする。 【構成】 更新状態記録装置１２に前回のライトバック
の際カウントした更新中ページの数を記録しておき、今
回のライトバックの際カウントした更新中ページの数と
を比較する。更新中ページの数が増加していれば、キャ
ッシュ同期装置１１の起動周期を短縮する。更新中ペー
ジの数が減少していれば、その周期を延長する。これに
より、バッファ装置３のライトバックのためのキャッシ
ュ同期装置１１によるアクセス間隔が動的に設定され
る。従って、バッファ装置３の負荷が増大せず、また飽
和現象も防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速アクセスの可能な
バッファ装置をキャッシュメモリとして使用し、大容量
の記憶装置上のデータを高速アクセスするための制御を
行うキャッシュ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、磁気ディスク装置等の二次記憶
装置を持つ情報処理装置では、この二次記憶装置上に蓄
えられた情報を利用するためにファイルシステムやデー
タベース管理システムを備えている。通常、磁気ディス
ク装置は、プロセッサの処理速度に比べてアクセス速度
が遅いため、その高速化を図るべくキャッシュメモリが
使用される。これには、例えば主記憶装置等の高速アク
セス可能なメモリをバッファ装置として利用する。

【０００３】図２に、従来一般のキャッシュ制御装置ブ
ロック図を示す。図の装置は、磁気ディスク装置等の記
憶装置１に格納されたデータをアクセス要求装置２によ
ってアクセスするために、バッファ装置３及びキャッシ
ュ管理装置４を設けている。上記バッファ装置３には、
記憶装置１に格納されたデータが一定量のデータ群、例
えばページ単位で書き込まれる。アクセス要求装置２
は、バッファ装置３にデータが格納されている限り、こ
れを高速で読み書きすることができる。また、バッファ
装置３に格納されたデータがアクセス要求装置２によっ
て書き換えられた場合、その内容を記憶装置１に反映さ
せるために、記憶装置１上の該当するデータを書き換え
るライトバックが行われる。しかし、このライトバック
をバッファ装置３内のデータ書換えの都度行うようにす
ると、データ書換えの際のアクセス高速化が図れない。
そこで、従来次のような装置が開発され使用されてい
る。

【０００４】図３に、従来の別の構成のキャッシュ制御
装置ブロック図を示す。この装置は、図２に示した装置
に対し、キャッシュ同期装置５及び起動装置６を追加し
た構成のものである。このキャッシュ同期装置５は、予
め定められた一定の周期でバッファ装置３内のデータの
ライトバックが必要かどうかを判断し、ライトバックを
一括して処理する装置である。起動装置６は、このキャ
ッシュ同期装置５を一定の時間間隔で起動させるための
タイマ等から構成される。

【０００５】上記の装置は次のように動作する。まず、
データの更新要求があった場合、アクセス要求装置２か
らキャッシュ管理装置４に対しこの要求が発行される。
この要求を受けたキャッシュ管理装置４は、バッファ装
置３の管理する各ページの状態を調べ、その結果を得
る。即ち、バッファ装置３には一定量のデータが記憶装
置１からページ単位で転記されているが、その中にアク
セス要求装置２の要求したページが含まれているかどう
かを判断する。もし、該当するページが含まれている場
合、直ちにそのページの更新のための書き込みが実行さ
れる。なお、この装置では、このようなページの書き込
みによる更新が行われても、すぐに記憶装置１にこれを
反映することはしない。

【０００６】一方、該当するページがバッファ装置３に
格納されていない場合、キャッシュ管理装置４は、まだ
使用されていない記憶領域をバッファ装置３から捜し出
し、この部分に記憶装置１上の該当するページを読み込
んで、その更新を実行する。この場合にも、更新された
内容を記憶装置１に反映させるライトバックは行われな
い。また、アクセス要求装置２からデータ読み出し要求
があった場合、キャッシュ管理装置４はバッファ装置３
に該当するページがあるかどうかを問い合わせる。そし
て、該当するページがバッファ装置３に格納されていた
場合、バッファ装置３からそのページを読み出す。も
し、該当ページがバッファ装置３に格納されていなかっ
た場合、記憶装置１からそのページをバッファ装置３に
書き込み、このページのデータを読み出してアクセス要
求装置２に渡す。

【０００７】上記のように、バッファ装置３内にアクセ
スすべきページがない、いわゆるキャッシュミスが生じ
た場合、キャッシュ管理装置４がバッファ装置３の空き
記憶領域を探し、ここに記憶装置１から該当するページ
のデータを転記する。しかしながら、このような動作を
繰り返していくと、バッファ装置３の管理する全てのペ
ージが記憶装置１上のいずれかのページに対応するよう
になる。従って、その後アクセス要求装置２がバッファ
装置３に格納されていないページのデータを参照した
り、更新しようとする場合には、いずれかのページをバ
ッファ装置３から追い出し、その部分を未使用状態に戻
した上で新たなページを記憶装置１から読み出して格納
する処理を必要とする。

【０００８】このとき、バッファ装置３から追い出され
るページが更新中のものであれば、その内容を記憶装置
１に反映するために、ライトバックした後、新たなデー
タの読込みが行われる。従って、このような処理を新た
なデータの参照や更新要求がある度に行っていると、記
憶装置１へのアクセス回数を低減させるという目的が果
たせなくなる。これを飽和状態、あるいはスラッシング
の状態に陥ったと呼んでいる。キャッシュ同期装置５は
このような状態に陥るのを避けるために設けられ、一定
の周期でバッファ装置３内部のページの状態をチェック
する。起動装置６はタイマ等により構成され、キャッシ
ュ同期装置５を一定時間おきに起動させる役割を果た
す。バッファ装置３内に格納され、アクセス要求装置２
によって更新され、かつ記憶装置１にライトバックされ
ないページの数をキャッシュ同期装置５がカウントす
る。このページを、以後更新中のページと呼ぶことにす
る。この更新中のページの数が一定の条件になった場
合、キャッシュ同期装置５は、これらの更新中のページ
全部を一括して記憶装置１にライトバックするようバッ
ファ装置３に要求する。バッファ装置３は、これによ
り、飽和状態に陥る前に未使用の状態に戻り、記憶装置
１に対するアクセス頻度上昇の防止を図る。

【０００９】図４に、上記のような従来装置の具体的な
動作フローチャートを示す。図に示すように、ステップ
Ｓ１において、まず起動装置６が設定周期Ｔを計時した
かどうかを判断する。設定周期Ｔを計時すると、ステッ
プＳ２に移り、起動装置６がキャッシュ同期装置５に対
し起動要求を行う。そしてステップＳ３において、キャ
ッシュ同期装置５が更新中ページの数Ｎをカウントす
る。次にステップＳ４において、その数Ｎが基準値以上
かどうかが判断される。基準値以上であれば、キャッシ
ュ同期装置５がバッファ装置３に対し全ての更新中ペー
ジについてのライトバックを要求し、これが実行される
（ステップＳ５）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のキャッシュ制御装置におけるキャッシュ同期装
置５は、予め定められた一定の周期でバッファ装置３を
アクセスし、更新中のページの数をカウントする。この
とき、バッファ装置３内の更新中のページが記憶装置１
に対しライトバックを必要としているかどうかは、キャ
ッシュ同期装置５が直前に起動されてから今回起動され
るまでの間にどれだけのデータ更新がバッファ装置３に
対して行われたかどうかに依存する。

【００１１】しかし、これは予め予測することができな
い。従って、従来次のような解決すべき課題が生じてい
た。まず、バッファ装置３内のデータ更新量が少ないた
めに、キャッシュ同期装置５が頻繁に起動されても、記
憶装置１に対し反映すべきページがない場合がある。キ
ャッシュ同期装置５は、更新中のページの数をカウント
するために定期的にバッファ装置３をアクセスするが、
アクセス要求装置２に対し要求を受けたキャッシュ管理
装置４もその都度バッファ装置３をアクセスする。従っ
て、キャッシュ同期装置５の動作間隔が短いと、バッフ
ァ装置３に負荷が集中してしまうという問題があった。

【００１２】一方、非常にデータ更新量が多い場合、キ
ャッシュ同期装置５が起動された時点で、既にバッファ
装置３が飽和状態になっており、バッファリングの効果
が失われてしまうという問題もあった。本発明は以上の
点に着目してなされたもので、キャッシュ同期装置５に
よるバッファ装置３のアクセスタイミングを調整し、効
果的なキャッシュメモリの使用と管理を可能にするキャ
ッシュ制御装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、記
憶装置上のデータを一時格納するバッファ装置と、この
バッファ装置をキャッシュメモリとして使用し、前記記
憶装置上のデータをアクセスする場合に、前記バッファ
装置内のデータの検索と更新処理を実行するキャッシュ
管理装置と、所定のタイミングで起動し、前記バッファ
装置内の更新中データ群を前記記憶装置に反映させるよ
う、データのライトバックを実行するキャッシュ同期装
置と、前記キャッシュ同期装置による前回のライトバッ
クの対象となった更新中データ群の数を記録し表示する
更新状態記録装置と、前記更新状態記録装置に記録され
たライトバックの対象となった更新中データ群の数の推
移に応じて、キャッシュ同期装置のライトバック起動間
隔を動的に変更する起動タイミング制御装置を備えたこ
とを特徴とするキャッシュ制御装置に関する。

【００１４】本発明の第２発明は、記憶装置上のデータ
を一時格納するバッファ装置と、このバッファ装置をキ
ャッシュメモリとして使用し、前記記憶装置上のデータ
をアクセスする場合に、前記バッファ装置内のデータの
検索と更新処理を実行するキャッシュ管理装置と、所定
のタイミングで起動し、前記バッファ装置内の更新中デ
ータ群を前記記憶装置に反映させるよう、データのライ
トバックを実行するキャッシュ同期装置と、前記キャッ
シュ同期装置によるライトバックの対象となった更新中
データ群の数の推移を記録し表示する更新状態記録装置
を備えたことを特徴とするキャッシュ制御装置に関す
る。

【００１５】

【作用】この装置は、更新状態記録装置に前回のライト
バックの際カウントした更新中ページの数を記録してお
き、今回のライトバックの際カウントした更新中ページ
の数とを比較する。更新中ページの数が増加していれ
ば、キャッシュ同期装置の起動周期を短縮する。更新中
ページの数が減少していれば、その周期を延長する。こ
れにより、バッファ装置のライトバックのための適切な
キャッシュ同期装置によるアクセス間隔が動的に設定さ
れる。従って、バッファ装置の負荷が増大せず、また飽
和現象も防止できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図１は、本発明のキャッシュ制御装置実施例を
示すブロック図である。この装置は、記憶装置１に格納
されたデータをアクセス要求装置２がアクセスするため
に、バッファ装置３及びキャッシュ管理装置４を備えて
いる。記憶装置１は、例えば磁気ディスク装置等の二次
記憶装置から成り、バッファ装置３は主記憶装置等の高
速アクセス可能なメモリから構成される。キャッシュ管
理装置４は、既に図２や図３等で説明した従来装置と同
様の機能を持つものである。

【００１７】本発明においては、このバッファ装置３の
先に説明した飽和状態を防止するために、キャッシュ同
期装置１１、更新状態記録装置１２、起動装置１３及び
起動タイミング制御装置１４を設けている。キャッシュ
同期装置１１は、バッファ装置３に格納された更新中の
ページの数をカウントし、記憶装置１への反映のための
ライトバックをバッファ装置３に要求する装置である。
起動装置１３は、キャッシュ同期装置１１を起動する回
路から構成される。更新状態記録装置１２は、キャッシ
ュ同期装置１１がライトバック処理の際に更新中のペー
ジの数をカウントした場合に、その数を次回のライトバ
ック処理まで保持しておくレジスタ等から構成される。
起動タイミング制御装置１４は、更新状態記録装置１２
に記録された前回の更新中のページの数と、今回カウン
トした更新中のページの数とを比較し、起動装置１３の
次回の起動までの時間を延長し、あるいは短縮する指示
を行うための装置である。上記の構成の各ブロックは、
例えばキャッシュ同期装置１１を制御するためのプログ
ラムによって構成される。

【００１８】図５に、本発明の装置の動作フローチャー
トを示す。まず、図１に示す起動装置１３は、キャッシ
ュ同期装置１１が起動するための周期ＴＳを計時する。
そして、この設定周期ＴＳを計時したかどうかがステッ
プＳ１において判断される。設定周期ＴＳがきた場合ス
テップＳ２に移り、起動装置１３がキャッシュ同期装置
１１に対し起動要求を行う。次にステップＳ３におい
て、キャッシュ同期装置１１がバッファ装置３をアクセ
スし、更新中ページの数ＮＮをカウントする。次にステ
ップＳ４に移り、従来同様一定の基準値を設けておき、
ＮＮが基準値以上かどうかを判断する。そして、ＮＮが
基準値以上の場合、ステップＳ５においてライトバック
処理が実行される。即ち、バッファ装置３内の全ての更
新中ページを強制的に記憶装置１に反映させるようライ
トバックが実行される。なお、更新中ページの数が基準
値以下の場合には、ステップＳ５の処理を実行しない。

【００１９】次にステップＳ６において、更新状態記録
装置１２に格納された前回の更新中ページの数ＮＬを読
取る。そしてステップＳ７において、ＮＮとＮＬとを比
較する。即ち、前回と今回の更新中ページの数を比較
し、もし更新中ページの数が増加していればステップＳ
８に移る。このステップＳ８では、設定周期ＴＳを単位
時間短縮する。円滑なキャッシュ制御を行い、飽和状態
に陥るのを防止するためには、更新中のページの数が適
当な範囲で安定することが好ましい。従って、更新中の
ページの数が次第に増加していくような場合には、早め
に全体のライトバックを行うことが好ましい。そこで、
ステップＳ８において、設定周期ＴＳを短縮し、次回は
これまでより早くキャッシュ同期装置を起動するように
する。

【００２０】一方、ステップＳ７において、前回よりも
今回の更新中ページの数が減少していると判断した場合
には、ステップＳ９に移り、設定周期ＴＳを単位時間延
長するようにする。即ち、ここではキャッシュ同期装置
１１によるアクセス間隔を長くし、バッファ装置３の負
荷を軽くするようにしている。なお、更新中ページの数
が前回も今回も等しい場合には、設定周期をこれまで同
様とする。その後、ステップＳ１０において、今回の更
新中ページの数ＮＮを更新状態記録装置１２に記録し、
ステップＳ１に戻る。その後のステップＳ１において
は、起動装置１３は新たに変更された設定周期ＴＳを計
時することになる。

【００２１】なお、上記ステップＳ７において、設定周
期が変更されないのは、ＮＮとＮＬが等しい場合のみと
されているが、ＮＮとＮＬの差が一定以下の場合には設
定周期をそのままにするように制御して、設定周期を変
更しない範囲を広げるようにしても差し支えない。上記
のような制御を行うと、キャッシュ同期装置１１の起動
間隔がバッファ装置３の更新状態に応じて動的に変更さ
れる。従って、情報処理装置の使用状態に応じ、常に最
適の間隔でキャッシュ同期装置１１が動作するようにな
る。

【００２２】なお、ここで、もし経験的に特定の何種類
かの起動間隔が最適であるというデータが得られている
ような場合、２段階あるいは３段階の周期を定めてお
き、前回カウントした更新中ページの数と今回カウント
した更新中ページの数の比較によっていずれかの周期を
選択するような構成にしてもよい。また、更新状態記録
装置１２に上記のように更新中ページの数の推移を記録
しておくことによって、その状態に応じてキャッシュ同
期装置１１を任意のタイミングで起動するような構成と
してもよい。なお、上記バッファ装置３におけるデータ
は、ページ単位で書き込みや追い出しを行う構成とした
が、これは適切な量のデータ群であればよい。

【００２３】本発明は以上の実施例に限定されない。上
記実施例においては、キャッシュ同期装置１１の起動制
御を所定のプログラムによる制御としたが、例えば起動
装置１３をアップダウンカウンタとし、起動タイミング
制御装置１４による前回と今回の更新中ページの数の比
較結果によってアップダウンカウンタの設定値を変更
し、キャッシュ同期装置１１の起動周期を変更するよう
な構成にしても差し支えない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した本発明のキャッシュ制御装
置は、従来の装置に対しキャッシュ同期装置によるライ
トバックの対象となった更新中データ群の数を記録し表
示する更新状態記録装置と、更新中データ群の数の推移
に応じてキャッシュ同期装置のライトバック起動間隔を
動的に変更する起動タイミング制御装置を備えるように
したので、キャッシュ同期装置の起動間隔が短すぎるこ
とによって、バッファ装置に大きな負荷を与えたりする
ことがなく、またバッファ装置が飽和状態になる前に適
切なタイミングで更新中データ群の記憶装置への反映を
行うことができる。従って、例えば極めて更新の頻度の
高い共有ファイルへの処理を実行しているような場合、
起動間隔を短縮し、更新頻度が低い場合、起動間隔を十
分長く取るという動的な管理が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のキャッシュ制御装置実施例を示すブロ
ック図である。

【図２】従来一般のキャッシュ制御装置ブロック図であ
る。

【図３】従来の別の構成のキャッシュ制御装置ブロック
図である。

【図４】従来装置の動作フローチャートである。

【図５】本発明の装置の動作フローチャートである。

【符号の説明】

１ 記憶装置 ２ アクセス要求装置 ３ バッファ装置 ４ キャッシュ管理装置 １１ キャッシュ同期装置 １２ 更新状態記録装置 １３ 起動装置 １４ 起動タイミング制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記憶装置上のデータを一時格納するバッ
   ファ装置と、 このバッファ装置をキャッシュメモリとして使用し、前
   記記憶装置上のデータをアクセスする場合に、前記バッ
   ファ装置内のデータの検索と更新処理を実行するキャッ
   シュ管理装置と、 所定のタイミングで起動し、前記バッファ装置内の更新
   中データ群を前記記憶装置に反映させるよう、データの
   ライトバックを実行するキャッシュ同期装置と、 前記キャッシュ同期装置による前回のライトバックの対
   象となった更新中データ群の数を記録し表示する更新状
   態記録装置と、 前記更新状態記録装置に記録されたライトバックの対象
   となった更新中データ群の数の推移に応じて、キャッシ
   ュ同期装置のライトバック起動間隔を動的に変更する起
   動タイミング制御装置を備えたことを特徴とするキャッ
   シュ制御装置。
2. 【請求項２】 記憶装置上のデータを一時格納するバッ
   ファ装置と、 このバッファ装置をキャッシュメモリとして使用し、前
   記記憶装置上のデータをアクセスする場合に、前記バッ
   ファ装置内のデータの検索と更新処理を実行するキャッ
   シュ管理装置と、 所定のタイミングで起動し、前記バッファ装置内の更新
   中データ群を前記記憶装置に反映させるよう、データの
   ライトバックを実行するキャッシュ同期装置と、 前記キャッシュ同期装置によるライトバックの対象とな
   った更新中データ群の数の推移を記録し表示する更新状
   態記録装置を備えたことを特徴とするキャッシュ制御装
   置。