JPH08235066A - ディスクキャッシュバッファの確保方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気ディスク装置への書き込み回数を減少さ
せ、効率的かつ高性能な情報処理システムを提供する。 【構成】 ファイルシステム２の初期化処理手段５にお
けるディスクキャッシュバッファ確保持に、接続した磁
気ディスク装置７から型番を入手し、その型番よりディ
スク装置別キャッシュバッファ情報から最適なキャッシ
ュセグメントのサイズを求める。そして、接続した磁気
ディスク装置７のデータバッファ８の個々のセグメント
と同一サイズのなるように、ファイルシステム２内のキ
ャッシュセグメントを作成し、磁気ディスク装置７への
Ｉ／Ｏ処理時に使用する。これにより、磁気ディスク装
置７内のデータバッファ８を有効に活用でき、磁気ディ
スク装置７へのＩ／Ｏ（入出力）処理を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスクキャッシュバ
ッファの確保方式に関し、特に、ファイルＩ／Ｏを管理
するファイルシステムにおけるディスクキャッシュバッ
ファの確保方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にディスクキャシュバッファは、メ
モリ上に確保された磁気ディスク装置に対するＩ／Ｏ
（Input/Output：入出力）専用のデータバッファであっ
て、磁気ディスク装置からのデータ読み取り時には、目
的とするデータがディスクキャッシュバッファに存在す
る場合には、そこからデータを読み込む。また、データ
書き込み時には、メモリ上のディスクキャッシュバッフ
ァへ書き込むことにより、磁気ディスク装置へのアクセ
ス（以下、ディスクアクセスという）を行わない。この
ようなディスクキャッシュバッファは、システム処理性
能の向上を目的として使用される。

【０００３】次に、従来のディスクキャッシュバッファ
の確保方式について図面を参照して説明する。

【０００４】図５は、従来のディスクキャッシュバッフ
ァの確保方式の一例を説明するための情報処理システム
の構成図であって、この情報処理システムは、ユーザア
プリケーション１と、磁気ディスク装置内のファイル管
理を行うファイルシステム２と、磁気ディスク装置７と
からなっている。そして、ファイルシステム２には、ユ
ーザアプリケーション１からの要求によりファイルアク
セスを行うファイルＩ／Ｏ管理手段３と、ユーザデータ
を保持するディスクキャッシュバッファ４と、ファイル
Ｉ／Ｏ管理手段からの要求により磁気ディスク装置をア
クセスするディスクＩ／Ｏ手段６と、ファイルシステム
が動作する上で必要な情報を初期設定する初期化処理手
段１０とを備え、初期化処理手段１０はディクキャシュ
バッファ用のメモリを確保するためのディクキャッシュ
バッファ確保処理を行う。また、磁気ディスク装置７
は、Ｉ／Ｏ専用バッファであるデータバッファ８と磁気
記録媒体である磁気ディスク９とを内蔵している。

【０００５】次に、図６，図７，図８および図９をそれ
ぞれ参照して、従来の報処理システムにおけるディスク
キャッシュバッファの確保方式を説明する。

【０００６】図６は、従来方式における初期化処理の動
作の流れを示す流れ図であり、図７は、図５のファイル
Ｉ／Ｏ管理手段３の動作の流れを示す流れ図であり、図
８は、図５のディスクキャッシュバッファ４の構成を示
す構成図であり、図９は、従来方式よるディスクキャッ
シュバッファの確保方式を説明する動作図である。

【０００７】まず、図６を参照すると、システム起動時
に実行されるファイルシステム２の初期化処理手段１０
は、ディスクキャシュバッファ４に必要なメモリの確保
を行う（Ｓ１１）。この確保処理は、システム規定値と
して設定されているキャッシュセグメントサイズとキャ
ッシュセグメント数とからディスクキャッシュバッファ
容量を算出し、その容量分を確保する。

【０００８】この場合のキャッシュセグメントは、図８
に示すように、ディスク全キャッシュバッファの分割単
位を意味し、セグメントサイズ：ｍバイト，セグメント
数：ｎで構成され、ディスクアクセスの際は、このセグ
メント単位で行われる。

【０００９】この初期化処理により確保されたディスク
キャッシュバッファ４は、システムが終了するまでメモ
リ上に常駐される。そして、システム起動後に、アプリ
ケーション１から発生するデータの読み出しまたは書き
込み要求（以下、データリードライト要求という）は、
ファイルシステム２に伝えられ、ファイルＩ／Ｏ管理手
段３で受け取られる。

【００１０】次に、図６を参照すると、ファイルＩ／Ｏ
管理手段３では、目的データがディスクキャッシュバッ
ファ４上に存在するか否かを検索する（Ｓ２１）。そし
て検索結果、目的データがディスクキャッシュバッファ
４上に存在している場合は（Ｓ２２）、そのキャッシュ
セグメントに対し、リード（読み出し）またはライト
（書き込み）を実行する（Ｓ２３）。

【００１１】また、Ｓ２２において、目的データがディ
スクキャッシュバッファ４上に存在しない場合は、未使
用キャッシュセグメントを検索し、このとき、未使用キ
ャッシュセグメントが存在する場合は（Ｓ２４）、未使
用キャッシュセグメントを使用し、ディスクＩ／Ｏ手段
６を介して磁気ディスク装置７に対しリード（読み出
し）またはライト（書き込み）を実行する（Ｓ２６）。

【００１２】また、Ｓ２４において、未使用キャッシュ
セグメントが存在しない場合は、使用中のキャッシュセ
グメントのうち、アクセスされてから最も時間が経過し
ているキャッシュセグメントを検索する。そして、この
キャッシュセグメントの持つデータもディスクＩ／Ｏ手
段６により磁気ディスク装置７へ排出し（Ｓ２５）、未
使用キャッシュセグメントが存在した場合と同様に、目
的データ用のキャッシュセグメントとして使用してリー
ドまたはライトを実行する（Ｓ２６）。

【００１３】このとき、Ｓ２５において、キャッシュセ
グメントから排出されたデータは、ディスク装置７内の
データバッファ８へ書き込まれる。そして、この時点で
複数個のデータバッファ８が全て使用状態である場合に
は、磁気ディスク９に記録される。なお、データバッフ
ァ８は、ディスクキャッシュバッファ４と同様に、複数
のキャッシュセグメントに分割されている。その後、フ
ァイルＩ／Ｏ管理手段３は、処理完了を要求元アプリケ
ーションに通知する。

【００１４】次に、ディスクキャッシュバッファの使用
方法について、その一例を図９に示す動作図を参照して
説明する。

【００１５】まず、ファイルシステム２内のキャッシュ
セグメント（個数：２００，セグメントサイズ：１Ｋ
Ｂ，合計２００ＫＢ）は、要求のあったユーザデータ
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，…を保持している。また、磁気ディス
ク装置７内のデータバッファ（個数：２，サイズ１０Ｋ
Ｂ）も、過去に使用したデータＡ，Ｂをそれぞれ保持し
ている。この場合に、ユーザデータｖ，ｘ，ｚ（各１Ｋ
Ｂ）の書き込み要求が発生すると、ファイルシステム２
内のキャッシュセグメントのすべてが使用中であるた
め、最も過去に使用されたキャッシュセグメントから、
ユーザデータがａ，ｃ，ｂの順に排出される。

【００１６】このため、磁気ディスク装置内のデータバ
ッファのＡは、キャッシュセグメントからのユーザデー
タａを受け取るために、Ａを磁気ディスク媒体に書き込
む（図中、）。そして、ユーザデータｃを受け取るた
めに、磁気ディスク装置７内のデータバッファのＢが磁
気ディスク媒体に書き込まれる（図中、）。また、ユ
ーザデータｂを受け取るために、ユーザデータａが磁気
ディスク９に書き込まれる（図中、）。

【００１７】この結果、ファイルシステム２内のキャッ
シュセグメントには、左からユーザデータｖ，ｘ，ｚ，
ｄ，…が存在し、磁気ディスク装置７内のデータバッフ
ァにはユーザデータｂ，ｃが存在する。また、この処理
に伴う磁気ディスク装置７へのＩ／Ｏ処理は３回であ
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のディス
クキャッシュ方式において、ファイルシステム内のキャ
ッシュセグメントのサイズが磁気ディスク装置内のデー
タバッファサイズよりも小さい場合には、効率よくデー
タバッファを活用できないという欠点がある。

【００１９】例えば、図９を参照すると、ユーザデータ
ｚを書き込む場合が問題となる。この書き込みにより発
生するキャッシュセグメントｂの書き出しでは、デー
タバッファにあるユーザデータａのデータ（１ＫＢ）を
磁気ディスクＡに書き込む、という処理が伴う。

【００２０】ここで、本来ならば、ユーザデータａ，ｂ
は、連続するデータであるため、データバッファのＡに
同時に保持されるべきである。しかしながら、ファイル
システムからの１回の入出力処理に対し、１つのデータ
バッファが割り当てられるため、非連続データとして一
括処理されない。

【００２１】この結果、有効データ１ＫＢに対して１０
ＫＢのデータバッファが割り当てられ、９ＫＢの無効デ
ータも同時に扱われてしまう。従って、データバッファ
が有効に活用できない上、ディスクアクセスの多発にも
つながり、システム性能が低下するという欠点がある。

【００２２】本発明の目的は、このような欠点を解決
し、より効率的かつ高性能な情報処理システムを提供す
ることにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、データバッフ
ァを内蔵する磁気ディスク装置と、ディスクキャシュバ
ッファを有するファイルシステムとを備える情報処理シ
ステムにおけるディスクキャッシュバッファの確保方式
であって、接続する磁気ディスク装置を認識する接続デ
ィスク認識手段と、磁気ディスク装置の型番，キャッシ
ュセグメントサイズからなる情報を格納したディスク別
キャッシュバッファ情報と、前記接続ディスク認識手段
で得た前記磁気ディスク装置の型番を基に前記ディスク
別キャッシュバッファ情報を検索し、かつ求めたキャッ
シュセグメントサイズから前記ディスクキャッシュバッ
ファに必要なメモリを確保するディスクキャッシュバッ
ファ確保処理手段とを備えることを特徴とする。

【００２４】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００２５】図１は、本発明のディスクキャッシュバッ
ファの確保方式の一実施例を実現する情報処理システム
を示す構成図である。本実施例の情報処理システムは、
図１に示すように、ファイルシステム２の初期化処理手
段５に、接続する磁気ディスク装置を認識して最適なキ
ャッシュセグメントサイズを設定する接続ディスク認識
処理５ａと、接続ディスク認識処理にて使用するディス
ク別キャッシュバッファ情報５ｂと、ディクキャシュバ
ッファ用のメモリを確保するディクキャッシュバッファ
確保処理５ｃとを備えており、それ以外は従来と同様の
構成である。

【００２６】また、ユーザアプリケーション１，ファイ
ルシステム２，ファイルＩ／Ｏ管理手段３、キャッシュ
バッファ４，ディスクＩ／Ｏ手段６，磁気ディスク装置
７，データバッファ８，磁気ディスク９は、前述した従
来の情報処理システムと同様の構成であって、これらに
ついては、図５に示す情報処理システムの場合と同じ符
号を用いた。なお、初期化処理手段５におけるディスク
キャッシュバッファ確保処理５ｃは、図５に示す初期化
処理手段１０と同様の機能を有するものである。

【００２７】次に、図２，図３および図４をそれぞれ参
照して、本発明のディスクキャッシュバッファの確保方
式を説明する。

【００２８】図２は、図１の初期化処理手段５における
動作の流れを示す流れ図であり、図３は、本発明による
磁気ディスク装置別のキャッシュバッファ情報の構成を
示す構成図であり、図４は、本発明の情報処理システム
におけるディスクキャッシュバッファの確保方式を説明
する動作図である。

【００２９】まず、図２を参照すると、システム起動時
に実行されるファイルシステム２初期化処理手段５で
は、接続する磁気ディスク装置を認識するための接続デ
ィスク認識処理５ａが行われ、最初にディスクＩ／Ｏ手
段６を経由し接続されている磁気ディスク装置７の型番
を入手する（Ｓ１）。次に、この認識処理で得られたデ
ィスク型番に基づいて、図３に示すディスク型番，キャ
ッシュセグメントサイズからなるディスク別キャッシュ
バッファ情報５ｂから、対応するキャッシュセグメント
サイズを検索して求める（Ｓ２）。

【００３０】続いて、求めたキャッシュセグメントサイ
ズを用いて、ディスクキャッシュバッファ４として必要
なメモリを確保するためのディスクキャッシュバッファ
確保処理５ｃを行う（Ｓ３）。この確保処理では、得ら
れたキャッシュセグメントサイズとキャッシュセグメン
ト数とにより、キャッシュバッファ容量を算出し、その
容量分を確保する。

【００３１】なお、最大キャッシュバッファ容量は一定
であるため、従来、システム規定値とされていたキャッ
シュセグメント数ｎは、最大キャッシュバッファ容量を
キャッシュセグメントサイズで割算した可変値となる。
これらを数式で示すと、 キャッシュバッファ容量 ＝（キャッシュセグメントサイズｍ） ×（キャッシュセグメント数ｎ） キャッシュセグメント数ｎ＝（最大キャッシュバッファ容量） ÷（キャッシュセグメントサイズ） となる。

【００３２】また、システム起動後に発生するアプリケ
ーション１からの、データリードライト要求が実行され
終了するまでのファイルシステム２内の処理は、従来方
式の場合と同様であり、重複を避けるために説明を省略
するが、ファイルシステム２内のキャッシュセグメント
および磁気ディスク装置７内のデータバッファ８の動作
は、従来方式とは異なる。

【００３３】次に、本発明におけるディスクキャッシュ
バッファの使用方法について、図４の動作図を参照して
説明する。

【００３４】まず、ファイルシステム２内のキャッシュ
セグメント（個数：２０、セグメントサイズ：１０Ｋ
Ｂ）は、要求のあったユーザデータａ〜ｋ，ｌ〜ｕを保
持している。また、磁気ディスク装置７内のデータバッ
ファ（個数：２０，セグメントサイズ：１０ＫＢ）は、
過去に使用したデータＡ，Ｂを保持している。この場合
に、ユーザデータｖ，ｘ，ｚ（各１ＫＢ）の書き込み要
求が発生すると、ファイルシステム２内のキャッシュセ
グメントのすべてが使用中であるため、最も過去に使用
されたセグメントａ〜ｋが排出される。

【００３５】これにより、磁気ディスク装置７内のデー
タバッファのＡは、キャッシュセグメントａ〜ｋを受け
取るためにＡを磁気デイスクに書き込む（図中、）。
そして、ユーザデータｖに対するキャッシュセグメント
が割り当てられる。また、１０ＫＢのセグメントサイズ
によりユーザデータｘ，ｚもｖと同一キャッシュセグメ
ント内に記録されるこの結果、ファイルシステム２内の
ディスクキャッシュバッファ４には、ユーザデータｖ〜
とｌ〜ｕとが存在し、磁気ディスク装置７内のデータバ
ッファ８には、ユーザデータａ〜ｋとＢとが存在する。
また、この処理に伴う磁気ディスク装置７へのＩ／Ｏ処
理は１回のみである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディスク
キャッシュバッファの確保方式は、ファイルシステム内
のキャッシュセグメントのサイズが、磁気ディスク装置
内のデータバッファサイズと同一サイズとなるため、効
率よくデータバッファを活用でき、データバッファから
磁気ディスク装置への書き込み回数を減少できる。従っ
て、効率的かつ高性能な情報処理システムを提供できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスクキャッシュバッファの確保方
式を実現する情報処理システムを示す構成図である。

【図２】図１の初期化処理手段５における動作の流れを
示す流れ図である。

【図３】本発明による磁気ディスク装置別のキャッシュ
バッファ情報の構成を示す構成図である。

【図４】本発明によるディスクキャッシュバッファの確
保方式を説明する動作図である。

【図５】従来のディスクキャッシュバッファの確保方式
を説明するための情報処理システムを示す構成図であ
る。

【図６】従来方式における初期化処理の動作の流れを示
す流れ図である。

【図７】図５のファイルＩ／Ｏ管理手段３の動作の流れ
を示す流れ図である。

【図８】図５のディスクキャッシュバッファ４の構成を
示す構成図である。

【図９】従来方式よるディスクキャッシュバッファの確
保方式を説明する動作図である。

【符号の説明】

１ ユーザアプリケーション ２ ファイルシステム ３ ファイルＩ／Ｏ管理手段 ４ ディスクキャッシュバッファ ５，１０ 初期化処理手段 ５ａ 接続ディスク認識処理 ５ｂ ディスク別キャッシュバッファ情報 ５ｃ キャッシュバッファ確保処理 ６ ディスクＩ／Ｏ手段 ７ ディスク装置 ８ データバッファ ９ 磁気ディスク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データバッファを内蔵する磁気ディスク
   装置と、ディスクキャシュバッファを有するファイルシ
   ステムとを備える情報処理システムにおけるディスクキ
   ャッシュバッファの確保方式であって、 接続する磁気ディスク装置を認識する接続ディスク認識
   手段と、磁気ディスク装置の型番，キャッシュセグメン
   トサイズからなる情報を格納したディスク別キャッシュ
   バッファ情報と、前記接続ディスク認識手段で得た前記
   磁気ディスク装置の型番を基に前記ディスク別キャッシ
   ュバッファ情報を検索し、かつ求めたキャッシュセグメ
   ントサイズから前記ディスクキャッシュバッファに必要
   なメモリを確保するディスクキャッシュバッファ確保処
   理手段とを備えることを特徴とするディスクキャッシュ
   バッファの確保方式。