JPH10124396A - バッファ交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、マルチメディア記憶装置およびバ
ッファを交換する方法に関する。 【解決手段】 システムが必要とするディスクのＩ／Ｏ
操作の量と、システムに生じるキャッシュ・ミスを低減
するマルチメディア・データを記憶する二つの方法を開
示する。第一の方法ではキャッシュ・メモリに於ける各
データ・バッファへのアクセスについての将来性が確定
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチメディア記
憶装置およびバッファを交換する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】最
新のコンピュータと通信システムには大量のデータが使
われる。その結果、最新のコンピュータと通信システム
を使用するときデータの管理とデータの記憶が重要な技
術的課題になった。マルチメディアの適用（例えば、ビ
デオ、オ−ディオ、テキスト、グラフィック、映像を用
いる用途）にはしばしば大量データを記憶することが含
まれる大量データの条件が課せられる。最新のマルチメ
ディア記憶システムはビデオとオーディオのような連続
したメディア・データと、テキスト、グラフィックおよ
び映像のような従来のデータの両方をハンドリングでき
るようでなければならない。

【０００３】現在のマルチメディア記憶システムでは、
データはデータ・ブロック（１ブロックは一続きの連続
ビットから成る）としてしばしば二次記憶媒体（例え
ば、磁気ディスク）に収容される。次いで、データは二
次記憶媒体から一時記憶装置（例えば、ランダム・アク
セス・メモリ（ＲＡＭ）で構成するキャッシュ）に読み
込まれ、その後、これを利用するためにクライアントに
よるアクセスが行われる。図１にマルチメディア・デー
タをハンドリングする例示としてのアーキテクチャを示
す。図１ではディスク１０のような二次記憶媒体がマル
チメディア・データの記憶に一般に使用される。二次記
憶媒体は、ハードディスク、光ディスクまたは大容量記
憶システムである場合があることを理解されたい。

【０００４】データは通常、ディスク１０に収容する。
正規の動作時、ディスク１０はこれの上部に立ち上げた
ディスク・ヘッド（ディスクからデータ読み取りに使用
する装置）と共に連続回転する。ディスク１０からデー
タを読み取るため、ディスク・ヘッドは１３で示す方向
に沿って内側に移動し、次いで、ディスク・ヘッドはデ
ィスク１０からデータを読み取るべくディスク１０の近
くまで下降する。ディスクの一回転に要する時間は通
常、回転時間と呼び、ディスク・ヘッドが１３で示す方
向に沿い必要なデータ上まで移動するときに要する時間
を通常、シーク・タイムと呼び、ディスク・ヘッドがデ
ィスク１０上に下降する際に要する時間は通常、整定
（ｓｅｔｔｌｅ）時間と呼ぶ。

【０００５】データ・ブロックの位置検出がディスク１
０上で行われた後、データ・ブロックは普通、ディスク
から、通常キャッシュ・メモリ３０として周知の一時メ
モリ・エリアに読み込まれる。ディスク１０からキャッ
シュ・メモリ３０にデータを伝送するには、先ずディス
ク上のデータの位置を検出し、ディスクから読み取り、
次いで、キャッシュに転送せねばならない。データ・ブ
ロックの検索、ディスク１０からデータ・ブロックの読
み取りおよび次いで行われるデータ・ブロックのキャッ
シュへの転送から成る全プロセスはディクス入／出力
（ディスクＩ／Ｏ）操作と呼ぶ。

【０００６】ディスクＩ／Ｏ操作はしばしばディスクの
帯域幅２０の制約を受ける。ディスクの帯域幅２０はデ
ータが内部を流れるパイプと考えることができる。普
通、パイプには限定された容量（例えば、４４Ｍｂｐ
ｓ）があり、ある量だけのデータが単位時間にパイプを
流れることができる。従って、膨大な量のデータがディ
スクから必要になることがあるが、その間、ディスクの
帯域幅２０からデータが転送できる速度に制約が加わ
る。

【０００７】クライアントのキャッシュ・メモリ３０へ
のアクセスはアクセス許可コントローラ３５によって管
理される。クランアント（５０，６０，７０で表す）か
らキャッシュ・メモリ３０へのアクセスが要求される
と、アクセス許可コントローラはクライアントの要求を
受け入れるに十分なバッファ・スペースとディスクの帯
域幅があるかどうかを確認する。クライアントにアクセ
ス許可コントローラ３５からキャッシュ３０へのアクセ
スが一度び許可されると、バッファ・マネージャ４０に
よるキャッシュ・メモリ３０の管理が行われる。バッフ
ァ・マネージャ４０はサービス・サイクル（システム管
理装置が指定する、あるいはシステム・リソースに準拠
して計算された時間的な間隔）毎にキャッシュ・メモリ
を操作する。

【０００８】キャッシュ・メモリ３０にはバッファ・プ
ール８０が含まれる。バッファ・プール８０は９０で示
す一連のバッファから成る。バッファ９０には使用中
（ディスク１０からのデータ・ブロックで満杯）または
フリー（使用できる）とのタグが付される。フリーであ
るとのタグが付されたバッファはフリー状態のバッファ
・プール（使用できる若干数のバッファ）から成る。

【０００９】図１では、クライアント５０，６０または
７０の少なくとも一人が初めにディスク１０からのデー
タを要求すると、アクセス許可コントローラ３５はキャ
ッシュ・メモリ３０をチェックし、要求を受け入れるに
十分なバッファ９０と帯域幅２０があるか、どうかを確
定する。フリー状態のバッファ・プールに十分なバッフ
ァ９０が存在し、十分な帯域幅２０があれば、アクセス
許可コントローラ３５はクライアントが必要とする望ま
しいデータ・ブロックがバッファ・マネージャ４０によ
って各サービス・サイクル内でバッファに記憶されるよ
うバッファ９０の割り当てを行う。

【００１０】図１に記載する例示としての実施例では、
連続データ・ファイル（図１に１６で示す）は一連の連
続ブロック・データ（図１にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，
Ｇ，ＨおよびＩで示す）から成る。説明の便宜上、連続
データ・ファイル１６はビデオ・データであり、通常の
クライアントはビデオを表示し、休止、再スタート、早
送り、ジャンプ、巻き戻しのようなビデオ・カセット・
レコーダの諸機能を実行できるものと仮定する。システ
ムのクライアント総てが連続ファイル１６からデータの
読み取りをしていれば、クライアントがデータを読み取
っている連続データ・ファイル１６に於ける位置は５０
ａ，６０ａ，７０ａ（５０ａ，６０ａ，７０ａは連続デ
ータ・ファイル１６に対するクライアントの設定位置を
表す）で表すことができる。

【００１１】図２に記載する例示としての実施例では、
クライアント５０ａは後続のブロックＣから、クライア
ント６０ａは次のブロックＦから、クライアント７０ａ
は後続のブロックＪから読み取りができる。従って、各
サービス・サイクル毎に、クライアントがデータを１７
で示す方向に移動する。クライアントがデータを１７で
示す方向に読み取り移動するとき、そのクライアントは
ブロックに対し前方に進行するクライアントと呼ぶ。ク
ライアントが他のクライアントの後にデータ・ブロック
の読み取りをする予定にあるとき、データを二番目に読
み取るクライアントはデータ・ブロックに対し後続して
前方に進行するクライアントと呼ぶ。例えば、６０ａは
ブロックＦを最初に読み取り、次いで５０ａがブロック
Ｆを読み取ることになる。従って、ブロックＦに関し，
５０ａは後続して前方に進行するクライアントとなる。
同様に、クライアントが１８で示す方向に読み取り移動
しているとき、クライアントは後方に進行するのクライ
アントと考えられる。例えば、クライアント６０ａがデ
ータ・ブロックＥを、次いでデータ・ブロックＤ、更に
データ・ブロックＣを読み取るとき、クライアント６０
ａは後方に進行するクライアントと考えられる。最後
に、クライアントは連続データ・ファイル１６で高速早
送り、ジャンプ、休止、再スタートおよび巻き戻しがで
きる。例えば、５０ａはブロックＣから読み取り、次い
でブロックＧにジャンプすることができ（これはＶＣＲ
では高速早送りに匹敵する）、６０ａはブロックＦから
読み取り、次いで、逆戻りし、ブロックＢを読み取るこ
とができ（これは、ＶＣＲでは巻き戻しに匹敵する）、
最後に５０ａは若干数のサービス・サイクルにわたり休
止し、いずれのデータ・ブロックも読み取り行わないこ
とができる（これはＶＣＲでは休止命令に匹敵する）。

【００１２】キャッシュ・メモリ３０は記憶システムで
重要な機能を果たしている。例えば、クライアント５０
ａはディスク１０に記憶したビデオを表示するようとす
ることがある。キャッシュ・メモリ３０がなければ、ク
ライアントは連続データ・ファイル１６の各データ・ブ
ロックを読み取るためにディスク全体にわたるＩ／Ｏ操
作を実行せねばならなくなる。ディスク全体にわたるＩ
／Ｏ操作を実行する作業はデータが連続データであると
き特に問題になる（例えば、連続ビデオまたはオーディ
オを再生する特定の速度に達するためのデータがクライ
アントに必要になる）。従って、キャッシュ・メモリ３
０は重要な機能を果たすことになる。各クライアントが
各データ・ブロックの検索のためにディスクのＩ／Ｏ操
作を実行する代わりに、クライアントにとりアクセスが
より早く行われると思われるデータの予備的な取り出し
と、キャッシュ・メモリでの保持ができる（これはキャ
ッシュ・メモリは通常、超高速ランダム・アクセス・メ
モリ（ＲＡＭ）で構成されるためである）。更に、第二
クライアント６０が第一クライアント５０のアクセスし
ているものと同一データにアクセスする必要があると
き、第二クライアントはディスク１０に戻る必要なくデ
ータの同時読み取りができよう。

【００１３】しかし、クライアントがデータ・ブロック
を予備的に取り出す必要があり、しかもそのデータ・ブ
ロックがバッファに存在しないという場合があるが、こ
れはクライアントがデータ・ブロックを必要とする以前
にディスクから予備的取り出しが行われなかったか、リ
クエストをしたクライアントがデータ・ブロックを使用
する前にデータ・ブロックの予備的取り出しが行われ、
バッファからデータ・ブロックが取り出されたためであ
る。クライアントがデータ・ブロックの予備的な取り出
しが必要になったときにデータ・バッファにデータ・ブ
ロックが存在しないとき、こうしたケースをキャッシュ
・ミスと呼ぶ。バッファ交換を実行する方法はシステム
に発生するキャッシュ・ミスの回数を以て特徴付けがで
きる。キャッシュ・ミスの回数はデータ・ブロックへア
クセスする回数の合計に対するバッファ・キャッシュ・
ミスの合計回数の比であるキャッシュ・ミス比によって
しばしば定義される。キャッシュ・ミスの回数が低けれ
ば低いほど、システムの性能は高くなる。例えば、キャ
ッシュ・ミス比が８８％のシステムはキャッシュ・ミス
比が９０％のシステムより優れているが、８８％のキャ
ッシュ・ミス比では該時間の８８％にキャッシュ・ミス
が発生するに過ぎないためである。

【００１４】同一のデータに数人のクライアントからア
クセスが行われるマルチメディア記憶システムでは、若
干数のバッファが各クライアントの使用に備え予約がで
きるようキャッシュが設計されるが、これはビデオの表
示には特定の速度（ｒ）でクライアントに対しデータの
転送が必要になると思われるためである。既に述べたよ
うに、データを要求する新規クライアントはアクセス許
可コントローラ３５が十分なバッファ・スペースとディ
スク帯域幅の使用性を確認しない限りシステムへのアク
セスの許可は得られない。十分なバッファ・スペースと
ディスク帯域幅の使用性を確保することによって、アク
セス許可コントローラ３５は後続するサービス・サイク
ルで必要とされる速度（ｒ）に従い行われるクライアン
トへのデータ転送をバッファ・マネージャが容易にさせ
得ることを確実にする。ｄが一つのバッファ９０のサイ
ズであり、８０で表すｎ_B がキャッシュ内部のバッファ
の全数であれば、ｄ＊ｎ_B はバッファ・スペースの合計
値になる。従って、速度（ｒ）でデータにアクセスする
必要のある実時間のクライアント（５０，６０または７
０）はそのバッファ条件がアクセスが許可された既存の
クライアントのバッファ条件値の総和と共にｄ＊ｎ_B 以
内、あるいはこれに等しくない限りアクセス許可コント
ローラ３５によってシステムへのアクセスは許可されな
いことになる。

【００１５】サービス・サイクルの初めに既に述べたよ
うに、クライアントが使用していたのはバッファ９０に
書き込まれたいずれのデータ・ブロックであるか、クラ
イアントのこれからの使用に備え、いずれのデータ・ブ
ロックをディスク１０から予備的に取り出す必要がある
かを確定するため各クライアントをチェックする。この
作業は以下のステップに従い実行される：

【００１６】１．最終のサービス・サイクルで使用され
たデータ・ブロックを収容するバッファは最終のサービ
ス・サイクルで他のクライアントによってバッファが使
用されなかったとき、自由バッファのプールに加える。 ２．現在のサービス・サイクルでディスクから予備的に
取り出す必要のあるデータ・ブロックを確定する。 ３．ディスクから予備的に取り出す必要のあるデータ・
ブロックが既にキャッシュ・メモリに（自由バッファの
プール内に）あるか、どうかを確定する。存在が確定さ
れると、バッファを自由バッファのプールから取り出
す。 ４．予備的に取り出す必要があり、自由バッファのプー
ルに存在しない各データ・ブロックに対し、一組の自由
なバッファから一つのバッファを割り当てる。 ５．ディスクのＩ／Ｏ操作がスタートし、ディスクから
割り当てられたバッファに書き込む必要なデータ・ブロ
ックを検索する。

【００１７】前記ステップ（４）はバッファ交換方法と
呼ぶ。現在、若干数のバッファ交換方法が採用されてい
る。例えば、ＬＲＵ（Ｌｅａｓｔ Ｒｅｃｅｎｔｌｙ
Ｕｓｅｄ − 最も早い段階で使用した）バッファ交換
方法では、最も初期段階で用いられたデータ・ブロック
を収容するバッファは新規データ・ブロックを受信する
ために割り当てるバッファとして選択される。他のＭＲ
Ｕ（Ｍｏｓｔ Ｒｅｃｅｎｔｌｙ Ｕｓｅｄ − 最も
最近使用した）バッファ交換方法では、最も最近使用し
た（最後に使用した）データ・ブロックを収容したバッ
ファは新規データ・ブロックを受信するために割り当て
られるバッファである。しかし、これらのバッファ交換
方法では連続メディア・データ記憶システムに使用した
ときに１００％に近いキャッシュ・ミス比が発生する。
従って、連続したメディア・データに対しＭＲＵおよび
ＬＲＵよりも低いキャッシュ・ミス比を示すバッファ交
換方法を採用することは有利であろう。

【００１８】最適方法として周知な一つの最終バッファ
交換方法がある。この最適方法はシミュレーションでベ
ースラインとして使用する理論的な方法である。最適方
法では最大期間にわたりクライアントから照会されよう
としないデータ・ブロックを収容したバッファが割り当
てられる。最適方法ではデータ・ブロックへのアクセス
が行われる次回のタイミングが正確に予測され、最大期
間にわたりアクセスが行われようとしないバッファが交
換される。

【００１９】しかし、最適方法は、バッファ・マネージ
ャがクライアントの行動様式を正確に予測しなければな
らないため、現実の記憶システムでは実現が不可能であ
る。クライアントはデータを連続して読み取り、特定の
データ・ブロックで休止し、データ・ブロックでの休止
後再スタートし、連続したデータ・ファイル内を前後に
ジャンプすることがあるため、最適方法は不可能であ
る。その上、新規クライアントがいつ到着するのかわか
らない。そのため、上述のごとく最適方法はベンチマー
ク的な交換方法のシミュレーションをする上でのみ有効
である。しかし、最適方法の性能（キャッシュ・ミス
比）に近いバッファ交換方法を採用することは有利であ
ろう。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は連続したメディ
ア・データに使用することができる二つのバッファ交換
方法を開示する。この二つの方法は「ベーシック」法と
「距離」法と呼ばれる。これら方法の両方とも発生する
キャッシュ・ミスの比はＬＲＵ（ＬｅａｓｔＲｅｃｅｎ
ｔｌｙ Ｕｓｅｄ − 最も早い段階で使用した）バッ
ファ交換方法とＭＲＵ（Ｍｏｓｔ Ｒｅｃｅｎｔｌｙ
Ｕｓｅｄ − 最も最近使用した）バッファ交換方法の
ような従来的なバッファ交換方法よりも低い。更に、開
示した方法では、ＬＲＵとＭＲＵよりも最適な方法の性
能に一層近似する。

【００２１】「ベーシック」法では、バッファ・キャッ
シュの各データ・ブロックに対する将来性が決められ
る。将来性の確定はデータ・ブロックにアクセスしよう
とする総ての前方に進行するクライアントに対する数値
を評価し、次いでデータ・ブロックにアクセスしようと
する後方に進行するクライアントに対する数値の評価に
よって行われる。前方に進行する総てのクライアント
と、後方に進行する総てのクライアントに対するそれぞ
れの数値が一度び決定されると、最も小さな値がそのデ
ータ・ブロックの将来性として選択される。バッファ・
キャッシュの各データ・ブロックに対し同じような分析
が行われた後、将来性の最も低いデータ・ブロックは新
規データと交換するよう指定される。

【００２２】「距離」法では、各データ・ブロックの将
来性の予測はデータ・ブロックに対するクライアントの
関係を分析することによって行われる。第一クライアン
トがアクセスした最後のデータ・ブロックが確定され
る。第一クライアントがアクセスした最後のデータ・ブ
ロックにアクセスしようとする後続のクライアントを決
定するための分析が行われる。この分析によって各クラ
イアントに対する「距離」値が生成される。この手続き
を繰り返し、連続するメディア・ファイルにアクセスす
る各クライアントに対する距離が確定される。次いで、
クライアントの「距離」値に従い上向きの順序で一列に
クライアントの編成が行われる。従って、距離値が最小
のクライアントは列の最初に位置し、距離値が最大のク
ライアントは列の最後に配される。列の最後のクライア
ント（距離値が最大のクライアント）に組み合わせたバ
ッファはそこで最初に解放され、最後から二番目のクラ
イアントに組み合わせたバッファは次いで、等々の順序
で解放される。自由バッファのプールは先入れ先出し
（ＦＩＦＯ）列として与えられる。バッファの交換が必
要なとき、自由バッファのプール先頭にあるバッファが
最初に選択される。更に、クライアントのバッファが解
放されるとき、自由バッファのプールの最終部に配され
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明はバッファを割り当てる二
つの別な方法を開示する。両方法ともデータ・ブロック
を収容したバッファがディスクのＩ／Ｏ操作を軽減する
方法に従い割り当てられるよう、将来、データ・ブロッ
クがどのように使用されるかを確定する技法が用いられ
る。

【００２４】開示した方法には若干のパラメータが使用
される・図２に連続したデータ・ファイル１６を示す。
連続したデータ・ファイル１６はデータ・ブロックＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，ＩおよびＪから成るた
め、Ａはファイルの第一ブロックになる。図２では、ク
ライアント５０ａ、６０ａ、７０ａは総て異なるデータ
・ブロックをアクセスしている。５０ａが前方に進行す
るクライアントであれば、５０ａは次にデータ・ブロッ
クＣをアクセスすることになり、これとは別様に、５０
ａが後方に進行するクライアントであれば、５０ａは次
のサービス・サイクルでデータ・ブロックＢをアクセス
することになる。クライアント６０ａ，７０ａが前方に
進行するクライアントであれば、これらクライアントは
後続のブロックＦとＪをそれぞれ読み取ることになる
が、これとは別様にクライアント６０ａ，７０ａが後方
に進行するクライアントであれば、彼等は次のブロック
ＥとＩをそれぞれアクセスすることになる。

【００２５】クライアントの状態を前方または後方に進
行するものとして特徴付けをする他に、クライアントは
オフセット（定常偏差）によって特徴付けすることもで
きる。クライアントのオフセットはファイルの初めから
のクライアントが使用すると期待される後続ビットのオ
フセットとして定義される。各ブロックには（ｄ）バイ
トのデータがあると仮定すると、５０ａが前方に進行す
るクライアントであれば、５０ａには２ｄ（ブロックＡ
とＢ）のクライアント・オフセットが存在することにな
る。同様に、クライアント６０ａと７０ａが前方に進行
するクライアントであれば、６０ａには５ｄ（ブロック
Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥ）のクライアント・オフセット
があり、７０ａには９ｄ（ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ，Ｆ，Ｇ、ＨおよびＩ）のクライアント・オフセット
があることになる。

【００２６】データ・ブロックもオフセットによって特
徴付けをすることができる。データ・ブロックのオフセ
ットはファイルの初めからデータ・ブロックの第一ビッ
トのオフセットである。従って、例えば、データ・ブロ
ックＢにはデータ・ブロックＡに於けるビットの数であ
るｄなるオフセットがある。データ・ブロックＣ、Ｄお
よびＥにはそれぞれ２ｄ、３ｄおよび４ｄなるデータ・
ブロック・オフセットがある。

【００２７】データ・ブロックにクライアントがアクセ
スする速度は「ベーシック」法と「距離」法の各々に使
用した最終パラメータである。各クライアントは同じま
たは異なる速度で移動することがあるし、あるいはサー
ビス・サイクル毎に速度を変更することがある。従っ
て、クライアント６０ａと７９ａが数回のサービス・サ
イクルにわたり共に後方に進行するクライアントである
と仮定すると、クライアント７０ａは各クライアントが
移動する速度（ｒ）によってはクライアント７０ａがク
ライアント６０ａよりも先にブロックＣに達する可能性
がある。

【００２８】＜「ベーシック」法＞本発明に於いて「ベ
ーシック」法と定義される方法では、各データ・ブロッ
クの将来性についての評価が行われる。評価に基づき最
長の期間にわたり使用されないと予測されるデータ・ブ
ロックは交換が行われるデータ・ブロックである。「ベ
ーシック」法を解説するために図２を用い、５０ａ，７
０ａが前方に進行するクライアントであり、６０ａが後
方に進行するクライアントであると仮定する。従って、
５０ａは後続のデータ・ブロックＣを使用するであろう
し、クライアント７０ａは次のデータ・ブロックＪを利
用し、６０ａは次のデータ・ブロックＥを使用すること
になる。総てのクライアントが同じ速度（ｒ）で移動す
ると仮定する。本発明に開示した「ベーシック」法を利
用するには、各データ・ブロックの将来性を予測し、次
いで、バッファの交換が必要のなとき将来性が最も大き
なデータ・ブロックを選択する必要がある。将来性の最
も大きなデータ・ブロックは新規データ・ブロックの記
憶ができるようデータ・バッファから解放されるデータ
・ブロックである。データ・ブロックにアクセスしよう
とする各クライアントに対し前方進行のクライアント値
と後方進行のクライアント値を検出することで各データ
・ブロックの将来性の予測が行われる。前方進行のクラ
イアント値と後方進行のクライアント値のうち、小さい
方の値がそのデータ・ブロックの将来性として選択され
る。前方進行のクライアント値は以下に規定する比
（１）で与えられ、後方進行のクライアント値は比
（２）で与えられる。

【００２９】

【外１】 データ・ブロックＤは前方に進行するクライアント５０
ａと後方に進行するクライアント６０ａによってアクセ
スされることが考えられる。５０ａに対する前方進行の
クライアント値は３ｄ（データ・ブロックＤのオフセッ
ト）−２ｄ（クライアント５０ａのオフセット）÷クラ
イアント５０ａの速度（ｒ_50a） になる。従って、前方
進行のクライアント値は１ｄ／ｒ_50a となる。６０ａに
対する後方進行のクライアント値は（５ｄ−１）（クラ
イアントのオフセット−１データ・ビット）−３ｄ（デ
ータ・ブロックＤのオフセット）÷クライアントの速度
になる。従って、６０ａに対する後方進行のクライアン
ト値は（２ｄ−１）／ｒ_60aとなる。データ・ブロック
Ｄにアクセスしようとするクライアント総てに対する計
算が一度び行われると、最小値のクライアントがデータ
・ブロックの将来性として選択される。従って、データ
・ブロックＤに対し、ｒ_50a が実質上ｒ_60a と同一であ
ると仮定すると、データ・ブロックＤの将来性は１ｄ／
ｒ_50a になる（１ｄ／ｒ_50a の方が小さな値であるた
め）。

【００３０】オフセットがデータ・ブロックのオフセッ
ト以下である前方に進行するクライアントがいなけれ
ば、将来性は式（２）に従い確定される。オフセットが
データ・ブロックのオフセットより大きな後方に進行す
るクライアントがいれば、データ・ブロックの将来性は
クライアントのオフセットに対応することになる。例え
ば、データ・ブロックＢでは、このデータ・ブロックを
使用しようとする唯一のクライアントは６０ａである。
クライアント７０ａと５０ａは前方に進行するクライア
ントであるため、データ・ブロックＢは既にこれらクラ
イアントによるアクセスが行われている。クライアント
６０ａは後方に進行するクライアントであるため、デー
タ・ブロックＢの読み取りがまだできる唯一のクライア
ントは６０ａである。６０ａのクライアント・オフセッ
トは（５ｄ−１）であり、データ・ブロックＢのデータ
・ブロック・オフセットは１ｄであり、速度は６０ａの
速度（ｒ_60a） になる。従って、データ・ブロックＢの
将来性は（５ｄ−１ｄ）／ｒ_60a になるう。

【００３１】同様に、データ・ブロックｂｊに対し、オ
フセットがデータ・ブロックのオフセットより大きな後
方に進行するクライアントがいなければ、オフセットが
このデータ・ブロックのオフセット以下の前方に進行す
るクライアントがいるとき、このデータ・ブロックの将
来性は式（１）に従い確定される。データ・ブロックｂ
ｉにアクセスが期待されるクライアントがいないとき、
このデータ・ブロックに対する将来性はクライアントの
アクセスが期待されるいずれかのデータ・ブロックの将
来性よりも大きいと仮定される。この場合、データ・ブ
ロックｂｊの将来性は以下のように計算する： ｍａｘ
はクライアントのアクセスが期待されるデータ・ブロッ
ク相互間の将来性の最大値であるとすれば、 同一のデータ・ファイルに次に到着する新規クライアン
トに対する中間的なアクセスの資格について予測せねば
ならぬとき、ｂｉ，ｂｊおよびｂｋのようなデータ・ブ
ロックの将来性の計算値は変更することができる。この
ような外延はベーシック法に加えることが簡単である。

【００３２】一度びデータ・ブロック総ての将来性が確
定されると、データ・ブロックの編成は下降順に従い行
われる（将来性の最も大きなデータ・ブロックから将来
性の最も小さなデータ・ブロックへの順）。バッファの
交換が必要になるとき、最大の将来性をもつデータ・ブ
ロックを収容するバッファが最初に交換される（新規デ
ータ収容のために解放される）。

【００３３】＜「距離」法＞本発明に開示される他のバ
ッファ交換方法は「距離」法と呼ばれる。「距離」法で
はクライアントの相対的な設定位置を分析することによ
ってデータ・ブロックにアクセスが行われる次の回が予
測される。先行のクライアントに対するクライアントｃ
_hiの距離値（ｘ）以下の比によって定義される：

【外２】

【００３４】｜ｘ｜がｘの絶対値であるとき、例として
図２に記載するクライアントをとりあげ、再度５０ａ，
７０ａは前方に進行するクライアントであり、６０ａは
後方に進行するクライアントであると仮定する； ここ
でクライアント７０ａがアクセスした最後のデータ・ブ
ロックはデータ・ブロックＩである。図２に示すシナリ
オでデータ・ブロックＩにアクセスしようとする唯一他
のクライアントはクライアント５０ａである。クライア
ント７０ａの遠近的比較からクライアント７０ａは第一
クライアントであり、クライアント５０ａは後続クライ
アントである。クライアント７０ａのオフセットは９ｄ
である（データ・ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，
Ｇ，ＨおよびＩのカウントから）。クライアント５０ａ
のオフセットは２ｄである。従って、先行クライアント
に対するクライアント７０ａの距離値は｜９ｄ−２ｄ｜
／ｒ_50a である。

【００３５】クライアント６０ａに対し同様の分析をす
ることができる。クライアント６０ａがアクセスした最
後のデータ・ブロックはデータ・ブロックＦである。ク
ライアント６０ａに次いでデータ・ブロックＦにアクセ
スしようとする後続のクライアントは５０ａである。ク
ライアント６０ａの遠近的比較からクライアント６０ａ
は第一クライアントであり、クライアント５０ａは後続
のクライアントである。クライアント６０ａのオフセッ
トは５ｄ−１である。クライアント５０ａのオフセット
は２ｄである。

【００３６】従って、クライアント６０ａの将来性は｜
５ｄ−１−２ｄ｜／ｒ_50a である。最後に、クライアン
ト５０ａが最終的にアクセスしたデータ・ブロックはＢ
である。データ・ブロックＢにアクセスする後続のクラ
イアントはクライアント６０ａである。クライアント６
０ａのオフセットは５ｄ−１である。クライアント５０
ａのオフセットは２ｄである。従って、比（３）は｜５
ｄ−１−２ｄ｜／ｒ_{60 a} によって定義されよう。ｒ_60a
がｒ_50a より大きいもとの仮定し、増加する順序に従い
距離値をクライアント列に配列すると、将来性が最小値
のクライアント５０ａは一番目になり、中間値のクライ
アント６０ａは次に位置し、最大値のクライアント７０
ａは最後に位置することになる。そこで、「距離」法で
は最後のクライアントが先行のサービス・サイクルで最
初に使用したバッファを解放し、次いで、最後から二番
目のクライアントが先行のサービス・サイクルで二番目
に使用するバッファを解放する等々（このプロセスはバ
ッファ総てが解放されるまで継続することができる）と
なるよう先入れ先出し（ＦＩＦＯ）列として維持される
自由バッファのプールにクライアント（５０ａ，６０
ａ，および７０ａ）に組み合わせたデータ・ブロックが
解放されなければならない。従って、クライアント列に
あってクライアント７０ａは最後のクライアントである
ため、７０ａが前回アクセスしたデータ・ブロック（デ
ータ・ブロック）は最初に解放されよう。６０ａはクラ
イアント列にあって次に配されているため、６０ａが前
回アクセスしたデータ・ブロック（データ・ブロック
Ｆ）は次に解放されよう、更に、５０ａが使用したデー
タ・ブロックは列の最後にセットされているため、５０
ａが前回アクセスしたデータ・ブロック（データ・ブロ
ックＢ）が最後に解放されることになる。クライアント
ｃ_i が前回アクセスしたデータ・ブロックにアクセスし
よとするクライアントがいないとき、先行のクライアン
トに対するクライアントｃ_i の距離は無限大であると仮
定されることを理解する必要がある。かくして、このよ
うなクライアントはクライアント列中に維持されなくな
る。

【００３７】先行のクライアントに対する距離ｃ_i を計
算する他の方法、例えば、新規クライアントが到着する
時間を予測する方法を提案することができる。例えば、
新規クライアントの移動時間が予測できれば、先行クラ
イアントに対するクライアントｃ_i の距離は以下のよう
になる：

【００３８】本発明の付加的な実施例は各クライアント
に対し個別のＭＲＵ（Ｍｏｓｔ Ｒｅｃｅｎｔｌｙ Ｕ
ｓｅｄ − 極く最近使用した）リスト維持することに
よって実行することができる。犠牲バッファを選択する
必要のあるとき、そのバッファは先行のクライアントま
での距離が最大であるクライアントのＭＲＵリストから
選択する。

【００３９】本発明の幾つかの実施例を開示し、説明を
してきたが、本発明の精神から、あるいは付属する請求
項の範囲から逸脱することなく様々な修正、変更ができ
ることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアーキテクチャ・フレームを示す図で
ある。

【図２】連続したメディア・データ・ファイルにアクセ
スするクライアントの概念を示す図である。

フロントページの続き (72)発明者 ラジーヴ ラストギ アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，ニュープロヴィデンス，リヴィングス トン アヴェニュー 229 (72)発明者 アブラハム シルヴァーシャッツ アメリカ合衆国 07901 ニュージャーシ ィ，サミット，ニューイングランド アヴ ェニュー 67エー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ・バッファを利用するデータを管
   理する方法であって、 複数の前記データ・バッファの各々の将来性を確定する
   ステップと、 前記将来性に準拠し前記データ・バッファの各々を配列
   するステップと、 前記配列に基づいて前記複数のデータ・バッファを解放
   するステップとを含むことを特徴とするデータを管理す
   る方法。
2. 【請求項２】 前記複数のデータ・バッファの各々に対
   し前方進行のクライアント値を決定するステップと、 前記複数のデータ・バッファの各々に対し後方進行のク
   ライアント値を決定するステップと、 前方進行のクライアント値と後方進行のクライアント値
   のうち、小さい方を選択することによって前記複数のデ
   ータ・バッファの各々の将来性を確定するステップとに
   よって前記将来性が確定されることを特徴とする請求項
   １に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記複数のデータ・バッファの各々にい
   ずれのクライアントがアクセスするかを決定するステッ
   プと、 前記複数のデータ・バッファの各々にアクセスしようと
   する前記クライアントの各々のクライアント・オフセッ
   トを確定するステップと、 前記クライアントの各々の速度を確定するステップと、 前記複数のデータ・バッファの各々のデータ・バッファ
   ・オフセットを確定するステップと、 前記データ・バッファ・オフセットと前記クライアント
   ・オフセットを比較するステップと、 前記クライアントの各々の速度に対し、前記比較の各々
   の比を実行するステップとによって前記複数のデータ・
   バッファの前記将来性が確定され、 前記比がデータ・バッファの将来性であることを特徴と
   する請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 サービス・サイクルの期間に複数の前方
   に進行するクライアントと後方に進行するクライアント
   がアクセスするデータ・バッファを割り当てる方法であ
   って、 前記データ・バッファの各々を選択するステップと、 前記データ・バッファの各々にアクセスしようとする前
   記複数の前方に進行するクライアントの各々を分析し、
   それによって各前記データ・バッファの各々に関し前方
   進行のクライアント値を生成するステップと、 前記データ・バッファの各々にアクセスしようとする前
   記複数の後方に進行するクライアントの各々を分析し、
   それによって各前記データ・バッファの各々に関し後方
   進行のクライアント値を生成するステップと、 前記前方進行のクライアント値と前記後方進行のクライ
   アント値のうちから最小値を選択することによって前記
   データ・バッファの各々の将来性を確定するステップ
   と、 前記将来性に準拠し前記データ・バッファを配列するス
   テップと、 前記配列に従って前記データ・バッファを割り当てるス
   テップとを含むことを特徴とする割り当て方法。
5. 【請求項５】 データ・バッファを選択するステップ
   と、 前記サービス・サイクル時に前記データ・バッファにア
   クセスしょうとする各前方に進行するクライアントを確
   定するステップと、 前記サービス・サイクル時に前記データ・バッファにア
   クセスしょうとする各前方に進行するクライアントに対
   しクライアント・オフセットを確定するステップと前記
   前方に進行するクライアントの各々がアクセスしようと
   する前記データ・バッファに対しデータ・ブロック・オ
   フセットを確定するステップと、 前記データ・ブロック・オフセットを前記クライアント
   ・オフセットと比較するステップと、 前記前方に進行するクライアントの速度に対する前記比
   較の比を考慮することによって前記前方に進行するクラ
   イアントの各々に対する前方進行のクライアント値を生
   成するステップとによって前記前方進行のクライアント
   値が生成されることを特徴とする請求項４に記載の方
   法。
6. 【請求項６】 データ・バッファにハウジング・データ
   ・ブロックを割り当てる方法であって、 データ・バッファを選択するステップと、 前記サービス・サイクル時に前記データ・バッファにア
   クセスしょうとする各後方に進行するクライアントを確
   定するステップと、 前記サービス・サイクル時に前記データ・バッファにア
   クセスしょうとする各後方に進行するクライアントに対
   しクライアント・オフセットを確定するステップと前記
   後方に進行するクライアントの各々がアクセスしようと
   する前記データ・バッファに対しデータ・ブロック・オ
   フセットを確定するステップと、 前記クライアイント・オフセットを前記データ・ブロッ
   ク・オフセットと比較するステップと、 前記後方に進行するクライアントの速度に対する前記比
   較の比を考慮することによって前記後方に進行するクラ
   イアントの各々に対する後方進行のクライアント値を発
   生するステップとによって前記後方進行のクライアント
   値が生成されることを特徴とする請求項３に記載の方
   法。
7. 【請求項７】 バッファを割り当てる方法であって、 前記データ・バッファにアクセスした各クライアントに
   対し距離値を確定するステップと、 距離値に準拠し前記クライアントがアクセスした前記デ
   ータ・バッファを配列するステップと、 前記距離値に準拠し、前記クライアントがアクセスした
   前記データ・バッファを割り当てるステップとを含むこ
   とを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 データ・ブロックにアクセスした第一ク
   ライアントのクライアント・オフセットを確定するステ
   ップと、 前記データ・ブロックにアクセスしようとする後続クラ
   イアントのクライアント・オフセットを確定するステッ
   プと、 前記第一クライアントのクライアント・オフセットを前
   記第二クライアントと比較し、それによって比較値を生
   成するステップと、 前記比較値と前記後続のクライアントの速度との比を考
   慮し、それによって前記距離値を生成するステップとに
   よって前記距離値が確定されることを特徴とする請求項
   ７に記載の方法。
9. 【請求項９】 バッファを割り当てる方法であって、 （ａ）第一クライアントを選択するステップと、 （ｂ）第一クライアントが最後にアクセスしたバッファ
   を確定するステップと、 （ｃ）前記バッファにアクセスしようとする後続のクラ
   イアントを確定するステップと、 （ｄ）前記第一クライアントのクライアント・オフセッ
   トを確定するステップと、 （ｆ）前記後続のクライアントのクライアント・オフセ
   ットを確定するステップと、 （ｇ）前記第一クライアントの前記クライアント・オフ
   セットと前記後続のクライアントの前記クライアント・
   オフセットを比較するステップと、 （ｈ）前記後続のクライアントの速度に対する前記比較
   の比を公式化することによって前記バッファの距離を確
   定するステップと、 （ｉ）各クライアントに対しステップ（ａ）〜（ｈ）を
   実行し、それによって各クライアントに対する距離を確
   定するステップと、 （ｊ）前記距離に準拠しクライアントを順位別に配列す
   るステップと、 （ｋ）前記距離に準拠し前記クライアントを解放するス
   テップとを含むことを特徴とする方法。