JPH1069358A

JPH1069358A - データ配置装置

Info

Publication number: JPH1069358A
Application number: JP8227160A
Authority: JP
Inventors: Shunichiro Nakamura; 俊一郎中村; Hiroshi Shimizu; 洋清水; Harumi Minemura; 治実峯村; Tomohisa Yamaguchi; 智久山口; Takashi Watanabe; 尚渡辺; Tadanori Mizuno; 忠則水野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1998-03-10
Also published as: US5841962A

Abstract

(57)【要約】【課題】記憶グループを構成するアレイ状ファイルの
１つの故障時、特定のアレイ状ファイルへのアクセス回
数が増加し、データ読み出し速度が低下する等の課題が
あった。【解決手段】記憶グループ数をｎ、前記記憶グループ
を構成するアレイ状ファイル数をｍ、（Ｄ_1j1 ，Ｄ
_2j2 ，・・・，Ｄ_njn ）を１つの冗長グループに属する
データが記憶された各記憶グループのｊ_i （ｊ_i ＝１〜
ｍ）番目のアレイ状ファイルの各同一行における記憶領
域の組とした時、ｍⁿ 個の前記記憶領域の組（Ｄ_1j1 ，
Ｄ_2j2 ，・・・，Ｄ_njn ）の全体に対し、冗長データを
遍く割り付けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数のアレイ状
ファイルよりなる記憶グループを複数備え、その記憶グ
ループの１つのアレイ状ファイルの故障時において、各
記憶グループの稼働率の均一性を保ったまま、データの
復元を補償するようにデータを配置したデータ配置装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、例えば特願平７−２８３４７３
号公報に示された、ＲＡＩＤ５型の分散ビデオサーバを
用いたＶＯＤ（ＶｉｄｅｏＯｎＤｅｍａｎｄ）シス
テムとしての従来のデータ配置装置から抜粋したこの発
明に関係した部分を示す構成図である。図においてＳ
１，Ｓ２，Ｓ３は複数の磁気ディスク装置からなる記憶
グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３を接続したビデオサーバ（以
下、サーバと呼ぶ）であり、Ｄ４〜Ｄ７はサーバＳ１に
接続されている磁気ディスク装置、Ｄ８〜Ｄ１１はサー
バＳ２に接続されている磁気ディスク装置、Ｄ１２〜Ｄ
１５はサーバＳ３に接続されている磁気ディスク装置で
ある。各磁気ディスク装置Ｄ４〜Ｄ１５は同一容量のブ
ロックに分割されており、ビデオデータファイルとして
各サーバ毎にアレイ状に構成さたアレイ状ファイルであ
り、アレイ状ブロックとも称する。８０，８１，８２は
ビデオプログラム、８３はネットワーク、８４，８５，
８６はクライアントである。

【０００３】図１０は、ビデオプログラム８０を磁気デ
ィスク装置Ｄ４〜Ｄ１５のアレイ状ブロックにデータを
配置した結果を示したものであり、図において小四角が
ブロックを示し、それぞれ６４ＫＢの固定サイズであ
る。０〜７１の数字を付しているブロックには、ビデオ
プログラム８０を等分割したデータ（以下、ビデオデー
タと呼ぶ）がブロックの数字順に納められており、数字
の昇順にビデオデータが呼び出される。Ｐn （ｎは０以
上の整数）を付しているブロックには、磁気ディスクの
故障発生時にデータの復元に用いられる冗長データとし
てのパリティデータがｎで示される数字順に配置されて
いる。

【０００４】図１０において、障害発生時にデータ復元
用に使われるパリティデータは、全てのサーバＳ１，Ｓ
２，Ｓ３に渡って分散して置かれている。これをＲＡＩ
Ｄ５型という。パリティデータを１つのサーバのみに集
中して配置する方法もあり、これをＲＡＩＤ４型という
（特願平７−２８３４７３号公報参照）。

【０００５】図１１は正常時にアクセスされるブロック
に○印をつけたものである。図１２は磁気ディスク装置
Ｄ５が故障した時にアクセスされるブロックを○印で示
した図である。

【０００６】次に動作について説明する。ビデオプログ
ラム８０を鑑賞しようとするクライアント８４〜８６
は、一定のレートで（例えばＭＰＥＧ１の形式であれば
約１．５Ｍｂｐｓのレートで）ビデオデータ１〜７１を
順次読み出し、圧縮されていたデータを伸長した後、自
身の画面に表示する。１つのビデオデータの中には複数
画面分のデータが含まれているため、クライアント８４
〜８６内でビデオデータを一旦バッファリングし、適宜
画面に供給する。

【０００７】図９に示されたビデオを鑑賞するクライア
ント８６は、まずサーバＳ２に対して、ビデオデータの
読み出しを要求する。サーバＳ２からビデオデータが送
られてくると、クライアント８６はビデオの放映を開始
する。以下同様にして、レートに基づく一定の時間間隔
で、サーバＳ３からビデオデータを読み出し、サーバＳ
１からビデオデータを読み出しというように、順次読み
出していき、これをビデオストリームデータとして放映
していく。

【０００８】このようにＲＡＩＤ５型のデータ配置式で
は、１つのクライアントが１つのサーバからでなく、複
数のサーバからビデオデータを取り出すことにより、サ
ーバ１個あたりの負荷が軽減されるため、ビデオサーバ
全体として、同時にサービス可能なクライアント数（同
時供給可能なビデオストリーム数）が増加するという効
果がある。

【０００９】次に故障時の動作について説明する。従来
のデータ配置装置（ＲＡＩＤ５型）では、各サーバの同
行、同列のブロックに配置されるデータが冗長グループ
になっており、磁気ディスクの故障時に、それらの冗長
グループ中のパリティデータが壊れたビデオデータの替
わりに読み出される。

【００１０】ここで、パリティデータにはそれぞれＰ0
＝０ＸＯＲ１，Ｐ1 ＝２ＸＯＲ３，Ｐ2 ＝４
ＸＯＲ５，Ｐ3 ＝６ＸＯＲ７・・・のような値が
記憶されており、０＝Ｐ0 ＸＯＲ１，１＝Ｐ0 Ｘ
ＯＲ０として計算される。上記の最初の式は、パリテ
ィデータＰ0 はビデオデータ０とビデオデータ１のＸＯ
Ｒ演算により求まることを意味する。

【００１１】例えば、図１０において、１行２列の冗長
グループとはサーバＳ１のパリティデータＰ1 、サーバ
２のビデオデータ２、サーバＳ３のビデオデータ３であ
る。また、サーバＳ２のビデオデータ２が破壊される
と、ビデオデータ２を読み出す代わりに、サーバＳ１の
パリティデータＰ1 を読み出し、サーバＳ３のビデオデ
ータ３とサーバ１のパリティーデータＰ1 から、２＝３
ＸＯＲＰ1 としてビデオデータ２が復元される。

【００１２】ここにおける特徴は、クライアント８６
は、通常時と比較して故障時にはビデオデータ２を読み
出す代わりにパリティデータＰ1 を読み出せばいいこと
である。何故ならビデオデータ３は次に放映に使うから
バッファリングしてとっておけばよいからである。

【００１３】図１１に示すように、磁気ディスクに故障
がない場合には、○印をつけたブロックのビデオデータ
のみが読み出され、パリティデータが記憶されるブロッ
クは読み出されないため、各磁気ディスクへのアクセス
回数は均一になっている。しかし、磁気ディスクの故障
時にはパリティデータが記憶されるブロックの読み出し
が行われ、アクセス回数の均衡が崩れる。

【００１４】図１２は、サーバＳ１の磁気ディスク装置
Ｄ５が故障した時にアクセスされるブロックを○で印を
つけたものであるが、サーバＳ１の磁気ディスク装置Ｄ
５に格納されるデータを復元するためサーバＳ２の磁気
ディスク装置Ｄ９とサーバＳ３の磁気ディスク装置Ｄ１
３のパリティデータが読み出されている状態を示してい
る。そのため、磁気ディスク装置Ｄ５，Ｄ１３へのアク
セス回数は他の磁気ディスク装置のアクセス回数の１．
５倍となり、アクセス回数の均衡が崩れサーバシステム
のデータ読み出し速度は正常時より下がる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来のデータ配置装置
は以上のように構成されているので、１つの磁気ディス
クが破壊された時、壊れた磁気ディスクを復元するため
に用いるパリティデータが限られた磁気ディスクに集中
するため、その磁気ディスクへのアクセス回数が他のデ
ィスクより増加し、記憶装置全体のデータ読み出し速度
が下がるなどの課題があった。

【００１６】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、磁気ディスク故障時においても、
各磁気ディスクへのアクセス回数を出来るだけ均等にす
ることにより、データの読み出し速度が低下しないデー
タ配置装置を得ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
るデータ配置装置は、データをブロック単位でマトリク
ス状に記憶する複数の記憶領域を列ごとに分割してアレ
イ状ファイルとした記憶グループ数をｋ、この記憶グル
ープを構成するアレイ状ファイル数をｍ、（Ｄ_1j1 ，Ｄ
_2j2 ，・・・，Ｄ_kjk ）を１つの冗長グループに属する
データが記憶された各記憶グループのｊ_i （ｊ_i ＝１〜
ｍ）番目のアレイ状ファイルの各同一行における記憶領
域の組とした時、ｍ^k 個の前記記憶領域の組（Ｄ_1j1 ，
Ｄ_2j2 ，・・・，Ｄ_kjk ）の全体に対し、前記冗長デー
タを遍く割り付けて配置したものである。

【００１８】請求項２記載の発明に係るデータ配置装置
は、複数の記憶グループの第１記憶グループの各行に対
しては、１行目はゼロ、２行目は１、３行目は２ずつ順
次にデータの記憶領域をずらしながら記憶グループの列
数を１サイクルとしてデータを記憶し、この第１記憶グ
ループに対する１サイクルの記憶終了までは他の記憶グ
ループの記憶位置は変化させず、この第１記憶グループ
の１サイクル記憶終了毎に、記憶グループの列数に等し
い第２記憶グループの行数に対し記憶領域を、１，２・
・・ずつずらしながら（記憶グループの列数）×（記憶
グループの列数）を第２記憶グループについての１サイ
クルとしてデータを記憶し、以下順次各記憶グループに
対するデータの記憶領域をずらして配置したものであ
る。

【００１９】請求項３記載の発明に係るデータ配置装置
は、記憶グループのそれぞれに該記憶グループを構成す
るアレイ状ファイルを統括するサーバを設けたものであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるデ
ータ配置装置を示す構成図である。図１において、Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３は複数の磁気ディスク装置からなる記憶
グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３を接続したサーバであり、Ｄ
４〜Ｄ７はサーバＳ１に接続されている磁気ディスク装
置、Ｄ８〜Ｄ１１はサーバＳ２に接続されている磁気デ
ィスク装置、Ｄ１２〜Ｄ１５はサーバＳ３に接続されて
いる磁気ディスク装置、各磁気ディスク装置Ｄ４〜Ｄ１
５は同一容量のブロックに分割されており、各サーバ毎
にアレイ状に構成された、アレイ状ファイルである。ま
た、説明を簡単にするため、サーバの台数を３台、各サ
ーバの備える磁気ディスク装置は４台ずつとしている。
従来例と同一の装置には同一符号を付し、その説明を省
略する。

【００２１】１６はサーバシステムを統括的に管理する
中央処理装置でデータを磁気ディスク装置Ｄ４〜Ｄ１５
に分割して配置し、配置したビデオデータを呼び出し自
身の画面に表示する。１７はディスク故障時において
も、磁気ディスクのアクセス回数を出来るだけ均等にな
るようにデータを格納するためのデータを、中央処理装
置１６に与えるデータ供給装置、１８はビデオデータの
冗長グループを計算する冗長グループ計算手段、１９は
ビデオデータおよびパリティデータの各磁気ディスク内
での配置場所を計算するデータ配置計算手段、２０はビ
デオデータおよびパリティデータの配置情報等を記憶す
る記憶手段である。

【００２２】２１は中央処理装置１６に接続されたＣＤ
−ＲＯＭなどの大容量記憶装置であり、ビデオ番組等の
ビデオストリームデータが格納されている。２２は外部
装置を管理する管理手段で、外部装置からの中央処理装
置１６への入力情報と中央処理装置１６から外部装置へ
の出力情報を管理し、また、大容量記憶装置２１のビデ
オストリームデータを均等容量のビデオデータに分割す
る。

【００２３】２３はデータ配置装置の情報に基づき、パ
リティデータを計算するパリティデータ生成手段、２４
はビデオデータ及びパリティデータが圧縮されてない場
合に、データを圧縮するデータ圧縮手段、２５はサーバ
Ｓ１〜Ｓ３を管理するサーバ管理手段であり、中央処理
装置１６からサーバＳ１〜Ｓ３への情報の出力とサーバ
Ｓ１〜Ｓ３から中央処理装置１６への情報の入力を行
う。２６は読み込んだデータを伸長するとともに、磁気
ディスクの故障時にはデータ供給装置１７の情報に基づ
きデータの復元を行うデータ伸長手段であり、伸長され
たデータを中央処理装置１６の画面に表示する。なお、
上記中央処理装置１６、データ供給装置１７、大容量記
憶装置２１等は別個独立に設ける他、前記図９における
クライアントに設けてもよい。

【００２４】図２はこの実施の形態１のデータ配置装置
の情報に基づいて中央処理装置１６がデータを配置した
結果を示す。図において、小四角が固定サイズの記憶単
位であるブロックを示す。ブロックにはビデオストリー
ムデータを等分割し０〜７１の識別子を付したビデオデ
ータとＰn （ｎは０以上の整数）なる識別子を付したパ
リティデータが格納されており、格納されている各デー
タの識別子の番号をブロックに付してある。

【００２５】図３は、図２のデータ配置において、正常
時にアクセスされるブロックを○印で記した図である。

【００２６】図４は、図２のデータ配置において、磁気
ディスク装置Ｄ５が故障した時にアクセスされるブロッ
クを○印で記した図である。

【００２７】図５は、図９で示される従来のＲＡＩＤ５
型のデータ配置結果から図２で示される実施の形態１の
データ配置結果への改良点を説明するために用いるイメ
ージ図であり、ディスク故障時において、磁気ディスク
のアクセス回数が出来るだけ均等になるように、各記憶
グループＧ１〜Ｇ３の同一行の１つの記憶領域には１つ
の記憶グループを除きデータを記憶するとともに該１つ
の記憶グループの記憶領域には他の行と重ならないよう
に冗長データを記憶して冗長グループを形成するため
に、記憶グループ数をｋ、前記記憶グループを構成する
磁気ディスク（アレイ状ファイル）数をｍ、（Ｄ_1j1 ，
Ｄ_2j2 ，・・・，Ｄ_kjk ）を１つの冗長グループに属す
るデータが記憶された各記憶グループのｊ_i （ｊ_i ＝１
〜ｍ）番目のアレイ状ファイルの各同一行における記憶
領域の組とした時、ｍ^k 個の前記記憶領域の組（Ｄ
_1j1 ，Ｄ_2j2 ，・・・，Ｄ_kjk ）の全体に対し、前記冗
長データを遍く割り付けて配置する。

【００２８】以下、この実施の形態１では、冗長データ
の割り付け方法の１例として、ローテーション処理によ
る場合を説明する。図５に示す数字はローテーション回
数を表す。

【００２９】図６はローテーション回数によりデータの
記憶位置が変わっていく様子を示している。図７はマッ
ピング法によるデータの配置方法を説明する図であり、
Ｔ１はマッピングテーブル、Ｇ１〜Ｇ３は記憶グループ
である。

【００３０】次に動作について説明する。まず、データ
の配置方法について説明する。図１の中央処理装置１６
はこれから配置するビデオストリームデータのビデオデ
ータ数、サーバ台数、磁気ディスク台数の情報を管理手
段２２を介してデータ供給装置１７に知らせる。冗長グ
ループ計算手段１８はこれらの情報をもとに、全ビデオ
データ数と全パリティデータ数を合わせた全データ数と
冗長グループを計算し、記憶手段２０に引き渡す。ここ
で冗長グループとは、冗長グループ中の１データが破壊
された時、残りのデータより破壊されたデータの復元が
可能であるように構成した複数のビデオデータと１パリ
ティデータからなるデータのグループのことである。ま
た、パリティデータは冗長グループ内の全ビデオデータ
より計算される。記憶手段２０では冗長グループ計算手
段１８とデータ配置計算手段１９の情報より表１で示さ
れるテーブルを作成する。

【表１】

【００３１】ここでデータ名とはビデオデータおよびパ
リティデータの識別子であり、ビデオデータの識別子を
０以上の整数で、パリティデータの識別子をＰn （ｎは
０以上の整数）で示す。冗長グループとは以下の式で求
める冗長グループの識別子で０以上の整数、サーバ番号
とはサーバに付した識別番号で０以上の整数、行番号と
は各サーバ毎に形成されるアレイ状ブロックの行に付し
た識別番号、列番号とは各サーバ毎に形成されるアレイ
状ブロックの列に付した識別番号である。このテーブル
より冗長グループとデータの配置場所が一意に求まる。

【００３２】図１におけるサーバＳ１のサーバ番号を
０、サーバＳ２のサーバ番号を１、サーバＳ３のサーバ
番号を２とし、行番号を図２中の０〜８、列番号を０〜
３とした場合、表１中のデータ名４９のビデオデータの
格納配置位置は図中の４９を付しているブロックの位置
となる。逆に、例えば７０を付しているブロックの位置
はサーバ番号０、行番号８、列番号３で表わされる。

【００３３】以下に冗長グループ計算手段１８での全デ
ータ数および冗長グループの計算方法を示す。以下の計
算式で÷は除算の商、％は除算のあまりを示し、中央処
理装置１６から与えられた全ビデオデータ数をｋａ、サ
ーバの台数をｊ、１サーバあたりの磁気ディスク台数
（アレイ状ファイル数）をｍとし、ビデオデータとパリ
ティデータで形成される冗長グループの番号およびパリ
ティデータの番号をｎ、ビデオデータの番号をｉ、サー
バの番号をＮ、各サーバ毎に形成されるアレイ状ブロッ
クの行番号をＭ、各サーバ毎に形成されるアレイ状ブロ
ックの列番号をＬとする。

【００３４】（ａ）全データ数を計算する方法全データ数＝全ビデオデータ数ｋａ＋全ビデオデータ数ｋａ÷（サーバ台数ｊ− １）（１）この全データ数により記憶手段２０のテーブルの大きさ
が決定される。

【００３５】（ｂ）ビデオデータの冗長グループの番号
を求める計算方法冗長グループの番号ｎ＝ビデオデータの番号ｉ÷（サーバ台数ｊ−１）（２）各冗長グループ毎に１パリティデータが付加されるが、
冗長グループの番号ｎを用いてＰn であらわし、パリテ
ィデータの番号をｎとする。例えば、パリティデータＰ
10の番号は１０である。

【００３６】次に具体例として図１の構成で、全ビデオ
データ数７２、ビデオデータの番号４９の場合の計算結
果を示す。

【００３７】（ａ）全データ数を計算する方法全データ数＝７２＋７２÷（３−１）＝１０８（３）

【００３８】（ｂ）ビデオデータの冗長グループの番号
を求める計算方法冗長グループの番号＝４９÷（３−１）＝２４（４）データ配置計算手段１９では、冗長グループ計算手段１
８の計算が終了すると、冗長グループ計算手段１８で付
加されたパリティデータの情報と中央処理装置１６から
与えられた情報から全データ名に対応する配置位置を計
算する。

【００３９】ここでパリティデータの配置位置は以下の
ように計算される。（ａ）パリティデータが配置されるサーバ番号の計算方
法サーバ番号Ｎ＝データ番号ｎ÷ディスク台数ｍ％サーバ台数ｊ（５）

【００４０】（ｂ）パリティデータが配置されるアレイ
状ブロックの行番号の計算方法行番号Ｍ＝データ番号ｎ÷ディスク台数ｍ（６）

【００４１】（ｃ）パリティデータが配置されるアレイ
状ブロックの列番号の計算方法列番号Ｌ＝（データ番号ｎ＋ローテーション回数Ｋ）％ディスク台数ｍ（７）ここで、ローテーション回数Ｋ＝行番号Ｍ÷（ディスク台数ｍ）^N ％ディスク台数ｍ（８）Ｎ：サーバ番号ただし、行番号Ｍとは（６）式で計算された値、サーバ
番号Ｎとは（５）式で計算された値である。

【００４２】次に具体例として図１の構成でデータ名Ｐ
24の場合の計算結果を示す。（ａ）パリティデータが配置されるサーバ番号の計算方
法サーバ番号＝２４÷４％３＝０（９）

【００４３】（ｂ）パリティデータが配置されるアレイ
状ブロックの行番号の計算方法行番号＝２４÷４＝６（１０）

【００４４】（ｃ）パリティデータが配置されるアレイ
状ブロックの列番号の計算方法列番号＝（２４＋２）％４＝２（１１）ここで、ローテーション回数＝６÷４⁽⁰⁾ ％４＝２（１２）

【００４５】また、ビデオデータの配置位置は以下のよ
うに計算される。（ａ）ビデオデータが配置されるサーバ番号の計算方法サーバ番号Ｎ＝データ番号ｉ％（サーバ台数ｊ−１）（１３）（１３）式で求めた値を以下の条件に当てはめる。条
件：求めた値がビデオデータ番号ｉの属する冗長グルー
プのパリティデータが配置されるサーバ番号以上なら＋
１とする。式で示すなら、サーバ番号Ｎ＞＝データ番号ｉ÷（サーバ台数ｊ−１）÷ディスク台数ｍ％サーバ台数ｊの時、Ｎ＝Ｎ＋１それ以外の場合、Ｎ＝Ｎ（１４）

【００４６】（ｂ）ビデオデータが配置されるアレイ状
ブロックの行番号の計算方法行番号Ｍ＝データ番号ｉ÷（ディスク台数ｍ×（サーバ台数ｊ−１））（１５）

【００４７】（ｃ）ビデオデータが配置されるアレイ状
ブロックの列番号の計算方法列番号Ｌ＝（データ番号ｉ÷（サーバ台数ｊ−１）＋ローテーション回数Ｋ）％ディスク台数ｍ（１６）ここで、ローテーション回数Ｋ＝行番号Ｍ÷（ディスク台数ｍ）^N ％ディスク台数ｍ（１７）Ｎ：サーバ番号ただし、行番号Ｍとは（１５）式で計算された値、サー
バ番号Ｎとは（１４）式で計算された値である。

【００４８】次に具体例として図１の構成でデータ名４
９の場合の計算結果を示す。（ａ）ビデオデータが配置されるサーバ番号の計算方法サーバ番号＝４９％（３−１）＝１（１８）条件：１＞＝４９÷（３−１）÷４％３＝０（１９）従ってサーバ番号＝１＋１＝２（２０）

【００４９】（ｂ）ビデオデータが配置されるアレイ状
ブロックの行番号の計算方法行番号＝４９÷（４×（３−１））＝６（２１）

【００５０】（ｃ）ビデオデータが配置されるアレイ状
ブロックの列番号の計算方法列番号＝４９÷（（３−１）＋０）％４＝０（２２）ここで、ローテーション回数＝６÷４² ％４＝０（２３）

【００５１】データ配置計算手段１９での計算が終了
し、記憶手段２０のテーブルが完成すると管理手段２２
は大容量記憶手段２１からビデオストリームデータを取
り出し、均等容量のビデオデータに分割し、分割した順
に、データ圧縮手段２４に逐次引き渡す。パリティデー
タ生成手段２３では以下の式に基づき、データ圧縮手段
２４で圧縮されたビデオデータからパリティデータを作
成する。

【００５２】以下の計算式中の（＋）はエクスクルージ
ブオア（ＥｘｃｌｕｓｉｖｅＯＲ）演算をあらわすも
のとし、パリティデータｐ＝ａ（＋）ｂと表記したなら
各データのビットデータ毎に（＋）演算を行うものとす
る。例えばａ＝０１００１、ｂ＝００１１０ならばｐ＝
０１１１１である。ここでａ＝ｐ（＋）ｂ，ｂ＝ｐ
（＋）ａなる性質があり、パリティデータを計算するの
に用いたデータの内１データが破壊されても残りのデー
タとパリティデータから復元出来る。この性質はデータ
数が２だけに限られず、パリティデータを計算するのに
用いたデータが無限にあっても保たれる。

【００５３】例えば、ｐ＝ｍ₁ （＋）ｍ₂ （＋）ｍ₃ （＋）・・・（＋）ｍ_no （２４）ならば、ｍ_i ＝ｐ（＋）ｍ₁ （＋）ｍ₂ （＋）・・・ｍ_i-1 （＋）ｍ_i+1 ・・・（＋）ｍ_no （２５）ｎｏ＝∞ この性質により冗長グループ内の１データが破壊されて
も復元可能である。

【００５４】（ａ）冗長グループ内のパリティデータの
計算方法冗長グループをｎ、上述の様に冗長グループｎのパリテ
ィデータをＰn としてビデオデータのデータ名を０以上
の整数ｉとすると、本実施の形態では、ｎ×（サーバ台数ｊ−１）≦ｉ＜（ｎ＋１）×（サーバ台数ｊ−１）（２６）なる範囲にあるデータ名のビデオデータを用いてパリテ
ィデータＰn は計算される。

【００５５】Ｐn ＝ｎ×（サーバ台数ｊ−１）（＋）（ｎ×（サーバ台数ｊ−１）＋１）（＋）・・・（＋）（（ｎ＋１）×（サーバ台数ｊ−１）−１）（２７）

【００５６】次に具体例として図１の構成で冗長グルー
プ２４の場合の計算結果を示す。（ａ）冗長グループ内
のパリティデータの計算方法Ｐ11＝２４×（３−１）（＋）（（２４＋１）×（３−１）−１）（２８）＝４８（＋）４９

【００５７】パリティデータ生成手段２３で計算された
パリティデータとデータ圧縮手段２４で圧縮されたビデ
オデータを、データ供給装置１７の情報に基づき、サー
バ管理手段２５を介して各サーバの磁気ディスクにデー
タを配置する。

【００５８】以上の計算結果により、複数の記憶グルー
プの第１記憶グループの各行に対しては、１行目はゼ
ロ、２行目は１、３行目は２ずつ順次にデータの記憶領
域をずらしながら記憶グループの列数を１サイクルとし
てデータを記憶し、この第１記憶グループに対する１サ
イクルの記憶終了までは他の記憶グループの記憶位置は
変化させず、この第１記憶グループの１サイクル記憶終
了毎に、記憶グループの列数に等しい第２記憶グループ
の行数に対し記憶領域を、１，２，・・・ずつずらしな
がら（記憶グループの列数）×（記憶グループの列数）
を第２記憶グループについての１サイクルとしてデータ
を記憶し、以下順次各記憶グループに対するデータの記
憶領域をずらすことができ、データ配置を図２に示すよ
うに行うことができる。

【００５９】次にデータの読み出し方式について説明す
る。格納されたデータを読み出す場合、データ伸長手段
２６はサーバ管理手段２５を介して一定のレートで（例
えばＭＰＥＧ１の形式であれば約１．５Ｍｂｐｓのレー
トで）ビデオデータをデータ名の昇順に順次読み出し、
圧縮されたビデオデータを伸長した後、中央処理装置１
６の画面にビデオストリームデータとして表示する。図
３は図２の配置図に対し、正常時に読み出されるブロッ
クに○印をつけたものである。各磁気ディスクに対する
アクセス回数は同数であり、全体としての読み出し速度
が一番早い状態でデータが配置されており、最短時間で
データの読み出しが可能である。

【００６０】また、冗長グループ単位でデータをバッフ
ァリングしているため壊れたビデオデータを復元するた
めに、再度、冗長グループのビデオデータを読みに行く
必要がないため、故障時には、壊れたビデオデータの代
わりにパリティデータを読み出すだけでよい。

【００６１】図４は図２の配置図に対し、サーバＳ１の
磁気ディスク装置Ｄ５の故障時に読み出されるブロック
に○印をつけたものである。正常時での１磁気ディスク
へのアクセス回数は６で、図４では１磁気ディスクへの
最大のアクセス回数は７となっている。従来例を示す図
１１では１磁気ディスクへの最大のアクセス回数は９と
なっている。従って、この実施の形態１では１磁気ディ
スクへのアクセス回数のかたよりが改善され、従来例よ
り故障時において読み出し速度が改善されている。

【００６２】図１２に示されるような従来のデータ配置
では、各サーバＳ１〜Ｓ３の同列の磁気ディスクのデー
タが冗長グループを形成しており、あるサーバの１磁気
ディスクが破壊された時、残りのサーバの同列の磁気デ
ィスクのパリティデータを用いてデータを再現するた
め、その磁気ディスクへのアクセス回数が増す。それを
回避するためにはどの磁気ディスクが故障しても、その
故障した磁気ディスク上のデータを再現するためのパリ
ティデータが他の磁気ディスク上に均等に分布すればよ
い。そこでこの実施の形態１では、１磁気ディスクが故
障した場合、破壊されたデータを再現するためのパリテ
ィデータが各磁気ディスクに均等に分布するようにし
た。

【００６３】結果として、図１０で示される従来のＲＡ
ＩＤ５型のデータ配置図を図５のローテーション図に従
い、各サーバＳ１〜Ｓ３の磁気ディスクで構成されるア
レイの行ごとにローテーションした結果と同一になって
いる。図中の数字はローテーション回数を示し、図６に
示すようにローテーション回数０とは移動なし、ローテ
ーション回数１とは右に１、ローテーション回数２とは
右に２ずらし、ローテーション回数３とは右に３ほどデ
ータをずらすことを意味する。これらのローテーション
回数は（８）、（１７）式で表わされる。このようなロ
ーテーション処理により、どの磁気ディスクが破壊され
ても、その磁気ディスクを再現するためのパリティデー
タは残りの磁気ディスクに均等に分布される。

【００６４】この実施の形態１ではサーバの識別子をサ
ーバＳ１に０、サーバＳ２に１、サーバＳ３に２を付し
ているが、識別子をサーバに付す順は任意でよい、すな
わち３！（サーバ台数！）通りの組み合せが考えられ
る。また、この実施の形態１ではローテーション回数０
を右に２ずらし、ローテーション回数１を右に０、ロー
テーション回数２を右に３ずらし、ローテーション回数
３を右に２ずらすなどとローテーション回数とデータの
ずらしかたの定義をかえてよく、やはり定義の仕方に４
！（１サーバあたりの磁気ディスク台数！）通りあり、
図２のデータ配置と同一の効果を示す配置は３！×４！
通りある。本実施の形態１では簡単のため、サーバの数
を３、各サーバの磁気ディスク数を４としたが、それぞ
れ任意の数でよく、上述のように本実施の形態１と同一
の効果を示すデータ配置はサーバ数！×磁気ディスク数
！通りあり、本実施の形態１から設定パラメータを変更
するだけで容易に変更可能である。

【００６５】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、正常時においては各磁気ディスクへのアクセス回数
が均一であり、最短時間でデータが読み出せるなどの効
果が得られる。

【００６６】また、どの磁気ディスクの１つが破壊され
ても、その磁気ディスクを再現するためのパリティデー
タは残りの磁気ディスクに均等に分布されるため、故障
時においても各磁気ディスクへのアクセス回数は均一化
される。そのため、一磁気ディスクの故障時においても
読み出し速度を低下させずに、データの読み出しが行え
る等の効果がある。

【００６７】以上、冗長グループを形成するデータの配
置をローテーション処理により行う場合について説明し
たが、実施の形態に示したように、規則的にケタ上げ式
きでローテーションする他、乱数法を利用してランダム
にローテーションを選択してもよい。

【００６８】また、図７に示すように、マッピング法に
より、冗長グループを形成した各記憶グループＧ１〜Ｇ
３の磁気ディスクに冗長データを割り付けするようにマ
ッピング（変数）テーブルＴ１を作成し、このマッピン
グテーブルＴ１の配置情報により、データを、記憶グル
ープＧ１〜Ｇ３を形成する磁気ディスクの各行に記憶し
てもよい。そして、マッピングテーブルＴ１の記憶容量
を越える記憶のときは、マッピングテーブルＴ１を繰り
返し適用すればテーブルサイズを小さくできる。

【００６９】実施の形態２．図８は、この発明の実施の
形態２によるデータ配置装置を示すブロック図であり、
本実施の形態は、磁気ディスク管理手段２５’がサーバ
を介さずに直接磁気ディスク装置Ｄ４〜Ｄ１５を管理す
るように構成したもので、前記図１と同一部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。

【００７０】次に動作について説明する。磁気ディスク
管理手段２５’は直接、各磁気ディスク装置Ｄ４〜Ｄ１
５と接続し、各磁気ディスク装置Ｄ４〜Ｄ１５と情報の
やりとりを行う。データの配置方法、読み出し方法、故
障時のデータの読み出し方法は、サーバ番号としている
ところを記憶グループ番号と変更するだけで、実施の形
態１と動作は全て同一である。すなわち、本実施の形態
２では、各磁気ディスクの管理単位を記憶グループとし
て、サーバを使用しないで直接中央処理装置１６から管
理するものである。

【００７１】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、サーバを使用しないため、記憶装置自体の価格を押
さえる等の効果が得られる。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、データをブロック単位でマトリクス状に記憶する
複数の記憶領域を列ごとに分割してアレイ状ファイルと
した記憶グループを複数備え、各記憶グループの同一行
の１つの記憶領域には１つの記憶グループを除きデータ
を記憶するとともに該１つの記憶グループの記憶領域に
は他の行と重ならないように冗長データを記憶して冗長
グループを形成するために、前記記憶グループ数をＫ、
前記記憶グループを構成するアレイ状ファイル数をｍ、
（Ｄ_1j1 ，Ｄ_2j2 ，・・・，Ｄ_KjK ）を１つの冗長グル
ープに属するデータが記憶された各記憶グループのｊ_i
（ｊ_i ＝１〜ｍ）番目のアレイ状ファイルの各同一行に
おける記憶領域の組とした時、ｍ^K 個の前記記憶領域の
組（Ｄ_1j1，Ｄ_2j2 ，・・・，Ｄ_KjK ）の全体に対し、
遍く割り付けるように構成したので、故障したアレイ状
ファイルのデータを復元するために用いるパリティデー
タをアレイ状ファイルに均一に分布させることができ、
正常時においては各アレイ状ファイルへのアクセス回数
が均一であり、最短の時間でデータの読み出しが行え、
アレイ状ファイルの１つの故障時においては、各アレイ
状ファイルへのアクセス回数が均一になり、読み出し速
度の低下を抑えることができる効果がある。

【００７３】請求項２記載の発明によれば、複数の記憶
グループの第１記憶グループの各行に対しては、１行目
はゼロ、２行目は１、３行目は２ずつ順次にデータの記
憶領域をずらしながら記憶グループの列数を１サイクル
としてデータを記憶し、この第１記憶グループに対する
１サイクルの記憶終了までは他の記憶グループの記憶位
置は変化させず、この第１記憶グループの１サイクル記
憶終了毎に、記憶グループの列数に等しい第２記憶グル
ープの行数に対し記憶領域を、１，２，・・・ずつずら
しながら（記憶グループの列数）×（記憶グループの列
数）を第２記憶グループについての１サイクルとしてデ
ータを記憶し、以下順次各記憶グループに対するデータ
の記憶領域をずらして、前記冗長データを遍く割り付け
て配置するように構成したので、複雑な演算等を行うこ
となく、故障したアレイ状ファイルのデータを復元する
ために用いるパリティデータをアレイ状ファイルに均一
に分布させることができ、正常時においては各アレイ状
ファイルへのアクセス回数が均一であり、最短の時間で
データの読み出しが行え、アレイ状ファイルの１つの故
障時においては、各アレイ状ファイルへのアクセス回数
が均一になり、読み出し速度の低下を抑えることができ
る効果がある。

【００７４】請求項３記載の発明によれば、記憶グルー
プを構成するアレイ状ファイルを統括するサーバを設け
るように構成したので、請求項１記載の発明の効果を有
するとともに、データの読み出し速度をより早めること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１によるデータ配置装
置の構成図である。

【図２】この発明の実施の形態１によるデータの配置
図である。

【図３】この発明の実施の形態１によるデータの配置
における、正常時のデータへのアクセスの様子を示す図
である。

【図４】この発明の実施の形態１によるデータの配置
における、ディスク故障時のデータへのアクセスの様子
を示す図である。

【図５】データの記憶位置を変更するローテーション
処理の説明図である。

【図６】ローテーション処理によりデータの記憶位置
が変わっていく様子を示す図である。

【図７】マッピング法によるデータ配置説明図であ
る。

【図８】この発明の実施の形態２によるデータ配置装
置の構成図である。

【図９】ＲＡＩＤ５型の分散ビデオサーバシステムの
構成を示す図である。

【図１０】従来のデータ配置装置におけるデータの配
置図である。

【図１１】従来のデータ配置装置におけるデータ配置
での正常時のデータへのアクセスの様子を示す図であ
る。

【図１２】従来のデータ配置装置におけるデータ配置
での故障時のデータへのアクセスの様子を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ１〜Ｓ３サーバ、Ｄ４〜Ｄ１５磁気ディスク装置
（アレイ状ファイル）、Ｇ１〜Ｇ３記憶グループ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者峯村治実東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者山口智久東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者渡辺尚静岡県浜松市半田町3776番地医大宿舎Ｆ −123 (72)発明者水野忠則静岡県浜松市富塚町175−１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データをブロック単位でマトリクス状に
記憶する複数の記憶領域を列ごとに分割してアレイ状フ
ァイルとした記憶グループを複数備え、各記憶グループ
の同一行の１つの記憶領域には１つの記憶グループを除
きデータを記憶するとともに該１つの記憶グループの記
憶領域には他の行と重ならないように冗長データを記憶
して冗長グループを形成したデータ配置装置において、
前記記憶グループ数をｋ、前記記憶グループを構成する
アレイ状ファイル数をｍ、（Ｄ_1j1 ，Ｄ_2j2 ，・・・，
Ｄ_kjk ）を１つの冗長グループに属するデータが記憶さ
れた各記憶グループのｊ_i （ｊ_i ＝１〜ｍ）番目のアレ
イ状ファイルの各同一行における記憶領域の組とした
時、ｍ^k 個の前記記憶領域の組（Ｄ_1j1 ，Ｄ_2j2 ，・・
・，Ｄ_kjk ）の全体に対し、前記冗長データを遍く割り
付けて配置したことを特徴とするデータ配置蔵置。
【請求項２】データをブロック単位でマトリクス上に
記憶する領域を列ごとに分割してアレイ状ファイルとし
た記憶グループを複数備え、各記憶グループの同一行の
記憶領域には１つの記憶グループを除きデータを記憶す
るとともに該１つの記憶グループの行には他の行と重な
らないように冗長データを記憶して冗長グループを形成
したデータ配置装置において、前記複数の記憶グループ
の第１記憶グループの各行に対しては、１行目はゼロ、
２行目は１、３行目は２ずつ順次にデータの記憶領域を
ずらしながら記憶グループの列数を１サイクルとしてデ
ータを記憶し、この第１記憶グループに対する１サイク
ルの記憶終了までは他の記憶グループの記憶位置は変化
させず、この第１記憶グループの１サイクル記憶終了毎
に、記憶グループの列数に等しい第２記憶グループの行
数に対し記憶領域を、１，２，・・・ずつずらしながら
（記憶グループの列数）×（記憶グループの列数）を第
２記憶グループについての１サイクルとしてデータを記
憶し、以下順次各記憶グループに対するデータの記憶領
域をずらして、前記冗長データを遍く割り付けて配置し
たことを特徴とするデータ配置装置。
【請求項３】記憶グループのそれぞれに該記憶グルー
プを構成するアレイ状ファイルを統括するサーバを設け
たことを特徴とする請求項１または請求項２記載のデー
タ配置装置。