TWI515723B - 用於判定儲存於磁帶媒體上之資料之存取序列之方法、電腦系統及電腦程式產品 - Google Patents

用於判定儲存於磁帶媒體上之資料之存取序列之方法、電腦系統及電腦程式產品 Download PDF

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TWI515723B
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Description

用於判定儲存於磁帶媒體上之資料之存取序列之方法、電腦系統及電腦程式產品
本發明大體而言係關於電腦，且更特定而言，係關於用於判定儲存於磁帶媒體上之資料之存取序列的方法、電腦系統及電腦程式產品。
隨著技術發展，磁帶媒體(例如，磁帶機)之儲存容量持續增長。新近進步已導致一些磁帶媒體具有1.5太位元組(TB)之容量。藉由此增加之磁帶媒體容量，磁帶媒體可用於自傳統資料備份及封存至檔案系統之廣泛範圍之應用中。
諸如磁帶機之磁帶媒體在容量及傳送速率方面較硬碟有利，但發現散置於磁帶媒體上之資料(其可達到數百公尺之長度)常常需要數分鐘之資料搜尋時間。早已將磁碟搜尋時間視為一重要問題，且已建議用於減少針對各種形式之資料之搜尋時間的許多方法。
為了針對一些現代應用可行，磁帶機可能需要能夠連續地讀取多個檔案或邏輯磁碟區(例如，記錄群組)-常常被稱作「重組」或「回收」之處理程序。當連續地存取多個記錄群組時，此情形提出減少總搜尋時間之新的挑戰。減少總搜尋時間同時仍維持用於隔離搜尋操作之縮短之搜尋時間的一可能方式為修改記錄群組之存取序列。使用此方法減少總搜尋時間極大地取決於磁帶機所特有的多種條件，包括磁帶機移動磁帶媒體之速度及加速度，以及使得存取序列修改對於磁帶機而言為理想的之總資料帶(band)輸送時間。為了修改磁帶機上之存取序列且使修改所需之處理時間之量最小化，需要一種具有低計算複雜性之演算法。
在一實施例中，提供一種用於判定儲存於一磁帶媒體上之複數個資料群組之一存取序列的方法。基於該複數個資料群組中之哪一資料群組具有最接近於該磁帶媒體之一當前位置的一開端而選擇該存取序列中之一第一資料群組。基於該複數個資料群組中之哪一剩餘資料群組具有最接近於該存取序列中之該第一資料群組之一結束的一開端而選擇該存取序列中之一第二資料群組。
在另一實施例中，提供一種電腦系統。該電腦系統包括一電腦可讀媒體及可與該電腦可讀媒體操作通信之一處理器。該處理器經調適以基於儲存於一磁帶媒體上之複數個資料群組中之哪一資料群組具有最接近於該磁帶媒體之一當前位置的一開端而選擇該複數個資料群組之一存取序列中之一第一資料群組，且基於該複數個資料群組中之哪一剩餘資料群組具有最接近於該存取序列中之該第一資料群組之一結束的一開端而選擇該存取序列中之一第二資料群組。
在另一實施例中，提供一種用於判定儲存於一磁帶媒體上之複數個資料群組之一存取序列的電腦程式產品。該電腦可讀儲存媒體具有儲存於其上之電腦可讀程式碼部分。該等電腦可讀程式碼部分包括：一第一可執行部分，其用於基於該複數個資料群組中之哪一資料群組具有最接近於該磁帶媒體之一當前位置的一開端而選擇該存取序列中之一第一資料群組；及一第二可執行部分，其用於基於該複數個資料群組中之哪一剩餘資料群組具有最接近於該存取序列中之該第一資料群組之一結束的一開端而選擇該存取序列中之一第二資料群組。
為了將容易地理解本發明之優點，將藉由參考附加圖式中所說明的特定實施例來呈現上文所簡要描述之本發明的更特定描述。應理解，此等圖式描繪本發明之實施例且不應因此被視為對本發明之範疇的限制，將經由使用隨附圖式而以額外特殊性及細節來描述及解釋本發明。
本發明之實施例提供用於判定儲存於磁帶媒體上之資料之存取序列的方法、電腦系統及電腦程式產品。
根據本發明之一態樣，基於檔案系統或虛擬磁帶伺服器(VTS)可以任何給定次序讀取多個記錄群組之事實，定義一新概念(記錄群組之間的距離)，此新概念可用以修改記錄群組存取序列且因此減少總搜尋時間。在模擬測試中，此方法顯著地減少在低計算能力下(尤其在涉及大量記錄群組時)之總搜尋時間。
圖1說明根據本發明之一實施例的磁帶卡匣(或磁帶機卡匣)10。磁帶卡匣10包括一磁帶媒體(或磁帶)12。在一實施例中，磁帶媒體12具有約1.25公分(cm)之寬度(亦即，在水平方向上)及約800公尺(m)之長度(亦即，在縱向方向上)。如所展示，將磁帶媒體12劃分成四個資料帶14，該四個資料帶14本質上為包夾於伺服帶16(圖1)之間的較長的薄區域。資料帶14經編號為(0至3)，從而指示使用該等資料帶14之次序。儘管未展示，但將被稱作「伺服型樣」之資料寫入至伺服帶16中以控制讀取及寫入資料之讀取/寫入磁頭18(連同伺服帶磁頭19)的位置。如所展示，伺服帶磁頭19定位於讀取/寫入磁頭18之側面上。儘管僅展示一物件，但可能存在十六個讀取/寫入磁頭18。在現代磁帶媒體系統中，在資料帶中橫向地移動磁頭所需之時間相對較短，但將磁頭移動至鄰近資料帶可能花費數秒。
為了將資料寫入至磁帶媒體，一應用程式請求磁帶機將資料寫入記錄中，該等記錄之大小之範圍可為數個位元組至數百萬位元組(MB)。當寫入至磁帶媒體12時，該等記錄接收唯一記錄號碼，該等記錄號碼用以指定待於應用程式試圖存取來自磁帶媒體之資料時讀取之資料。用於檔案系統中之檔案及用於VTS中之邏輯磁碟區係由多個記錄構成。磁帶機將自應用程式所接收之記錄重新封裝成被稱為資料集(DS)的固定長度之封裝(例如，約2.4 MB)，接著將該等固定長度之封裝寫入至磁帶媒體。
在一實施例中，磁帶機系統使用以並列方式配置之十六個磁頭以按資料集片段將資料集寫入至磁帶媒體，該等資料集片段可量測數微米(μm)之寬度及約10 cm之長度。為了寫入足夠資料以將磁帶媒體填充至最大容量，磁頭必須完成跨越磁帶媒體12之許多前向及反向傳遞(取決於磁帶媒體中之線帶之數目)。資料集容量及大小、磁帶長度及線帶計數可變化。
磁帶媒體12可含有(例如)在數百萬與一千萬之間的記錄。因此，極難以維持對應於媒體上之每個記錄之實體位置的資訊。為了有效率地搜尋寫入至磁帶媒體之記錄，使用磁帶卡匣上之非揮發性卡匣記憶體之集合(例如，4 KB或8 KB之集合)來儲存磁帶目錄(亦即，存在於每一線帶上且執行搜尋操作之記錄號碼的範圍)。
用以減少在連續地存取多個記錄群組時之總搜尋時間的一種方式為修改記錄群組存取序列。本質上，此情形為非確定性多項式時間(NP困難)問題，如通常所理解，在組合最佳化中，其在許多方式上類似於「銷售員旅行問題」。然而，在銷售員旅行問題中，自點A至點B之旅行成本與自點B至點A之旅行成本相同。在多記錄群組存取序列問題中，記錄群組較長，意謂：自記錄群組A之結束至記錄群組B之開端的旅行成本不同於自記錄群組B之結束至記錄群組A之開端的旅行成本。
根據本發明之一態樣，將旅行成本視為記錄群組之間的距離。藉由使用此概念且組合新近開發的最近相鄰者及成對交換演算法(下文所描述)來確定記錄群組存取序列，可減少總搜尋時間。
將記錄群組之間的距離定義為記錄群組旅行成本之表示。此距離並不指代儲存於磁帶媒體上之記錄群組之間的實體距離，而指代在記錄群組之間移動所需之時間。記錄群組A與記錄群組B之間的距離(t(A,B))主要受以下兩個因子影響：tL(A,B)，沿磁帶媒體之縱向方向(較長方向)移動所需之時間；及tD(A,B)，在資料帶上移動所需之時間。
因此，可將記錄群組A與B之間的距離t(A,B)定義為：
t(A,B)=tL(A,B)+tD(A,B)　(1)
用於判定tL(A,B)之變數包括：IE(A)，磁帶媒體之開端與記錄群組A之結束之間的距離；IS(B)，磁帶媒體之開端與記錄群組之開端之間的距離；Bs(A)，當讀取記錄群組A時之磁帶媒體輸送速度；s(B)，當讀取記錄群組B時之磁帶媒體輸送速度；sR，當執行搜尋操作時之磁帶媒體輸送速度；a，磁帶媒體加速度；IR(A)，當自s(A)移位至sR時所移動之距離；及IR(B)，當自sR移位至s(B)時所移動之距離。
使用上述變數，可按以下公式來表達沿磁帶媒體之縱向方向移動所需之時間tL(A,B)。然而，假定IE(A)與IS(B)之間的距離足夠長以致在加速及減速期間不可能到達IE(A)及IS(B)。當距離太短時，將該等變數視為自明的且可將其消除。
tL(A,B)=|sR-s(A)|/a+(|IE(A)-IS(B)|-IR(A)-IR(B))/sR+|sR-s(B)|/a　(2)
用於判定tD(A,B)之變數包括：tD，移動至鄰近資料帶所需之時間；及d(A,B)，傳回在自記錄群組A之結束搜尋至記錄群組B之開端時傳遞的資料帶之數目的函式。
使用上述變數，可將在資料帶上移動所需之時間tD(A,B)表達為tD與d(A,B)之乘積：
tD(A,B)=tDd(A,B)　(3)
若待存取之記錄群組之數目相對較小(例如，十個)，則可應用蠻力方法以分析每個存取序列組合且計算總搜尋時間(亦即，每一存取序列中之記錄群組之間的總距離)。產生最短總搜尋時間之存取序列因此將為最有效之選擇。然而，當涉及較多記錄群組時，計算針對每個可能組合之總搜尋時間需要更高級別之計算工作量，此情形使得極難以在實際時間量內確定一存取序列。
藉由開發、組合及應用最近相鄰者及成對交換演算法(或方法)之新實體，可限制確定針對大量記錄群組之存取序列所需的時間量。亦可比隨機地或以記錄號碼之次序存取群組的做法更有效地減少總搜尋時間。
圖2說明圖1之磁帶媒體12且可用以說明下文所描述之最近相鄰者方法及成對交換方法。磁帶媒體12包括開端(亦即，磁帶之開端)區段20及結束(亦即，磁帶之結束)區段22，且具有寫入於其上之四個記錄群組24(亦即，記錄群組A、記錄群組B、記錄群組C及記錄群組D)。箭頭26指示寫入及/或讀取記錄群組24中之每一者的方向。
圖3說明根據本發明之一實施例的最近相鄰者方法30。在步驟32處，方法30以如圖2中所展示配置記錄群組24(亦即，記錄群組A至n)開端。在步驟34處，確定磁帶媒體12(圖2)之位置。在一實施例中，磁帶媒體定位於開端20處(亦即，磁帶媒體系統之磁頭定位於開端20處)。
在步驟36處，選擇開端點(亦即，取決於讀取/寫入方向26)最接近於當前位置之記錄群組24作為待讀取之第一記錄群組24。在圖2中所展示之實例中，因為記錄群組A之開端點最接近於磁帶媒體12之開端區段20，所以選擇記錄群組A。亦在步驟36處，將磁帶位置重設至選定記錄群組24之結束。
在步驟38處，若存在尚未置放於記錄序列中之剩餘記錄群組24，則方法30返回至步驟36。在圖2中所展示之實例中，開端最接近於記錄群組A之結束的記錄群組為記錄群組B。因此，在此實例中，選擇記錄群組B作為存取序列中之第二群組，且將磁帶位置重設至記錄群組B之結束。
在步驟38處，方法30再次返回至步驟36，此係因為存在尚未置放於記錄序列中之剩餘記錄群組24。在步驟36處，因為記錄群組C之開端點最接近於記錄群組B之結束，所以接下來選擇記錄群組C。該方法照此繼續直至將所有記錄群組24置放於存取序列中為止。在此實例中，序列中之最後記錄群組24為記錄群組D。
在步驟38處，若所有記錄群組24已置放於存取序列中，則方法30繼續至步驟40，在步驟40中，以存取序列之選定次序來存取記錄群組24，此後，方法30在步驟42處結束。
因此，藉由最近相鄰者演算法，選擇記錄群組24之間具有距當前位置之最短距離的記錄群組24作為存取序列中之第一群組。接著，接著選擇記錄群組24之間具有距第一記錄群組之結束之最短距離的記錄群組24作為序列中之第二者。此處理程序繼續直至已置放所有記錄群組24為止。
最近相鄰者方法提供了序列之第一半中的短得多的記錄群組搜尋時間，但可能並不顯著地減少第二半中之搜尋時間。
圖4說明根據本發明之一實施例的可用以修改藉由最近相鄰者方法30產生之存取序列的成對交換方法40。
方法40以步驟42開端，在步驟42處，以如藉由圖3之最近相鄰者方法30判定之存取序列之次序配置記錄群組24。對於此實例，可將藉由最近相鄰者方法30判定之存取序列假定為ABCD(亦即，首先存取A，第二存取B，第三存取C，且最後存取D)。
在步驟44處，將存取序列中之最後記錄群組(例如，記錄群組D)置放於所有可能之序列位置處且計算針對可能序列中之每一者的總搜尋時間。因此，計算針對存取序列DABC、ADBC、ABDC及ABCD中之每一者的總搜尋時間。
在步驟46處，若將最後記錄群組置放於不同於藉由最近相鄰者方法30判定之位置的位置中減少總搜尋時間，則方法40繼續至步驟48。在步驟48處，使用具有最短搜尋時間之存取序列來修改待於方法返回至步驟44時使用的存取序列。作為一實例，可假定存取序列DABC提供最短搜尋時間。因此，當返回至步驟44時，使用DABC。
因此，在步驟44處，將現佔據序列中之最後位點之記錄群組C置放於所有可能之序列位置中以評估總搜尋時間。不同序列接著變成CDAB、DCAB、DACB及DABC。
在步驟46處，若具有最短總搜尋時間之序列為DABC，方法40進行至步驟50。此狀況係因為此結果匹配最近結果(來自步驟2)。因此，選擇DABC作為最佳讀取序列(除序列之最後元素之外，亦可重新配置序列之最後n個元素)。亦可在記錄群組之間的距離最長之情況下應用最近相鄰者交換方法。在步驟50處，方法40以(例如)以最近修改之存取序列之次序存取記錄群組24結束。
因此，在成對交換方法中，將存取序列之最後位置(或最後若干個位置)中的記錄群組置放於不同的存取序列位置中，且選擇產生最短總搜尋時間之存取序列。重複此處理程序直至序列之最後位置中的記錄群組不再改變為止。成對交換方法可改良存取序列之第二半中之群組搜尋時間。
為了評定用於減少總搜尋時間之上述方法的有效性，建立一模擬環境。可將該模擬劃分成四個區段：輸入產生；記錄群組之間的距離計算；記錄群組存取序列修改區段；及總搜尋時間顯示。
在輸入產生區段中，針對每一記錄群組產生五個元素之隨機值。該五個元素包括：記錄群組之開端的縱向位置；記錄群組之結束的縱向位置；含有記錄群組之資料帶；當讀取記錄群組之開端時磁帶媒體移動之方向；及當讀取記錄群組之結束時磁帶媒體移動之方向。
為了簡化模型，假定每一記錄群組之開端及結束始終存在於相同資料帶上。另外，歸因於記錄群組之總數目可影響方法之有效性的事實而允許記錄群組之數目在8與1,024之間波動。此外，為了防止由記錄群組之位置關係引起的有效性之變化，藉由針對每一記錄群組數量產生1,000個關係集合且比較平均總搜尋時間來評估該方法。
在記錄群組之間的距離計算區段中，為了簡化計算，忽略加速、減速所需之時間及在彼等時間期間所涵蓋之距離。實情為，計算在記錄群組之間在縱向方向上移動所需之時間、在資料帶之間移動所需之時間，及改變磁帶輸送方向所需之時間。接著合計彼等值以尋找到記錄群組之間的距離。
在記錄群組存取序列修改區段中，基於以下三個原則而修改在輸入產生區段中所建立之針對多個記錄群組之存取序列：蠻力方法、組合成對交換方法之最近相鄰者方法，及記錄號碼序列。
當針對記錄號碼序列改變時，根據資料帶號碼來置放每一記錄群組。以在輸入產生區段中所建立之次序來存取具有相同資料帶號碼之群組。
在總搜尋時間顯示區段中，顯示總搜尋時間及用以在根據在記錄群組存取序列修改區段中所確定之序列連續地存取記錄時修改存取序列所需之時間。
首先，比較用以在使用蠻力方法時修改存取序列所需之時間與用以在使用組合最近相鄰者方法及成對交換方法之方法(本文中所描述的本發明方法)時修改存取序列所需之時間。結果展示於表1中。
在表1中，將該等值捨位至最近整數。在蠻力方法下，當存在所涉及之10個以上記錄群組時，修改存取序列所需之時間超過總搜尋時間減少效應，下文將更全面地對此進行解釋。相比較而言，本發明方法可用以在最少時間量中修改存取序列，即使記錄群組之數目超過1,000時亦如此。
因為該模擬係在膝上型電腦上進行而不在實際磁帶機上進行，所以預期在磁帶機上的本發明方法之實施方案在記錄群組之數目與序列修改所需之時間之間的關係方面產生略微不同之結果，但預期一般趨勢保持相同。
表2及表3展示蠻力方法與本發明方法之間的總搜尋時間之差(使用記錄號碼序列用於基線比較)。如上文所解釋，針對每一記錄群組數量準備1,000個隨機產生之集合，且將每一集合中之平均減少時間用於比較。減少率對應於藉由各種方法減少之搜尋時間的百分比。
在表2及表3中，「群組之數目」指代連續地存取之記錄群組之數目。「習知的」指代根據記錄號碼序列存取之1,000個集合的平均總搜尋時間(亦即，以秒為單位)。「蠻力」指代當經由蠻力方法修改存取序列時1,000個集合之平均總搜尋時間(亦即，以秒為單位)。「減少」指代習知方法與蠻力方法之間的平均總搜尋時間之差(亦即，以秒為單位)。「每一群組」指代每一記錄群組之搜尋時間之差(亦即，以秒為單位)。「減少率」指代與習知方法相比較而言藉由蠻力方法減少之搜尋時間的百分比(亦即，一百分比)。
在表3中，「本發明方法」指代當經由本發明方法修改存取序列時1,000個集合之平均總搜尋時間(亦即，以秒為單位)。「減少」指代習知方法與本發明方法之間的平均總搜尋時間之差(亦即，以秒為單位)。
吾人首先考慮八個記錄群組之狀況。表2及表3展示蠻力方法及本發明方法產生比習知記錄號碼存取序列短之總搜尋時間(分別為44秒及38秒)。因此，可藉由應用蠻力方法(其限制條件為：修改存取序列所需之時間為六秒或六秒以下)或藉由在修改存取序列花費六秒以上時使用本發明方法來減少包括修改存取序列所需之時間的總搜尋時間。
接下來，表3展示記錄群組之數目愈大，則每一記錄群組搜尋時間之減少之差愈顯著。因此，記錄群組之較大數目提供修改存取序列之較多時間損失。當記錄群組之數目超過1,000時，總搜尋時間可減少達80%以上。
為了確認模擬之結果與使用磁帶機執行之實際搜尋操作之間的差，使用LTO-5磁帶機來執行測試。該等測試將隨機產生之位置資訊用於八個記錄群組。結果證明約10%之誤差且展示於表4中。
如上文所解釋，該模擬忽略加速及減速所需之時間且假定一始終快速之速度，因此預期所計算值比所量測值短。
然而，如藉由表4中之記錄號碼序列展示，所計算值出乎意料地低。針對在記錄群組之間移動所需之時間進行的所計算值與所量測值之間的比較指示當在不同帶上之記錄群組之間移動時所計算值比所量測值長。當在縱向方向上移動一顯著距離時，實際磁帶機能夠在不影響縱向移動所需之時間的情況下移動至一不同資料帶，但該模擬添加了資料帶移動所需之恆定時間(與縱向位置無關)。
因此，在本發明方法之一實施方案中，可能有可能藉由考慮加速/減速時間以及考慮縱向距離與在資料帶之間移動所需之時間之間的關係而減少所計算值與所量測值之間的差。
當使用記錄號碼序列、蠻力方法或本發明方法時，模擬結果與所量測值之間的差很可能在約略相同之頻率下發生，因此據信，該等差不會影響1,000個集合之平均值之評估的前述結果。
藉由使用本發明方法，可能有可能顯著地減少總搜尋時間，尤其是在涉及許多記錄群組時。然而，對於使用檔案系統或VTS之磁帶機之使用者而言，重要因素並非總搜尋時間之差，而為用於重組及回收操作所需之時間之差。使用VTS作為實例，以下論述研究本發明方法如何影響回收所需之時間。
假定VTS磁帶媒體(例如，1 TB)含有2,560個邏輯磁碟區(例如，各自為400 MB)。另外，80%之邏輯磁碟區係過期的，且剩餘20%(亦即，512個邏輯磁碟區)待複製至一不同磁帶媒體，而原始磁碟區已清空。此處理程序被稱為回收。磁帶機讀取磁帶媒體上之資料及將資料寫入於磁帶媒體上之速度係相同的，且在回收期間寫入至磁帶媒體之資料係在最近寫入邏輯磁碟區之後直接寫入，而不針對每一磁碟區執行搜尋操作。因此，當在回收期間讀取邏輯磁碟區時，針對散佈於磁帶媒體上之邏輯磁碟區之搜尋操作形成一瓶頸。在數學術語中，可將回收所需之時間tT表示為總搜尋時間tR與總邏輯磁碟區讀取時間tV之總和：
tT=tR+tV　(4)
根據表3，當以習知記錄號碼序列讀取時，總搜尋時間tR之值為4,592秒，或當使用本發明方法時，總搜尋時間tR之值為1,011秒。
假定磁帶機資料傳送速率為140(MB/sec)，則可如下來表示讀取512個邏輯磁碟區(亦即，各自為400 MB)所需之總時間(亦即，以秒為單位)。
tV=400/140*512=1,463　(5)
表5為基於上述資訊進行的使用習知方法與本發明方法之回收所需之時間的比較。
因此，顯而易見，應用本發明方法將典型VTS中之回收時間減少達約略60%(亦即，在此實例中為1小時)。因此，本發明方法不僅減少總搜尋時間，而且可為用於改良整個基於磁帶機之系統之效能的有效工具。
總之，已呈現一概念-記錄群組之間的距離，其可用以修改記錄群組存取序列。在模擬測試中，此方法將總搜尋時間減少達約80%，且在涉及大量記錄群組時尤其有效。該方法減少總搜尋時間之能力(磁帶機之突出效能缺點中之一者)亦可用於減少在使用檔案系統或VTS時重組及回收操作所需之時間。
圖5說明可根據本發明使用之代表性VTS系統100之一例示性實施例。系統100包括一磁帶程式庫102、至少一VTS 104(主要為快取記憶體)，及至少一主機106(展示為106a及106b)。每一主機106可為一大型主機電腦。或者，主機(使用者)106可為使用多種作業系統之伺服器或個人電腦。主機106及VTS 104經由一儲存區域網路(SAN)108或另一合適通信頻道(例如，用於IBM大型主機電腦之企業系統連接(ESCON)頻道)而連接。
磁帶程式庫102可包括一程式庫管理器110、可為磁帶卡匣112(展示為112a至112e之次要快取記憶體)之一或多個資料磁碟器件、一存取器114，及複數個可安裝媒體116。在一實施例中，可安裝媒體116包括磁帶卡匣、磁碟、光碟、CD、DVD、可儲存資料且可安裝至磁碟單元之其他器件，及其類似者。包括至少一計算處理器之程式庫管理器110可與磁帶卡匣112及存取器114互連且可控制磁帶卡匣112及存取器114之動作。下文將更詳細地展示及描述程式庫管理器110之組態。所說明實施例之機構將兩種類型之快取記憶體(主要快取記憶體(VTS 104)及次要快取記憶體)用於階層式儲存管理(HSM)系統中。此組態允許VTS 104向使用者或主機106呈現磁碟快取記憶體上之檔案，就好像該檔案為一虛擬磁帶一樣，且使用者將資料寫入至檔案或自檔案讀取資料。稍後在適當時間將如藉由主機產生之虛擬磁帶的檔案遷移至一真實磁帶。然而，所說明實施例之機構可將真實磁帶或磁帶卡匣提供為真實的或虛擬的。
在圖5中，展示五個磁帶卡匣112a、112b、112c、112d及112e。本發明可藉由一或多個磁帶機113操作。磁帶機113經組態以用於輔助安裝及卸除使用者資料及日誌資料。磁帶卡匣112可共用可安裝媒體116之一單一存放庫。或者，磁帶卡匣112可利用可安裝媒體116之多個存放庫。磁帶卡匣112可有利地分散於多個位置之上以減小由於一位置中之損毀而使得多個磁帶卡匣112無法勝任的機率。
將程式庫管理器110、磁帶卡匣112及存取器114之間的互連展示為虛線以指示程式庫管理器110將控制信號(而非待儲存或擷取之資料)傳輸至磁帶卡匣112及/或存取器114及自磁帶卡匣112及/或存取器114接收控制信號(而非待儲存或擷取之資料)。用於儲存或擷取之資料可改為經由一網路118而在VTS 104與磁帶卡匣112之間直接傳輸，網路118可為儲存區域網路(SAN)、區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)或另一合適類型之網路，該另一合適類型之網路包括網際網路或VTS 104與磁帶卡匣112之間經由點對點或多點匯流排連接(例如，小型電腦儲存介面(SCSI)介面)的直接連接。或者，可經由VTS 104與程式庫管理器110之間及VTS 104與磁帶機112之間經由網路118的連接來傳輸及接收用於磁帶機112之控制信號。
存取器114可為一機器人臂或經組態以在儲存倉與磁帶卡匣112之間輸送選定之可安裝媒體116的另一機械器件。存取器114通常包括一夾爪及一條碼掃描器，或一安裝於夾爪上之類似讀取系統。條碼掃描器用以讀取列印於貼附至磁帶卡匣112之卡匣標籤上的磁碟區序號(VOLSER)。在替代實施例中，可以光碟機或其他磁性碟機來替換磁帶卡匣112。類似地，可安裝媒體116及磁帶機113可包括磁性媒體、光學媒體，或對應於所使用之磁碟之類型的任何其他抽取式媒體。控制台120可連接至程式庫管理器110。控制台120可為與程式庫管理器110通信之電腦，以使得使用者可獨立於主機106來控制磁帶程式庫102之操作參數。
另外，所描述之例示性實施例可藉由各種方式來實施，諸如可在計算環境上操作或以其他方式與計算環境相關聯之硬體、軟體、韌體或其組合。舉例而言，方法100以及以下所說明之例示性方法可部分地或完全地實施為包括一電腦可讀儲存媒體之電腦程式產品，該電腦可讀儲存媒體具有儲存於其中之電腦可讀程式碼部分。電腦可讀儲存媒體可包括磁碟機、快閃記憶體、數位影音光碟(DVD)、光碟(CD)，及如先前所描述之其他類型之儲存媒體。
圖6說明描繪VTS 104之一實施例及圖1之程式庫管理器110之一實施例的示意性方塊圖。VTS 104及程式庫管理器110可各自採用具有匯流排、處理器、記憶體及其類似者之電腦的形式。已自圖6省略此等元件，以便更清楚地描繪關於本發明之VTS 104及程式庫管理器110的各種可執行模組及資料區塊。在實施VTS 104或程式庫管理器110方面亦可存在此項技術中已知之其他可執行模組及資料區塊，但省略該等其他可執行模組及資料區塊以集中於本發明所必要之元件。
如所展示，VTS 104包括複數個虛擬磁帶機200、一檔案系統管理器202、一自動儲存管理器206、一佇列208，及至少一直接存取儲存器件(DASD)快取記憶體210。DASD快取記憶體210將來自主機106之資料以檔案形式臨時儲存於虛擬或邏輯磁碟區上，且因此可被稱作主要快取記憶體。在將經更新邏輯磁碟區自DASD快取記憶體210傳送至可安裝媒體或實體磁碟區116(圖5)之前，由VTS 104經由至DASD快取記憶體210中之虛擬磁帶機200來處理來自主機106之寫入命令。根據一實例，DASD快取記憶體210採用一或多個硬碟機之形式，該一或多個硬碟機可以獨立磁碟冗餘陣列(RAID組態)(諸如，RAID 5)來配置。虛擬磁帶機200亦處理來自主機106之控制命令。
檔案系統管理器202管理並協調DASD快取記憶體210中之資料儲存。自動儲存管理器206控制檔案系統管理器202與磁帶卡匣112之間的介面通信。自動儲存管理器206亦控制VTS 104與程式庫管理器110之間的通信。在一實施例中，主機106可請求一特定邏輯磁碟區。自動儲存管理器206判定邏輯磁碟區是否在DASD快取記憶體210中。若邏輯磁碟區不在DASD快取記憶體210中，則自動儲存管理器206向實體磁碟區或可安裝媒體116請求一針對邏輯磁碟區之重新呼叫。自動儲存管理器206亦可含有一用於臨時置放待處理之額外重新呼叫請求的佇列208。因此，自動儲存管理器206為用於借助於磁帶機112a、112b、112c、112d及112e(圖5)向可安裝媒體116重新呼叫邏輯磁碟區之裝置。
程式庫管理器110管理虛擬及實體磁碟區以及建構。更具體而言，程式庫管理器110包括命令處理器225，命令處理器225接收來自虛擬磁帶機200及自動儲存管理器206之控制命令。命令處理器225將關於虛擬及實體磁碟區之管理的指令傳遞至磁碟區管理器235。磁碟區管理器235將關於虛擬及實體磁碟區之資訊儲存於程式庫管理器110之資料庫230上。另外，取決於所接收之指令，磁碟區管理器將指令發送至磁帶卡匣112及/或存取器114以載入或「安裝」待進行或擷取虛擬磁碟區之複本的卡匣或其他可安裝媒體116。取決於存取器114及磁帶卡匣112之組態，多個卡匣116之安裝可為大體上同時的或以特定次序進行。
程式庫管理器110亦具有一建構管理器240，建構管理器240自控制台120接收關於對於給定建構名稱待遵循之磁碟區管理動作的使用者指令。該等磁碟區管理動作係由建構管理器240儲存於程式庫管理器110之資料庫230上且由建構管理器240擷取。對於由命令處理器225接收之特定控制命令，命令處理器225指導建構管理器240提供針對特定虛擬磁碟區之磁碟區管理動作。命令處理器225接著將傳回的針對特定虛擬磁碟區之磁碟區管理動作傳遞至自動儲存管理器206。
儘管上文已基於實施例描述本發明，但本發明之技術範疇並不限於上述實施例。對於熟習此項技術者而言顯而易見的是，可將各種修改或改良添加至上述實施例。
應注意，並未藉由使用諸如「在...以前」及「在...之前」之表述來特別清楚地指定處理程序(諸如，申請專利範圍、描述及圖式中所展示之器件、系統、程式及方法中的操作、程序、步驟及階段)之執行次序。因此，除非來自一先前處理程序之輸出用於其後續處理程序中，否則彼等處理程序可以任何次序執行。即使為了便利起見而藉由使用諸如「首先」及「隨後」之表述描述申請專利範圍之範疇中、描述中或圖式中的任何操作流程，但此情形未必意謂操作流程必須以藉由此等表述指示之次序來執行。
如熟習此項技術者將瞭解，本發明之態樣可體現為系統、方法或電腦程式產品。因此，本發明之態樣可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例(包括韌體、常駐軟體、微碼等)或組合軟體與硬體態樣之實施例的形式，該等實施例在本文中皆可大體上被稱作「電路」、「模組」或「系統」。此外，本發明之態樣可採用體現於一或多個電腦可讀媒體中之電腦程式產品之形式，該一或多個電腦可讀媒體上具有體現於其上的電腦可讀程式碼。
可利用一或多個電腦可讀媒體之任何組合。電腦可讀媒體可為電腦可讀信號媒體或電腦可讀儲存媒體。舉例而言，電腦可讀儲存媒體可為(但不限於)電子、磁性、光學、電磁、紅外線或半導體系統、裝置或器件，或前述系統、裝置或器件之任何合適組合。電腦可讀儲存媒體之更特定實例(非詳盡清單)將包括以下各者：具有一或多個導線之電連接件、攜帶型電腦磁片、硬碟、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM或快閃記憶體)、光纖、攜帶型光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、光學儲存器件、磁性儲存器件，或前述各者之任何合適組合。在本文件之上下文中，電腦可讀儲存媒體可為可含有或儲存供指令執行系統、裝置或器件使用或結合指令執行系統、裝置或器件而使用之程式的任何有形媒體。
可使用任何適當媒體來傳輸體現於電腦可讀媒體上之程式碼，適當媒體包括(但不限於)無線、有線、光纖纜線、RF等或前述各者之任何合適組合。可以一或多種程式設計語言之任何組合來撰寫用於執行本發明之態樣之操作的電腦程式碼，該一或多種程式設計語言包括諸如Java、Smalltalk、C++或其類似者之物件導向式程式設計語言及諸如「C」程式設計語言或類似程式設計語言之習知程序性程式設計語言。程式碼可完全在使用者之電腦上執行，部分地在使用者之電腦上執行，作為獨立套裝軟體而執行，部分地在使用者之電腦上執行且部分地在遠端電腦上執行，或完全在遠端電腦或伺服器上執行。在完全在遠端電腦或伺服器上執行的情形中，遠端電腦可經由任何類型之網路(包括區域網路(LAN)或廣域網路(WAN))而連接至使用者之電腦，或可連接至外部電腦(例如，使用網際網路服務提供者，經由網際網路)。
上文參考根據本發明之實施例之方法、裝置(系統)及電腦程式產品的流程圖說明及/或方塊圖描述本發明之態樣。應理解，可藉由電腦程式指令來實施該等流程圖說明及/或方塊圖中之每一區塊及該等流程圖說明及/或方塊圖中之區塊的組合。可將此等電腦程式指令提供至通用電腦、專用電腦或其他可程式化資料處理裝置之一處理器以產生一機器，以使得經由該電腦或其他可程式化資料處理裝置之該處理器而執行之指令產生用於實施在該或該等流程圖及/或方塊圖區塊中所指定之功能/動作的構件。
亦可將此等電腦程式指令儲存於一電腦可讀媒體中，該等電腦程式指令可指導電腦、其他可程式化資料處理裝置或其他器件以特定方式起作用，使得儲存於該電腦可讀媒體中之指令產生一製作物件，該製作物件包括實施該或該等流程圖及/或方塊圖區塊中所指定之功能/動作的指令。亦可將該等電腦程式指令載入至電腦、其他可程式化資料處理裝置或其他器件上，以使得在該電腦、其他可程式化裝置或其他器件上執行一系列操作步驟以產生一電腦實施處理程序，以使得在該電腦或其他可程式化裝置上執行之指令提供用於實施該或該等流程圖及/或方塊圖區塊中所指定之功能/動作的處理程序。
上述諸圖中之流程圖及方塊圖說明根據本發明之各種實施例的系統、方法及電腦程式產品之可能實施方案的架構、功能性及操作。就此而言，流程圖或方塊圖中之每一區塊可表示程式碼之模組、區段或部分，程式碼之模組、區段或部分包含用於實施指定邏輯功能的一或多個可執行指令(亦即，可執行部分)。亦應注意，在一些替代實施方案中，區塊中所註釋之功能可不以諸圖中所註釋之次序發生。舉例而言，取決於所涉及之功能性，連續展示之兩個區塊實際上可實質上同時執行，或該等區塊有時可以相反次序執行。亦應注意，可藉由執行指定之功能或動作的基於專用硬體之系統或專用硬體與電腦指令之組合來實施方塊圖及/或流程圖說明中之每一區塊及方塊圖及/或流程圖說明中之區塊的組合。
雖然已詳細說明本發明之一或多個實施例，一般熟習此項技術者將瞭解，可在不脫離如在以下申請專利範圍中所闡述的本發明之範疇的情況下作出對彼等實施例之修改及調適。
10．．．磁帶卡匣(或磁帶機卡匣)
12．．．磁帶媒體(或磁帶)
14．．．資料帶
16．．．伺服帶
18．．．讀取/寫入磁頭
19．．．伺服帶磁頭
20．．．開端(亦即，磁帶之開端)區段
22．．．結束(亦即，磁帶之結束)區段
24．．．記錄群組
26．．．箭頭
30．．．根據本發明之一實施例的最近相鄰者方法
40．．．根據本發明之一實施例的可用以修改藉由最近相鄰者方法產生之存取序列的成對交換方法
100．．．代表性虛擬磁帶伺服器(VTS)系統
102．．．磁帶程式庫
104．．．虛擬磁帶伺服器(VTS)
106．．．主機
106a．．．主機
106b．．．主機
108．．．儲存區域網路(SAN)
110．．．程式庫管理器
112．．．磁帶卡匣
112a．．．次要快取記憶體/磁帶卡匣
112b．．．次要快取記憶體/磁帶卡匣
112c．．．次要快取記憶體/磁帶卡匣
112d．．．次要快取記憶體/磁帶卡匣
112e．．．次要快取記憶體/磁帶卡匣
113．．．磁帶機
114．．．存取器
116．．．可安裝媒體/可安裝媒體或實體磁碟區
118．．．網路
120．．．控制台
200．．．虛擬磁帶機
202．．．檔案系統管理器
206．．．自動儲存管理器
208．．．佇列
210．．．直接存取儲存器件(DASD)快取記憶體
225．．．命令處理器
230．．．資料庫
235．．．磁碟區管理器
240．．．建構管理器
A．．．記錄群組
B．．．記錄群組
C．．．記錄群組
D．．．記錄群組
圖1為根據本發明之一實施例之磁帶卡匣的橫截面圖；
圖2為圖1之磁帶卡匣內之磁帶媒體的示意性平面圖；
圖3及圖4為說明根據本發明之各種態樣之方法的流程圖；
圖5為代表性虛擬磁帶系統之一例示性實施例之示意性方塊圖；及
圖6為虛擬磁帶伺服器(VTS)及程式庫管理器之一例示性實施例的方塊圖。
30．．．根據本發明之一實施例的最近相鄰者方法

Claims (9)

  1. 一種用於判定儲存於一磁帶媒體上之複數個資料群組之一存取序列的方法，該方法包含：基於該複數個資料群組中之哪一資料群組具有最接近於該磁帶媒體之一當前位置的一開端而選擇該存取序列中之一第一資料群組；基於該複數個資料群組中之哪一剩餘資料群組具有最接近於該存取序列中之該第一資料群組之一結束的一開端而選擇該存取序列中之一第二資料群組；基於該存取序列中之該最後資料群組的哪一位置對應於一最短總搜尋時間而修改該存取序列以產生一經修改之存取序列；重複該存取序列之該修改直至該經修改之存取序列與該先前經修改之存取序列相同為止；及基於在該複數個資料群組之間移動所需之時間，計算針對該存取序列之複數個總搜尋時間。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含基於該複數個資料群組中之哪一剩餘資料群組具有最接近於該存取序列中之一第(n-1)資料群組之一結束的一開端而選擇該存取序列中之一第n資料群組。
  3. 如請求項2之方法，其中若該複數個資料群組中不存在剩餘資料群組，則該第n資料群組為該存取序列中之一最後資料群組。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包含計算針對該存取序列 之複數個總搜尋時間，該複數個總搜尋時間中之每一者對應於該存取序列中之該最後資料群組之一不同位置。
  5. 一種電腦系統，其包含：一電腦可讀媒體；及一處理器，其可與該電腦可讀媒體操作通信，該處理器經調適以：基於儲存於一磁帶媒體上之複數個資料群組中之哪一資料群組具有最接近於該磁帶媒體之一當前位置的一開端而選擇該複數個資料群組之一存取序列中之一第一資料群組；基於該複數個資料群組中之哪一剩餘資料群組具有最接近於該存取序列中之該第一資料群組之一結束的一開端而選擇該存取序列中之一第二資料群組；基於該存取序列中之該最後資料群組的哪一位置對應於一最短總搜尋時間而修改該存取序列以產生一經修改之存取序列；重複該存取序列之該修改直至該經修改之存取序列與該先前經修改之存取序列相同為止；及基於在該複數個資料群組之間移動所需之時間，計算針對該存取序列之複數個總搜尋時間。
  6. 如請求項5之電腦系統，其中該處理器經進一步調適以基於該複數個資料群組中之哪一剩餘資料群組具有最接近於該存取序列中之一第(n-1)資料群組之一結束的一開端而選擇該存取序列中之一第n資料群組。
  7. 如請求項6之電腦系統，其中若該複數個資料群組中不存在剩餘資料群組，則該第n資料群組為該存取序列中之一最後資料群組。
  8. 如請求項7之電腦系統，其中該處理器經進一步調適以計算針對該存取序列之複數個總搜尋時間，該複數個總搜尋時間中之每一者對應於該存取序列中之該最後資料群組之一不同位置。
  9. 一種用於判定複數個資料群組之一存取序列的電腦程式產品，該電腦程式產品具有儲存於其上以執行如請求項1至4中任一項之方法之該等步驟的電腦可讀程式碼部分。
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