WO2011099284A1 - 区画管理装置、区画管理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1Aに示すように、例えば外部記憶装置306の記憶領域は、図示しないディスクアロケータ等のユーティリティプログラムにより4つの区画1~4(191,192,193,194)が割り付けられ、それぞれあるファイルシステムに割り当てられている。区画の先頭には区画の管理データを格納した区画管理テーブル195aを備えたマスターブートレコード195が配置されている。図1Aに区画番号3についての区画情報196が例示されているように、区画管理テーブル195aは、区画番号196a、開始位置196b、区画サイズ196cのエントリを含んでいる。区画番号196aには、区画を識別する区画番号が格納されており、図示の例では3である。開始位置には、区画の先頭アドレスの情報が格納されており、図示の例ではその内容は省略している。区画サイズ196cには、区画の割当単位領域の個数が格納されており、図示の例では52である。
これらのファイルシステムにおける割付管理の問題を解決するために、例えば、下記特許文献1に開示されているバディシステムに関する技術が提案されている。バディシステムによれば、領域を2kからなるサイズごとに分割して割付の管理を行う。仮想記憶方式を使用していないメモリ管理システムでのメモリ領域の割り付けでは、基本的なバディシステムが採用されている。
ツリー構造体580は、割当領域490を2分の1のサイズに順次割付単位のサイズまで分割して得られる領域の関係を階層的にモデル化したものである。割付単位のサイズの領域の階層をレベル1とすると、図に示す例では、ルートノードのレベルは4となる。
ノード440の下位には、リンク520で接続されたサイズ2のノード420と、リンク521で接続されたサイズ2のノード421が存在する。同様に、ノード441の下位には、リンク522で接続されたサイズ2のノード422と、リンク523で接続されたサイズ2のノード423が存在する。これら4つのノードはレベル2の領域に対応する。
ルートノード480以外のノードは親ノードの対応する領域を2分割した領域の1つに対応したものとなっている。したがって、各レベルの領域のサイズの総和は、割当領域490のサイズに一致する。
また、例えば記憶装置全体の記憶容量が127GBであったとしても、記憶領域を要求する要求元に対して割り付ける物理的あるいは論理的な領域である区画について、最大でも64GBの区画として管理せざるを得なかった。
すなわち、バディシステムによれば、2のべき乗単位で領域を割り付けることからファイル及びメモリ領域の割り付けと解放及び領域の管理が容易ではあるが、2のべき乗サイズの領域から2のべき乗サイズではない領域を取得した場合の残りの領域の管理、及び2のべき乗サイズではない領域から2のべき乗サイズの領域を取得した場合の残りの領域の管理がなされていないため、領域を有効活用できないという課題がある。
そして、上記割付と多層区分割付表によるファイルの割付管理を実現するために、上記サイズを取得した実体的な区画を含む最小の2のべき乗と区画の割当単位のサイズの積のサイズを有する仮想的な区画である仮想区画を仮想的に取得し、この仮想区画をバディシステムのように2分の1のサイズに順次区分けし、実体的な区画に対応する各サイズの区域と主区域のそれぞれのファイル割り付け状態を示す割付情報を格納する多層区分割付表を生成する。
そして、多層区分割付表は、仮想区画から区分けを始めたことにより生じる実際には区画として存在しない領域に対応する区域の割付情報は持たないものとする。
図2Aは、本発明の一実施形態における区画管理の概念を説明する図である。図2Aを参照して本発明の一実施形態における区画管理の概念を説明するとともに、本発明の区画管理に関する若干の用語の定義を行う。
区域を、2のべき乗と割当単位領域の積のサイズを有する複数の区域に分割することを「多層区分」という。また、多層区分された区域を「多層区域」という。なお、以下の説明においては、割当単位領域についての言及は省略し、領域のサイズについて、単に2のn乗のサイズ等の表記を用いる場合がある。また、表記の簡略化のため、例えば図1Aの例示の区画番号196aに格納された値3を区画番号196aと呼ぶように、記憶領域に格納されたあるいは設定された値をその記憶領域の名前で呼ぶことがある。
「区分」とは、領域を割り当てる、あるいは領域を分割して割り当てることであり、「割付」ということもある。領域は、区域または区画である。特に、区画のサイズを互いに異なる2のべき乗の和で表したとき該和を構成する各2のべき乗のサイズの領域をそのサイズの順に区画に連続的に割り付けることで区画を区分けすることを「主区分」という。また、主区分により割り付けられた区域を「主区域」という。主区分は、本発明においては、区画に対する初期割付である。以下の説明では、主区域は領域の先頭からサイズの大きいものから順に割り付けられるものとしているが、それとは逆順に、サイズの小さいものから順に割り付けるものとしても本願発明を実施可能であることは、後の説明から当業者には明らかである。
区分または主区分による区域または主区域の割付サイズである2のべき乗の指数を「区分レベル」という。図2Aに示す主区域698、692、691のそれぞれの区分レベルは3,1,0である。
上記定義された用語により説明すると、本発明の原理である区画管理方法は、区画を、区画の割当単位領域を互いに異なる2のべき乗個割り当てた区域に連続的に区分し、区域を連続的に割り付けたものとして管理する。
そして図に示すように、仮想区画690aには、サイズが16の主区域6916が仮想的に初期割付されている。主区域6916も仮想的に割りつけられたものであるから、ノード6160は、仮想区画690aと同様に、点線の矩形の枠で表現されている。
ルートノード6160は、点線の矢印7160で示すように、区分レベル4の主区域6916全体を割り付ける主区分(以下、主区分7160ということがある。)に対応する。ツリーの構造は、図1Bに記載されたツリー構造体580の構造と2分木ツリーであるという点で同様なものである。
ノード680の下位には、リンク740で接続されたサイズ4のノード640と、リンク741で接続されたサイズ4のノード641が存在する。同様に、ノード681の下位には、リンク742で接続されたサイズ4のノード642と、リンク743で接続されたサイズ4のノード643が存在する。これら4つのノードは区分レベル2の区域の区分に対応する。また、これら4つのノードに対応する区分番号は、1つ上位の区分レベルである区分レベル3のノードに対応する区分番号の末尾の番号である3に続く4~7である。
これら16のノードは区分レベル0の区域の区分に対応する。また、これら16のノードに対応する区分番号は、1つ上位の区分レベルである区分レベル1のノードに対応する区分番号の末尾の番号である15に続く、16~31である。
また、主区域698、主区域692及び主区域691にそれぞれ対応するノード680、ノード624及びノード6110は、太線の矩形の枠で表現されている。
まず、記憶管理の対象となる区画のサイズが与えられると、そのサイズに応じて仮想区画が行われ、仮想区画に対して区分レベル毎に多層区分が行われる。図2Aの例では、サイズが11の区画690が与えられると、サイズが16の仮想区画690aが仮想的に取得され、仮想区画690aに対応したツリー構造体790を生成することができる。そして、ツリー構造体の最上位の区分レベルのノードから下位のノードに向かって、同一区分レベル内では左側を若番として、図2Aに示すように一意に区分番号を付与することができる。
符号608で示す区分レベル3のビット位置であって、区分番号609の値が2であるビット位置のビット値00は、区分番号2の区分による区域が空であるのを示すものである。また、符号608で示す区分レベル3のビット位置であって、区分番号609の値が3であるビット位置のビット値11は、該当する区域が仮想区域であるのを示すものである。同様に、符号604で示す区分レベル2のビット位置であって、区分番号4、5のビット値10は、該当する区域の割付状態が保留であることを示している。
符号604で示す区分レベル2のビット位置であって、区分番号6、7のビット値11は、該当する区域が仮想区域であることを示している。
符号602で示す区分レベル1の区分番号8~11をビット位置とするビット値は、該当する区域の割付状態が保留であり、区分番号12をビット位置とするビット値は、該当する区域の割付状態が空であることを示している。また、区分番号13~15をビット位置とするビット値は、該当する区域が仮想区域であることを示している。
符号601で示す区分レベル0の区分番号16~25をビット位置とするビット値は、該当する区域の割付状態が保留であり、区分番号26をビット位置とするビット値は、該当する区域の割付状態が空であることを示している。また、区分番号27~31をビット位置とするビット値は、該当する区域が仮想区域であることを示している。
本発明の一実施形態による記憶装置の区画管理及びファイルへの区域の割付及び解放処理は中央処理装置302及びキャッシュメモリ303を少なくとも備えたデータ処理装置301によりデータ格納装置308を用いて実施される。データ格納装置308については、後に説明する区分レベルごとの区域を多層的に管理する多層区分管理表309と区分ごとの割付状態を保持する多層区分割付表310及び管理対象である区画311を含む。図2Cに示すように、データ格納装置308は、主記憶装置305または外部記憶装置306、あるいはそれらの組み合わせで実現することができ、あるいは通信装置307を介して接続された遠方に配置された装置を用いることも可能である。
図2Cの例示では、主記憶装置305、外部記憶装置306及び通信装置307が一本のバス304によりデータ処理装置301に接続されているが、接続方法はこれに限るものではない。
また、特に図示されてはいないが、処理の途中で得られた各種の値を後の処理で用いるためにそれぞれの処理に応じた一時記憶領域が用いられることは当然である。そして、以下の説明においては、一時記憶領域に格納されるあるいは設定されるデータの名前でその一時記憶領域の名前とすることがあり、逆に、一時記憶領域の名前により、その一時記憶領域の格納されるあるいは設定されるデータの名前とすることがある。
先に図2Bの説明において述べたように、区画の初期化は、ファイルシステムに区画が割りつけられたのち、初期化プログラムからのその区画の区画サイズを含む初期化要求を受け付けることにより、アロケーションシステムの初期化部により行われる。図3に示す区画サイズ120には、そのファイルシステムに割り付けられ、区画311の初期化要求に含まれる区画サイズ“52”が2進数の形式で表示されており、52=25+24+22であるから、2ビット目、4ビット目及び5ビット目が“1”である。
また、区画311を包含する最小の2のべき乗のサイズの仮想区画311aが仮想的に取得され、仮想区画311aには、区分レベル6の区域が仮想的に割り付けられる。そして、図3には示していないが、図2Aに記載されている主区域6916と同様に仮想区域311a全体に区分レベル6の主区域が仮想的に割り付けられている。
なお、主区域に対応する区分レベルを主区分レベルということもある。すなわち, 区画構成主区分表130は、ビット値1で主区分レベルを表示するものと言える。
なお、先に図2Aに示すビットマップ600の説明において述べたことから理解されるように、多層区分割付表には仮想区域に対応するエントリは設けられておらず、実体区域に対応するエントリだけが設けられている。
各区分割付表のエントリは、そのエントリに該当する区分番号の区域の2ビットの割付状態170で構成されている。割付状態のビット値“00”、“01”、“10”、“11”は、それぞれ各区分番号の区域の「空」、「空候補」、「保留」、「使用中」の状態に対応する。これらの状態の意味は後に詳細に説明をするが、割付状態170に2ビットを用いることにより、「空候補」を識別することが可能となり、記憶領域を一層無駄なく利用することができる。
多層区分割付表310の初期状態においては、矢印175、174、172に示すように、主区域と対応するエントリの割付状態170には空を表示する“00”が、その他のエントリの割付状態には保留を表示する“10”が初期設定される。したがって、割付状態が空の区域についてみると、区画311には、主区域185、184、182が分割割付されており、多層区分割付表310で管理される区域のうちで空の区域を設定するという意味で、区画311は初期割付される。多層区分割付表310の初期設定については、後に図4A~図4Cを参照して詳細に説明する。
以上説明したとおり、本発明によれば、ファイルシステムに割り当てられた区画311は、多層区分割付表310を用いて、同一の領域を区分レベルに応じた割付状態170により、多層的に管理される。
図2Bに示すように、ファイルの割付要求をしたファイルシステムには使用中とした区分番号が割付区分番号としてアロケーションシステムから返される。ファイル操作システムはこの区分番号を指定したファイル操作要求を受けると多層区分管理部からこの区分番号の区域のアドレス情報を受信する。多層区分管理部は区分番号により多層区分管理表309を探索し、区分番号に対応する区域の区分レベルとレベル内番号を取得し、それによりファイルに割り付けられた区域の区画内の位置とサイズを知ることができる。これらの処理については後に詳細に説明する。
図4Aに示すように、まず、ステップS401で、区画の初期化を要求するプログラムから受け取った区画サイズから、区画サイズを2進数形式で表示したときのビット値に応じて区分レベルのエントリのビット値が設定された区画構成主区分表を作成する。そして、ステップS402で、主区分レベルに区画構成主区分表の最上位の区分レベルを設定し、ステップS404に進む。
上記取り出したビット値が1でなければステップS406に分岐し、主区分レベルの指す主区分番号管理表に値“-1”を設定し、次にステップS407で、主区分レベルの指す末尾番号管理表に値“-1”を設定し、ステップS408で、主区分レベルを1つ減らしてステップS404に戻る。
上記ステップS404~ステップS408のループ処理を、ステップS405で初めて区画構成主区分表のビット値が有意であると判定されるまで繰り返す。図3に示す例では、主区分レベルが5に設定されるまでは区画構成主区分表のビット値は0であるから、このループ処理により、主区分番号管理表309aと末尾番号管理表309bの区分レベル7と区分レベル6にはともに値“-1”が設定される。
ステップS409では、先頭番号に、最上位区分レベルより主区分レベルを減じた値を指数とする2のべき乗数を設定し、ステップS410で、区分数に値“1”を設定してステップS411に進む。上述のステップS409の先頭番号及びステップS410の区分数も、先に述べた図示しない一時的記憶領域の例である。それぞれ、データの名前を一時的記憶領域の名前としている。図3の例示では、先頭番号には2の(6-5)乗である2が設定される。
ステップS411では、主区分番号に、先頭番号に区分数を加えて1を減じた値を設定する。図3の例示では、ステップS411の最初の処理においては、先頭番号にはステップS409の処理により2が設定され、区分数にはステップS410の処理により1が設定されているので、主区分番号には2が設定される。
ステップS417では、主区分レベルを1つ減らし、ステップS418で、先頭番号を2倍にし、ステップS419で区分数を2倍にしてステップS420に進む。
上記ステップS411~ステップS423のループ処理を、ステップS416で主区分レベルは最下位の区分レベルであると判定されるまで繰り返す。その際、主区分レベルの指す区分レベルの区画構成主区分表のビットが無為ビット、すなわちそのビット値が“0”であれば、上述のとおり、その区分レベルの主区分番号には値“-1”を設定する。
ステップS431及びステップS432での先頭番号は、図4Bに示すステップS409あるいはステップS418で設定されたものである。また、ステップS432での区分数は、図4Bに示すステップS410もしくはステップS419あるいはステップS423で設定されたものである。
図3の例示では、ステップS431~ステップS433の処理が実行されるときの主区分レベルは5であり、区分番号には図4Bに示すステップS409で設定された2が設定され、末尾番号には、先頭番号である2に図4Bに示すステップS410で設定された区分数である1を加え、そこから1を減じた2が設定される。
このステップS438とステップS439の処理は、処理中の区分レベルに対応した区分割付表の末尾の区分番号の割付状態を設定する処理である。図3に例示するように、主区域に対応する区分ユニットの区分番号は、その主区域の区分レベルに対応する区分番号の末尾であり、その末尾の区分番号の区分割付表の割付状態は、区分番号2、6、28の割付状態に見られるように“00”、すなわち空である。そのほかの多層区分割付表の割付状態は、全て“10”、すなわち保留である。
まず、ステップS501で、割付要求サイズを設定し、ステップS502で、割付要求区分レベルとして、割付要求サイズを内包する最小の2のべき乗サイズの指数を設定する。例えば、割付要求サイズが11(2進数表示で“01011”)であれば、割付要求区分レベルは、16(2進数で「10000」)=24の指数である4が設定される。また割付要求サイズが2のべき乗である8であれば、その指数である3が設定される。
ステップS505では、多層区分割付表を参照して割付要求区分レベルの区域のうち割付状態が「空候補」である空候補区域を探索し、空候補区域の区分番号を取得する。ステップS505の処理の詳細については、後に図9を参照して説明する。
ステップS506で、空候補状態の区域を取得することができたか否かを判定し、取得できた場合はステップS507に移行し、取得できなかった場合は取得失敗として区域割付処理を終了する。
ステップS508の処理の詳細については、後に図11A~図11Cを参照して説明する。また、一次割付及び二次割付についても後に詳細に説明する。
図6は、図5のステップS503の処理の詳細を説明するものであり、多層区分割付表より、割付要求区分レベルの空区域を探索し、空区域の区分番号を取得する処理フロー例を説明する図である。
ステップS603では、ステップS601の処理で取得した区分番号に係る区分レベル(取得した区分レベル)と割付要求区分レベルが等しいか判定する。この判定は、仮割付が行われたか否かの判定に相当する。取得した区分レベルと割付要求区分レベルが等しければ、取得成功を返して処理を終了し、取得した区分レベルと割付要求区分レベルが等しくない、すなわち仮割付が行われた場合はステップS604に分岐する。
次に、ステップS702において、先頭番号に、最上位区分レベルより区分レベルを減じた値を指数とする2のべき乗数を設定し、該先頭番号を、ステップS703aで、区分番号に設定する。そして、ステップS703bで、末尾番号管理表より、現在処理中である区分レベルが指す末尾番号を取り出す。
ステップS708において区分レベルが有意ビットが存在する最上位の区分レベルでないと判定された場合(区分レベルが有意ビットが存在する最上位の区分レベルよりも下位の区分レベルである場合)は、ステップS709に進み、区分レベルを1加算し、ステップS709aに進んで、先頭番号に、先頭番号を2で割った商を設定してステップS703aに戻る。
図7Bに示す例は割付要求がマルチビット要求であって割付要求区分レベルで空区域が探索される例である。図に示すように、割付要求サイズ220の1ビット目(区分レベル1)と3ビット目(区分レベル3)にビット値1が設定されている。したがって、割付要求区分レベル234には、点線の矢印224で示すように、区分レベル3の上位の区分レベル4が設定されている。ここまでの設定は、図5のステップS501とステップS502の処理で行われる。
上述の一次割付区域280の割付は、図7Aに示すステップS704~ステップS707のループ処理とステップS710の処理により実行される。
以上図7A~図7Cを参照して説明した処理により、一次割付領域あるいは仮割付領域が得られる。
ステップS808では、区分番号に、区分番号を2倍した値を設定する。ステップS808の最初の処理が始まるときの区分番号は、図7Aに示すステップS710において割付状態を使用中に設定した多層区分割付表のエントリを指す区分番号である。次にステップS809で、対の区分番号に、区分番号に1を加算して得られる値を設定する。例えば、ある区分レベルにおける区分番号が「10」である区域を2分割した1つ下位の区分レベルにおける区域の区分番号は「20」及び「21」となる。
図8Bに示す例は、図7Cに例示するものと同様に、割付要求がシングルビット要求のものであり、図7Cに示す仮割付区域280aから一次割付区域を取得するものである。
一方、区分番号11の割付状態は空に設定されたことから、矢印273bで対応を示すように、符号280bを付した一次割付後の仮割付区域に、空状態の区分番号11の区域283bが割り付けられる。
図11Aは、取得した区分番号の一次割付区域を多層区域に区分し、割付要求区分の二次割付区域を得る前段の処理フローを説明する図である。
ステップS1110では、対の区分番号に、区分番号に1を加えた値を設定する。
ステップS1112において、取り出したビット値が1でない(0である)と判定された場合は、ステップS1113に分岐し、取り出したビット値が1であると判定された場合は、ステップS1115に進む。
一方、ステップS1115では、分割区分レベルはステップS1106で設定した最小分割区分レベルであるかを判定する。分割区分レベルと最小分割区分レベルとが等しくない場合は、ステップS1116に分岐し、等しい場合はステップS1121に進む。
ステップS1119では、区分番号を2倍にし、ステップS1120に進み、分割区分レベルを1つ減らしてステップS1110に戻る。
なお、上述の説明では、二次割付を区分番号の若番側から行っているが、先に仮割付後の一次割付について述べたように、区分番号の老番側から行うことができることは、当業者に明らかである。
次にステップS1203に進み、ステップS1202の処理で区分レベルが求められたかを判定し、求められなかった場合は、処理を終了する。求められた場合は、ステップS1204に進む。
ステップS1208の処理が終了すると図12に示す処理は終了する。
ステップS1305では、先頭番号に、最上位区分レベルより区分レベルを減じた値を指数とする2のべき乗数を設定する。
図14Aは、区分番号の指す一次割付区域内に含まれる区域の解放と空区域の連結を試みる処理フロー例を説明する図である。
ステップS1405では、割付構成区分表により、割付区域内の分割割付状況を求めて分割割付状況スタックにプッシュし、ステップS1407に進む。ここで、分割割付状況とは、割付区域を分割割付した区域の区分レベル、区分番号、解放表示である。区分レベルの指す割付構成区分表のビット値が1のときに、解放表示はありとされ、ビット値が0のとき、なしとされる。ステップS1405の処理の詳細については、後に図15を参照して説明する。
次にステップS1409において、該読み出した区分レベルは解放区分レベルであるか判定し、区分レベルが解放区分レベルであればステップS1416に分岐し、解放区分レベルでなければステップS1411に進む。なお、元の割付要求がシングルビット要求であれば、最初のステップS1409の判定処理でステップS1416に分岐することになる。
ステップS1412では、連結要求はありか判定する。ありであればステップS1413に進み、ありでなければステップS1407に戻る。
上述のステップ1409の判定で区分レベルは解放区分レベルと等しいと判定されて分岐するステップS1416以降の処理は、解放区分レベルの区域の解放処理である。
図14Bに示す例は、図11Cに例示するものと同様なマルチビット要求で二次割付された二次割付区域を解放し、隣接区域と連結して上位区分レベルの区域の割付状態に空を設定するものである。したがって、割付要求サイズ220と割付構成区分表230に設定された値は図11Cに示すものと同じである。
図14Bに示す二次割付後の一次割付区域280cは、二次割付区域を解放し連結する前の割付状態のものであり、図11Cに示す二次割付後の一次割付区域280cの空候補であった区分番号27の区域282dが使用中となっている。区分番号53の区域281dの割付状態は空候補のままである。
まず、最小区分レベルである区分レベル1においては、割付構成区分表230の対応するビット値は1(点線の矢印231aで対応を示す)である。すなわち、解放表示はありなので、図14AのステップS1413、すなわち図16に示す処理が実行される。区分レベル1の解放要求の矢印251aが示すように、区域281cの解放が保障されていることと、符号161cを付した解放前の区分レベル1の区分割付表の、区分番号171の値が52の区域と対をなす区分番号53の区域の割付状態が空候補であることから、後に説明する図16のステップS1605での判定が肯定的なものとなり、区分番号52の区域と区分番号53の区域からなる区分レベル1の区分対291cの上位の区分レベルの区域の割付状態に空を設定する連結要求(矢印241cに示す)がありとされ、符号161dを付した解放後の区分レベル1の区分割付表に示すように、区分番号52及び対の区分番号53の割付状態には保留が設定される。上位区分レベルの区域の空が設定されるとき、その区域に包含される下位の区分レベルの区域の割付状態に保留を設定することは、図3に示す多層区分割付表310の初期設定の場合と同様である。
そして、ステップS1502aにおいて、割付区域内の分割割付状況として、区分レベル、区分番号、解放表示を分割割付状況スタックにプッシュする。
ステップS1506では、区分番号を2倍にし、ステップS1507で区分レベルを1つ減らしてステップS1502に戻る。
図17Aは、一次割付区域と、隣接する空区域とを連結して上位の区域の割付状態を空とすることを試みる処理フロー例を説明する図である。
ステップS1704では、主区分番号管理表より、区分レベルの指す主区分番号を取り出し、ステップS1705に進む。
ステップS1705では、区分番号と主区分番号が等しいか判定する。等しければステップS1710に分岐し、等しくなければステップS1706に進む。
ステップS1706では、区分番号の指す区分対の解放を試みる。ステップS1706の処理の詳細は、後に図17Cを参照して説明する。
図17Bには、解放された一次割付区域を連結する前の割付状態の多層区域として、図8Bに示す一次割付後の仮割付区域280bの使用中であった区分番号40の区域が解放され、空であった区分番号11の区域283bが使用中となっている多層区域280eが例示されている。区分番号41の区域281bと区分番号21の区域282bの割付状態は空のままである。
そして、連結要求はなしであるので、点線の矢印243fで示すように、上位の区域であり、区分レベル4の区分割付表164に示すように割付状態が使用中である区分番号5の区域は解放されずに割付状態は使用中のままである。
図17Aに示す処理フローのとおり、図17Cに示す処理ステップは解放区分レベルから上位の区分レベルの方向に区分レベル毎に実行され、空領域を連結して上位の区分レベルの領域の解放が試みられる。
そこで、本発明の区画管理装置に関する、機能ブロック構成例について以下に説明する。
図に示すように、区画管理装置800は、大きく分けて、初期化部810と多層区分管理部840から構成される。初期化部810と多層区分管理部840は、図2Bに例示するアロケーションシステム(初期化部)101とアロケーションシステム(多層区分管理部)102に相当する。
空区域探索手段852は、割付要求に含まれるサイズである割付要求サイズが、互いに異なる2のべき乗の和と区画の割当単位のサイズの積で表され、区分レベルの異なる区域のサイズの和である場合、その区分レベルの最大のものより1つ大きい区分レベルの空区域であって割付要求サイズより大きいサイズの一次割付区域を探索し、割付要求に含まれるサイズである割付要求サイズが2のべき乗と前記区画の割当単位のサイズの積で表される場合、その割付要求サイズの空区域を一次割付区域として探索する。空区域探索手段852の機能は、図6、図9に例示する処理フローに対応する。
一次割付区域内解放手段862は、解放要求に含まれるサイズである解放要求サイズが、区分レベルの異なる区域の和である場合、隣接多層区域内の最小の区域の区分番号を求めてその区分番号の指す多層区分割付表から割付状態を読み出し、読み出した割付状態が空または空候補の状態であれば、二次割付区域内の最小の区域と隣接多層区域内の最小の区域に対応する多層区分割付表の割付状態に保留を設定するとともに1つ上位の区分レベルの区域の解放を試み、隣接多層区域内の最小の区域の割付状態が使用中であれば、二次割付区域内の最小の区域の割付状態を空の状態とする。一次割付区域内解放手段862の機能は、図14Aに例示する処理フローに対応する。
Claims (16)
- 記憶装置の区画管理装置において、
区画のサイズを取得する区画サイズ取得手段と、
該区画のサイズを互いに異なる2のべき乗の和と前記区画の割当単位のサイズの積で表したとき、該和を構成する各2のべき乗と前記区画の割当単位のサイズとの積のサイズの主区域により、そのサイズの順に前記区画を分割することで該区画を区分けし、前記各主区域を2分の1ずつ分割して順次前記区画の割当単位のサイズまで各サイズの区域に区分けし、前記主区域を含む各区域に対応して該各区域のそれぞれの割付状態を示す割付情報を格納する多層区分割付表を生成し、初期化する多層区分割付表生成手段と、
を含む初期化部と、
前記多層区分割付表に格納された前記割付情報に基づいて前記各区域の割付を管理する多層区分管理部と、
を備え、
前記区域のサイズを規定する2のべき乗の指数を該区域の区分レベルとすると、
前記多層区分割付表は、前記区域の割付情報を、前記区域の区分レベル順、同一区分レベルにおいては前記区域の前記区画内の配置順で格納するものであり、
前記多層区分割付表生成手段は、前記区画を包含する2のべき乗と前記区画の割当単位のサイズの積のサイズを有する最小の区画を仮想区画とし、該仮想区画のサイズを規定する2のべき乗と前記区画の割当単位のサイズとの積のサイズの区域により、前記仮想区画を仮想的主区域に区分けし、該仮想的主区域を2分の1ずつ分割して順次前記区画の割当単位のサイズまで各サイズの区域に仮想的に区分けし、該仮想的に区分けされた仮想区域を識別するための区分番号を該仮想区域の区分レベル順、同一区分レベルにおいては該仮想区域の前記仮想区画内の配置順で割り振り、
前記多層区分管理部は、前記区域が該当する前記仮想区域に割り振られた前記区分番号を用いて前記区域の割付を管理する、
ことを特徴とする区画管理装置。 - 請求項1記載の区画管理装置において、
前記多層区分割付表生成手段は、前記主区域の割付情報の初期値として空きであることを示す空き状態を設定し、前記主区域を分割して得られる区域の割付情報の初期値として該区域への割付を行わないことを示す空以外の状態を設定する
ことを特徴とする区画管理装置。 - 請求項2記載の区画管理装置において、
前記多層区分管理部は、
サイズを含むファイルあるいはメモリ領域の割付要求を受け付ける割付要求受付手段と、
前記多層区分管理表を参照して、前記割付要求に含まれるサイズである割付要求サイズが、互いに異なる2のべき乗の和と前記区画の割当単位のサイズの積で表され、前記区分レベルの異なる区域のサイズの和である場合、該区分レベルの最大のものより1つ大きい区分レベルの空区域であって前記割付要求サイズより大きいサイズの一次割付区域を探索し、該一次割付区域に対応する区分番号を求めて割付区分番号とし、前記割付要求に含まれるサイズである割付要求サイズが2のべき乗と前記区画の割当単位のサイズの積で表される場合、該割付要求サイズの空区域を一次割付区域として探索し、該一次割付区域に対応する区分番号を求めて割付区分番号とする空区域探索手段と、
前記一次割付区域のサイズが前記割付要求サイズより大きい場合、該一次割付区域を、前記区分レベルの順に区分レベルの異なる区域が連続して割り付けられた領域である二次割付区域と、残りの領域であって前記二次割付区域の区分レベルの異なる区域が割り付けられる区分レベルの順とは逆順で区分レベルの異なる区域が連続して割り付けられた領域である隣接多層区域とに分割し、前記二次割付区域のそれぞれの区域に対応する区分番号を求めて該区分番号の対応する前記多層区分割付表の割付状態に使用中を設定し、前記隣接多層区域を構成する区域に対応する区分番号を求めて該区分番号の対応する前記多層区分割付表の割付状態に空候補状態を設定する二次割付手段と、
前記割付区分番号を前記ファイルあるいはメモリ領域の割付要求の割り付け結果の1つとして出力する割付区分番号出力手段と、
を含み、
前記二次割付区域内の最小の区域と隣接多層区域内の最小の区域の区分レベルは等しく、前記多層区分割付表において前記区分レベルより1つ上位の区分レベルの区域を2分割したものであることを特徴とする区画管理装置。 - 請求項3記載の区画管理装置において、
前記空区域探索手段は、前記一次割付区域の区分レベルで空区域を探索できなかった場合に、前記多層区分割付表の上位の区分レベルの区域に対応する割付状態を参照して上位の区分レベルの空区域を探索して該区域の区分番号を求め、該区分番号の区域である仮割付区域を、前記一次割付区域と残りの領域であって前記区分レベルの順に区分レベルの異なる区域が連続して割り付けられた領域である隣接多層区域とに分割し、前記一次割付区域内の区域に対応する区分番号を求めて該区分番号の対応する前記多層区分割付表の割付状態に使用中を設定し、前記隣接多層区域を構成する区域に対応する区分番号を求めて該区分番号の対応する前記多層区分割付表の割付状態に空状態を設定する仮割付手段を含むことを特徴とする区画管理装置。 - 請求項4記載の区画管理装置において、
前記空区域探索手段は、割付要求されたファイルあるいはメモリ領域を割付可能な空状態の区域を探索できなかった場合、前記多層区分割付表から空候補状態の区域を探索することを特徴とする区画管理装置。 - 請求項5記載の区画管理装置において、
前記多層区分管理部は、
サイズ及び割付区分番号を含むファイルあるいはメモリ領域の解放要求を受け付ける解放要求受付手段と、
前記解放要求に含まれるサイズである解放要求サイズが、前記区分レベルの異なる区域の和である場合、前記隣接多層区域内の最小の区域の区分番号を求めて該区分番号の指す前記多層区分割付表から割付状態を読み出し、該読み出した割付状態が空または空候補の状態であれば、前記二次割付区域内の最小の区域と隣接多層区域内の最小の区域に対応する前記多層区分割付表の割付状態に空または空候補以外の状態を設定するとともに前記1つ上位の区分レベルの区域の解放を試み、前記隣接多層区域内の最小の区域の割付状態が使用中であれば、前記二次割付区域内の最小の区域の割付状態を空の状態とする一次割付区域内解放手段と
前記一次割付区域が解放され、その区分番号の指す前記多層区分割付表の割付状態が空の状態になったとき、該一次割付区域と同一の区分レベルであって、1つ上位の区分レベルの区域を2つに分割したときの一方の区域を前記一次割付区域としたときの他方の区域の割付状態を前記多層区分割付表より読み出し、該他方の区域の割付状態が空または空候補の状態であれば、前記一方の区域と他方の区域に対応する前記多層区分割付表の割付状態に空または空候補以外の状態を設定するとともに前記上位の区分レベルの区域の解放を試み、前記他方の区域の割付状態が使用中であれば、前記一方の区域の割付状態を空の状態とする上位区域解放手段と、
を備えることを特徴とする区画管理装置。 - コンピュータが実行する記憶装置の区画管理方法において、
区画のサイズを取得する区画サイズ取得ステップと、
該区画のサイズを互いに異なる2のべき乗の和と前記区画の割当単位のサイズの積で表したとき、該和を構成する各2のべき乗と前記区画の割当単位のサイズとの積のサイズの主区域により、そのサイズの順に前記区画を分割することで該区画を区分けし、前記各主区域を2分の1ずつ分割して順次前記区画の割当単位のサイズまで各サイズの区域に区分けし、前記主区域を含む各区域に対応して該各区域のそれぞれの割付状態を示す割付情報を格納する多層区分割付表を生成する多層区分割付表生成ステップと、
前記多層区分割付表に格納された前記割付情報に基づいて前記各区域の割付を管理する多層区分管理ステップと、
を備え、
前記区域のサイズを規定する2のべき乗の指数を該区域の区分レベルとすると、
前記多層区分割付表は、前記区域の割付情報を、前記区域の区分レベル順、同一区分レベルにおいては前記区域の前記区画内の配置順で格納するものであり、
前記多層区分割付表生成ステップは、前記区画を包含する2のべき乗と前記区画の割当単位のサイズの積のサイズを有する最小の区画を仮想区画とし、該仮想区画のサイズを規定する2のべき乗と前記区画の割当単位のサイズとの積のサイズの区域により、前記仮想区画を仮想的主区域に区分けし、該仮想的主区域を2分の1ずつ分割して順次前記区画の割当単位のサイズまで各サイズの区域に仮想的に区分けし、該仮想的に区分けされた仮想区域を識別するための区分番号を該仮想区域の区分レベル順、同一区分レベルにおいては該仮想区域の前記仮想区画内の配置順で割り振り、
前記多層区分管理ステップは、前記区域が該当する前記仮想区域に割り振られた前記区分番号を用いて前記区域の割付を管理する、
ことを特徴とする区画管理方法。 - 請求項7記載の区画管理方法において、
前記多層区分割付表生成ステップは、主区域の割付情報の初期値として空きであることを示す空き状態を設定し、前記主区域を分割して得られる区域の割付情報の初期値として該区域への割付を行わないことを示す空以外の状態を設定する、
ことを特徴とする区画管理方法。 - 請求項8記載の区画管理方法において、
前記多層区分管理ステップは、
サイズを含むファイルあるいはメモリ領域の割付要求を受け付ける割付要求受付ステップと、
前記多層区分管理表を参照して、前記割付要求に含まれるサイズである割付要求サイズが、互いに異なる2のべき乗の和と前記区画の割当単位のサイズの積で表され、前記区分レベルの異なる区域のサイズの和である場合、該区分レベルの最大のものより1つ大きい区分レベルの空区域であって前記割付要求サイズより大きいサイズの一次割付区域を探索し、該一次割付区域に対応する区分番号を求めて割付区分番号とし、前記割付要求に含まれるサイズである割付要求サイズが2のべき乗と前記区画の割当単位のサイズの積で表される場合、該割付要求サイズの空区域を一次割付区域として探索し、該一次割付区域に対応する区分番号を求めて割付区分番号とする空区域探索ステップと、
前記一次割付区域のサイズが前記割付要求サイズより大きい場合、該一次割付区域を、前記区分レベルの順に区分レベルの異なる区域が連続して割り付けられた領域である二次割付区域と、残りの領域であって前記二次割付区域の区分レベルの異なる区域が割り付けられる区分レベルの順とは逆順で区分レベルの異なる区域が連続して割り付けられた領域である隣接多層区域とに分割し、前記二次割付区域のそれぞれの区域に対応する区分番号を求めて該区分番号の対応する前記多層区分割付表の割付状態に使用中を設定し、前記隣接多層区域を構成する区域に対応する区分番号を求めて該区分番号の対応する前記多層区分割付表の割付状態に空候補状態を設定する二次割付ステップと、
前記割付区分番号を前記ファイルあるいはメモリ領域の割付要求の割り付け結果の1つとして出力する割付区分番号出力ステップと、
を含み、
前記二次割付区域内の最小の区域と隣接多層区域内の最小の区域の区分レベルは等しく、前記多層区分割付表において前記区分レベルより1つ上位の区分レベルの区域を2分割したものであることを特徴とする区画管理方法。 - 請求項9記載の区画管理方法において、
前記空区域探索ステップは、前記一次割付区域の区分レベルで空区域を探索できなかった場合に、前記多層区分割付表の上位の区分レベルの区域に対応する割付状態を参照して上位の区分レベルの空区域を探索して該区域の区分番号を求め、該区分番号の区域である仮割付区域を、前記一次割付区域と残りの領域であって前記区分レベルの順に区分レベルの異なる区域が連続して割り付けられた領域である隣接多層区域とに分割し、前記一次割付区域内の区域に対応する区分番号を求めて該区分番号の対応する前記多層区分割付表の割付状態に使用中を設定し、前記隣接多層区域を構成する区域に対応する区分番号を求めて該区分番号の対応する前記多層区分割付表の割付状態に空状態を設定する仮割付ステップを含むことを特徴とする区画管理方法。 - 請求項10記載の区画管理方法において、
前記空区域探索ステップは、割付要求されたファイルあるいはメモリ領域を割付可能な空状態の区域を探索できなかった場合、前記多層区分割付表から空候補状態の区域を探索することを特徴とする区画管理方法。 - 請求項11記載の区画管理方法において、
前記多層区分管理ステップは、
サイズ及び割付区分番号を含むファイルあるいはメモリ領域の解放要求を受け付ける解放要求受付ステップと、
前記解放要求に含まれるサイズである解放要求サイズが、前記区分レベルの異なる区域の和である場合、前記隣接多層区域内の最小の区域の区分番号を求めて該区分番号の指す前記多層区分割付表から割付状態を読み出し、該読み出した割付状態が空または空候補の状態であれば、前記二次割付区域内の最小の区域と隣接多層区域内の最小の区域に対応する前記多層区分割付表の割付状態に空または空候補以外の状態を設定するとともに前記1つ上位の区分レベルの区域の解放を試み、前記隣接多層区域内の最小の区域の割付状態が使用中であれば、前記二次割付区域内の最小の区域の割付状態を空の状態とする一次割付区域内解放ステップと
前記一次割付区域が解放され、その区分番号の指す前記多層区分割付表の割付状態が空の状態になったとき、該一次割付区域と同一の区分レベルであって、1つ上位の区分レベルの区域を2つに分割したときの一方の区域を前記一次割付区域としたときの他方の区域の割付状態を前記多層区分割付表より読み出し、該他方の区域の割付状態が空または空候補の状態であれば、前記一方の区域と他方の区域に対応する前記多層区分割付表の割付状態に空または空候補以外の状態を設定するとともに前記上位の区分レベルの区域の解放を試み、前記他方の区域の割付状態が使用中であれば、前記一方の区域の割付状態を空の状態とする上位区域解放ステップと、
を含むことを特徴とする区画管理方法。 - 請求項7から12記載のいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
- 請求項7から12記載のいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 請求項7記載の区画管理方法により区画が管理されることを特徴とする記憶装置。
- 請求項7記載の区画管理方法により区画が管理されることを特徴とする記憶媒体。
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