WO2014104399A1 - 情報記録再生装置及び記録再生方法 - Google Patents

Abstract

　情報記録再生装置は、可変長の記録再生領域として使用可能な論理ボリュームと、複数の固定長に分割済みで記録再生が行われない物理ボリュームとを含む。管理部により、前記分割済みの固定長の物理ボリュームを組み合わせて論理ボリュームへの割り当てを行い、記録する情報のカテゴリ、例えば優先度に応じて、情報記録領域のサイズを動的に設定可能とする。優先度の高い情報の量が予め決められていた当該情報に対応する論理ボリュームのサイズを超えしかも未使用の物理ボリュームが無い場合には、前記管理部により、その超えた量の情報を、優先度の低い情報の記録された論理ボリュームの一部を切り離し当該情報に対応する論理ボリュームに割り当てて記録する。

Description

情報記録再生装置及び記録再生方法

　本発明は情報記録再生装置及び情報記録再生方法に関する。

　人工衛星に搭載する情報記録再生装置では、通常、記録全領域を物理的に固定サイズの領域に分割し、各領域には同一優先度の情報を記録していた。したがって、優先度の高い情報であっても、当該情報を記録する領域のサイズ以下しか記録できない。一方、優先度の低い情報が当初想定していたサイズより小さい場合には、当該情報を記録する領域に空きが生じるにもかかわらず、空き記録領域を有効活用できないという問題があった。
　また、優先度の高い情報が当初想定していたサイズより大きく、当該情報を記録する領域のサイズを超えた場合でも、優先度が低くかつ再生する必要のない情報を記録していた領域に新たな優先度の高い情報を記録することはできないという問題点があった。
　以下に、具体例を挙げて説明する。
　人工衛星において、情報記録再生装置は情報の優先度に応じて意図した順番で情報記録再生装置から優先度順に情報を再生して地上局に伝送することを目的として用いられている。
　図４は、既存の科学衛星に搭載されている情報記録再生装置の記録方式の一例をボリュームグループ１０について示している。この記録方式では、記録全領域を物理ボリューム４０による物理媒体としてメモリマネージャ２０で管理し、記録する情報のカテゴリ毎に固定サイズの記録領域として物理エクステント５０（♯００、♯０１、・・・、♯ＸＸ）を割り当てている。つまり、物理エクステント５０（♯００、♯０１、・・・、♯ＸＸ）は１つ以上のブロック６０からなり、ブロック数は予め決められている。

ＷＯ２００５／０７６２７４号公報 特開２００６−５３６０１号公報

　上記のような記録方式の第一の問題点は、情報記録再生装置に内蔵している記録領域を有効に使用することができないということである。実際の衛星運用や観測などにおいては想定範囲を超えた量の情報が発生し、大量の情報を記録することを必要とする場合がある。このような状況下において、予め割り当てた固定サイズで記録領域を管理していると、あるカテゴリの情報の記録領域は溢れて、必要な情報を記録できない事態が発生し得る。あるいは再生前の必要な情報を新たに入力された情報で上書きしてしまうという事態も発生し得る。一方では、他のカテゴリの情報の記録領域には空きがある状況も考えられる。すなわち、上記記録方式では、記録領域の全てを物理的に固定サイズの領域に分割し、各領域には同一優先度の情報を記録していた。そのため、優先度の高い情報であっても、予め決められた当該情報を記録する領域のサイズ以下しか記録できない。一方、優先度の低い情報の量が当初想定していたサイズより小さい場合には当該情報を記録する領域に空きが生じるにもかかわらず、空き記録領域を有効活用できない。
　上記記録方式の第二の問題点は、固定サイズの領域の割り当てを変更するためには、記録再生を止めた上で、再度、記録領域のサイズを指定する必要があるということである。このため、上記記録方式では、記録された再生前の情報を全て再生するか、過去の記録情報を破棄するなどの判断を行ったうえで、必要な処置を実行する必要がある。この場合、必要な情報を記録するまでに時間を要し、対象とする情報の発生に、記録のための準備が整わず、必要な情報を記録できないことが起こり得る。このような問題点に対しては、記録全領域を有効に使用するために、記録する情報の種類別に固定サイズの領域を割り当てず、全体の物理媒体を一つにして運用することが考えられる。しかし、このような運用の場合、予め記録する情報の発生時や情報量が明らかであれば問題ないが、想定範囲外の事象が発生すると、情報を記録した領域を特定することができず、記録されている物理領域全てを再生して確認する必要がある。このため、再生後の情報の検索と確認の手順が煩雑になり、誤りを招くことも考えられる。その結果、想定範囲を超えた事象が発生した状況下では、必要な情報を損失する可能性が高くなる。
　上記記録方式の第三の問題点は、優先度の低い情報で記録領域が占有され、優先度の高い情報が必要とするサイズを記録できない場合があるということである。予め記録する情報のカテゴリと記録領域の容量が固定されている場合、優先度の高い情報を記録する領域に空き領域がなくなると、優先度の高い情報であっても新たに入力された情報については記録をしない、あるいは古い情報を新たに入力された優先度の高い情報で上書きするかを選択せざるを得ない。この場合、優先度が低く再生しても意義付けの低い情報は消去されずに保持され続け、優先度の高い情報が失われてしまう可能性がある。
　以上のような問題点に鑑み、本発明の課題は、記憶領域を効率的に使用でき、優先度の高い情報を可能な限り失わずに記録することを企図した情報記録再生装置を提供することにある。
　本発明はまた、上記情報記録再生装置に適した情報記録再生方法を提供しようとするものである。

　本発明の態様によれば、可変長の記録再生領域として使用可能な論理ボリュームと、複数の固定長に分割済みで記録再生が行われない物理ボリュームと、を含み、装置の内部又は外部にある管理部により記憶領域を管理するようにした情報記録再生装置が提供される。本情報記録再生装置においては、前記管理部により、前記分割済みの固定長の物理ボリュームを組み合わせて論理ボリュームへの割り当てを行い、記録する情報のカテゴリに応じて、情報記録領域のサイズを動的に設定可能とする。前記カテゴリは優先度で定義される。記録すべき優先度の高い情報の量が予め決められていた当該情報に対応する論理ボリュームのサイズを超えしかも未使用の物理ボリュームが無い場合には、前記管理部により、その超えた量の情報を、優先度の低い情報の記録された論理ボリュームの一部を切り離し当該情報に対応する論理ボリュームに割り当てて記録する。
　本発明の別の態様によれば、可変長の記録再生領域として使用可能な論理ボリュームと、複数の固定長に分割済みで記録再生が行われない物理ボリュームと、を含む情報記録再生装置の情報記録再生方法が提供される。本方法においては、記録する情報のカテゴリの数に応じた数の論理ボリュームを確保し、前記カテゴリを優先度で定義する。本方法においてはまた、記録する情報の優先度に応じて、前記分割済みの固定長の物理ボリュームを各論理ボリュームへ割り当てることにより、論理ボリュームにおける情報記録領域のサイズを動的に設定可能とする。本方法においてはさらに、記録すべき優先度の高い情報の量があらかじめ確保されていた当該情報に対応する論理ボリュームのサイズを超えしかも未使用の物理ボリュームが無い場合には、その超えた量の情報を、優先度の低い情報の記録された論理ボリュームの一部を切り離し当該情報に対応する論理ボリュームに割り当てて記録する。

　本発明によれば、記憶領域を効率的に使用でき、優先度の高い情報を可能な限り失わずに記録することができる、人工衛星への適用に適した情報記録再生装置及び情報記録再生方法を提供することができる。

　図１は、本発明の実施形態に係る情報記録再生装置による記録領域管理イメージについて説明するための図である。
　図２は、図１に示したメモリマネージャによる記録再生管理イメージについて説明するための図である。
　図３は、図１に示したボリュームグループの動作について説明するための図である。
　図４は、既存の科学衛星に搭載されている情報記録再生装置の記録方式について説明するための図である。

　本発明に係る情報記録再生装置及び情報記録再生方法は、例えば人工衛星に搭載する情報記録再生装置において、記録する情報の種類に応じて、情報記録領域のサイズを動的に設定可能にすることにより情報のカテゴリに応じた記録領域を設定する。
　本発明に係る情報記録再生装置及び情報記録再生方法はまた、情報記録再生装置の記録領域に全て情報が記録されている状況下で優先度の高い情報を新たに記録する必要が生じた場合には、優先度の低いカテゴリに属する情報を、新たに記録する優先度の高いカテゴリに属する情報で自動的に上書きすることにより、優先度の高い情報を漏れなく記録する。
　以下、図１~図４を参照して本発明の実施形態について説明する。
［実施形態の構成］
　図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る記録領域管理イメージが示されている。本実施形態における情報記録再生装置は、メモリマネージャ（管理手段）２、使用中である可変長の論理ボリューム３、空間を固定長に分割された未使用の記憶領域である物理エクステント５を含む物理ボリューム４から構成される。ボリュームグループ１は、特定のメモリマネージャ２と該メモリマネージャ２の管理する論理ボリューム３と物理ボリューム４を一つのグループとして識別する単位である。
　論理ボリューム３（♯００、♯０１、・・・、♯０２）は、ボリュームグループ１の構成要素であり、記録再生領域のサイズ、記録する情報のカテゴリの割り当てを動的に設定できるシステム空間である。つまり、論理ボリューム３の特徴として以下の点が挙げられる。
　（１）論理ボリューム３は可変長である。
　（２）論理ボリューム３のサイズは必要に応じて自動的に増減され、サイズ０を許容する。
　（３）論理ボリューム３のサイズは物理エクステント５単位である。
　（４）論理ボリューム３には物理エクステント５を割り当てる。
　物理ボリューム４は、ボリュームグループ１を構成する記録再生領域の物理媒体である。物理エクステント５（♯００、♯０１、・・・、♯ＸＸ）は、物理ボリューム４の構成要素であり、メモリマネージャ２が未使用の記録再生領域を論理ボリューム３に割り当てる物理領域単位である。物理エクステント５のサイズは可変であるが、記録再生動作中には物理エクステント５のサイズ変更はできず、固定サイズとして扱う。物理エクステント５は、情報管理上の最小単位である固定サイズのブロック６から構成される。つまり、物理エクステント５の特徴として以下の点が挙げられる。
　（１）物理エクステント５は可変長であるが、記録再生動作中は固定長として扱われる。
　（２）物理エクステント５はサイズ可変であるが、動作中は変更できない。
　（３）物理エクステント５にはブロック６が連続、昇順で割り当てられる。
　また、ブロック６の特徴は、固定長であることである。
　図２は、図１に示したメモリマネージャ２による記録再生管理イメージ（物理エクステント管理イメージ）を示す。物理エクステント５の状態としては、例えば、“未使用”、“使用中”、“再生”、“再生完了待ち”がある。
　メモリマネージャ２は、物理ボリューム４中の物理エクステント５の管理情報の読み出しと設定を行うことによりすべての物理エクステント５の状態を把握し、物理ボリューム４の処理指示を行う。メモリマネージャ２は、パケット形式で入力される情報（入力情報）に付加されているカテゴリ（ここでは優先度）に対応する論理ボリューム３の番号を決定し、当該情報に対応する番号の論理ボリューム３への記録処理を行う。入力される情報のカテゴリと論理ボリューム３の番号は一対一に対応している。メモリマネージャ２は、あるカテゴリに対応する情報の記録先となる論理ボリューム３を決定した後、当該情報を記録する論理ボリューム３の空き領域の容量を確認し、当該論理ボリューム３の空き領域が足りない場合は、１つの物理エクステント５を当該論理ボリューム３に追加する。すなわち、必要に応じて物理領域である物理エクステント５を当該論理ボリュームに割り当てることにより、入力情報のカテゴリにより当該カテゴリに対応する番号の論理ボリューム３の記録領域サイズを動的に変更することができ、ボリュームグループ１に含まれる記録再生領域を有効に使用することができる。
　高い優先度のカテゴリが付加されている入力情報に対応する番号の論理ボリューム３には、メモリマネージャ２により低い優先度のカテゴリに対応する番号の論理ボリューム３から必要な数の物理エクステント５を切り離して当該論理ボリューム３に割り当てることが可能である。これにより、切り離した物理エクステント５に記録されていた優先度の低い情報は、当該論理ボリューム３に対応するカテゴリが付加された高い優先度の新しい情報で上書きされる。
［実施形態の動作］
　次に、図１のボリュームグループ１の動作について、図３を参照して説明する。
　メモリマネージャ２は、初期状態では必要とするカテゴリの数に応じて論理ボリューム３の数を確保し、各論理ボリューム３の番号にカテゴリを一対一に対応させる。本実施形態では、メモリマネージャ２はカテゴリを二つのグループに分け、二つのグループの間にカテゴリのしきい値を設定する。メモリマネージャ２は物理ボリューム４を予め設定したサイズの固定長の物理エクステント５に必要数分分割し、未使用状態とする（図３の（ａ）初期設定）。
　記録を開始する前に、メモリマネージャ２は、各論理ボリューム３に、未使用であった物理エクステント５を一つずつ自動的に割り当てる。メモリマネージャ２は、高い優先度のカテゴリとそれ以外の優先度のカテゴリにグループ分けしてグループ間にしきい値（つまり、優先度に関するしきい値）を設定する（図３の（ｂ）記録初期）。
　記録を開始すると、メモリマネージャ２は、入力された情報の種類を確認し、情報の記録先である論理ボリューム３の領域を決定する。メモリマネージャ２は、各論理ボリューム３のサイズを確認し、ある論理ボリューム３が記録容量上限に達して論理ボリューム３の記録領域が足りない場合には物理ボリューム４の構成要素である物理エクステント５から新規に未使用の物理エクステント５を一つずつ当該論理ボリューム３に自動的に割り当てて記録を継続する（図３の（ｃ）記録動作）。未使用の物理エクステント５を論理ボリューム３に割り当てる処理は未使用の物理エクステント５がなくなるまで続けられる。
　情報の記録が継続している間、ある論理ボリューム３に記録する情報が記録容量上限に達し、かつ未使用の物理エクステント５が無い場合には、メモリマネージャ２は、しきい値未満の優先度に対応するカテゴリの番号の論理ボリューム３から物理エクステント５を一つ切り離して当該論理ボリューム３に割り当てる（図３の（ｄ）記録動作）。なお、低優先度に対応するカテゴリの論理ボリューム３から物理エクステント５を一つ切り離す際、最も古い情報が入っている物理エクステント５を切り離すか、あるいは最も新しい情報が入っている物理エクステント５を切り離すかについては選択が可能である。
　優先度の高いカテゴリの情報の記録が続いている間、カテゴリのグループ間に設定したしきい値未満の優先度に対応するカテゴリ番号の論理ボリューム３から物理エクステント５を一つずつ切り離して高い優先度のカテゴリに対応する番号の論理ボリューム３に割り当てる動作は、しきい値未満の優先度に対応するカテゴリの番号に対応した論理ボリューム３がなくなるまで続けられる（図３の（ｅ）記録動作）。
［実施形態の効果］
　第１の実施形態による情報記録再生装置により得られる効果は以下の通りである。
　第一の効果は記憶領域を効率的に使用できる点である。その理由は、物理ボリューム４に含まれる物理エクステント５を論理ボリューム３に割り当てる際に論理ボリューム３のサイズを可変長としており、記録すべき情報の量に応じて記憶領域のサイズを動的に変更することを可能とし、また、未使用の物理エクステント５を論理ボリューム３に割り当てる動作は入力される情報の量に応じて行われるためである。
　第二の効果は記録領域の空き領域がなくなった場合でも優先度の高い情報を継続的に記録することができる点である。その理由は、高い優先度のカテゴリに対応する番号の論理ボリューム３の記録容量が足りなくなった場合、しきい値未満のカテゴリに対応する番号の論理ボリューム３から、記録されている物理エクステント５を一つずつ切り離して当該論理ボリューム３に割り当て、既に記録されている優先度の低い情報を優先度の高い情報で上書きできるようにしているためである。
［他の実施形態］
　次に、本発明の他の実施形態について説明する。
　図１を参照すると、メモリマネージャ２は論理ボリューム３と物理ボリューム４と共にボリュームグループ１を構成しているが、ボリュームグループ１は一つの情報記録再生装置内に実装する必要性は無く複数の情報記録再生装置にまたがって実装しても良い。例えば、メモリマネージャは当該情報記録再生装置の中にある必要はなく、当該情報記録再生装置の外部に設けた装置にメモリマネージャを実装して当該情報記録再生装置を管理してもよい。また、メモリマネージャは、ハードウェアにより構成して制御を行うのみならず、ソフトウェアにより構成して制御を実施してもよい。
　図３において、高い優先度のカテゴリが付加されている入力情報に対応する番号の論理ボリューム３に記録される情報の量が記録容量の上限に達した場合、低い優先度のカテゴリが付加されている入力情報に対応する番号の論理ボリューム３から物理エクステント５を一つ切り離して高い優先度のカテゴリに対応する番号の論理ボリューム３に割り当てるようにしている。この割り当ての際、低い優先度のカテゴリに対応する番号の論理ボリューム３の中で最も古い情報が記録されている物理エクステント５を切り離してもよく、また、最も新しい情報が記録されている物理エクステント５を切り離してもよい。

　本発明は、人工衛星に情報記録再生装置を搭載し、人工衛星の軌道上で取得した情報に優先度などのカテゴリ付けがされ、地上局に伝送する際に優先度の高い情報を可能な限り失わずに伝送する用途に適している。
　この出願は、２０１２年１２月２７日に出願された日本出願特願第２０１２−２８４１４２号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。

　１　　ボリュームグループ
　２　　メモリマネージャ

Claims (7)

1. 　可変長の記録再生領域として使用可能な論理ボリュームと、複数の固定長に分割済みで記録再生が行われない物理ボリュームと、を含み、装置の内部又は外部にある管理手段により記憶領域を管理するようにした情報記録再生装置であって、
   　前記管理手段により、前記分割済みの固定長の物理ボリュームを組み合わせて論理ボリュームへの割り当てを行い、記録する情報のカテゴリに応じて、情報記録領域のサイズを動的に設定可能とし、
   　前記カテゴリを優先度で定義し、記録すべき優先度の高い情報の量が予め決められていた当該情報に対応する論理ボリュームのサイズを超えしかも未使用の物理ボリュームが無い場合には、前記管理手段により、その超えた量の情報を、優先度の低い情報の記録された論理ボリュームの一部を切り離し当該情報に対応する論理ボリュームに割り当てて記録することを特徴とする情報記録再生装置。
2. 　前記複数の固定長に分割済みで記録再生が行われない物理ボリュームは、前記固定長で分割された未使用の記憶領域である複数の物理エクステントから成り、
   　前記管理手段により、記録する情報のカテゴリに応じて前記物理エクステントを前記論理ボリュームへ割り当てることにより、前記論理ボリュームのサイズが該物理エクステント単位で可変とされることを特徴とする請求項１に記載の情報記録再生装置。
3. 　前記管理手段により、前記論理ボリュームがあらかじめ決められたしきい値より優先度の高いグループとそれ以外の優先度のグループにグループ分けされ、前記論理ボリュームの切り離しは前記優先度の高いグループ以外の優先度のグループにおける論理ボリュームから前記物理エクステント単位で行なわれることを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生装置。
4. 　可変長の記録再生領域として使用可能な論理ボリュームと、複数の固定長に分割済みで記録再生が行われない物理ボリュームと、を含む情報記録再生装置の情報記録再生方法であって、
   　記録する情報のカテゴリの数に応じた数の論理ボリュームを確保し、
   　前記カテゴリを優先度で定義し、
   　記録する情報の優先度に応じて、前記分割済みの固定長の物理ボリュームを各論理ボリュームへ割り当てることにより、論理ボリュームにおける情報記録領域のサイズを動的に設定可能とし、
   　記録すべき優先度の高い情報の量があらかじめ確保されていた当該情報に対応する論理ボリュームのサイズを超えしかも未使用の物理ボリュームが無い場合には、その超えた量の情報を、優先度の低い情報の記録された論理ボリュームの一部を切り離し当該情報に対応する論理ボリュームに割り当てて記録することを特徴とする情報記録再生方法。
5. 　前記複数の固定長に分割済みで記録再生が行われない物理ボリュームは、前記固定長で分割された未使用の記憶領域である複数の物理エクステントから成り、
   　記録する情報の優先度に応じて前記物理エクステントを前記論理ボリュームへ割り当てることにより、前記論理ボリュームのサイズが該物理エクステント単位で可変であることを特徴とする請求項４に記載の情報記録再生方法。
6. 　前記論理ボリュームをあらかじめ決められたしきい値より優先度の高いグループとそれ以外の優先度のグループにグループ分けし、前記論理ボリュームの切り離しは前記優先度の高いグループ以外の優先度のグループにおける論理ボリュームから前記物理エクステント単位で行うことを特徴とする請求項５に記載の情報記録再生方法。
7. 　前記可変長の記録再生領域として使用可能な論理ボリュームと、前記複数の固定長に分割済みで記録再生が行われない物理ボリュームとが、複数の前記情報記録再生装置にまたがって実装されることを特徴とする請求項４に記載の情報記録再生方法。

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