WO2014119063A1 - 情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム - Google Patents

情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム Download PDF

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WO2014119063A1
WO2014119063A1 PCT/JP2013/078734 JP2013078734W WO2014119063A1 WO 2014119063 A1 WO2014119063 A1 WO 2014119063A1 JP 2013078734 W JP2013078734 W JP 2013078734W WO 2014119063 A1 WO2014119063 A1 WO 2014119063A1
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WO
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file
area
memory
unit
management information
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PCT/JP2013/078734
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Inventor
三木　聡
Original Assignee
株式会社フィックスターズ
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Publication date
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    • G06F12/0223—User address space allocation, e.g. contiguous or non contiguous base addressing
    • G06F12/023—Free address space management
    • G06F12/0238—Memory management in non-volatile memory, e.g. resistive RAM or ferroelectric memory
    • G—PHYSICS
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    • G06F16/10—File systems; File servers
    • G06F16/18—File system types
    • G06F16/1847—File system types specifically adapted to static storage, e.g. adapted to flash memory or SSD
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    • G06F16/10—File systems; File servers
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    • G06F3/0602—Interfaces specially adapted for storage systems specifically adapted to achieve a particular effect
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    • G06F3/0673—Single storage device
    • G06F3/0679—Non-volatile semiconductor memory device, e.g. flash memory, one time programmable memory [OTP]

Definitions

  • the present invention relates to an information processing apparatus using a nonvolatile memory.
  • Non-Volatile Memory Non-Volatile Memory
  • NV memory Non-Volatile Memory
  • EEPROM EEPROM
  • An information processing apparatus includes an NV memory that is a non-volatile recording medium, a file system unit that manages one or more files stored in the NV memory, and an executing process.
  • the information processing apparatus includes an NV memory area that can be used as a file by the file system unit in response to the request, and a memory management unit that allocates the reserved area to the process.
  • An information processing apparatus is the information processing apparatus according to the first embodiment, wherein the file system unit is information for managing one or more files, A file management information storage means for storing one or more file management information, which is information in which a file identifier for identifying a file and an area identifier for identifying one or more NV memory areas corresponding to the file are associated with each other; In response to a request from an executing process, the management unit detects an unused area that is an unused NV memory area by using file management information in order to secure an NV memory area to be allocated to the process.
  • an unused area detecting means for acquiring one or more area identifiers for identifying unused areas, one or more area identifiers acquired by the unused area detecting means,
  • the file management information and either is with corresponding one or more file identifier yl management information has an information processing apparatus and a file management information write once means that appended to the file management information storage means.
  • An information processing apparatus is the information processing apparatus according to the first embodiment, wherein the file system unit is information for managing one or more files, File management information storage means for storing file management information, which is information in which a file identifier for identifying a file and an area identifier for identifying one or more NV memory areas corresponding to the file are associated with each other.
  • An area identifier storage means for storing one or more area identifiers; an area identifier acquisition means for acquiring one or more area identifiers from the file management information storage means; and storing the acquired area identifiers in the area identifier storage means; NV identified by one of one or more area identifiers stored in the area identifier storage means in response to a request from the process being executed An information processing apparatus and a assigning means for assigning a region of memory for the process.
  • the information processing apparatus is the information processing apparatus according to the third embodiment, and the area identifier acquisition unit is configured to perform all operations from the file management information storage unit at a predetermined timing.
  • This is an information processing apparatus that acquires the area identifier and accumulates the acquired area identifier in the area identifier storage means.
  • the information processing apparatus is the information processing apparatus according to the third embodiment, in which the area identifier acquisition unit is configured to respond to a request from the process being executed. It is determined whether or not one or more area identifiers are stored in the storage means, and if not stored, one or more area identifiers are acquired from the file management information storage means, and the acquired area identifiers are stored as area identifiers. An information processing apparatus that accumulates in the means.
  • An information processing apparatus is the information processing apparatus according to the first embodiment, and the file system unit requests the process in response to a request from the process being executed.
  • a file having the same size as the file size is written to the NV memory area, and the memory management unit assigns the NV memory area to which the file system unit has written the file to the process in response to a request from the process being executed. It is a processing device.
  • the NV memory when used as the main memory and storage, it is possible to reduce inconsistencies in the file system when the system is abnormally terminated.
  • Block diagram of information processing apparatus 1 according to Embodiment 1 A flowchart for explaining the overall operation of the information processing apparatus 1 according to the first embodiment. Flowchart for explaining area allocation processing in the first embodiment Flowchart for explaining area release processing in the first embodiment The figure which shows the example of the file management information in Embodiment 1 The figure which shows the example of the file management information in Embodiment 1 The figure which shows the example of the memory management information in Embodiment 1 The figure which shows the example of the memory management information in Embodiment 1 The figure which shows the example of the file management information in Embodiment 1 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a system in the first embodiment.
  • the figure which shows the example of the prototype declaration of the function in Embodiment 1 The figure which shows the example of the call of the function in Embodiment 1
  • the figure which shows the experimental result of the comparison of the memory allocation cost in Embodiment 1 The figure which shows the example of the starting command of QEMU in Embodiment 1
  • the information processing apparatus 1 that uses an NV memory as a main memory and a storage without distinguishing between an area that is used as a main memory and an area that is used as a storage.
  • the information processing apparatus 1 managed by the file system will be described.
  • the storage is a so-called secondary storage device or a storage device called an auxiliary storage device.
  • the main memory is a so-called primary storage device or a storage device called a main storage device.
  • the “area used as the main memory” may be rephrased as “area used by the process being executed”.
  • FIG. 1 is a block diagram of the information processing apparatus 1 in the present embodiment.
  • the information processing apparatus 1 includes an NV memory 11, a reception unit 12, a file system unit 13, and a memory management unit 14.
  • the file system unit 13 includes a file management information storage unit 131.
  • the memory management unit 14 includes an area identifier storage unit 141, an unused area detection unit 142, a file management information addition unit 143, an area identifier acquisition unit 144, and an allocation unit 145.
  • the file system unit 13 and the memory management unit 14 included in the information processing apparatus 1 according to the present embodiment are, for example, a so-called OS or what is called a kernel of the OS.
  • the NV memory 11 is a non-volatile recording medium.
  • the NV memory 11 is, for example, PCM (Phase Change Memory, phase change memory), MRAM, ReMAM, EEPROM, flash memory, or the like.
  • the NV memory 11 is not particularly limited in shape or type as long as it is a nonvolatile memory.
  • the NV memory 11 is preferably a non-volatile memory that can be accessed in byte units, for example.
  • the NV memory 11 usually has one or more areas.
  • the area normally stores data used by the process.
  • the process may be called a job, a task, a thread, or the like, for example.
  • the data is, for example, a file, a part of the file, a value assigned to a variable, or the like.
  • the size (capacity) of the region is usually predetermined.
  • the size is, for example, 4 KB (kilobytes), 512 B (bytes), or the like.
  • the one area is used as, for example, a “block” from the file system unit 13 described later.
  • the one area is used as, for example, a “page” from the memory management unit 14 described later. That is, the one area is usually called by two or more names.
  • the size of the block and the size of the page are the same.
  • the size is preferably 4 KB.
  • one or more areas of the NV memory 11 are hereinafter referred to as “area of the NV memory 11” or “area” as appropriate. Further, an area where data is not written or an area where data writing is permitted is referred to as an unused area as appropriate. Further, an area where data is written, an area where data writing is not permitted, and the like will be appropriately referred to as a use area hereinafter.
  • the NV memory 11 is usually arranged in one physical address space.
  • the physical address space usually has one or more consecutive physical addresses.
  • “arranged in the physical address space” means that one or more areas of the NV memory 11 are associated with one physical address. That is, the one area is identified by one physical address.
  • the one area may be indirectly identified by, for example, a logical address or a virtual address.
  • one or more areas of the NV memory 11 are identified by area identifiers.
  • the area identifier is information for identifying the one or more areas.
  • the area identifier is, for example, a physical address, a logical address, or a virtual address. That is, the region identifier may be information that directly or indirectly identifies the one or more regions.
  • the placement of the NV memory 11 in the physical address space is normally performed by the file system unit 13 described later.
  • the arrangement may be performed by, for example, the memory management unit 14 described later.
  • the arrangement may be performed by, for example, an address space arrangement unit (not shown).
  • the accepting unit 12 accepts instructions and information.
  • the instruction is, for example, an instruction to execute a program, an instruction to execute a process, an instruction to assign an area to a process, an instruction to operate a file, or the like.
  • the information is, for example, a so-called command or an argument given to the command.
  • the file system unit 13 is a so-called file system.
  • the file system is usually a disk file system (local file system).
  • the file system is, for example, PRAMFS (Persistent and Protected RAM File System), Ext2 (Second Extended System), or SCMFS (A File System Storage Storage).
  • the file system supports XIP (eXecution-In-Place), and any file system that targets the NV memory 11 may be used. That is, the file system unit 13 uses the NV memory 11 as so-called storage.
  • the file system unit 13 usually divides the NV memory 11 into one or more areas and uses the one area as a block.
  • the file system unit 13 since the file system unit 13 is a file system, it manages one or more files stored in the NV memory 11. “Managing files” means, for example, writing a file requested to be written to the NV memory 11, reading a file requested to be read from the NV memory 11, and deleting a file requested to be deleted from the NV memory 11.
  • Deleting accumulating information for managing the written file (hereinafter referred to as file management information as appropriate) in the file management information storage unit 131 according to the writing, and deleting the information according to the deletion Deleting file management information corresponding to a file from the file management information storage unit 131, storing an area identifier for identifying an area in which no file is written, in the file management information storage unit 131, and an area in which the file is written Is obtained from the file management information storage means 131 upon request. It is like.
  • deleting a file indicates, for example, deleting the file management information corresponding to the file without deleting the file from the NV memory 11 or deleting the file in the file management information. For example, a flag may be given.
  • the file system unit 13 is a file system and is an OS function. Therefore, “file management” may be considered to include all processing performed by the file system and all functions of the file system.
  • the file system may be considered to include a so-called virtual file system.
  • the file management information is information for managing files.
  • the file management information usually has at least a file identifier and a region identifier.
  • One file identifier is usually associated with one or more area identifiers.
  • the file identifier is, for example, an arbitrary character string, an arbitrary numerical value, a so-called file name, or the like.
  • the file identifier may be any format or content as long as the file can be identified.
  • the file management information includes information indicating file attributes such as the date and time when the file was created, the date and time when the file was updated, the access right (permission) of the file, and the user who created the file. Also good. These pieces of information are usually associated with one file identifier.
  • the file system unit 13 when writing one file to the NV memory 11, the file system unit 13 first determines to which one or more areas the one file is to be written, for example. The one or more areas are usually unused areas. Then, the file system unit 13 divides the one file into one or more data for each determined area. Then, the file system unit 13 writes the divided one or more data in the determined one or more areas.
  • the file system unit 13 when one file is written in the NV memory 11, the file system unit 13 usually has a file identifier for identifying the written file and one or more area identifiers for identifying one or more areas to be written to. Is stored in the file management information storage unit 131.
  • the accumulation is usually an addition to the file management information storage unit 131.
  • the file system unit 13 when reading one file from the NV memory 11, the file system unit 13 first acquires an area identifier for identifying one or more areas in which the one file is written from the file management information. Then, the file system unit 13 acquires data of the file divided into one or more from the area indicated by the acquired one or more area identifiers.
  • the file system unit 13 when deleting one file from the NV memory 11, the file system unit 13 first acquires a file identifier for identifying one or more areas in which the one file is written from the file management information. . Then, the file system unit 13 deletes the data from the area indicated by the acquired one or more area identifiers. Note that “erasing” usually includes deleting the file management information.
  • the file system unit 13 normally deletes the file management information having a file identifier for identifying the deleted file from the file management information storage unit 131.
  • the file system unit 13 deletes, for example, file management information having a file identifier for identifying the one file from the file management information storage unit 131. May only do.
  • the deletion of the file management information may be, for example, giving a flag indicating deletion to the file management information.
  • file system inconsistency is a state in which the consistency of the file system is not maintained. This state is, for example, a state in which the file management information has an area identifier that is not associated with a file identifier. In other words, this state is a state in which the file management information has only the area identifier. That is, “file system inconsistency” is a state in which an area managed as a used area in the file management information is not used by any file.
  • the file system unit 13 may hold file area management information, which is information for managing one or more areas, for example. “Manage area” means to manage whether one area is an unused area or a used area.
  • the file area management information includes, for example, one or more area identifiers that identify unused areas. Further, the file area management information includes, for example, one or more area identifiers that identify used areas. Further, the file area management information includes, for example, one or more area identifiers that identify unused areas and used areas. In the case of having one or more area identifiers for identifying an unused area and a used area, each of the one or more area identifiers is usually associated with a flag indicating whether the area is an unused area or a used area. Yes.
  • the file area management information may be stored in, for example, a file area management information storage unit (not shown).
  • the file system unit 13 stores the file area management information by using one or more area identifiers for identifying each of the written areas as one or more area identifiers for identifying used areas. Accumulate in the means.
  • the file system unit 13 may delete the area identifier, or may add a flag indicating that the area is a used area to the area identifier.
  • the file system unit 13 uses one or more area identifiers for identifying the one or more deleted areas as area identifiers for identifying unused areas. Accumulate in management information storage means. When the same area identifier is already stored, the file system unit 13 may delete the area identifier, or may add a flag indicating that the area identifier is an unused area.
  • the file system unit 13 may determine the area using, for example, the above file area management information.
  • the file management information storage unit 131 stores one or more file management information.
  • the set of the one or more file management information is appropriately referred to as a file management information group. Since the file management information has already been described, the description thereof is omitted.
  • the memory management unit 14 performs so-called memory management.
  • Memory management refers to, for example, securing one or more areas of the NV memory 11 in response to a request from an executing process, allocating the secured area to the process, or when the process ends. For example, one or more areas allocated to the process are released as unused areas.
  • “Securing one or more areas” means obtaining one or more area identifiers for identifying the one or more areas.
  • a running process usually has one virtual address space. Therefore, “allocating one or more areas” usually means associating one or more virtual addresses of the virtual address space with one or more area identifiers, or assigning the one or more area identifiers to a process. Such as passing.
  • the area identifier is usually a physical address.
  • the memory management unit 14 may associate a process identifier for identifying the process.
  • the memory management unit 14 accumulates information indicating the associated result (hereinafter, appropriately, memory management information) in the NV memory 11.
  • the allocation of the area is hereinafter appropriately referred to as area allocation, memory allocation, block allocation, page allocation, or the like.
  • “releasing one or more areas” usually means releasing the association between the virtual address and the area identifier.
  • the memory management unit 14 normally deletes the memory management information indicating the association from the NV memory 11.
  • the memory management information is information for managing unused areas and used areas of the NV memory 11. Further, the memory management information usually has at least one or more virtual addresses and one or more physical addresses. In addition, the one or more virtual addresses and the one or more physical addresses are usually associated one-to-one. Further, the associated information may be associated with a process identifier for identifying the process. The process identifier is, for example, a process name or a process number. Further, the process identifier may be any format or content as long as it can identify the process. Further, the process management information may be information in which one or more virtual addresses and one or more physical addresses are associated with each other, or may be information having one or more associated information.
  • the one or more areas secured by the memory management unit 14 are usually one or more areas that the file system unit 13 can use as files.
  • “One or more areas that can be used as a file” means one or more areas in which a file may be written, one or more areas in which a file is written, and data that is written can be handled as a file One or more regions having a characteristic. In other words, the one or more areas may be one or more unused areas or one or more used areas.
  • the memory management unit 14 usually secures one or more areas via the file system unit 13. “Through the file system unit 13” means to secure one or more areas using the file management information stored in the file management information storage unit 131.
  • the memory management unit 14 manages an area allocated to a process, an unused area, a used area, and the like.
  • the “management” means, for example, accumulating information indicating the correspondence between virtual addresses and area identifiers in a predetermined storage area, or storing one or more area identifiers for identifying unused areas in advance. For example, accumulation in an area, accumulation of one or more area identifiers for identifying a use area in a predetermined storage area, and the like.
  • the predetermined storage area is usually an area that the NV memory 11 has.
  • memory management is a well-known technique, description is abbreviate
  • the memory management unit 14 normally performs securing of one or more areas, allocation of the secured one or more areas to a process, release of the allocated one or more areas, and the like by means described below. .
  • the area identifier storage means 141 stores one or more area identifiers. Since the area identifier has already been described, the description is omitted.
  • the area identifier is usually a physical address.
  • the unused area detection unit 142 detects an unused area from the NV memory 11 and acquires one or more area identifiers for identifying the unused area. “Detecting an unused area” means specifying an unused area. Also, the unused area detection unit 142 normally detects one or more unused areas that match the size requested by the process. The term “fits the size requested from the process” usually means that the requested size can be accommodated. That is, the size of the one or more unused areas is usually a size that is equal to or larger than the requested size, and is a size that has a minimum difference from the requested size. Also, the unused area detection unit 142 usually acquires the one or more area identifiers using file management information.
  • the file management information is file management information stored in the file management information storage unit 131.
  • the unused area detection unit 142 first acquires one or more area identifiers that identify one or more areas of the NV memory 11.
  • the one or more area identifiers are stored in advance in the NV memory 11, for example.
  • the unused area detection unit 142 acquires one or more area identifiers that the file management information does not have from among the acquired one or more area identifiers.
  • the physical addresses of the physical address space in which the NV memory 11 is arranged are “0xF0000001”, “0xF0000002”, “0xF00000003”, and “0xF0000004”.
  • the area identifiers included in the file management information are physical addresses “0xF0000001” and “0xF0000004”.
  • the size of each of the one or more areas included in the NV memory 11 is “4 KB”.
  • the size requested by the process is “3 KB”. In such a case, the number of areas to be secured is one. Accordingly, the unused area detection unit 142 detects two areas identified by physical addresses “0xF0000002” and “0xF0000004” as unused areas. Then, the unused area detection unit 142 acquires one of the two physical addresses.
  • one or more areas identified by the one or more area identifiers acquired by the unused area detection unit 142 are normally allocated to the process that requested the allocation of the areas.
  • the assignment is usually performed by an assignment unit 145 described later. Further, the allocation may be performed by the unused area detection unit 142.
  • the file management information appending means 143 appends the file management information to the file management information storage means 131.
  • “Add file management information” means that file management information is accumulated in the file management information storage unit 131 and a new record (file management information) is added to the file management information group stored in the file management information storage unit 131. Is to add.
  • the file management information stored in the file management information storage unit 131 is information in which one file identifier is associated with one or more area identifiers.
  • the one file identifier is usually one of one or more file identifiers stored in the file management information storage unit 131.
  • the one or more area identifiers are usually one or more area identifiers acquired by the unused area detection unit 142.
  • the file management information appending unit 143 appends the file management information by the following procedure, for example.
  • A-1 One or more area identifiers acquired by the unused area detection unit 142 are acquired.
  • A-2) One file identifier is acquired from one or more file identifiers included in the file management information.
  • A-3) One or more area identifiers acquired in (a-1) and one file identifier acquired in (a-2) are associated with each other to create file management information.
  • A-4) The file management information created in (a-3) is added to the file management information storage means 131.
  • the file management information appending unit 143 may append the file management information by the following procedure, for example.
  • B-1 One or more area identifiers acquired by the unused area detection unit 142 are acquired.
  • B-2) One or more area identifiers acquired in (b-1) are added to the file management information storage means 131.
  • B-3) One file identifier is acquired from one or more file identifiers included in the file management information.
  • B-4) One file identifier acquired in (b-3) is added to the file management information storage unit 131 in association with the one or more area identifiers added in (b-2).
  • “adding an area identifier” means that the area identifier is accumulated in the file management information storage unit 131 and stored in the file management information group stored in the file management information storage unit 131. The area identifier is added as a new record.
  • add a file identifier in association with an area identifier means that a file identifier is added to the file management information storage means 131 and the file identifier is added to the above (b-2). ) Included in the record added.
  • one file identifier acquired in the above (a-2) and (b-3) is usually acquired by a predetermined method.
  • the “predetermined method” is, for example, selecting at random or selecting in a predetermined order.
  • the predetermined order is, for example, ascending order or descending order of file identifiers, ascending order or descending order of date and time.
  • the file management information appending unit 143 may accumulate in the file management information storage unit 131 the file management information in which the one or more area identifiers are associated with the one file identifier. What is necessary is just the procedure and method.
  • the area identifier acquisition unit 144 acquires one or more area identifiers from the file management information storage unit 131.
  • the one or more area identifiers are area identifiers included in the file management information stored in the file management information storage unit 131. Then, the area identifier acquisition unit 144 accumulates the acquired one or more area identifiers in the area identifier storage unit 141.
  • the area identifier acquisition unit 144 usually acquires one or more area identifiers by one of two methods.
  • One of the two methods will be secured in advance as appropriate below.
  • the other of the two methods is hereinafter referred to as on-demand securing as appropriate.
  • the area identifier acquisition unit 144 usually acquires all area identifiers from the file management information storage unit 131 at a predetermined timing.
  • the predetermined timing is usually immediately after the information processing apparatus 1 is activated.
  • the predetermined timing is, for example, immediately after the information processing apparatus 1 is activated, immediately after a process is first requested to be executed, or immediately after execution of a process that is first requested to be executed. It may be.
  • the area identifier acquisition unit 144 normally acquires an area identifier in response to a request from a process being executed. At this time, the area identifier acquisition unit 144 usually first determines whether one or more area identifiers are stored in the area identifier storage unit 141. Then, when not stored, the region identifier acquisition unit 144 acquires a region identifier. At this time, the area identifier acquisition unit 144 acquires one or more area identifiers that match the size requested by the process.
  • one or more areas identified by the one or more area identifiers acquired by the area identifier acquisition unit 144 are normally assigned to the process that requested the area allocation.
  • the assignment is usually performed by an assignment unit 145 described later.
  • the allocation may be performed by the area identifier acquisition unit 144.
  • the allocation unit 145 allocates one or more areas to the process in response to a request from the running process. Further, the assigning unit 145 stores process management information indicating the assignment result in a predetermined storage area.
  • the predetermined storage area is usually an area of the NV memory 11.
  • the allocation unit 145 allocates one or more areas identified by the one or more area identifiers to the process that requested the allocation.
  • the allocation method is hereinafter referred to as a semi-direct fusion method as appropriate.
  • the semi-direct fusion method in addition to the allocation, one or more area identifiers acquired by the unused area detection unit 142 by the file management information appending unit 143 correspond to one or more file identifiers included in the file management information.
  • the attached file management information is added to the file management information storage means 131.
  • an allocation method for only accumulating the one or more area identifiers in the file management information storage unit 131 is hereinafter referred to as a direct fusion method as appropriate. That is, in the direct fusion method, one or more areas identified by the one or more area identifiers acquired by the unused area detection unit 142 are assigned to the process, and the one or more area identifiers are added to the file management information storage unit 131. To do.
  • the semi-direct fusion method in addition to the allocation and the additional writing, the file identifier is added to the file management information storage unit 131 in association with the one or more added area identifiers.
  • the allocation unit 145 acquires the one or more region identifiers acquired by the region identifier acquisition unit 144 and stored in the region identifier storage unit 141. Allocate the area identified by one of them to the process that requested the allocation.
  • the allocation method is hereinafter referred to as an indirect fusion method as appropriate.
  • the assigning unit 145 deletes from the region identifier storing unit 141 one or more region identifiers that identify one or more regions assigned to the process.
  • the allocation unit 145 matches the size requested by the process from the one or more area identifiers stored in the area identifier storage unit 141.
  • One or more region identifiers for identifying one or more regions are obtained.
  • the assigning unit 145 assigns one or more areas identified by the one or more area identifiers to the process that requested the assignment.
  • the allocation unit 145 is identified by one or more region identifiers stored in the region identifier storage unit 141. Allocate the above area to the process that requested the allocation.
  • the allocation unit 145 may instruct the file system unit 13 to write a file having the same size as that requested by the process to the NV memory 11 in response to a request from the process being executed. .
  • the “writing a file” means creating a file.
  • the assigning unit 145 receives one or more area identifiers for identifying the area in which the file is written from the file system unit 13. Then, the assigning unit 145 assigns one or more areas identified by the one or more area identifiers to the process that requested the assignment.
  • the allocation method will be appropriately referred to as mmap method below.
  • the memory management unit 14 may hold memory area management information, which is information for managing one or more areas, for example. Since the format and contents of the memory management information are the same as the file area management information, the description thereof is omitted. Further, the memory area management information may be stored in a memory area management information storage unit (not shown).
  • the assigning unit 145 stores the memory area management information by using one or more area identifiers for identifying the assigned one or more areas as area identifiers for identifying used areas. Accumulate in the means.
  • the assigning unit 145 may delete the area identifier, for example, or associate a flag indicating that the area is used with the area identifier. .
  • the assigning unit 145 uses the one or more area identifiers that identify one or more areas assigned to the process as the area identifier that identifies the unused area. Accumulate in management information storage means. Further, when the same area identifier is already stored, the assigning unit 145 may delete the identifier, for example, and store a flag indicating that the area is an unused area in association with the area identifier. May be.
  • the allocation unit 145 may determine the area using, for example, memory area management information.
  • the input means such as information and instructions in the reception unit 12 may be anything such as a menu screen or a keyboard.
  • the accepting unit 12 can be realized by control software for a menu screen, a device driver for input means such as a keyboard, and the like.
  • the file system unit 13, the memory management unit 14, the unused area detection unit 142, the file management information additional recording unit 143, the area identifier acquisition unit 144, and the allocation unit 145 can be usually realized by an MPU, a memory, or the like.
  • the processing procedure of the file system unit 13 and the like is usually realized by software, and the software is recorded on a recording medium such as a ROM.
  • the file system unit 13 and the like may be realized by hardware (dedicated circuit).
  • the file management information storage means 131 and the area identifier storage means 141 are usually realized by one or more areas of the NV memory 11.
  • the file management information storage unit 131 and the like may be realized by a non-volatile recording medium other than the NV memory 11 or a volatile recording medium, for example.
  • the process in which the predetermined information is stored in the file management information storage unit 131 or the like does not matter.
  • the predetermined information may be stored in the file management information storage unit 131 or the like via a recording medium, a communication line, an input device, or the like.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the overall operation of the information processing apparatus 1.
  • the branch processing (judgment) block is replaced with a rhombus standardized by JIS (Japanese Industrial Standards), and a hexagon (preparation). Is used.
  • Step S201 The file system unit 13 places the NV memory 11 in the physical address space.
  • the arrangement may be performed by the memory management unit 14.
  • Step S202 The memory management unit 14 determines whether or not the method of allocating the area to the process is an indirect fusion method and prior reservation. For example, when information indicating the allocation method of the area is stored in a predetermined storage area, the memory management unit 14 determines the allocation method of the area based on the information. If the indirect fusion method and prior reservation are established, the process proceeds to step S203. If not, the process proceeds to step S205.
  • Step S203 The area identifier acquisition unit 144 acquires all the area identifiers stored in the file management information storage unit 131.
  • Step S204 The region identifier acquisition unit 144 stores the acquired one or more region identifiers in the region identifier storage unit 141.
  • Step S205 The file system unit 13 determines whether the receiving unit 12 has received a file writing instruction.
  • the file write instruction is an instruction for writing a file to the NV memory 11. Also, the file writing instruction usually has a file identifier and data constituting the file. And when it receives, it progresses to step S206, and when that is not right, it progresses to step S209.
  • Step S206 The file system unit 13 acquires one or more area identifiers in order to secure one or more areas for writing the file.
  • Step S207 The file system unit 13 writes the file in one or more areas identified by the one or more area identifiers acquired in Step S206.
  • Step S208 The file system unit 13 associates the one or more area identifiers acquired in Step S206 with the file identifier for identifying the file written in Step S207, and stores it in the file management information storage unit 131 as file management information. To do.
  • Step S209 The file system unit 13 determines whether the receiving unit 12 has received a file reading instruction.
  • the file read instruction is an instruction for reading a file from the NV memory 11. Further, the file read instruction usually has a file identifier. And when it receives, it progresses to step S210, and when that is not right, it progresses to step S212.
  • Step S210 The file system unit 13 acquires one or more area identifiers for identifying one or more areas in which a file to be read is written from the file management information storage unit 131.
  • Step S211 The file system unit 13 reads a file from one or more areas identified by the one or more area identifiers acquired in Step S210.
  • Step S212 The file system unit 13 determines whether the receiving unit 12 has received a file deletion instruction.
  • the file deletion instruction is an instruction for deleting a file from the NV memory 11. Further, the file deletion instruction usually has a file identifier. And when it receives, it progresses to step S213, and when that is not right, it progresses to step S216.
  • Step S213 The file system unit 13 acquires, from the file management information storage unit 131, one or more area identifiers that identify one or more areas in which a file to be deleted is written.
  • Step S214 The file system unit 13 deletes the file from one or more areas identified by the one or more area identifiers acquired in Step S213.
  • Step S215) The file system unit 13 deletes the file management information having one or more area identifiers acquired in step S213 from the file management information storage unit 131.
  • Step S216 The memory management unit 14 determines whether or not the reception unit 12 has received a process execution instruction.
  • the process execution instruction is an instruction for executing a process.
  • the process execution instruction usually has a process identifier. And when it receives, it progresses to step S217, and when that is not right, it returns to step S205.
  • Step S21-7 The information processing apparatus 1 executes a process.
  • Step S228 In response to a request from the process being executed, the memory management unit 14 allocates one or more areas to the process. Details of this processing will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • Step S219 The memory management unit 14 determines whether or not the execution of the process is finished. If completed, the process proceeds to step S220; otherwise, the process returns to step S219.
  • Step S220 The memory management unit 14 releases one or more areas allocated to the process that has been executed. Details of this processing will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the process may be terminated by powering off or a process termination interrupt.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the area allocation processing in step S218 of the flowchart of FIG.
  • Step S301 The memory management unit 14 determines whether or not the method of allocating the area to the process is a semi-direct fusion method. If the semi-direct fusion method is used, the process proceeds to step S302. If not, the process proceeds to step S305.
  • the unused area detection unit 142 uses the file management information stored in the file management information storage unit 131 to detect one or more unused areas that match the size requested by the process. One or more area identifiers for identifying each unused area are acquired.
  • Step S303 The file management information appending means 143 creates file management information by associating one or more area identifiers acquired in step S302 with one or more file identifiers included in the file management information.
  • Step S304 The file management information appending unit 143 appends the file management information created in Step S303 to the file management information storage unit 131.
  • Step S305 The memory management unit 14 determines whether or not the method of allocating the area to the process is an indirect fusion method and prior reservation. If the indirect fusion method and prior reservation are established, the process proceeds to step S306; otherwise, the process proceeds to step S307.
  • Step S306 The allocation unit 145 acquires one or more region identifiers that match the size requested by the process from the region identifier storage unit 141.
  • Step S307 The memory management unit 14 determines whether or not the method of allocating the area to the process is an indirect fusion method and on-demand reservation. If the indirect fusion method and on-demand reservation are ensured, the process proceeds to step S308; otherwise, the process proceeds to step S312.
  • Step S308 The region identifier acquisition unit 144 determines whether one or more region identifiers are stored in the region identifier storage unit 141. If stored, the process proceeds to step S311; otherwise, the process proceeds to step S309.
  • Step S309 The area identifier acquisition unit 144 acquires one or more area identifiers that match the size requested by the process from the file management information storage unit 131.
  • Step S310 The region identifier acquisition unit 144 stores the one or more region identifiers acquired in Step S309 in the region identifier storage unit 141.
  • Step S311 The allocation unit 145 acquires one or more region identifiers that match the size requested by the process from the region identifier storage unit 141. At this time, the assigning unit 145 deletes the acquired one or more region identifiers from the region identifier storage unit 141.
  • the deletion may be, for example, giving a flag indicating deletion.
  • Step S312 The memory management unit 14 determines whether or not the area allocation method for the process is the mmap method. If the mmap method is used, the process proceeds to step S313; otherwise, the process proceeds to step S315.
  • Step S313 The allocation unit 145 transmits a file write instruction for writing a file having the same size as the size requested by the process to the file system unit 13.
  • the allocating unit 145 receives one or more area identifiers for identifying the area in which the file is written from the file system unit 13.
  • Step S315) The allocation unit 145 receives one or more region identifiers acquired in Step S302, one or more region identifiers acquired in Step S306, one or more region identifiers acquired in Step S311, or received in Step S314.
  • One or more region identifiers are allocated to the process that requested the region allocation.
  • the allocation unit 145 normally stores memory management information indicating the allocation result in a memory management information storage unit (not shown). Then, the process returns to the upper process.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the area release processing in step S220 of the flowchart of FIG.
  • Step S401 The allocating unit 145 determines whether or not the method of allocating the area to the process is a semi-direct fusion method. If the semi-direct fusion method is used, the process proceeds to step S402. If not, the process proceeds to step S404.
  • Step S402 The allocating unit 145 deletes the file management information having one or more area identifiers for identifying each of the one or more areas allocated to the process from the file management information storage unit 131.
  • Step S403 The allocation unit 145 deletes the memory management information having one or more area identifiers for identifying each of the one or more areas allocated to the process from the memory management information storage unit (not shown).
  • Step S404 The assigning means 145 determines whether or not the method of assigning the area to the process is the indirect fusion method. When it is an indirect fusion method, it progresses to step S405, and when that is not right, it progresses to step S408.
  • Step S405 The allocation unit 145 acquires one or more area identifiers for identifying one or more areas allocated to the process from a memory management information storage unit (not shown).
  • Step S406 The assigning unit 145 accumulates the one or more region identifiers acquired in Step S405 in the region identifier storage unit 141.
  • the deletion may be, for example, deleting a flag indicating deletion.
  • Step S407 The allocation unit 145 deletes the memory management information having one or more area identifiers acquired in Step S405 from the memory management information storage unit (not shown).
  • Step S408 The allocation unit 145 determines whether or not the method of allocating the area to the process is the mmap method. If the mmap method is used, the process proceeds to step S409, and if not, the process returns to the upper process.
  • the allocation unit 145 acquires one or more area identifiers for identifying one or more areas allocated to the process from a memory management information storage unit (not shown).
  • Step S410 The allocation unit 145 transmits a file deletion instruction for deleting a file written in one or more areas identified by the one or more area identifiers acquired in Step S409 to the file system unit 13. To do.
  • Step S411 The allocation unit 145 deletes the memory management information having one or more area identifiers acquired in Step S409 from the memory management information storage unit (not shown). Then, the process returns to the upper process.
  • the NV memory 11 is arranged in one physical address space.
  • the NV memory 11 is assumed to have one or more areas having a size of 4 KB.
  • Example 1 In this example, an example of area allocation by the semi-direct fusion method will be described.
  • the file management information storage unit 131 stores one or more file management information shown in FIG.
  • the file management information includes an ID for uniquely identifying a record, a file identifier (item name: file), and a physical address.
  • the physical address is an area identifier.
  • a file identified by the file identifier “file01” is written in three areas identified by the physical addresses “0x00000001”, “0x00000002”, and “0x00000003”. Indicates that
  • the reception unit 12 receives a process execution instruction for executing the program as a process.
  • the process execution instruction has a process identifier “proc01”.
  • the information processing apparatus 1 executes the program identified by the process identifier as a process.
  • the accepting unit 12 accepts an area assignment instruction that is an instruction for assigning an area.
  • the area allocation instruction has a process identifier “proc01” and an allocated area size “10 KB”.
  • the unused area detection unit 142 detects one or more unused areas that match the size “10 KB” using the file management information in FIG. 5, and one or more physical areas that identify the one or more areas. Get the address. Since the size of each area included in the NV memory 11 is “4 KB”, the unused area detection unit 142 acquires three physical addresses. Here, in FIG. 5, an area identified by a physical address other than the physical address described in the figure is an unused area. As a result, it is assumed that the unused area detection unit 142 has acquired physical addresses of “0x00000004”, “0x00000005”, and “0x00000006”.
  • the assigning unit 145 assigns the three areas identified by the three physical addresses acquired by the unused area detecting unit 142 to the process identified by the process identifier “proc01”. Then, the allocation unit 145 stores memory management information indicating the allocation result in a memory management information storage unit (not shown).
  • the stored memory management information is shown in FIG.
  • the memory management information includes an ID for uniquely identifying a record, a process identifier (item name: process), a virtual address, and a physical address.
  • the memory management information includes virtual addresses “0xF0000001”, “0xF0000002”, and “0xF00000003” included in the virtual address space of the process identified by the process identifier “proc01”, and physical addresses “0x00000004” and “0x00000005”. , “0x00000006” correspond to each other.
  • Example 2 In this example, an example of area allocation by the indirect fusion method will be described. In this example, it is assumed that the file management information storage unit 131 stores the file management information shown in FIG.
  • Example 2 First, an example of advance reservation will be described. Similarly to Example 1, it is assumed that the user operates the information processing apparatus 1 and performs an operation for executing an arbitrary program. Here, since the instruction received by the receiving unit 12 is the same as that in Example 1, the description thereof is omitted.
  • the area identifier acquisition unit 144 acquires all physical addresses (seven) included in the file management information of FIG. Then, the area identifier acquisition unit 144 accumulates the acquired seven physical addresses in the area identifier storage unit 141.
  • the assigning unit 145 acquires three physical addresses that match the size “10 KB” required by the process identified by the process identifier “proc01” from the area identifier storage unit 141. As a result, it is assumed that the assigning unit 145 has acquired three physical addresses of “0x00000011”, “0x00000012”, and “0x00000013”. Further, the assigning unit 145 deletes the three physical addresses from the area identifier storage unit 141. The deletion may be, for example, giving a flag indicating deletion.
  • the assigning unit 145 assigns the three areas identified by the acquired three physical addresses to the process identified by the process identifier “proc01”. Then, the allocation unit 145 stores memory management information indicating the allocation result in a memory management information storage unit (not shown).
  • the stored memory management information is shown in FIG. The information included in the memory management information and the meaning indicated by the memory management information are the same as those in FIG.
  • the allocation unit 145 acquires physical addresses “0x00000011”, “0x00000012”, and “0x00000013” corresponding to the process identifier “proc01” from the memory management information of FIG. Then, the assigning unit 145 deletes the memory management information of FIG. 8 from the memory management information storage unit.
  • the assigning unit 145 accumulates the acquired three physical addresses in the area identifier storage unit 141.
  • the accumulation may be, for example, deleting a flag indicating deletion.
  • the area identifier acquisition unit 144 determines whether one or more area identifiers are stored in the area identifier storage unit 141. As a result, it is assumed that the area identifier acquisition unit 144 determines that one or more area identifiers are not stored.
  • the area identifier acquisition unit 144 acquires three physical addresses that match the size “10 KB” required by the process identified by the process identifier “proc01” from the file management information in FIG. As a result, it is assumed that the area identifier acquisition unit 144 has acquired three physical addresses “0x00000011”, “0x00000012”, and “0x00000013”. Then, the area identifier acquisition unit 144 stores the three physical addresses in the area identifier storage unit 141.
  • the allocation unit 145 obtains three physical addresses “0x00000011”, “0x00000012”, and “0x00000013” stored in the area identifier storage unit 141. Further, the assigning unit 145 deletes the three physical addresses from the area identifier storage unit 141.
  • the assigning unit 145 assigns the three areas identified by the acquired three physical addresses to the process identified by the process identifier “proc01”. Then, the allocation unit 145 stores memory management information indicating the allocation result in a memory management information storage unit (not shown). The stored memory management information is shown in FIG.
  • Example 3 In this example, an example of area allocation by the mmap method will be described. In this example, it is assumed that the file management information storage unit 131 stores the file management information shown in FIG.
  • Example 2 similarly to Example 1, it is assumed that a process identified by the process identifier “proc01” is being executed, and that the process requests allocation of an area of size “10 KB”.
  • the allocating unit 145 transmits a file write instruction for writing a file of size “10 KB” to the NV memory 11 to the file system unit 13. It is assumed that the file write instruction has a file size “10 KB”.
  • the accepting unit 12 accepts the above file writing instruction.
  • the file system unit 13 acquires an arbitrary file identifier according to the file write instruction.
  • the file system unit 13 uses the file management information in FIG. 5 to acquire physical addresses for identifying three unused areas that match the file size “10 KB”. As a result, it is assumed that the file system unit 13 has acquired the file identifier “file99”. Further, it is assumed that the file system unit 13 has acquired physical addresses of “0x00000004”, “0x00000005”, and “0x00000006”.
  • the file system unit 13 writes the file in the three areas identified by the acquired three physical addresses. Then, the file system unit 13 accumulates the file management information indicating the result of the writing in the file management information storage unit 131 and adds the file management information to the file management information group in FIG. The file management information after the additional writing is shown in FIG. The information included in the file management information and the meaning indicated by the file management information are the same as those in FIG.
  • the file system unit 13 transmits three physical addresses for identifying the area where the file is written to the memory management unit 14.
  • the assigning means 145 receives three physical addresses “0x00000004”, “0x00000005”, and “0x00000006”. Then, the assigning unit 145 assigns the three areas identified by the three physical addresses to the process identified by the process identifier “proc01”. Then, the allocation unit 145 stores memory management information indicating the allocation result in a memory management information storage unit (not shown). The stored memory management information is shown in FIG.
  • Example 4 In this example, an example of a specific method for realizing the information processing apparatus 1 will be described.
  • the NV memory 11 is simply expressed as “NV memory”.
  • the information processing apparatus 1 is assumed to be a Linux (registered trademark) kernel (hereinafter referred to as a kernel).
  • FIG. 10 shows the configuration example.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a system in which an NV memory and a file system are merged.
  • the information processing apparatus 1 The area of the NV memory is managed by the file system.
  • a file is stored in the file system on the NV memory, a block for storing file data is allocated as usual.
  • Program text and data stored in the file can be directly referred to as main memory by XIP.
  • an empty block is acquired from the file system.
  • the process of FIG. 10 maps the text of the file by XIP, and maps the area necessary for the heap by acquiring an empty block.
  • the free memory area and the empty block are both unused areas.
  • the implementation of the semi-direct fusion method requires a function for adding and deleting a reference to a block secured from the file system to a file created in advance.
  • a direct fusion method is used.
  • the file to which the reference to the block is added and deleted is designated from the user program.
  • the function for that is implemented as a character type device driver.
  • the device driver's ioctl interface is used to receive the identifier of the file to add and delete references to the block.
  • FIG. 11 shows a prototype declaration of a function that implements the ioctl interface.
  • the function shown in FIG. 11 receives a file descriptor as a file identifier.
  • the value is received by the third argument “arg”.
  • the function also acquires a file structure from the file descriptor using “fget ()”. Since the file structure represents the entity of the file, the inode number, the function for operating the file, and the like can be traced from there.
  • the inode is a data structure of a file system and is well known, and thus detailed description is omitted.
  • the second argument “cmd” designates whether to use a semi-direct fusion method or an indirect fusion method (prior reservation or on-demand reservation).
  • the offset in the file system of the secured block is set as the offset in the file to which the reference is added, and the block is added to the file.
  • the implementation for adding and deleting references depends on the internal structure of the file system, and is necessary for each file system to be used (for example, Ext2 or PRAMFS).
  • the internal structure of PRAMFS is simple. Therefore, when implemented in PRAMFS, a function that directly manipulates the inode of the file is implemented.
  • the internal structure of Ext2 is somewhat complicated. Therefore, when mounting on Ext2, the existing code is called as much as possible to add and delete. For this reason, the mounting in Ext2 is a redundant mounting that involves securing and releasing extra blocks.
  • the implementation of the indirect fusion method requires a function for acquiring the address of a block allocated to a file for both advance and on-demand reservation, and a function for managing an unused free block for memory allocation.
  • the identifier of the file used for memory allocation is received by the device driver implemented in the semi-direct fusion method.
  • the interface for memory allocation and release requests from the process through the memory allocator is the same as in the direct fusion method.
  • a so-called free list is used for managing free blocks.
  • “get_xip_mem ()” that is an interface provided by a file system that supports XIP is used.
  • the virtual address and physical page number in the kernel of the block corresponding to “offset” in the file are received in “kmem” and “pfn”, respectively. be able to.
  • the third argument specifies whether to secure a block. As shown in FIG. 12, when “1” is designated, a block is secured, and when “0” is designated, a block is not secured.
  • “offset” in FIG. 12 is changed from the beginning of the file to a value corresponding to the last block at the time of initialization. As a result, all blocks are reserved, and their virtual address and physical page number can be acquired. Then, a free list is created using the secured block addresses. In the case of on-demand reservation, blocks are allocated from the beginning of the file, but a new block is reserved when the free list is empty. In both pre-allocation and on-demand allocation, when the memory is released, the block is returned to the free list and is not released to the file system.
  • the indirect fusion method can be implemented using the file system interface, it is not necessary to change to the file system, and implementation for each file system is also unnecessary.
  • the mmap method is a method that uses a mmap system call (hereinafter referred to as “mmap” as appropriate) to secure a block from a file system and use it for allocating memory to a process. Therefore, a new implementation in the kernel is not necessary to realize the mmap method.
  • mmap system call
  • the mmap system call is used when memory allocation is performed by a program.
  • malloc () is used for memory allocation.
  • Example 5 An experimental result of operating the information processing apparatus 1 realized by the realizing method shown in Example 4 will be described.
  • the direct fusion method, semi-direct fusion method, indirect fusion method (on-demand reservation), and mmap method are 2.3% and 2.5% respectively in PRAMFS. 1.2%, 27.9%, the cost is large. On the other hand, Ext2 has a large cost of 5.2%, 111.5%, 3.2%, and 73.6%, respectively.
  • the indirect fusion method on-demand reservation
  • block allocation to a file occurs whenever a larger memory allocation occurs. However, since the block once allocated is managed and reused in the free list after being released, the influence on the allocation cost is small.
  • the semi-direct fusion method has a small impact on cost in PRAMFS, while the cost of Ext2 is large.
  • the file system used for the comparison is Ext2 for which a file system repair tool is provided. Then, a comparison is made with respect to the case where memory allocation is performed by the five methods of the direct fusion method, the semi-direct fusion method, the indirect fusion method (preliminary reservation and ondemand reservation), and the mmap method. The comparison is based on the number of file system inconsistency reports detected by the file system repair tool (e2fsck) after restarting the OS when a program for securing memory is executed and the program is forcibly terminated with a 512 MB area secured. Do.
  • e2fsck file system repair tool
  • the application of the file system repair tool to the file system on the NV memory will be after restarting after abnormal termination.
  • the contents of the NV memory area need to be saved at the time of restart, and therefore, an actual machine in which the memory is initialized at the time of restart cannot be used. Therefore, a QEMU (http://wiki.qemu.org/Main_Page) with an NV main memory emulation function added is used as an evaluation environment.
  • the command shown in FIG. 15 is executed, the 128 MB DRAM area is secured, and the file “nvmemory.img” is mapped to the area from the physical address “0x10000000” as the NV memory. to start.
  • the inconsistency in the number of free blocks is different between the entire file system and a plurality of block groups, which is considered to be an inconsistency caused directly by the direct fusion method.
  • the inconsistency in the number of free blocks is a relatively minor inconsistency, but if left unattended, the file system will be in a memory leak state and needs to be repaired.
  • the five methods of the semi-direct fusion method, the indirect fusion method (preliminary reservation and on-demand reservation), and the mmap method are used for allocation to the main memory, and all blocks secured from the file system are referred to from the file.
  • the experiments performed did not cause inconsistencies. However, this does not guarantee that it will not cause inconsistencies in any case.
  • Abnormal termination during operations on the file system can cause inconsistencies. However, such inconsistency can also occur in normal file operations and does not occur due to memory allocation by the above five methods.
  • the influence of the block securing cost from the file system is large.
  • the mmap method secures one block at a time, it is greatly influenced by the free area management method of the file system. Therefore, the PRAMFS having a simple internal structure is targeted, and the free space management method in the file system is made a structure suitable for the operation on the memory, thereby reducing the block securing cost and verifying its influence.
  • the operation required to secure one block from the file system is basically to extract one element from the free list in the direct fusion method and the indirect fusion method.
  • blocks are secured through a free area management method of the file system. Since PRAMFS employs a bitmap for managing the free space, a bitmap search cost is required. In HDDs that require a long time to seek, it causes fragmentation inside the file, and therefore, the method of managing free blocks in a list is not usually used.
  • a bitmap is used in many file systems because it can easily find another empty block close to a certain block and suppress internal fragments.
  • the number of instructions executed in QEMU and the number of instructions executed in Atom are not completely the same due to the influence of interrupts, but are close to each other.
  • the reduction in the memory allocation cost of the mmap method is 37.5% due to the reduction in the free space management method, and is not as large as the execution time. It is the number of cache misses that may have caused the difference in execution time. In FIG. 18, a large difference is seen in both “LLC Misses” and “MEM LOAD RETIRED.L2 MISS”.
  • the L2 cache of “Atom D2700” is 512 KB per core, which is smaller than the current notebook PC processor.
  • the information processing apparatus 1 when the NV memory is used as the main memory and the storage, it is possible to reduce inconsistencies in the file system at the time of abnormal termination of the system.
  • the above-described file management information, file area management information, memory management information, and memory area management information may be expressed by one piece of information, for example.
  • This information is area management information.
  • the area management information includes, for example, all physical addresses included in the physical address space where the NV memory 11 is arranged.
  • Each of the one or more physical addresses includes, for example, a file identifier, a logical address, a process identifier, a virtual address, and a flag indicating whether the area identified by the physical address is an unused area or a used area. With correspondence.
  • the file management information may be, for example, information having one file identifier, one area identifier, and information indicating the number of areas (hereinafter, area number information as appropriate). Good. In this case, these three pieces of information are usually associated with each other.
  • the one area identifier usually identifies the first area in which the file identified by the one file identifier is written.
  • the number-of-areas information usually indicates the number of areas written continuously from the head area.
  • the file management information means that a file is written in three areas identified by the area identifiers “0x00000011”, “0x00000012”, and “0x00000013”.
  • the file management information may be information having one or more pieces of information including one file identifier, one region identifier, and number-of-regions information.
  • the memory management unit 14 may include a file identifier acquisition unit that acquires one or more file identifiers included in the file management information.
  • the file identifier acquisition unit normally acquires one or more file identifiers included in the file management information by a predetermined method.
  • the file management information appending unit 143 normally associates one or more area identifiers acquired by the unused area detection unit 142 with one file identifier acquired by the file identifier acquisition unit, and file management information Create
  • each process or each function may be realized by centralized processing by a single device or a single system, or distributed by a plurality of devices or a plurality of systems. It may be realized by being processed.
  • each component may be configured by dedicated hardware, or a component that can be realized by software may be realized by executing a program.
  • each component can be realized by a program execution unit such as a CPU reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the software that realizes the information processing apparatus in each of the above embodiments is, for example, the following program.
  • this program responds to requests from a computer that can access an NV memory, which is a non-volatile recording medium, from a file system unit that manages one or more files stored in the NV memory and a process that is being executed.
  • the file system unit secures an area of the NV memory that can be used as a file, and functions as a memory management unit that allocates the secured area to the process.
  • the functions realized by the program do not include functions that can only be realized by hardware.
  • the program may be executed by being downloaded from a server or the like, or a program recorded on a predetermined recording medium (for example, an optical disk such as a CD-ROM, a magnetic disk, a semiconductor memory, etc.) is read out. May be executed. Further, this program may be used as a program constituting a program product.
  • a predetermined recording medium for example, an optical disk such as a CD-ROM, a magnetic disk, a semiconductor memory, etc.
  • the computer that executes the program may be singular or plural. That is, centralized processing may be performed, or distributed processing may be performed.
  • FIG. 19 is an overview of the computer system 9 that executes the above-described program to realize the information processing apparatus and the like of the above-described embodiment.
  • the above-described embodiments can be realized by computer hardware and a computer program executed thereon.
  • the computer system 9 includes a computer 901 including a CD-ROM drive 9011 and an FD drive 9012, a keyboard 902, a mouse 903, and a monitor 904.
  • FIG. 20 is a block diagram of the computer system 9.
  • a computer 901 is connected to an MPU 9013, a ROM 9014 for storing a program such as a boot-up program, and an MPU 9013 in addition to a CD-ROM drive 9011 and an FD drive 9012, and temporarily commands the application program.
  • the computer 901 may further include a network card that provides connection to a LAN.
  • a program that causes the computer system 9 to execute the functions of the information processing apparatus and the like of the above-described embodiment is stored in the CD-ROM 9101 or FD 9102, inserted into the CD-ROM drive 9011 or FD drive 9012, and further the hard disk 9016. May be forwarded to.
  • the program may be transmitted to the computer 901 via a network (not shown) and stored in the hard disk 9016.
  • the program is loaded into the RAM 9015 when executed.
  • the program may be loaded directly from the CD-ROM 9101, the FD 9102, or the network.
  • the program does not necessarily include an operating system (OS) or a third-party program that causes the computer 901 to execute the functions of the information processing apparatus according to the above-described embodiment.
  • the program only needs to include an instruction portion that calls an appropriate function (module) in a controlled manner and obtains a desired result. How the computer system 9 operates is well known and will not be described in detail.
  • the information processing apparatus has an effect of reducing inconsistencies in the file system at the time of abnormal termination of the system when the NV memory is used as the main memory and the storage. This is useful as a function of the system.

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Abstract

　不揮発性の記録媒体であるＮＶメモリと、ＮＶメモリに保存されている１以上のファイルを管理するファイルシステム部と、実行中のプロセスからの要求に応じて、ファイルシステム部がファイルとして使用し得るＮＶメモリの領域を確保し、確保した領域をプロセスに割り当てるメモリ管理部とを備える情報処理装置により、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する場合に、システムの異常終了時におけるファイルシステムの不整合を減らすことができる。

Description

情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム
　本発明は、不揮発性メモリを使用する情報処理装置等に関するものである。
　従来、ＳＳＤ（非特許文献１参照）や、ＥＥＰＲＯＭ（非特許文献２参照）などの不揮発性メモリ（Ｎｏｎ－Ｖｏｌａｔｉｌｅ　Ｍｅｍｏｒｙ、以下、適宜、ＮＶメモリ）が開発されている。
"ＳＳＤとは"、［online］、IT用語辞典 e-Words、［２０１３年１月２３日検索］、インターネット［URL；http://e-words.jp/w/SSD.html］ "ＥＥＰＲＯＭとは"、［online］、IT用語辞典 e-Words、［２０１３年１月２３日検索］、インターネット［URL；http://e-words.jp/w/EEPROM.html］
　近年、ＮＶメモリをメインメモリとして用いる研究、およびメインメモリをストレージとして用いる研究等により、ＮＶメモリをメインメモリとして使用する領域とストレージとして使用する領域とを区別することなく、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用することが可能となっている。ＮＶメモリを、メインメモリおよびストレージの両方として使用することができるということは、その両方を１つに融合できることを意味する。また、当該融合により、システムの処理性能向上につながるという利点がある。しかしながら、その一方で、ファイルシステムのブロックを直接メインメモリの一部とすることには、実装面、管理面での欠点もある。これは、つまり、従来のＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして用いる方法では、システムの異常終了時においてファイルシステムの不整合を起こす可能性があった。
　本発明の第一の実施態様にかかる情報処理装置は、不揮発性の記録媒体であるＮＶメモリと、ＮＶメモリに保存されている１以上のファイルを管理するファイルシステム部と、実行中のプロセスからの要求に応じて、ファイルシステム部がファイルとして使用し得るＮＶメモリの領域を確保し、確保した領域をプロセスに割り当てるメモリ管理部とを備える情報処理装置である。
　このような構成により、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する場合に、システムの異常終了時におけるファイルシステムの不整合を減らすことができる。
　また、本発明の第二の実施態様にかかる情報処理装置は、第一の実施態様にかかる情報処理装置であって、ファイルシステム部は、１以上のファイルを管理するための情報であり、ファイルを識別するファイル識別子と、ファイルに対応する１以上のＮＶメモリの領域を識別する領域識別子とが対応付いた情報である１以上のファイル管理情報が格納されるファイル管理情報格納手段を備え、メモリ管理部は、実行中のプロセスからの要求に応じて、プロセスに割り当てるＮＶメモリの領域を確保するために、ファイル管理情報を用いて、使用されていないＮＶメモリの領域である未使用領域を検出し、未使用領域を識別する１以上の領域識別子を取得する未使用領域検出手段と、未使用領域検出手段が取得した１以上の領域識別子と、ファイル管理情報が有する１以上のファイル識別子のいずれかとが対応付いたファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段に追記するファイル管理情報追記手段とを備える情報処理装置である。
　このような構成により、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する場合に、システムの異常終了時におけるファイルシステムの不整合を減らすことができる。
　また、本発明の第三の実施態様にかかる情報処理装置は、第一の実施態様にかかる情報処理装置であって、ファイルシステム部は、１以上のファイルを管理するための情報であり、ファイルを識別するファイル識別子と、ファイルに対応する１以上のＮＶメモリの領域を識別する領域識別子とが対応付いた情報であるファイル管理情報が格納されるファイル管理情報格納手段を備え、メモリ管理部は、１以上の領域識別子が格納される領域識別子格納手段と、ファイル管理情報格納手段から、１以上の領域識別子を取得し、取得した領域識別子を領域識別子格納手段に蓄積する領域識別子取得手段と、実行中のプロセスからの要求に応じて、領域識別子格納手段に格納されている１以上の領域識別子のうちのいずれかにより識別されるＮＶメモリの領域をプロセスに対して割り当てる割当手段とを備える情報処理装置である。
　このような構成により、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する場合に、システムの異常終了時におけるファイルシステムの不整合を減らすことができる。
　また、本発明の第四の実施態様にかかる情報処理装置は、第三の実施態様にかかる情報処理装置であって、領域識別子取得手段は、所定のタイミングで、ファイル管理情報格納手段から、すべての領域識別子を取得し、取得した領域識別子を領域識別子格納手段に蓄積する情報処理装置である。
　このような構成により、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する場合に、システムの異常終了時におけるファイルシステムの不整合を減らすことができる。
　また、本発明の第五の実施態様にかかる情報処理装置は、第三の実施態様にかかる情報処理装置であって、領域識別子取得手段は、実行中のプロセスからの要求に応じて、領域識別子格納手段に１以上の領域識別子が格納されているか否かを判断し、格納されていない場合に、ファイル管理情報格納手段から、１以上の領域識別子を取得し、取得した領域識別子を領域識別子格納手段に蓄積する情報処理装置である。
　このような構成により、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する場合に、システムの異常終了時におけるファイルシステムの不整合を減らすことができる。
　また、本発明の第六の実施態様にかかる情報処理装置は、第一の実施態様にかかる情報処理装置であって、ファイルシステム部は、実行中のプロセスからの要求に応じて、プロセスが要求したサイズと同サイズのファイルを、ＮＶメモリの領域に書き込み、メモリ管理部は、実行中のプロセスからの要求に応じて、ファイルシステム部がファイルを書き込んだＮＶメモリの領域を、プロセスに割り当てる情報処理装置である。
　このような構成により、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する場合に、システムの異常終了時におけるファイルシステムの不整合を減らすことができる。
　本発明によれば、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する場合に、システムの異常終了時におけるファイルシステムの不整合を減らすことができる。
実施の形態１における情報処理装置１のブロック図 実施の形態１における情報処理装置１の全体動作について説明するフローチャート 実施の形態１における領域の割当処理について説明するフローチャート 実施の形態１における領域の解放処理について説明するフローチャート 実施の形態１におけるファイル管理情報の例を示す図 実施の形態１におけるファイル管理情報の例を示す図 実施の形態１におけるメモリ管理情報の例を示す図 実施の形態１におけるメモリ管理情報の例を示す図 実施の形態１におけるファイル管理情報の例を示す図 実施の形態１におけるシステムの構成例を示す図 実施の形態１における関数のプロトタイプ宣言の例を示す図 実施の形態１における関数の呼び出しの例を示す図 実施の形態１における閾値の変更例を示す図 実施の形態１におけるメモリ割当コストの比較の実験結果を示す図 実施の形態１におけるＱＥＭＵの起動コマンドの例を示す図 実施の形態１における不整合報告の結果を示す図 実施の形態１におけるファイルシステムの整合性への影響の実験結果を示す図 実施の形態１における実行命令数、キャッシュミス回数の計測結果を示す図 実施の形態１におけるコンピュータシステムの概観図 実施の形態１におけるコンピュータシステムのブロック図
　以下、本発明による情報処理装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。また、本実施の形態において説明する各情報の形式、内容などは、あくまで例示であり、各情報の持つ意味を示すことができれば、形式、内容などは問わない。
　（実施の形態１）
　本実施の形態において、メインメモリとして使用する領域とストレージとして使用する領域とを区別することなく、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する情報処理装置１であって、メインメモリとして使用する領域をファイルシステムにて管理する情報処理装置１について説明する。なお、ここで、ストレージとは、いわゆる２次記憶装置や、補助記憶装置と呼ばれる記憶装置のことである。また、メインメモリとは、いわゆる１次記憶装置や、主記憶装置と呼ばれる記憶装置のことである。また、「メインメモリとして使用する領域」は、「実行中のプロセスが使用する領域」と言い換えてもよい。
　図１は、本実施の形態における情報処理装置１のブロック図である。情報処理装置１は、ＮＶメモリ１１、受付部１２、ファイルシステム部１３、メモリ管理部１４を備える。また、ファイルシステム部１３は、ファイル管理情報格納手段１３１を備える。また、メモリ管理部１４は、領域識別子格納手段１４１、未使用領域検出手段１４２、ファイル管理情報追記手段１４３、領域識別子取得手段１４４、割当手段１４５を備える。
　また、本実施の形態における情報処理装置１が備えるファイルシステム部１３、およびメモリ管理部１４は、例えば、いわゆるＯＳや、当該ＯＳのカーネルと呼ばれるものなどである。
　ＮＶメモリ１１は、不揮発性の記録媒体である。ＮＶメモリ１１は、例えば、ＰＣＭ（Ｐａｈｓｅ　Ｃｈａｎｇｅ　Ｍｅｍｏｒｙ、相変化メモリ）や、ＭＲＡＭ、ＲｅＭＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどである。また、ＮＶメモリ１１は、通常、不揮発性メモリであれば、その形状や種類などは、問わない。また、ＮＶメモリ１１は、例えば、バイト単位アクセスが可能な不揮発性メモリであることが好適である。
　また、ＮＶメモリ１１は、通常、１以上の領域を有する。当該領域には、通常、プロセスが使用するデータが格納される。当該プロセスは、例えば、ジョブや、タスク、スレッドなどと呼ばれる場合もある。また、当該データは、例えば、ファイルや、ファイルの一部、変数に代入された値などである。また、領域のサイズ（容量）は、通常、予め決められている。当該サイズは、例えば、４ＫＢ（キロバイト）や、５１２Ｂ（バイト）などである。また、当該一の領域は、例えば、後述のファイルシステム部１３からは、「ブロック」として使用される。また、当該一の領域は、例えば、後述のメモリ管理部１４からは、「ページ」として使用される。つまり、当該一の領域は、通常、２以上の名称で呼ばれる。また、本実施の形態において、当該ブロックのサイズと、当該ページのサイズとは、同一である。また、当該サイズは、４ＫＢであることが好適である。
　なお、ＮＶメモリ１１が有する１以上の各領域を、以下、適宜、「ＮＶメモリ１１の領域」、または「領域」とする。また、データが書き込まれていない領域や、データの書き込みが許可されている領域などを、以下、適宜、未使用領域とする。また、データが書き込まれている領域や、データの書き込みが許可されていない領域などを、以下、適宜、使用領域とする。
　また、ＮＶメモリ１１は、通常、一の物理アドレス空間に配置される。当該物理アドレス空間は、通常、連続した１以上の物理アドレスを有する。また、「物理アドレス空間に配置される」とは、ＮＶメモリ１１が有する１以上の各領域と、一の物理アドレスとが対応付けられることである。つまり、当該一の領域は、一の物理アドレスにより識別される。また、当該一の領域は、例えば、論理アドレスや仮想アドレスなどにより間接的に識別されてもよい。
　また、ＮＶメモリ１１が有する１以上の各領域は、領域識別子により識別される。領域識別子とは、当該１以上の各領域を識別する情報である。領域識別子は、例えば、物理アドレスや、論理アドレス、仮想アドレスなどである。つまり、領域識別子は、当該１以上の各領域を、直接的または間接的に識別する情報であればよい。
　また、上記、ＮＶメモリ１１の物理アドレス空間への配置は、通常、後述のファイルシステム部１３が行う。また、当該配置は、例えば、後述のメモリ管理部１４が行ってもよい。また、当該配置は、例えば、図示しないアドレス空間配置部が行ってもよい。
　受付部１２は、指示や情報などを受け付ける。指示は、例えば、プログラムの実行の指示や、プロセスの実行の指示、プロセスへの領域の割当の指示、ファイル操作の指示などである。また、情報は、例えば、いわゆるコマンドや、当該コマンドに与える引数などである。また、これらの指示や情報は、通常、指示や情報を出力するプログラムが出力する。
　ファイルシステム部１３は、いわゆるファイルシステムである。当該ファイルシステムは、通常、ディスクファイルシステム（ローカルファイルシステム）である。また、当該ファイルシステムは、例えば、ＰＲＡＭＦＳ（Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ　ａｎｄ　Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ　ＲＡＭ　Ｆｉｌｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）や、Ｅｘｔ２（Ｓｅｃｏｎｄ　Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍ）、ＳＣＭＦＳ（Ａ　Ｆｉｌｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｃｌａｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などである。また、当該ファイルシステムは、ＸＩＰ（ｅＸｅｃｕｔｅ－Ｉｎ－Ｐｌａｃｅ）をサポートしており、ＮＶメモリ１１を対象としたファイルシステムであれば、何でもよい。つまり、ファイルシステム部１３は、ＮＶメモリ１１を、いわゆるストレージとして使用する。また、ファイルシステム部１３は、通常、ＮＶメモリ１１を１以上の領域に分割し、当該一の領域を、ブロックとして使用する。
　また、ファイルシステム部１３は、ファイルシステムであるので、ＮＶメモリ１１に保存されている１以上のファイルを管理する。「ファイルを管理する」とは、例えば、書き込みを要求されたファイルをＮＶメモリ１１に書き込むこと、読み出しを要求されたファイルをＮＶメモリ１１から読み出すこと、削除を要求されたファイルをＮＶメモリ１１から削除すること、当該書き込みに応じて、当該書き込んだファイルを管理するための情報（以下、適宜、ファイル管理情報）をファイル管理情報格納手段１３１に蓄積すること、当該削除に応じて、当該削除したファイルに対応するファイル管理情報をファイル管理情報格納手段１３１から削除すること、ファイルが書き込まれていない領域を識別する領域識別子をファイル管理情報格納手段１３１に蓄積すること、ファイルが書き込まれている領域の識別子を要求に応じてファイル管理情報格納手段１３１から取得することなどである。また、ファイルを削除することとは、例えば、ＮＶメモリ１１からはファイルを削除せず、当該ファイルに対応するファイル管理情報を削除することや、当該ファイル管理情報にファイルが削除されたことを示すフラグを付与することなどであってもよい。
　なお、ファイルシステム部１３は、ファイルシステムであり、ＯＳの機能である。従って、「ファイルを管理する」とは、ファイルシステムが行う処理や、ファイルシステムの機能のすべてを含むと考えてよい。また、ファイルシステムには、いわゆる仮想ファイルシステムを含むと考えてもよい。
　ここで、ファイル管理情報とは、ファイルを管理するための情報である。ファイル管理情報は、通常、少なくとも、ファイル識別子と、領域識別子とを有する。また、一のファイル識別子は、通常、１以上の領域識別子と対応付いている。ファイル識別子は、例えば、任意の文字列や、任意の数値、いわゆるファイル名などである。また、ファイル識別子は、ファイルを識別することができれば、その形式や内容などは、問わない。
　また、ファイル管理情報は、例えば、ファイルが作成された日時や、ファイルが更新された日時、ファイルのアクセス権（パーミッション）、ファイルを作成したユーザなどのファイルの属性を示す情報を有していてもよい。また、これらの情報は、通常、一のファイル識別子に対応付いている。
　例えば、一のファイルをＮＶメモリ１１に書き込む場合、ファイルシステム部１３は、例えば、まず、当該一のファイルを、どの１以上の領域に書き込むのかを決定する。当該１以上の領域は、通常、未使用領域である。そして、ファイルシステム部１３は、当該一のファイルを、当該決定した領域ごとの１以上のデータに分割する。そして、ファイルシステム部１３は、当該分割した１以上のデータを、当該決定した１以上の各領域に書き込む。
　また、例えば、一のファイルをＮＶメモリ１１に書き込んだ場合、ファイルシステム部１３は、通常、書き込んだファイルを識別するファイル識別子と、書き込み先の１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子との対応を示すファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段１３１に蓄積する。当該蓄積は、通常、ファイル管理情報格納手段１３１への追記である。
　また、例えば、一のファイルをＮＶメモリ１１から読み出す場合、ファイルシステム部１３は、まず、当該一のファイルが書き込まれている１以上の領域を識別する領域識別子を、ファイル管理情報から取得する。そして、ファイルシステム部１３は、取得した１以上の領域識別子が示す領域から、１以上に分割されたファイルのデータを取得する。
　また、例えば、一のファイルをＮＶメモリ１１から削除する場合、ファイルシステム部１３は、まず、当該一のファイルが書き込まれている１以上の領域を識別するファイル識別子を、ファイル管理情報から取得する。そして、ファイルシステム部１３は、取得した１以上の領域識別子が示す領域から、データを消去する。なお、当該「消去」には、通常、当該ファイル管理情報を削除することも含まれる。
　また、例えば、一のファイルをＮＶメモリ１１から削除した場合、ファイルシステム部１３は、通常、削除したファイルを識別するファイル識別子を有するファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段１３１から削除する。
　また、例えば、一のファイルをＮＶメモリ１１から削除する場合、ファイルシステム部１３は、例えば、当該一のファイルを識別するファイル識別子を有するファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段１３１から削除することのみを行ってもよい。また、当該ファイル管理情報の削除は、例えば、当該ファイル管理情報に削除したことを示すフラグを付与することであってもよい。
　また、ここで、「ファイルシステムの不整合」とは、ファイルシステムの整合性が保たれていない状態のことである。当該状態は、例えば、上記のファイル管理情報において、ファイル識別子が対応付いていない領域識別子を有している状態のことである。言い換えると、当該状態は、ファイル管理情報が領域識別子のみを有している状態のことである。つまり、「ファイルシステムの不整合」とは、ファイル管理情報において使用領域として管理されている領域が、どのファイルからも使用されていない状態のことである。
　また、ファイルシステム部１３は、例えば、１以上の領域を管理するための情報であるファイル領域管理情報を保持していてもよい。「領域を管理する」とは、一の領域が未使用領域であるのか使用領域であるのかを管理することである。ファイル領域管理情報は、例えば、未使用領域を識別する１以上の領域識別子を有する。また、ファイル領域管理情報は、例えば、使用領域を識別する１以上の領域識別子を有する。また、ファイル領域管理情報は、例えば、未使用領域および使用領域を識別する１以上の領域識別子を有する。未使用領域および使用領域を識別する１以上の領域識別子を有する場合、当該１以上の各領域識別子には、通常、領域が未使用領域であるのか使用領域であるのかを示すフラグが対応付いている。また、ファイル領域管理情報は、例えば、図示しないファイル領域管理情報格納手段に格納されていてもよい。
　例えば、ＮＶメモリ１１にファイルを書き込んだ場合、ファイルシステム部１３は、当該書き込んだ１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を、使用領域を識別する領域識別子として、ファイル領域管理情報格納手段に蓄積する。また、同じ領域識別子が既に格納されている場合、ファイルシステム部１３は、当該領域識別子を削除してもよいし、当該領域識別子に使用領域であることを示すフラグを付与してもよい。
　また、例えば、ＮＶメモリ１１からファイルを削除した場合、ファイルシステム部１３は、当該削除した１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を、未使用領域を識別する領域識別子として、ファイル領域管理情報格納手段に蓄積する。また、同じ領域識別子が既に格納されている場合、ファイルシステム部１３は、当該領域識別子を削除してもよいし、当該領域識別子に未使用領域であることを示すフラグを付与してもよい。
　また、ファイルを書き込む領域を決定する場合、ファイルシステム部１３は、例えば、上記のファイル領域管理情報を用いて、当該領域を決定してもよい。
　なお、ファイルシステムは、公知の技術であるので、ファイルシステム部１３が行う処理や動作については、適宜、説明を省略する。
　ファイル管理情報格納手段１３１には、１以上のファイル管理情報が格納される。当該１以上のファイル管理情報の集合を、以下、適宜、ファイル管理情報群とする。また、ファイル管理情報については、説明済みであるので、説明を省略する。
　メモリ管理部１４は、いわゆるメモリ管理を行う。メモリ管理とは、例えば、実行中のプロセスからの要求に応じて、ＮＶメモリ１１が有する１以上の領域を確保し、当該確保した領域を当該プロセスに割り当てることや、プロセスが終了した場合に、当該プロセスに割り当てられていた１以上の領域を、未使用領域として解放することなどである。
　「１以上の領域を確保する」とは、当該１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を取得することである。
　また、実行中のプロセスは、通常、１つの仮想アドレス空間を持つ。従って、「１以上の領域を割り当てる」とは、通常、当該仮想アドレス空間が有する１以上の各仮想アドレスと、１以上の各領域識別子とを対応付けることや、当該１以上の領域識別子をプロセスに渡すことなどである。当該領域識別子は、通常、物理アドレスである。また、このとき、メモリ管理部１４は、プロセスを識別するプロセス識別子を対応付けてもよい。また、このとき、メモリ管理部１４は、当該対応付けた結果を示す情報（以下、適宜、メモリ管理情報）を、ＮＶメモリ１１に蓄積する。また、当該領域の割り当てを、以下、適宜、領域割当、メモリ割当、ブロック割当、ページ割当などとする。
　また、「１以上の領域を解放する」とは、通常、仮想アドレスと領域識別子との対応付けを解除することである。この場合、メモリ管理部１４は、通常、当該対応付けを示すメモリ管理情報を、ＮＶメモリ１１から削除する。
　ここで、メモリ管理情報とは、ＮＶメモリ１１の未使用領域や使用領域を管理するための情報である。また、メモリ管理情報は、通常、少なくとも、１以上の仮想アドレスと、１以上の物理アドレスとを有する。また、当該１以上の各仮想アドレスと、１以上の各物理アドレスとは、通常、１対１で対応付いている。また、当該対応付いた情報には、プロセスを識別するプロセス識別子が対応付いていてもよい。プロセス識別子は、例えば、プロセス名や、プロセスの番号などである。また、プロセス識別子は、プロセスを識別することができれば、その形式や内容などは、問わない。また、プロセス管理情報は、１以上の仮想アドレスと１以上の物理アドレスとが対応付いた情報であってもよいし、当該対応付いた情報を１以上有する情報であってもよい。
　また、メモリ管理部１４が確保する１以上の領域は、通常、ファイルシステム部１３がファイルとして使用し得る１以上の領域である。「ファイルとして使用し得る１以上の領域」とは、ファイルが書き込まれる可能性のある１以上の領域や、ファイルが書き込まれている１以上の領域、書き込まれているデータがファイルとして扱われる可能性のある１以上の領域などである。つまり、当該１以上の領域は、１以上の未使用領域であってもよいし、１以上の使用領域であってもよい。また、メモリ管理部１４は、通常、ファイルシステム部１３を介して１以上の領域の確保を行う。「ファイルシステム部１３を介して」とは、ファイル管理情報格納手段１３１に格納されているファイル管理情報を用いて、１以上の領域を確保することである。
　また、メモリ管理部１４は、プロセスに割り当てた領域や、未使用領域、使用領域などの管理を行う。当該「管理」とは、例えば、仮想アドレスと領域識別子との対応を示す情報を予め決められた記憶領域に蓄積することや、未使用領域を識別する１以上の領域識別子を予め決められた記憶領域に蓄積すること、使用領域を識別する１以上の領域識別子を予め決められた記憶領域に蓄積することなどである。また、当該予め決められた記憶領域とは、通常、ＮＶメモリ１１が有する領域である。
　なお、メモリ管理は、公知の技術であるので、メモリ管理部１４が行う処理や動作については、適宜、説明を省略する。また、メモリ管理部１４は、例えば、１以上の領域の確保や、当該確保した１以上の領域のプロセスへの割り当て、割り当てた１以上の領域の解放などを、通常、後述の各手段により行う。
　領域識別子格納手段１４１には、１以上の領域識別子が格納される。領域識別子については、説明済みであるので、説明を省略する。なお、当該領域識別子は、通常、物理アドレスである。
　未使用領域検出手段１４２は、ＮＶメモリ１１から未使用領域を検出し、当該未使用領域を識別する１以上の領域識別子を取得する。「未使用領域を検出する」とは、未使用領域を特定することである。また、未使用領域検出手段１４２は、通常、プロセスから要求されたサイズに合う１以上の未使用領域を検出する。当該「プロセスから要求されたサイズに合う」とは、通常、当該要求されたサイズが収まることである。つまり、当該１以上の未使用領域のサイズは、通常、当該要求されたサイズ以上のサイズであり、当該要求されたサイズとの差が最小であるサイズである。また、未使用領域検出手段１４２は、通常、当該１以上の領域識別子を、ファイル管理情報を用いて取得する。当該ファイル管理情報は、ファイル管理情報格納手段１３１に格納されているファイル管理情報である。
　例えば、未使用領域検出手段１４２は、まず、ＮＶメモリ１１が有する１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を取得する。当該１以上の領域識別子は、例えば、予めＮＶメモリ１１に格納されているものとする。そして、未使用領域検出手段１４２は、当該取得した１以上の領域識別子のうち、ファイル管理情報が有さない１以上の領域識別子を取得する。
　例えば、ＮＶメモリ１１が配置された物理アドレス空間が有する物理アドレスが、「０ｘＦ００００００１」、「０ｘＦ００００００２」、「０ｘＦ００００００３」、「０ｘＦ００００００４」であるとする。また、ファイル管理情報が有する領域識別子が、物理アドレス「０ｘＦ００００００１」、「０ｘＦ００００００４」であるとする。また、ＮＶメモリ１１が有する１以上の各領域のサイズが、「４ＫＢ」であるとする。また、プロセスから要求されたサイズが、「３ＫＢ」であるとする。この様な場合、確保すべき領域の数は、１つである。従って、未使用領域検出手段１４２は、物理アドレス「０ｘＦ００００００２」、「０ｘＦ００００００４」により識別される２つの領域を未使用領域として検出する。そして、未使用領域検出手段１４２は、当該２つの物理アドレスのうちの１つを取得する。
　なお、未使用領域検出手段１４２が取得した１以上の各領域識別子により識別される１以上の領域は、通常、領域の割り当てを要求したプロセスに割り当てられる。また、当該割り当ては、通常、後述の割当手段１４５が行う。また、当該割り当ては、未使用領域検出手段１４２が行ってもよい。
　ファイル管理情報追記手段１４３は、ファイル管理情報格納手段１３１にファイル管理情報を追記する。「ファイル管理情報を追記する」とは、ファイル管理情報格納手段１３１にファイル管理情報を蓄積し、ファイル管理情報格納手段１３１に格納されているファイル管理情報群に、新たなレコード（ファイル管理情報）を追記することである。また、当該ファイル管理情報格納手段１３１に蓄積されるファイル管理情報は、一のファイル識別子と１以上の領域識別子とが対応付いた情報である。当該１のファイル識別子は、通常、ファイル管理情報格納手段１３１に格納されている１以上のファイル識別子のいずれかである。また、当該１以上の領域識別子は、通常、未使用領域検出手段１４２が取得した１以上の領域識別子である。
　ファイル管理情報追記手段１４３は、例えば、以下の手順により、ファイル管理情報を追記する。
（ａ－１）未使用領域検出手段１４２が取得した１以上の領域識別子を取得する。
（ａ－２）ファイル管理情報が有する１以上のファイル識別子から、１つのファイル識別子を取得する。
（ａ－３）（ａ－１）で取得した１以上の領域識別子と、（ａ－２）で取得した１つのファイル識別子とを対応付けて、ファイル管理情報を作成する。
（ａ－４）（ａ－３）で作成したファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段１３１に追記する。
　また、ファイル管理情報追記手段１４３は、例えば、以下の手順により、ファイル管理情報を追記してもよい。
（ｂ－１）未使用領域検出手段１４２が取得した１以上の領域識別子を取得する。
（ｂ－２）（ｂ－１）で取得した１以上の領域識別子を、ファイル管理情報格納手段１３１に追記する。
（ｂ－３）ファイル管理情報が有する１以上のファイル識別子から、１つのファイル識別子を取得する。
（ｂ－４）（ｂ－３）で取得した１つのファイル識別子を、（ｂ－２）で追記した１以上の領域識別子に対応付けて、ファイル管理情報格納手段１３１に追記する。
　なお、上記の（ｂ－２）において、「領域識別子を追記する」とは、ファイル管理情報格納手段１３１に領域識別子を蓄積し、ファイル管理情報格納手段１３１に格納されているファイル管理情報群に、当該領域識別子を新たなレコードとして追記することである。
　また、上記の（ｂ－４）において、「領域識別子に対応付けてファイル識別子を追記する」とは、ファイル管理情報格納手段１３１にファイル識別子を追記し、当該ファイル識別子を上記の（ｂ－２）で追記したレコードに含めることである。
　また、上記の（ａ－２）、（ｂ－３）で取得する１つのファイル識別子は、通常、予め決められた方法により取得される。当該「予め決められた方法」とは、例えば、ランダムに選ぶことや、予め決められた順序で選ぶことなどである。予め決められた順序とは、例えば、ファイル識別子の昇順または降順、日時の昇順または降順などである。
　また、ファイル管理情報追記手段１４３は、結果的に、上記の１以上の領域識別子と、上記の１つのファイル識別子とが対応付いたファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段１３１に蓄積することができればよく、その手順や方法などは、問わない。
　領域識別子取得手段１４４は、ファイル管理情報格納手段１３１から、１以上の領域識別子を取得する。当該１以上の領域識別子は、ファイル管理情報格納手段１３１に格納されているファイル管理情報が有する領域識別子である。そして、領域識別子取得手段１４４は、当該取得した１以上の領域識別子を、領域識別子格納手段１４１に蓄積する。
　また、領域識別子取得手段１４４は、通常、２つの方法のいずれかにより、１以上の領域識別子を取得する。当該２つの方法のうちの１つを、以下、適宜、事前確保とする。また、当該２つの方法のうちのもう１つを、以下、適宜、オンデマンド確保とする。
　事前確保の場合、領域識別子取得手段１４４は、通常、予め決められたタイミングで、ファイル管理情報格納手段１３１から、すべての領域識別子を取得する。当該予め決められたタイミングとは、通常、情報処理装置１の起動の直後である。また、当該予め決められたタイミングとは、例えば、情報処理装置１の起動中や、最初にプロセスの実行の要求があった直後、最初に実行の要求があったプロセスの実行が開始された直後などであってもよい。
　また、オンデマンド確保の場合、領域識別子取得手段１４４は、通常、実行中のプロセスから要求があるたびに、当該要求に応じて、領域識別子を取得する。また、このとき、領域識別子取得手段１４４は、通常、まず、領域識別子格納手段１４１に１以上の領域識別子が格納されているか否かを判断する。そして、格納されていない場合に、領域識別子取得手段１４４は、領域識別子を取得する。また、このとき、領域識別子取得手段１４４は、プロセスから要求されたサイズに合う１以上の領域識別子を取得する。
　なお、領域識別子取得手段１４４が取得した１以上の各領域識別子により識別される１以上の領域は、通常、領域の割り当てを要求したプロセスに割り当てられる。また、当該割り当ては、通常、後述の割当手段１４５が行う。また、当該割り当ては、領域識別子取得手段１４４が行ってもよい。
　割当手段１４５は、実行中のプロセスからの要求に応じて、１以上の領域を当該プロセスに割り当てる。また、割当手段１４５は、当該割り当ての結果を示すプロセス管理情報を、予め決められた記憶領域に蓄積する。当該予め決められた記憶領域とは、通常、ＮＶメモリ１１が有する領域である。
　例えば、未使用領域検出手段１４２が１以上の領域識別子を取得した場合、割当手段１４５は、当該１以上の各領域識別子により識別される１以上の領域を、割り当てを要求したプロセスに割り当てる。当該割り当ての方法を、以下、適宜、半直接融合方式とする。半直接融合方式では、当該割り当てに加え、ファイル管理情報追記手段１４３により、未使用領域検出手段１４２が取得した１以上の領域識別子と、ファイル管理情報が有する１以上のファイル識別子のいずれかとが対応付いたファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段１３１に追記する。これに対し、当該１以上の領域識別子のファイル管理情報格納手段１３１への蓄積のみを行う割り当ての方法を、以下、適宜、直接融合方式とする。つまり、直接融合方式では、未使用領域検出手段１４２が取得した１以上の各領域識別子により識別される１以上の領域をプロセスに割り当て、当該１以上の領域識別子をファイル管理情報格納手段１３１に追記する。これに対し、半直接融合方式では、当該割り当てと当該追記に加え、ファイル識別子を、追記した１以上の領域識別子に対応付けてファイル管理情報格納手段１３１に追記する。
　また、例えば、領域識別子取得手段１４４が１以上の領域識別子を取得した場合、割当手段１４５は、領域識別子取得手段１４４が取得し、領域識別子格納手段１４１に格納されている１以上の領域識別子のうちのいずれかにより識別される領域を、割り当てを要求したプロセスに割り当てる。当該割り当ての方法を、以下、適宜、間接融合方式とする。そして、割当手段１４５は、プロセスに割り当てた１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を、領域識別子格納手段１４１から削除する。
　例えば、領域識別子取得手段１４４が事前確保により１以上の領域識別子を取得した場合、割当手段１４５は、領域識別子格納手段１４１に格納されている１以上の領域識別子から、プロセスが要求したサイズに合う１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を取得する。そして、割当手段１４５は、当該１以上の各領域識別子により識別される１以上の領域を、割り当てを要求したプロセスに割り当てる。
　また、例えば、領域識別子取得手段１４４がオンデマンド確保により１以上の領域識別子を取得した場合、割当手段１４５は、領域識別子格納手段１４１に格納されている１以上の各領域識別子により識別される１以上の領域を、割り当てを要求したプロセスに割り当てる。
　また、割当手段１４５は、例えば、実行中のプロセスからの要求に応じて、当該プロセスが要求したサイズと同サイズのファイルをＮＶメモリ１１に書き込むことを、ファイルシステム部１３に指示してもよい。当該「ファイルを書き込む」ことは、ファイルを作成することである。そして、割当手段１４５は、ファイルシステム部１３から、ファイルが書き込まれた領域を識別する１以上の領域識別子を受信する。そして、割当手段１４５は、当該１以上の各領域識別子により識別される１以上の領域を、割り当てを要求したプロセスに割り当てる。当該割り当ての方法を、以下、適宜、ｍｍａｐ方式とする。
　また、メモリ管理部１４は、例えば、１以上の領域を管理するための情報であるメモリ領域管理情報を保持していてもよい。メモリ管理情報の形式や内容などは、ファイル領域管理情報と同様であるので、説明を省略する。また、メモリ領域管理情報は、図示しないメモリ領域管理情報格納手段に格納されていてもよい。
　例えば、プロセスに１以上の領域を割り当てた場合、割当手段１４５は、当該割り当てた１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を、使用領域を識別する領域識別子として、メモリ領域管理情報格納手段に蓄積する。また、同じ領域識別子が既に格納されている場合、割当手段１４５は、例えば、当該領域識別子を削除してもよいし、当該領域識別子に、使用領域であることを示すフラグを対応付けてもよい。
　また、例えば、プロセスの実行が終了した場合、割当手段１４５は、当該プロセスに割り当てていた１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を、未使用領域を識別する領域識別子として、メモリ領域管理情報格納手段に蓄積する。また、同じ領域識別子が既に格納されている場合、割当手段１４５は、例えば、当該識別子を削除してもよいし、当該領域識別子に、未使用領域であることを示すフラグを対応付けて蓄積してもよい。
　また、プロセスに割り当てる領域を決定する場合、割当手段１４５は、例えば、メモリ領域管理情報を用いて、当該領域を決定してもよい。
　なお、受付部１２における情報や指示などの入力手段は、メニュー画面によるものや、キーボードなど、何でもよい。受付部１２は、メニュー画面の制御ソフトウェアや、キーボード等の入力手段のデバイスドライバなどで実現され得る。
　また、ファイルシステム部１３、メモリ管理部１４、未使用領域検出手段１４２、ファイル管理情報追記手段１４３、領域識別子取得手段１４４、割当手段１４５は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。また、ファイルシステム部１３などの処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。なお、ファイルシステム部１３などは、ハードウェア（専用回路）で実現されてもよい。
　また、ファイル管理情報格納手段１３１、領域識別子格納手段１４１は、通常、ＮＶメモリ１１が有する１以上の領域で実現される。また、ファイル管理情報格納手段１３１などは、例えば、ＮＶメモリ１１以外の不揮発性の記録媒体や、揮発性の記録媒体で実現されてもよい。また、ファイル管理情報格納手段１３１などに所定の情報が記憶される過程は、問わない。例えば、当該所定の情報は、記録媒体や、通信回線、入力デバイスなどを介してファイル管理情報格納手段１３１などに記憶されてもよい。
　次に、情報処理装置１の全体動作について、フローチャートを用いて説明する。図２は、情報処理装置１の全体動作を示すフローチャートである。なお、図２をはじめ以下の説明において参照するフローチャートにおいては、紙面の都合上、分岐処理（判断）のブロックに、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）に規格されている菱形に変えて六角形（準備）を用いている。
　（ステップＳ２０１）ファイルシステム部１３は、ＮＶメモリ１１を物理アドレス空間に配置する。当該配置は、メモリ管理部１４が行ってもよい。
　（ステップＳ２０２）メモリ管理部１４は、プロセスへの領域の割当方法が、間接融合方式かつ事前確保であるか否かを判断する。例えば、当該領域の割当方法を示す情報が所定の記憶領域に格納されている場合、メモリ管理部１４は、当該情報により領域の割当方法を判断する。そして、間接融合方式かつ事前確保である場合は、ステップＳ２０３に進み、そうでない場合は、ステップＳ２０５に進む。
　（ステップＳ２０３）領域識別子取得手段１４４は、ファイル管理情報格納手段１３１に格納されているすべての領域識別子を取得する。
　（ステップＳ２０４）領域識別子取得手段１４４は、取得した１以上の領域識別子を、領域識別子格納手段１４１に蓄積する。
　（ステップＳ２０５）ファイルシステム部１３は、受付部１２がファイル書込指示を受け付けたか否かを判断する。ファイル書込指示とは、ファイルをＮＶメモリ１１に書き込むための指示である。また、ファイル書込指示は、通常、ファイル識別子と、ファイルを構成するデータとを有する。そして、受け付けた場合は、ステップＳ２０６に進み、そうでない場合は、ステップＳ２０９に進む。
　（ステップＳ２０６）ファイルシステム部１３は、ファイルを書き込むための１以上の領域を確保するために、１以上の領域識別子を取得する。
　（ステップＳ２０７）ファイルシステム部１３は、ステップＳ２０６で取得した１以上の各領域識別子が識別する１以上の領域に、ファイルを書き込む。
　（ステップＳ２０８）ファイルシステム部１３は、ステップＳ２０６で取得した１以上の領域識別子と、ステップＳ２０７で書き込んだファイルを識別するファイル識別子とを対応付け、ファイル管理情報としてファイル管理情報格納手段１３１に蓄積する。
　（ステップＳ２０９）ファイルシステム部１３は、受付部１２がファイル読出指示を受け付けたか否かを判断する。ファイル読出指示とは、ファイルをＮＶメモリ１１から読み出すための指示である。また、ファイル読出指示は、通常、ファイル識別子を有する。そして、受け付けた場合は、ステップＳ２１０に進み、そうでない場合は、ステップＳ２１２に進む。
　（ステップＳ２１０）ファイルシステム部１３は、読み出すファイルが書き込まれている１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を、ファイル管理情報格納手段１３１から取得する。
　（ステップＳ２１１）ファイルシステム部１３は、ステップＳ２１０で取得した１以上の各領域識別子により識別される１以上の領域から、ファイルを読み出す。
　（ステップＳ２１２）ファイルシステム部１３は、受付部１２がファイル削除指示を受け付けたか否かを判断する。ファイル削除指示とは、ファイルをＮＶメモリ１１から削除するための指示である。また、ファイル削除指示は、通常、ファイル識別子を有する。そして、受け付けた場合は、ステップＳ２１３に進み、そうでない場合は、ステップＳ２１６に進む。
　（ステップＳ２１３）ファイルシステム部１３は、削除するファイルが書き込まれている１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を、ファイル管理情報格納手段１３１から取得する。
　（ステップＳ２１４）ファイルシステム部１３は、ステップＳ２１３で取得した１以上の各領域識別子により識別される１以上の領域から、ファイルを削除する。
　（ステップＳ２１５）ファイルシステム部１３は、ステップＳ２１３で取得した１以上の領域識別子を有するファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段１３１から削除する。
　（ステップＳ２１６）メモリ管理部１４は、受付部１２がプロセス実行指示を受け付けたか否かを判断する。プロセス実行指示とは、プロセスを実行するための指示である。また、プロセス実行指示は、通常、プロセス識別子を有する。そして、受け付けた場合は、ステップＳ２１７に進み、そうでない場合は、ステップＳ２０５に戻る。
　（ステップＳ２１７）情報処理装置１は、プロセスを実行する。
　（ステップＳ２１８）メモリ管理部１４は、実行中のプロセスからの要求に応じて、当該プロセスに１以上の領域を割り当てる。この処理の詳細は、図３のフローチャートを用いて説明する。
　（ステップＳ２１９）メモリ管理部１４は、プロセスの実行が終了したか否かを判断する。終了した場合は、ステップＳ２２０に進み、そうでない場合は、ステップＳ２１９に戻る。
　（ステップＳ２２０）メモリ管理部１４は、実行が終了したプロセスに割り当てられていた１以上の領域を解放する。この処理の詳細は、図４のフローチャートを用いて説明する。
　なお、図２のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理を終了してもよい。
　図３は、図２のフローチャートのステップＳ２１８の領域の割当処理を示すフローチャートである。
　（ステップＳ３０１）メモリ管理部１４は、プロセスへの領域の割当方法が、半直接融合方式であるか否かを判断する。半直接融合方式である場合は、ステップＳ３０２に進み、そうでない場合は、ステップＳ３０５に進む。
　（ステップＳ３０２）未使用領域検出手段１４２は、ファイル管理情報格納手段１３１に格納されているファイル管理情報を用いて、プロセスから要求されたサイズに合う１以上の未使用領域を検出し、当該１以上の各未使用領域を識別する１以上の領域識別子を取得する。
　（ステップＳ３０３）ファイル管理情報追記手段１４３は、ステップＳ３０２で取得した１以上の領域識別子と、ファイル管理情報が有する１以上のファイル識別子のいずれかとを対応付け、ファイル管理情報を作成する。
　（ステップＳ３０４）ファイル管理情報追記手段１４３は、ステップＳ３０３で作成したファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段１３１に追記する。
　（ステップＳ３０５）メモリ管理部１４は、プロセスへの領域の割当方法が、間接融合方式かつ事前確保であるか否かを判断する。間接融合方式かつ事前確保である場合は、ステップＳ３０６に進み、そうでない場合は、ステップＳ３０７に進む。
　（ステップＳ３０６）割当手段１４５は、領域識別子格納手段１４１から、プロセスから要求されたサイズに合う１以上の領域識別子を取得する。
　（ステップＳ３０７）メモリ管理部１４は、プロセスへの領域の割当方法が、間接融合方式かつオンデマンド確保であるか否かを判断する。間接融合方式かつオンデマンド確保である場合は、ステップＳ３０８に進み、そうでない場合は、ステップＳ３１２に進む。
　（ステップＳ３０８）領域識別子取得手段１４４は、領域識別子格納手段１４１に１以上の領域識別子が格納されているか否かを判断する。格納されている場合は、ステップＳ３１１に進み、そうでない場合は、ステップＳ３０９に進む。
　（ステップＳ３０９）領域識別子取得手段１４４は、ファイル管理情報格納手段１３１から、プロセスから要求されたサイズに合う１以上の領域識別子を取得する。
　（ステップＳ３１０）領域識別子取得手段１４４は、ステップＳ３０９で取得した１以上の領域識別子を、領域識別子格納手段１４１に蓄積する。
　（ステップＳ３１１）割当手段１４５は、領域識別子格納手段１４１から、プロセスから要求されたサイズに合う１以上の領域識別子を取得する。また、このとき、割当手段１４５は、当該取得した１以上お領域識別子を、領域識別子格納手段１４１から削除する。当該削除は、例えば、削除したことを示すフラグを付与することであってもよい。
　（ステップＳ３１２）メモリ管理部１４は、プロセスへの領域の割当方法が、ｍｍａｐ方式であるか否かを判断する。ｍｍａｐ方式である場合は、ステップＳ３１３に進み、そうでない場合は、ステップＳ３１５に進む。
　（ステップＳ３１３）割当手段１４５は、プロセスから要求されたサイズと同サイズのファイルを書き込むためのファイル書込指示を、ファイルシステム部１３に送信する。
　（ステップＳ３１４）割当手段１４５は、ファイルシステム部１３から、ファイルが書き込まれた領域を識別する１以上の領域識別子を受信する。
　（ステップＳ３１５）割当手段１４５は、ステップＳ３０２で取得した１以上の領域識別子、またはステップＳ３０６で取得した１以上の領域識別子、またはステップＳ３１１で取得した１以上の領域識別子、またはステップＳ３１４で受信した１以上の領域識別子を、領域の割り当てを要求したプロセスに割り当てる。また、割当手段１４５は、通常、当該割り当ての結果を示すメモリ管理情報を、図示しないメモリ管理情報格納手段に蓄積する。そして、上位処理にリターンする。
　図４は、図２のフローチャートのステップＳ２２０の領域の解放処理を示すフローチャートである。
　（ステップＳ４０１）割当手段１４５は、プロセスへの領域の割当方法が、半直接融合方式であるか否かを判断する。半直接融合方式である場合は、ステップＳ４０２に進み、そうでない場合は、ステップＳ４０４に進む。
　（ステップＳ４０２）割当手段１４５は、プロセスに割り当てていた１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を有するファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段１３１から削除する。
　（ステップＳ４０３）割当手段１４５は、プロセスに割り当てていた１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を有するメモリ管理情報を、図示しないメモリ管理情報格納手段から削除する。
　（ステップＳ４０４）割当手段１４５は、プロセスへの領域の割当方法が、間接融合方式であるか否かを判断する。間接融合方式である場合は、ステップＳ４０５に進み、そうでない場合は、ステップＳ４０８に進む。
　（ステップＳ４０５）割当手段１４５は、プロセスに割り当てていた１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を、図示しないメモリ管理情報格納手段から取得する。
　（ステップＳ４０６）割当手段１４５は、ステップＳ４０５で取得した１以上の領域識別子を、領域識別子格納手段１４１に蓄積する。当該削除は、例えば、削除したことを示すフラグを削除することであってもよい。
　（ステップＳ４０７）割当手段１４５は、ステップＳ４０５で取得した１以上の領域識別子を有するメモリ管理情報を、図示しないメモリ管理情報格納手段から削除する。
　（ステップＳ４０８）割当手段１４５は、プロセスへの領域の割当方法が、ｍｍａｐ方式であるか否かを判断する。ｍｍａｐ方式である場合は、ステップＳ４０９に進み、そうでない場合は、上位処理にリターンする。
　（ステップＳ４０９）割当手段１４５は、プロセスに割り当てていた１以上の各領域を識別する１以上の領域識別子を、図示しないメモリ管理情報格納手段から取得する。
　（ステップＳ４１０）割当手段１４５は、ステップＳ４０９で取得した１以上の各領域識別子により識別される１以上の領域に書き込まれているファイルを削除するためのファイル削除指示を、ファイルシステム部１３に送信する。
　（ステップＳ４１１）割当手段１４５は、ステップＳ４０９で取得した１以上の領域識別子を有するメモリ管理情報を、図示しないメモリ管理情報格納手段から削除する。そして、上位処理にリターンする。
　（具体例）
　次に、情報処理装置１の動作の具体例について説明する。なお、本具体例において、ＮＶメモリ１１は、一の物理アドレス空間に配置されているものとする。また、ＮＶメモリ１１は、サイズが４ＫＢである１以上の領域を有しているものとする。
　（例１）
　本例において、半直接融合方式による領域割当の例について説明する。なお、本例において、ファイル管理情報格納手段１３１には、図５に示す１以上のファイル管理情報が格納されているものとする。当該ファイル管理情報は、レコードを一意に特定するためのＩＤと、ファイル識別子（項目名：ファイル）と、物理アドレスとを有する。当該物理アドレスは、領域識別子である。また、図５のファイル管理情報は、例えば、物理アドレス「０ｘ０００００００１」、「０ｘ０００００００２」、「０ｘ０００００００３」のそれぞれにより識別される３つの領域に、ファイル識別子「ｆｉｌｅ０１」により識別されるファイルが書き込まれていることを示す。
　まず、ユーザが、情報処理装置１を操作し、任意のプログラムを実行する操作を行ったとする。すると、受付部１２は、当該プログラムをプロセスとして実行するためのプロセス実行指示を受け付ける。当該プロセス実行指示は、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」を有するものとする。そして、情報処理装置１は、当該プロセス識別子により識別される上記プログラムを、プロセスとして実行する。
　次に、実行中のプロセスが、１０ＫＢの領域を割り当てることを要求したとする。すると、受付部１２は、領域を割り当てるための指示である領域割当指示を受け付ける。当該領域割当指示は、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」と、割り当てる領域のサイズ「１０ＫＢ」を有しているものとする。
　次に、未使用領域検出手段１４２は、図５のファイル管理情報を用いて、サイズ「１０ＫＢ」に合う１以上の未使用領域を検出し、当該１以上の各領域を識別する１以上の物理アドレスを取得する。ＮＶメモリ１１が有する各領域のサイズは、「４ＫＢ」であるので、未使用領域検出手段１４２は、３つの物理アドレスを取得する。ここで、図５において、当該図に記載されている物理アドレス以外の物理アドレスにより識別される領域は、未使用領域であるものとする。この結果、未使用領域検出手段１４２は、「０ｘ０００００００４」、「０ｘ０００００００５」、「０ｘ０００００００６」の物理アドレスを取得したものとする。
　次に、ファイル管理情報追記手段１４３は、図５のファイル管理情報から、任意のファイル識別子を取得する。この結果、ファイル管理情報追記手段１４３は、図５の「ＩＤ＝００１」のファイル識別子「ｆｉｌｅ０１」を取得したものとする。このとき、ファイル管理情報追記手段１４３は、ファイル識別子を昇順にソートした際の先頭のファイル識別子を取得すると予め決められていたものとする。
　次に、ファイル管理情報追記手段１４３は、上記で取得した３つの物理アドレス「０ｘ０００００００４」、「０ｘ０００００００５」、「０ｘ０００００００６」と、上記で取得したファイル識別子「ｆｉｌｅ０１」を対応付け、ファイル管理情報を作成する。そして、ファイル管理情報追記手段１４３は、当該作成したファイル管理情報をファイル管理情報格納手段１３１に蓄積し、図５のファイル管理情報群に追記する。当該追記後のファイル管理情報は、図６である。図６において、「ＩＤ＝００８」から「ＩＤ＝０１０」までが、追記したファイル管理情報である。
　次に、割当手段１４５は、未使用領域検出手段１４２が取得した３つの物理アドレスにより識別される３つの領域を、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」により識別されるプロセスに割り当てる。そして、割当手段１４５は、当該割り当ての結果を示すメモリ管理情報を、図示しないメモリ管理情報格納手段に蓄積する。当該蓄積したメモリ管理情報は、図７である。当該メモリ管理情報は、レコードを一意に特定するためのＩＤと、プロセス識別子（項目名：プロセス）と、仮想アドレスと、物理アドレスとを有する。また、当該メモリ管理情報は、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」により識別されるプロセスの仮想アドレス空間が有する仮想アドレス「０ｘＦ００００００１」、「０ｘＦ００００００２」、「０ｘＦ００００００３」のそれぞれと、物理アドレス「０ｘ０００００００４」、「０ｘ０００００００５」、「０ｘ０００００００６」のそれぞれとが対応付いていることを示す。
　（例２）
　本例において、間接融合方式による領域割当の例について説明する。なお、本例において、ファイル管理情報格納手段１３１には、図５に示すファイル管理情報が格納されているものとする。
　まず、事前確保の例について説明する。例１と同様に、ユーザが、情報処理装置１を操作し、任意のプログラムを実行するための操作を行ったとする。ここで、受付部１２が受け付ける指示などは、例１と同様であるので、説明を省略する。
　次に、領域識別子取得手段１４４は、図５のファイル管理情報が有するすべての物理アドレス（７つ）を取得する。そして、領域識別子取得手段１４４は、当該取得した７つの物理アドレスを、領域識別子格納手段１４１に蓄積する。
　次に、割当手段１４５は、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」により識別されるプロセスが要求するサイズ「１０ＫＢ」に合う３つの物理アドレスを、領域識別子格納手段１４１から取得する。この結果、割当手段１４５は、「０ｘ００００００１１」、「０ｘ００００００１２」、「０ｘ００００００１３」の３つの物理アドレスを取得したものとする。また、割当手段１４５は、当該３つの物理アドレスを、領域識別子格納手段１４１から削除する。当該削除は、例えば、削除したことを示すフラグを付与することであってもよい。
　次に、割当手段１４５は、取得した３つの物理アドレスにより識別される３つの領域を、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」により識別されるプロセスに割り当てる。そして、割当手段１４５は、当該割り当ての結果を示すメモリ管理情報を、図示しないメモリ管理情報格納手段に蓄積する。当該蓄積したメモリ管理情報は、図８である。当該メモリ管理情報が有する情報や、当該メモリ管理情報が示す意味などは、図７と同様であるので、説明を省略する。
　次に、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」により識別されるプロセスの実行が終了したとする。すると、割当手段１４５は、図８のメモリ管理情報から、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」に対応する物理アドレス「０ｘ００００００１１」、「０ｘ００００００１２」、「０ｘ００００００１３」を取得する。そして、割当手段１４５は、図８のメモリ管理情報を、メモリ管理情報格納手段から削除する。
　次に、割当手段１４５は、取得した３つの物理アドレスを、領域識別子格納手段１４１に蓄積する。当該蓄積は、例えば、削除したことを示すフラグを削除することであってもよい。
　次に、オンデマンド確保の例について説明する。上記と同様に、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」により識別されるプロセスが実行されており、当該プロセスがサイズ「１０ＫＢ」の領域の割り当てを要求しているとする。
　次に、領域識別子取得手段１４４は、領域識別子格納手段１４１に１以上の領域識別子が格納されているか否かを判断する。この結果、領域識別子取得手段１４４は、１以上の領域識別子が格納されていないと判断したものとする。
　次に、領域識別子取得手段１４４は、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」により識別されるプロセスが要求するサイズ「１０ＫＢ」に合う３つの物理アドレスを、図５のファイル管理情報から取得する。この結果、領域識別子取得手段１４４は、「０ｘ００００００１１」、「０ｘ００００００１２」、「０ｘ００００００１３」の３つの物理アドレスを取得したものとする。そして、領域識別子取得手段１４４は、当該３つの物理アドレスを、領域識別子格納手段１４１に蓄積する。
　次に、割当手段１４５は、領域識別子格納手段１４１に格納されている３つの物理アドレス「０ｘ００００００１１」、「０ｘ００００００１２」、「０ｘ００００００１３」を取得する。また、割当手段１４５は、当該３つの物理アドレスを、領域識別子格納手段１４１から削除する。
　次に、割当手段１４５は、取得した３つの物理アドレスにより識別される３つの領域を、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」により識別されるプロセスに割り当てる。そして、割当手段１４５は、当該割り当ての結果を示すメモリ管理情報を、図示しないメモリ管理情報格納手段に蓄積する。当該蓄積したメモリ管理情報は、図８である。
　なお、プロセスの実行の終了後のメモリ管理情報の削除などの例については、上記と同様であるので、説明を省略する。
　（例３）
　本例において、ｍｍａｐ方式による領域割当の例について説明する。なお、本例において、ファイル管理情報格納手段１３１には、図５に示すファイル管理情報が格納されているものとする。
　まず、例１と同様に、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」により識別されるプロセスが実行されており、当該プロセスがサイズ「１０ＫＢ」の領域の割当を要求しているとする。
　次に、割当手段１４５は、サイズ「１０ＫＢ」のファイルをＮＶメモリ１１に書き込むためのファイル書込指示を、ファイルシステム部１３に送信する。当該ファイル書込指示は、ファイルのサイズ「１０ＫＢ」を有しているものとする。
　次に、受付部１２は、上記のファイル書込指示を受け付ける。そして、ファイルシステム部１３は、当該ファイル書込指示に従い、任意のファイル識別子を取得する。また、ファイルシステム部１３は、図５のファイル管理情報を用いて、ファイルのサイズ「１０ＫＢ」に合う３つの未使用領域を識別する物理アドレスを取得する。この結果、ファイルシステム部１３は、ファイル識別子「ｆｉｌｅ９９」を取得したものとする。また、ファイルシステム部１３は、「０ｘ０００００００４」、「０ｘ０００００００５」、「０ｘ０００００００６」の物理アドレスを取得したものとする。
　次に、ファイルシステム部１３は、取得した３つの各物理アドレスにより識別される３つの領域に、ファイルを書き込む。そして、ファイルシステム部１３は、当該書き込みの結果を示すファイル管理情報を、ファイル管理情報格納手段１３１に蓄積し、図５のファイル管理情報群に追記する。当該追記後のファイル管理情報は、図９である。当該ファイル管理情報が有する情報や、当該ファイル管理情報が示す意味などは、図５と同様であるので、説明を省略する。
　次に、ファイルシステム部１３は、ファイルを書き込んだ領域を識別する３つの物理アドレスを、メモリ管理部１４に送信する。
　次に、割当手段１４５は、３つの物理アドレス「０ｘ０００００００４」、「０ｘ０００００００５」、「０ｘ０００００００６」を受信する。そして、割当手段１４５は、当該３つの物理アドレスにより識別される３つの領域を、プロセス識別子「ｐｒｏｃ０１」により識別されるプロセスに割り当てる。そして、割当手段１４５は、当該割り当ての結果を示すメモリ管理情報を、図示しないメモリ管理情報格納手段に蓄積する。当該蓄積したメモリ管理情報は、図７である。
　なお、プロセスの実行の終了後のメモリ管理情報の削除などの例については、例１、例２と同様であるので、説明を省略する。
　（例４）
　本例において、情報処理装置１の具体的な実現方法の例について説明する。なお、本例において、ＮＶメモリ１１は、単に「ＮＶメモリ」と表記するものとする。また、情報処理装置１は、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）カーネル（以下、カーネル）であるものとする。
　まず、情報処理装置１を構成するシステムの構成例について説明する。当該構成例を示す図は、図１０である。図１０は、ＮＶメモリとファイルシステムが融合されたシステムを示す概念図である。ＮＶメモリが有する領域を、ストレージとして使用する領域、メインメモリとして使用する領域とに区別することなく、ＮＶメモリをストレージおよびメインメモリの両方に使用できるようにするために、情報処理装置１は、ＮＶメモリが有する領域を、ファイルシステムにより管理する。ＮＶメモリ上のファイルシステムにファイルを格納する場合は、通常と同様に、ファイルのデータを格納するためのブロックが割り当てられる。ファイルに格納されたプログラムテキストおよびデータは、ＸＩＰにより、メインメモリとして直接参照できる。それ以外に、空きメモリ領域を必要とする場合は、ファイルシステムから空きブロックを取得する。図１０のプロセスは、ファイルのテキストをＸＩＰによりマップし、ヒープに必要な領域は空きブロックを取得しマップしている。なお、空きメモリ領域、空きブロックは、共に、未使用領域のことである。
　次に、半直接融合方式の実現方法の例について説明する。半直接融合方式の実装には、ファイルシステムから確保したブロックへの参照を、事前に作成されたファイルに追加および削除する機能が必要となる。ファイルシステムからのブロック確保は、直接融合方式の実装を用いる。また、ブロックへの参照を追加および削除するファイルは、ユーザプログラムから指定する。そのための機能を、キャラクタ型のデバイスドライバとして実装する。
　また、ブロックへの参照を追加および削除するファイルの識別子を受け取るために、デバイスドライバのｉｏｃｔｌインタフェースを使用する。ｉｏｃｔｌインタフェースを実装した関数のプロトタイプ宣言は、例えば、図１１である。
　図１１の関数は、ファイルの識別子として、ファイルディスクリプタを受け取る。その値は、３番目の引数「ａｒｇ」で受け取る。また、当該関数は、「ｆｇｅｔ（）」を用いて、ファイルディスクリプタからｆｉｌｅ構造体を取得する。ｆｉｌｅ構造体はファイルの実体を表すため、そこからｉｎｏｄｅ番号や、ファイルを操作する関数などをたどることができる。ｉｎｏｄｅとは、ファイルシステムのデータ構造であり、公知であるので、詳細な説明を省略する。また、２番目の引数「ｃｍｄ」で、半直接融合方式、間接融合方式（事前確保またはオンデマンド確保）のいずれを用いるかを指定する。
　半直接融合方式は、確保したブロックのファイルシステム内でのオフセットを、参照を追加するファイル内のオフセットとし、ブロックをファイルに追加する。参照の追加および削除のための実装は、ファイルシステムの内部構造に依存するため、使用するファイルシステム（例えば、Ｅｘｔ２やＰＲＡＭＦＳ）のそれぞれに必要である。ＰＲＡＭＦＳの内部構造は単純である。従って、ＰＲＡＭＦＳに実装する場合は、ファイルのｉｎｏｄｅを直接操作する関数を実装する。また、Ｅｘｔ２の内部構造はやや複雑である。従って、Ｅｘｔ２に実装する場合は、可能な限り既存のコードを呼び出すことで、追加と削除を行う実装とする。そのため、Ｅｘｔ２への実装は、余分なブロック確保と解放を伴う冗長な実装となる。
　次に、間接融合方式の実現方法の例について説明する。間接融合方式の実装には、事前およびオンデマンド確保のどちらについても、ファイルに割り当てたブロックのアドレスを取得する機能、メモリ割当には未使用の空きブロックを管理する機能が必要となる。メモリ割当に使用するファイルの識別子は、半直接融合方式で実装したデバイスドライバにより受け取る。また、プロセスからの、メモリアロケータを通した、メモリ割当および解放要求のインタフェースは、直接融合方式と同じである。
　空きブロックの管理には、いわゆるフリーリストを用いる。空きブロックをメインメモリとして割り当てるには、ファイルに割り当てたブロックのアドレスを取得する必要がある。ファイルにブロックを割り当て、そのアドレスを取得するには、ＸＩＰをサポートするファイルシステムが提供するインタフェースである「ｇｅｔ＿ｘｉｐ＿ｍｅｍ（）」を用いる。図１２に示すコードの様に「ｇｅｔ＿ｘｉｐ＿ｍｅｍ（）」を呼び出すことで、ファイル内の「ｏｆｆｓｅｔ」に対応するブロックのカーネル内の仮想アドレスおよび物理ページ番号を、それぞれ「ｋｍｅｍ」、「ｐｆｎ」に受け取ることができる。第３引数は、ブロックを確保するか否かを指定する。図１２の様に「１」を指定するとブロックが確保され、「０」を指定するとブロックは確保されない。
　また、事前確保では、初期化時に、図１２の「ｏｆｆｓｅｔ」を、ファイルの先頭から最後のブロックに対応した値に変更していく。その結果、すべてのブロックが確保され、それらの仮想アドレスおよび物理ページ番号を取得することができる。そして、確保したブロックのアドレスを用いて、フリーリストを作成する。また、オンデマンド確保の場合、ファイルの先頭からブロックを割り当てていくが、フリーリストが空の場合に新たにブロックを確保する。事前確保およびオンデマンド確保のいずれにおいても、メモリ解放時には、ブロックはフリーリストに戻され、ファイルシステムに解放されない。
　上記のように、間接融合方式は、ファイルシステムのインタフェースを用いて実装できるため、ファイルシステムへの変更は不要であり、またファイルシステムごとの実装も不要である。
　次に、ｍｍａｐ方式の実現方法の例について説明する。ｍｍａｐ方式は、ファイルシステムからブロックを確保し、プロセスへのメモリ割当に使用するために、ｍｍａｐシステムコール（以下、適宜、「ｍｍａｐ」）を用いる方式である。従って、ｍｍａｐ方式を実現するために、カーネル内への新規の実装は、不要である。ｍｍａｐ方式によるメモリ割当を行うには、プログラムでメモリ割当を行う際に、ｍｍａｐシステムコールを用いるようにする。しかしながら、既存のプログラムの多くでは、メモリ割当には「ｍａｌｌｏｃ（）」が用いられている。Ｌｉｎｕｘ（登録商標）で標準的に用いられている標準Cライブラリ「ＧＮＵ　Ｌｉｂｃ」では、小さなメモリ割当にはヒープ領域が、大きなメモリ割当には「ｍｍａｐ」により確保された領域が割り当てられるようになっている。この割り当てる領域が小さいか大きいかを判断するための閾値を、図１３の様に変更することで、プログラムを修正せずに、常に「ｍｍａｐ」が用いられるようになる。
　（例５）
　本例において、例４に示した実現方法により実現した情報処理装置１を動作させた実験結果などについて説明する。
　まず、メモリ割当コストの比較の実験結果について説明する。
　（実験環境）
　ＮＶメモリをメインメモリとして持つシステムは、一般的に入手可能な状態ではない。また、アクセス遅延の差、書き込み回数の制限は考慮しないとし、ＤＲＡＭの一部をＮＶメモリとみなして実験を行った。実験には、「Ｉｎｔｅｌ　Ａｔｏｍ　Ｄ２７００　２．１３ＧＨｚ」を用いた。ハイパースレッディング機能はＢＩＯＳで無効化し、１ＣＰＵの状態で計測した。ＤＲＡＭの一部をＮＶメモリとみなすため、８ＧＢのＤＲＡＭを搭載し、当該ＤＲＡＭの後半の４ＧＢの領域をＮＶメモリとして使用することにした。カーネルが認識するＤＲＡＭ領域を制限するために、カーネルに「ｍｅｍ＝１２８Ｍ」オプションを渡し、ＤＲＡＭとしては１２８ＭＢだけ使用する状態で実験を行った。なお、ＤＲＡＭのみの場合の実験は、上記のメインメモリの分割を行わない状態で行った。
　（実験結果）
　メモリ割当コストを計測するため、引数で指定された容量のメモリ領域を確保し、その領域の各ページの先頭部分に対し書き込みを行うプログラムを作成し、実行した。測定結果には、メモリ割当コストのみが含まれ、解放コストは含まれない。実行したのは、ＤＲＡＭのみ、直接融合方式、半直接融合方式、間接融合方式（事前確保およびオンデマンド確保）、ｍｍａｐ方式の５つの方式の場合である。ＤＲＡＭのみの場合を除き、Ｅｘｔ２とＰＲＡＭＦＳの２つのファイルシステムで実行した。当該実行結果は、図１４である。図１４において、横軸は割当メモリサイズ（ＭＢ）、縦軸はＲＤＴＳＣ（Ｒｅａｄ　Ｔｉｍｅ　Ｓｔａｍｐ　Ｃｏｕｎｔｅｒ）により取得した値をクロック値で割ることで得た実行時間（ミリ秒）である。
　実行結果から、以下の３つのことがわかる。
（１）Ｅｘｔ２における半直接融合方式のコストが大きい
（２）ｍｍａｐ方式のコストはＥｘｔ２およびＰＲＡＭＦＳの両方で大きい
（３）最もコストが低いのは間接融合方式（事前確保）である
　間接融合方式（事前確保）と比較して、直接融合方式、半直接融合方式、間接融合方式（オンデマンド確保）、ｍｍａｐ方式の各方式は、ＰＲＡＭＦＳでは、それぞれ２．３％、２．５％、１．２％、２７．９％、コストが大きい。一方、Ｅｘｔ２では、それぞれ５．２％、１１１．５％、３．２％、７３．６％、コストが大きい。間接融合方式（オンデマンド確保）は、より大きなメモリ割当が発生するたびに、ファイルへのブロック割当が発生する。しかしながら、一度割り当てられたブロックは、解放後はフリーリストで管理され再利用されるため、割当コストへの影響は小さい。半直接融合方式は、ＰＲＡＭＦＳではコストへの影響は小さく済んでいる一方で、Ｅｘｔ２のコストは大きくなっている。Ｅｘｔ２での実装は、余分なブロック確保と解放を伴う、冗長なものとなっているため、その影響が大きいと考えられる。ｍｍａｐ方式と他方式との最も際立った違いは、ファイルシステムからのブロック確保の方式にある。間接融合方式では、基本的にはフリーリストから１ブロック取得するだけである。一方、直接融合方式では、フリーリストが空になるたびに、ファイルシステムから複数ブロックを一括確保する。ｍｍａｐ方式では、ページ割当要求に対し、１ブロックずつファイルシステムから確保する必要がある。従って、実験結果から、ファイルシステムからのブロック確保コストの影響を受けること、一括確保の効果が大きいことがわかる。
　次に、ファイルシステムの整合性への影響の実験結果について説明する。
　（実験環境）
　比較に用いるファイルシステムは、ファイルシステムの修復ツールが提供されているＥｘｔ２とする。そして、直接融合方式、半直接融合方式、間接融合方式（事前確保およびｏｎｄｅｍａｎｄ確保）、ｍｍａｐ方式の５つの方式によりメモリ割当を行った場合について比較を行う。当該比較は、メモリ確保を行うプログラムを実行し、５１２ＭＢの領域を確保した状態で強制終了させた場合について、ＯＳ再起動後にファイルシステム修復ツール（ｅ２ｆｓｃｋ）が検出するファイルシステムの不整合報告数により行う。
　ＮＶメモリ上のファイルシステムに対するファイルシステム修復ツールの適用は、異常終了後、再起動してからになる。それには、再起動時にＮＶメモリ領域の内容が保存されている必要があるため、再起動時にメモリが初期化されてしまう実機は使用できない。そこで、ＱＥＭＵ（http://wiki.qemu.org/Main_Page）にＮＶメインメモリのエミュレーション機能を追加したものを、評価環境として用いる。図１５に示すコマンドを実行すると、１２８ＭＢのＤＲＡＭの領域が確保され、また、ファイル「ｎｖｍｅｍｏｒｙ．ｉｍｇ」のすべてが、ＮＶメモリとして物理アドレス「０ｘ１０００００００」からの領域にマッピングされた状態で、ＱＥＭＵが起動する。
　ファイル「ｎｖｍｅｍｏｒｙ．ｉｍｇ」には、異常終了時の内容が、再起動後にも保持される。異常終了は、ＱＥＭＵのプロセスを強制終了することで、模擬する。
　（実験結果）
　ファイルシステム修復ツール（ｅ２ｆｓｃｋ）が検出したファイルシステムの不整合報告の結果は、図１６である。図１６より、直接融合方式では、空きブロック数に異常があるという報告が、合計で６つあった。一方、残りの半直接融合方式、間接融合方式（事前確保およびｏｎｄｅｍａｎｄ確保）、ｍｍａｐ方式では、不整合の報告はなかった。直接融合方式は、ファイルシステムから直接ブロックを確保し、メインメモリへの割り当てに使用するため、どこからも参照されないが使用中のブロックができる。そのため、ファイルシステムの空きブロック数（Ｆｒｅｅ　ｂｌｏｃｋｓ　ｃｏｕｎｔ）に不整合を引き起こす。実験結果では、その空きブロック数の不整合が、ファイルシステム全体と、複数のブロックグループで異なっているという報告が出ており、直接融合方式に直接起因する不整合であると考えられる。空きブロック数の不整合は、比較的軽微な不整合ではあるが、放置すると、ファイルシステムがメモリリーク状態となってしまうため、修復する必要がある。
　半直接融合方式、間接融合方式（事前確保およびｏｎｄｅｍａｎｄ確保）、ｍｍａｐ方式の５つの方式は、メインメモリへの割り当てに使用するために、ファイルシステムから確保したブロックは、すべてファイルから参照される。そのため、行った実験では、不整合を引き起こすことはなかった。しかしながら、これは、どのような場合にも不整合を引き起こさないことを保証するものではない。ファイルシステムに操作を行っている途中での異常終了は、不整合を引き起こす可能性がある。しかしながら、そのような不整合は、通常のファイル操作でも起こりうるものであり、上記の５つの方式によるメモリ割当に起因して起こるわけではない。
　次に、ファイルシステムにおける空き領域管理方式の影響についての検証結果について説明する。
　上記の実験結果より、ファイルシステムからのブロック確保コストの影響が大きいことがわかる。特に、ｍｍａｐ方式では、１ブロックずつ確保するため、ファイルシステムの空き領域管理方式の影響を大きく受ける。そこで、単純な内部構造を持つＰＲＡＭＦＳを対象とし、ファイルシステムにおける空き領域管理方式を、メモリ上の操作に適した構造とすることで、ブロック確保コストを軽減し、その影響を検証する。
　ファイルシステムから１ブロックの確保に必要な操作は、直接融合方式および間接融合方式では、基本的にはフリーリストから要素を１つ取り出すだけである。一方、ｍｍａｐ方式では、ファイルシステムの空き領域管理方式を通してブロック確保を行う。ＰＲＡＭＦＳは、空き領域管理にビットマップを採用しているため、ビットマップの検索コストがかかる。シークに時間のかかるＨＤＤでは、ファイル内部のフラグメントの原因となるため、空きブロックをリストで管理する方式は、通常、使用されない。一方、ビットマップは、あるブロックに近い別の空きブロックを見つけやすく、内部フラグメントを抑制できるため、多くのファイルシステムで用いられている。しかしながら、シーク時間を考慮する必要のないＮＶメモリ上にファイルシステムを構築する場合、検索に時間のかかるビットマップの利点はない。
　ファイルシステムの空き領域管理方式の軽量化が、ｍｍａｐ方式でのメモリ割当コストの軽減につながることを検証するため、ＰＲＡＭＦＳの空き領域管理にリストを用いるように変更した。それにより、間接融合方式と同じコストで、ファイルシステムから１ブロックの確保が可能になる。また、ビットマップデータを置く必要がなくなるため、ファイルシステムの管理領域が小さくなり、その分をデータ領域に使用することができるようになる。
　上記と同様に、各方式でメモリ割当を行うプログラムを実行した。当該実行結果は、図１７である。図１７において、空き領域管理方式にリストを用いるように変更した結果は、「ＰＲＡＭＦＳ２」として示されている。空き領域管理方式の軽量化により、ｍｍａｐ方式によるメモリ割当コストは５８．２％減少している。一方、他方式のコストへの影響は、ほとんど見られない。
　ｍｍａｐ方式のメモリ割当コストが大きく減少したことで、間接融合方式（事前確保）と比較しても４６．８％低く、ｍｍａｐ方式は、最もコストの低い方式となった。このような大きな減少の理由を調査するために、Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｃｏｕｎｔｅｒ（ＰＭＣ）を用いて、実行命令数、キャッシュミスの回数を計測した。また、同じ実験をＱＥＭＵでも行い、実行命令数を計測した。当該結果は、図１８である。図１８において、ＱＥＭＵによるＴＳＣ（Ｔｉｍｅ　Ｓｔａｍｐ　Ｃｏｕｎｔｅｒ）の計測は、実行命令数を表すのに対し、ＡｔｏｍによるＴＳＣの計測は、実行時間を表す。また、図１８において、「Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｒｅｔｉｒｅｄ」は、実行命令数、「ＬＬＣ（Ｌａｓｔ　Ｌｅｖｅｌ　Ｃａｃｈｅ）　Ｍｉｓｓｅｓ」は、すべてのＬ２キャッシュミスの回数、「ＭＥＭ　ＬＯＡＤ　ＲＥＴＩＲＥＤ．Ｌ２　ＨＩＴ」は、Ｌ１データキャッシュをミスしＬ２キャッシュにヒットしたロード命令数、「ＭＥＭ　ＬＯＡＤ　ＲＥＴＩＲＥＤ．Ｌ２　ＭＩＳＳ」は、Ｌ２キャッシュをミスしたロード命令数である。
　ＱＥＭＵにおける実行命令数と、Ａｔｏｍにおける実行命令数は、割り込みの影響があるため完全には一致しないが、近い値となっている。実行命令数では、空き領域管理方式の軽量化により、ｍｍａｐ方式のメモリ割当コストの減少は３７．５％となり、実行時間ほどの大きな減少とはなっていない。実行時間の差を広げる原因となったと考えられるのが、キャッシュミスの回数である。図１８において、「ＬＬＣ　Ｍｉｓｓｅｓ」、「ＭＥＭ　ＬＯＡＤ　ＲＥＴＩＲＥＤ．Ｌ２　ＭＩＳＳ」の両方で、大きな差が見られる。「Ａｔｏｍ　Ｄ２７００」のＬ２キャッシュは、コアあたり５１２ＫＢであり、現在のノートＰＣ用プロセッサと比較しても小さい。従って、空き領域管理方式の軽量化により、アクセスするデータの多くが、Ａｔｏｍのキャッシュにのる効果があったと考えられる。実際に、８ＭＢのＬ３キャッシュを持つ「Ｘｅｏｎ　Ｅ３－１２７０」で実験を行ったところ、メモリ割当コストの減少は２６．０％となり、キャッシュサイズが影響していることを裏付けている。
　以上の実験から、ＮＶメモリ上に構築するファイルシステムは、ＨＤＤとの性質の違いから、異なった内部構造を持つべき場合があり、空き領域管理方式はその１つであることがわかった。
　以上、本実施の形態による情報処理装置１によれば、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する場合に、システムの異常終了時におけるファイルシステムの不整合を減らすことができる。
　なお、本実施の形態において、前述のファイル管理情報、ファイル領域管理情報、メモリ管理情報、メモリ領域管理情報は、例えば、１つの情報で表現されてもよい。当該情報を、領域管理情報とする。領域管理情報は、例えば、ＮＶメモリ１１が配置された物理アドレス空間が有するすべての物理アドレスを有する。当該１以上の各物理アドレスには、例えば、ファイル識別子や、論理アドレス、プロセス識別子、仮想アドレス、当該物理アドレスにより識別される領域が未使用領域であるか使用領域であるかを示すフラグなどが対応付いている。
　また、本実施の形態において、ファイル管理情報は、例えば、一のファイル識別子と、一の領域識別子と、領域の数を示す情報（以下、適宜、領域数情報）とを有する情報であってもよい。この場合、これら３つの情報は、通常、対応付いている。また、この場合、当該一の領域識別子は、通常、当該一のファイル識別子により識別されるファイルが書き込まれている先頭の領域を識別する。また、領域数情報は、通常、当該先頭の領域から連続して書き込まれている領域の数を示す。
　例えば、当該領域識別子が「０ｘ００００００１１」であり、領域数情報が「３」であるとする。この場合、当該ファイル管理情報は、領域識別子「０ｘ００００００１１」、「０ｘ００００００１２」、「０ｘ００００００１３」により識別される３つの領域に、ファイルが書き込まれていることを意味する。
　また、上記の場合、ファイル管理情報は、一のファイル識別子と、一の領域識別子と、領域数情報とを有する情報を１以上有する情報であってもよい。
　また、本実施の形態において、メモリ管理部１４は、ファイル管理情報が有する１以上のファイル識別子のいずれかを取得するファイル識別子取得手段を備えていてもよい。この場合、ファイル識別子取得手段は、通常、ファイル管理情報が有する１以上のファイル識別子を、予め決められた方法により取得する。また、この場合、ファイル管理情報追記手段１４３は、通常、未使用領域検出手段１４２が取得した１以上の領域識別子と、ファイル識別子取得手段が取得した１つのファイル識別子とを対応付け、ファイル管理情報を作成する。
　また、上記各実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよいし、あるいは、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。
　また、上記各実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよいし、あるいは、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。
　また、上記各実施の形態における情報処理装置を実現するソフトウェアは、例えば、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、不揮発性の記録媒体であるＮＶメモリにアクセス可能なコンピュータを、前記ＮＶメモリに保存されている１以上のファイルを管理するファイルシステム部と、実行中のプロセスからの要求に応じて、前記ファイルシステム部がファイルとして使用し得る前記ＮＶメモリの領域を確保し、当該確保した領域を当該プロセスに割り当てるメモリ管理部として機能させるためのプログラムである。
　なお、上記プログラムにおいて、上記プログラムが実現する機能には、ハードウェアでしか実現できない機能は含まれない。
　また、上記プログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよいし、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ－ＲＯＭなどの光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。
　また、上記プログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよいし、複数であってもよい。つまり、集中処理を行ってもよいし、あるいは分散処理を行ってもよい。
　また、図１９は、前述のプログラムを実行して、前述の実施の形態の情報処理装置等を実現するコンピュータシステム９の概観図である。前述の実施の形態は、コンピュータハードウェア、およびその上で実行されるコンピュータプログラムで実現され得る。
　図１９において、コンピュータシステム９は、ＣＤ－ＲＯＭドライブ９０１１、ＦＤドライブ９０１２を含むコンピュータ９０１と、キーボード９０２と、マウス９０３と、モニタ９０４とを備える。
　図２０は、コンピュータシステム９のブロック図である。図２０において、コンピュータ９０１は、ＣＤ－ＲＯＭドライブ９０１１、ＦＤドライブ９０１２に加えて、ＭＰＵ９０１３と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのＲＯＭ９０１４と、ＭＰＵ９０１３に接続され、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶するとともに一時記憶空間を提供するためのＲＡＭ９０１５と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、およびデータを記憶するためのハードディスク９０１６と、ＣＤ－ＲＯＭドライブ９０１１、ＦＤドライブ９０１２、ＭＰＵ９０１３等を相互に接続するバス９０１７とを備える。ここでは図示しないが、コンピュータ９０１は、さらに、ＬＡＮへの接続を提供するネットワークカードを備えていてもよい。
　コンピュータシステム９に、前述の実施の形態の情報処理装置等の機能を実行させるプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ９１０１、またはＦＤ９１０２に記憶されて、ＣＤ－ＲＯＭドライブ９０１１またはＦＤドライブ９０１２に挿入され、さらにハードディスク９０１６に転送されてもよい。これに代えて、プログラムは、図示しないネットワークを介してコンピュータ９０１に送信され、ハードディスク９０１６に記憶されてもよい。プログラムは実行の際にＲＡＭ９０１５にロードされる。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ９１０１、ＦＤ９１０２またはネットワークから直接、ロードされてもよい。
　プログラムは、コンピュータ９０１に、前述の実施の形態の情報処理装置等の機能を実行させるオペレーティングシステム（ＯＳ）、またはサードパーティープログラム等は、必ずしも含まなくてもよい。プログラムは、制御された態様で適切な機能（モジュール）を呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいればよい。コンピュータシステム９がどのように動作するかは周知であり、詳細な説明は省略する。
　本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
　以上のように、本発明にかかる情報処理装置は、ＮＶメモリをメインメモリおよびストレージとして使用する場合に、システムの異常終了時におけるファイルシステムの不整合を減らすことができるという効果を有し、オペレーティングシステムの一機能等として有用である。
　１　情報処理装置
　１１　ＮＶメモリ
　１２　受付部
　１３　ファイルシステム部
　１４　メモリ管理部
　１３１　ファイル管理情報格納手段
　１４１　領域識別子格納手段
　１４２　未使用領域検出手段
　１４３　ファイル管理情報追記手段
　１４４　領域識別子取得手段
　１４５　割当手段

Claims (8)

  1. 　不揮発性の記録媒体であるＮＶメモリと、
    　前記ＮＶメモリに保存されている１以上のファイルを管理するファイルシステム部と、
    　実行中のプロセスからの要求に応じて、前記ファイルシステム部がファイルとして使用し得る前記ＮＶメモリの領域を確保し、当該確保した領域を当該プロセスに割り当てるメモリ管理部と
    　を備える情報処理装置。
  2. 　前記ファイルシステム部は、
    　１以上のファイルを管理するための情報であり、ファイルを識別するファイル識別子と、当該ファイルに対応する１以上のＮＶメモリの領域を識別する領域識別子とが対応付いた情報である１以上のファイル管理情報が格納されるファイル管理情報格納手段
    　を備え、
    　前記メモリ管理部は、
    　実行中のプロセスからの要求に応じて、当該プロセスに割り当てる前記ＮＶメモリの領域を確保するために、前記ファイル管理情報を用いて、使用されていない前記ＮＶメモリの領域である未使用領域を検出し、当該未使用領域を識別する１以上の領域識別子を取得する未使用領域検出手段と、
    　前記未使用領域検出手段が取得した１以上の領域識別子と、前記ファイル管理情報が有する１以上のファイル識別子のいずれかとが対応付いたファイル管理情報を、前記ファイル管理情報格納手段に追記するファイル管理情報追記手段と
    　を備える
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 　前記ファイルシステム部は、
    　１以上のファイルを管理するための情報であり、ファイルを識別するファイル識別子と、当該ファイルに対応する１以上のＮＶメモリの領域を識別する領域識別子とが対応付いた情報であるファイル管理情報が格納されるファイル管理情報格納手段
    　を備え、
    　前記メモリ管理部は、
    　１以上の領域識別子が格納される領域識別子格納手段と、
    　前記ファイル管理情報格納手段から、１以上の領域識別子を取得し、当該取得した領域識別子を前記領域識別子格納手段に蓄積する領域識別子取得手段と、
    　実行中のプロセスからの要求に応じて、前記領域識別子格納手段に格納されている１以上の領域識別子のうちのいずれかにより識別されるＮＶメモリの領域を当該プロセスに対して割り当てる割当手段と
    　を備える
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  4. 　前記領域識別子取得手段は、
    　所定のタイミングで、前記ファイル管理情報格納手段から、すべての領域識別子を取得し、当該取得した領域識別子を前記領域識別子格納手段に蓄積する
    　請求項３に記載の情報処理装置。
  5. 　前記領域識別子取得手段は、
    　実行中のプロセスからの要求に応じて、前記領域識別子格納手段に１以上の領域識別子が格納されているか否かを判断し、格納されていない場合に、前記ファイル管理情報格納手段から、１以上の領域識別子を取得し、当該取得した領域識別子を前記領域識別子格納手段に蓄積する
    　請求項３に記載の情報処理装置。
  6. 　前記ファイルシステム部は、
    　実行中のプロセスからの要求に応じて、当該プロセスが要求したサイズと同サイズのファイルを、前記ＮＶメモリの領域に書き込み、
    　前記メモリ管理部は、
    　実行中のプロセスからの要求に応じて、前記ファイルシステム部がファイルを書き込んだＮＶメモリの領域を、当該プロセスに割り当てる
    　請求項１に記載の情報処理装置。
  7. 　不揮発性の記録媒体であるＮＶメモリと、ファイルシステム部と、メモリ管理部とを用いて行われる情報処理方法であって、
    　前記ファイルシステム部が、
    　前記ＮＶメモリに保存されている１以上のファイルを管理するファイルシステムステップと、
    　前記メモリ管理部が、
    　実行中のプロセスからの要求に応じて、前記ファイルシステム部がファイルとして使用し得る前記ＮＶメモリの領域を確保し、当該確保した領域を当該プロセスに割り当てるメモリ管理ステップと
    　を備える情報処理方法。
  8. 　不揮発性の記録媒体であるＮＶメモリにアクセス可能なコンピュータを、
    　前記ＮＶメモリに保存されている１以上のファイルを管理するファイルシステム部と、
    　実行中のプロセスからの要求に応じて、前記ファイルシステム部がファイルとして使用し得る前記ＮＶメモリの領域を確保し、当該確保した領域を当該プロセスに割り当てるメモリ管理部と
    　として機能させるためのプログラム。
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