(57)【要約】【課題】コンピュータベースの映像機器におけるファイルシステムは、ハードディスクの帯域に上限があり、多数のアクセス要求が発生した場合は、１本当たり帯域が減少し、また、映像音声の実時間性を維持するように設計されておらず、映像再生中にファイルコピーなどの別アクセスが発生した場合に、映像を優先的に処理することが出来ない。また、ネットワークを経由してファイルをアクセスする場合は、データが小さく分割されアクセス時の実効的な帯域が減少し、実時間性が失われてコマ落ちなど、映像品位を低下させるような現象が発生する。【解決手段】ディスクアクセスの優先順位を指定し、優先順位に応じてアクセスを実行し、映像音声などの実時間性の要求されるアクセスに対して帯域を保証することと、バッファ機能によるデータブロック分割時のアクセスパフォーマンスの改善により、高品位な映像音声の記録再生を実現する。【選択図】　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイルを格納するデータ格納部と、前記ファイルの論理ブロックを物理ブロックに対応づけてデータ配置情報を管理するファイルシステムと、前記データ格納部へのデータインタフェース部と、前記ファイルにアクセスする一つ以上のアプリケーションを備え、前記アプリケーションが前記ファイルにアクセスする時の帯域を設定する手段と、前記帯域に基づき前記アプリケーションが前記ファイルへのアクセス完了すべき時間を示すデッドラインを計算する手段と、前記デッドラインに基づき前記ファイルへのアクセス制御を行う手段とを持つことを特徴とする帯域管理ファイルシステム装置。
【請求項２】
ファイルを格納するデータ格納部と、前記ファイルの論理ブロックを物理ブロックに対応づけてデータ配置情報を管理するファイルシステムと、前記データ格納部へのデータインタフェース部と、前記ファイルにアクセスする一つ以上のアプリケーションを備え、前記アプリケーションが前記ファイルにアクセスする時の優先度を設定する手段と前記優先度に基づき優先度別アクセス格納列に振り分ける手段と、前記優先度に基づき前記ファイルへのアクセス制御を行う手段とを持つことを特徴とする帯域管理ファイルシステム装置。
【請求項３】
ファイルを格納するデータ格納部と、前記ファイルの論理ブロックを物理ブロックに対応づけてデータ配置情報を管理するファイルシステムと前記データ格納部へのデータインタフェース部と、前記ファイルにアクセスする一つ以上のアプリケーションを備え、前記アプリケーションが前記ファイルにアクセスする時の帯域を設定する手段と、前記帯域に基づき前記アプリケーションが前記ファイルへのアクセス完了すべき時間を示すデッドラインを計算する手段と、前記デッドラインに基づき前記ファイルへのアクセス制御を行う手段と、前記ファイルにアクセスする時の優先度を設定する手段と、前記優先度に基づき優先度別アクセス格納列に振り分ける手段と、前記優先度に基づき前記ファイルへのアクセス制御を行う手段とを持つことを特徴とする帯域管理ファイルシステム装置。
【請求項４】
ファイルを格納するデータ格納部と、前記ファイルの論理ブロックを物理ブロックに対応づけてデータ配置情報を管理するファイルシステムと、前記データ格納部へのデータインタフェース部と、前記ファイルにアクセスする一つ以上のアプリケーションを備え、前記アプリケーションが前記ファイルにデータを書き込む時に前記データのサイズがある一定以下の時には前記データをメモリバッファに一旦格納し、前記バッファが一杯になった時点で、前記ファイルに書き込むことを特徴とする帯域管理ファイルシステム装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の帯域管理ファイルシステムの各手段、または各部の全部あるいは一部の機能をコンピュータにより実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の帯域管理ファイルシステムの各手段、または各部の全部あるいは一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするプログラム記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リアルタイム性が要求される映像・音声などを扱うノンリニア編集機・ビデオサーバに関するファイルシステム装置、およびその動作のプログラムと、これを記録したプログラム記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファイルを利用したコンピュータベースの映像機器としては、ノンリニア編集機やビデオサーバなどがあり、従来技術について図８に示したノンリニア編集機を例に説明する。同図に示すように、従来のノンリニア編集機８０１は映像音声用データ格納部８０２を備え、ノンリニアアプリケーション８０３は、一般的にはＦＡＴやＮＴＦＳなどのファイルシステム８０４を通して、ＳＣＳＩなどのデータインタフェース部８０５に接続されたデータ格納部８０２にアクセスを行い、ＧＵＩ上または別に接続されたＮＴＳＣモニタ８０６に映像を出力する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディスクのアクセス帯域には上限があるため、多数のアクセス要求が発生した場合は、１本当たり帯域が減少してしまう。さらに、たとえばネットワークを経由してファイルをやりとりする場合は、データが小さく分割されアクセス時の実質的な帯域は減少する。
【０００４】
これに対し、従来のノンリニア編集機のファイルシステムは、映像音声のリアルタイム性を維持するように設計されておらず、アクセスコマンドを受け取った順に処理するため、例えば映像再生中にファイルコピーなどのリアルタイム性を要求しない別アクセスが発生した場合に、映像を優先的に処理することが出来なかったり、小さく分割されたデータに対するアクセスにより、リアルタイム性が失われてコマ落ちなど、映像品位を低下させるような現象が発生する可能性があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明は、「ファイルを格納するデータ格納部と前記ファイルの論理ブロックを物理ブロックに対応づけてデータ配置情報を管理するファイルシステムと前記データ格納部へのデータインタフェース部と前記ファイルにアクセスする一つ以上のアプリケーションを備え、前記アプリケーションが前記ファイルにアクセスする時の帯域を設定する手段と前記帯域に基づき前記アプリケーションが前記ファイルへのアクセス完了すべき時間を示すデッドラインを計算する手段と、前記デッドラインに基づき前記ファイルへのアクセス制御を行う手段を持つことを特徴とする帯域管理ファイルシステム装置。」であり、これにより、優先度の高い要求をアプリケーションが指定した時間以内で処理することが可能となり、映像や音声などのリアルタイム性を求められるデータに対して、高品位な映像音声の記録再生が可能となる。
【０００６】
本発明の第２の発明は、「ファイルを格納するデータ格納部と前記ファイルの論理ブロックを物理ブロックに対応づけてデータ配置情報を管理するファイルシステムと前記データ格納部へのデータインタフェース部と前記ファイルにアクセスする一つ以上のアプリケーションを備え、前記アプリケーションが前記ファイルにアクセスする時の優先度を設定する手段と前記優先度に基づき優先度別アクセス格納列に振り分ける手段と、前記優先度に基づき前記ファイルへのアクセス制御を行う手段を持つことを特徴とする帯域管理ファイルシステム装置。」であり、これにより、優先度の高い要求を優先的に処理することが可能となり、映像や音声などのリアルタイム性を求められるデータに対して、高品位な映像音声の記録再生が可能となる。
【０００７】
本発明の第３の発明は、「ファイルを格納するデータ格納部と前記ファイルの論理ブロックを物理ブロックに対応づけてデータ配置情報を管理するファイルシステムと前記データ格納部へのデータインタフェース部と前記ファイルにアクセスする一つ以上のアプリケーションを備え、前記アプリケーションが前記ファイルにアクセスする時の帯域を設定する手段と前記帯域に基づき前記アプリケーションが前記ファイルへのアクセス完了すべき時間を示すデッドラインを計算する手段と、前記デッドラインに基づき前記ファイルへのアクセス制御を行う手段と前記ファイルにアクセスする時の優先度を設定する手段と前記優先度に基づき優先度別アクセス格納列に振り分ける手段と、前記優先度に基づき前記ファイルへのアクセス制御を行う手段を持つことを特徴とする帯域管理ファイルシステム装置。」であり、これにより、アプリケーションが指定した優先度とデッドラインを用いて、優先度の高い要求を優先的に処理することが可能となり、映像や音声などのリアルタイム性を求められるデータに対して、高品位な映像音声の記録再生が可能となる。
【０００８】
本発明の第４の発明は、「ファイルを格納するデータ格納部と前記ファイルの論理ブロックを物理ブロックに対応づけてデータ配置情報を管理するファイルシステムと前記データ格納部へのデータインタフェース部と前記ファイルにアクセスする一つ以上のアプリケーションを備え、前記アプリケーションが前記ファイルにデータを書き込む時に前記データのサイズがある一定以下の時には前記データをメモリバッファに一旦格納し、前記バッファが一杯になった時点で、前記ファイルに書き込むことを特徴とする帯域管理ファイルシステム装置。」であり、これにより、大きなサイズでデータを書き込むことが可能になり、映像や音声などのリアルタイム性を求められるデータの書き込むを可能にする。
【０００９】
また、本発明の第５または第６の発明は、「上記第１〜４の発明のいずれかの帯域管理ファイルシステムの各手段、または各部の全部あるいは一部の機能をコンピュータにより実行させることを特徴とするプログラム、またはこのプログラムを記録したプログラム記録媒体。」である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる帯域管理ファイルシステム装置の実施形態について、図を用いて説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における帯域管理ファイルシステム装置の構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１において、８０１はノンリニア編集機、１０２はファイルシステム、８０２はデータ格納部、８０３はノンリニア編集機能を持つアプリケーション、８０５はデータインタフェース部である。通常、データ格納部８０２は一つ以上のディスクから成り、データインタフェース部８０５はＳＣＳＩなどのインタフェースを持つカードから成る。
【００１３】
図２に、本実施例におけるファイルシステム１０２の構成を示す。図２において、２０１はアプリケーションからのファイルアクセスコマンドを格納するためのコマンドキュー格納部である。２０２は前記のファイルアクセスコマンドを格納するコマンドキューである。
【００１４】
２０３はアプリケーションから発行されたファイルアクセスコマンドに対してデッドラインを計算するデッドライン計算モジュールである。２０４はデッドラインを付与されたファイルアクセスコマンドをコマンドキュー２０２にデッドラインの短い方からソーティングして格納するコマンド格納スレッドである。
【００１５】
２０５は、コマンドキュー２０２に現在のタイムスロットに処理すべきコマンドがあればそれを処理するスケジューリングスレッドである。２０６はタイムスロット処理を行うタイマーであり、２０７はコマンドキューから現在のタイムスロットにあるファイルアクセスコマンドを取得する取得モジュールである。２０８はディスクに対してファイルアクセスコマンドを発行するファイルアクセスコマンド発行モジュールである。２０９はアプリケーション８０３がファイルシステム１０２に対して発行したファイルアクセスコマンドである。
【００１６】
ファイルシステム１０２は、各ファイルの属性情報の一つとして各ファイルにアクセスする帯域を設定および取得できる機能をアプリケーションに提供している。アプリケーションは、この機能を用いてファイルに対して帯域設定を行うことができる。アプリケーションがファイルアクセスコマンドを発行するとそのコマンドはまずデッドライン計算モジュール２０３で処理する。デッドライン計算モジュール２０３は、各アプリケーションの発行した過去の処理時間およびアクセスするファイルに設定された帯域を基にデッドラインを計算する。
【００１７】
デッドライン計算モジュールが行うデッドラインの計算方法を図３を用いて説明する。アクセス帯域１０Ｍｂｐｓが設定されたファイルに対してアクセスブロック１ＭＢでアクセスする場合には、平均８３６ｍｓｅｃでアクセスする必要がある。しかし、ファイルへのアクセスを出す時間（Ｒｅｑ）によっては図３に示すようにデッドラインの長さが変化する。例えば、Ｒｅｑ２は早めにファイルアクセスコマンドを発行しているので８３８ｍｓｅｃより長めになり、Ｒｅｑ３は発行された時間が遅くなっているので、負の数になる。
【００１８】
コマンド格納スレッド２０４は、デッドライン計算モジュール２０３で算出したデッドラインを付加したファイルアクセスコマンド２０９をコマンドキュー２０２に格納する。スケジューリングスレッド２０５は現在のタイムスロット内で処理すべきコマンドがあるかを取得モジュール２０７で判断を行い、取得モジュール２０７で取得すべきと判断されたらファイルアクセスコマンド発行モジュール２０８にファイルアクセスコマンド２０９を送付する。
【００１９】
タイマー２０６は一定間隔でタイマーイベントを発行し制御を次のモジュールに渡す機能ブロックである。
【００２０】
図４を用いてファイルアクセスコマンド発行モジュール２０８がどのようにファイルアクセスコマンドを発行するかを説明する。ここではコマンドキュー２０２に格納されているファイルアクセスコマンドＡ１，Ａ２，Ａ３のデッドラインをそれぞれ５，１５，２５とする。図４に示すタイムスロットの長さを１０とする。
【００２１】
タイマー２０６は１０間隔で取得モジュール２０７に制御を渡すことになる。
【００２２】
ファイルアクセスコマンドＡ１，Ａ２，Ａ３は図４に示しているように、各タイムスロット毎にファイルアクセスコマンドを発行する。
【００２３】
このような処理により、優先度の高い要求を優先的に処理することが可能となる、本実施例のノンリニア編集機においては、映像や音声などの実時間性を求められるデータに対して、その要求を優先的に処理し、高品位な映像音声の記録再生が可能となる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図５は本発明における第２の実施の形態における帯域管理ファイルシステム装置の構成を示すブロック図である。図５において、５０１はファイルアクセスコマンド２０９の優先度（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）によってファイルアクセスコマンド２０９を振り分けるコマンド振り分けモジュールである。５０２は高優先度コマンドキュー、５０３は低優先度コマンドキュー、５０４は非優先度コマンドキューである。５０５は高優先度コマンドキュー５０２向け取得モジュール、５０６は低優先度コマンドキュー５０３向け取得モジュール、５０７は非優先度コマンドキュー５０４向け取得モジュールである。
【００２５】
図２において、アプリケーションはファイルアクセスコマンドを優先モードおよび通常モードで発行することができる。高優先度コマンドキュー５０２および低優先度コマンドキュー５０３はそれぞれ、アプリケーションから優先モードを指定されたファイルアクセスの書き込み、読み込みのコマンドをそれぞれ格納する。一方、非優先度コマンドキュー５０４はの、通常のモードが指定されているアクセスのコマンドを格納する。アプリケーションは、ファイルをオープンする際に、アクセスのモードを優先か通常で指定する。なお、通常の場合は従来のファイルシステムと同様に動作する。
【００２６】
次に、アプリケーションからアクセスの要求２０９があった場合の動作を述べる。コマンド格納スレッド２０４内のコマンド振り分けモジュール５０１は、ファイルアクセスコマンド２０９が優先モードでの書き込み、優先モードでの読み込み、通常モードでの読み込み／書き込みかによって、ファイルアクセスコマンド２０９を各対応するコマンドキュー５０２，５０３，５０４に振り分ける。
【００２７】
各コマンドキュー５０２，５０３，５０４は、タイムスロット番号Ｎによって実際に各コマンドキュー５０２，５０３，５０４に格納されているファイルアクセスコマンドをチェックする。タイムスロット番号Ｎとは、図４に示しているタイムスロット０、タイムスロット１のようにタイムスロット間隔時間が経過する毎に一つ増える。ここではタイムスロットＮを６で割った余りＭを用いて次のような処理を行う。タイマー２０６は一定間隔でタイマーイベントを発行し制御を次のモジュールに渡す機能ブロックである。
【００２８】
▲１▼Ｍが１、３もしくは５であり、かつ高優先度コマンドキュー５０２に、ファイルアクセスコマンド２０９があればファイルアクセスコマンド発行モジュール２０８にファイルアクセスコマンド２０９を渡し、次のタイムスロットをタイマー２０６で待つ。そうでなければ▲２▼を実行。
【００２９】
▲２▼Ｍが２もしくは４であり、かつ低優先度コマンドキュー５０３に、ファイルアクセスコマンド２０９があればファイルアクセスコマンド発行モジュール２０８にファイルアクセスコマンド２０９を渡し、次のタイムスロットをタイマー２０６で待つ。そうでなければ▲３▼を実行。
【００３０】
▲３▼非優先度コマンドキュー５０４に、ファイルアクセスコマンド２０９があればファイルアクセスコマンド発行モジュール２０８にファイルアクセスコマンド２０９を渡す。無ければ次のタイムスロットをタイマー２０６で待つ。
【００３１】
このような処理により、優先度の高い要求を優先的に処理することが可能となる、本実施例のノンリニア編集機においては、映像や音声などの実時間性を求められるデータに対して、その要求を優先的に処理し、高品位な映像音声の記録再生が可能となる。
【００３２】
（第３の実施形態）
図６は本発明における第３の実施形態における帯域管理ファイルシステム装置の構成を示すブロック図である。ここでは既に説明した第２の実施形態と異なる点を説明する。図６はデッドライン計算モジュールであり、機能は第１の実施形態で説明したこのと同じである。６０１は高優先度コマンドキュー５０２向け取得モジュール、６０２は低優先度コマンドキュー５０３向け取得モジュール、６０３は非優先度コマンドキュー５０４向け取得モジュールである。各取得モジュール６０１，６０２，６０３が第２の実施形態における各取得モジュールと異なるのは、本実施例における各取得モジュール６０１，６０２，６０３はファイルアクセスコマンド２０９に付与されたデッドラインが次に回ってくるタイムスロットまでに処理すべきかを判断し次に回ってくるタイムスロットまでに処理すべきと判断するファイルアクセスコマンド２０９をファイルアクセスコマンド発行モジュール２０８に渡す点である。非優先コマンドキュー５０４に格納されるファイルアクセスコマンド２０９はデッドラインを持っていないので、非優先度コマンドキュー５０４向け取得モジュール６０３ではデッドラインは見る必要はない。
【００３３】
これら取得モジュール６０１，６０２，６０３のアルゴリズムを次に記載する。
【００３４】
▲１▼Ｍが１、３もしくは５であり、かつ高優先度コマンドキュー５０２に、ファイルアクセスコマンド２０９があり、そのデッドラインが次に高優先度コマンドキュー５０２向け取得モジュールに回ってくるタイムスロットまでに処理すべきであれば、ファイルアクセスコマンド発行モジュール２０８にファイルアクセスコマンド２０９を渡し、次のタイムスロットをタイマー２０６で待つ。そうでなければ▲２▼を実行。
【００３５】
▲２▼Ｍが２もしくは４であり、かつ低優先度コマンドキュー５０３に、ファイルアクセスコマンド２０９があり、そのデッドラインが次に低優先度コマンドキュー５０３向け取得モジュールに回ってくるタイムスロットまでに処理すべきであれば、ファイルアクセスコマンド発行モジュール２０８にファイルアクセスコマンド２０９を渡し、次のタイムスロットをタイマー２０６で待つ。そうでなければ▲３▼を実行。
【００３６】
▲３▼非優先度コマンドキュー５０４に、ファイルアクセスコマンド２０９があればファイルアクセスコマンド発行モジュール２０８にファイルアクセスコマンド２０９を渡す。無ければ次のタイムスロットをタイマー２０６で待つ。
【００３７】
このように、優先度の高い要求を優先的に処理する一方、必要以上の帯域を占有せずに、他の低優先度の要求も空き帯域を使用して処理することが可能となり、本実施例のノンリニア編集機においては、映像や音声などの実時間性を求められるデータに対して、その帯域を保証し、通常のファイルアクセスが発生しても、高品位を保ったままの映像音声の記録再生が可能となる。
【００３８】
（第４の実施形態）
図７は本発明における第４の実施の形態における帯域管理ファイルシステム装置の構成を示すブロック図である。図７において、７０１はアプリケーション内部で保持されている書き込みデータ用のユーザバッファであり、７０２はアプリケーション内部で保持されている書き込みデータ用のカーネルバッファである。
【００３９】
アプリケーション８０３からファイル書き込みのコマンドを受けた場合、ファイルシステム５０２は、予め定められているデータサイズと比較を行い、それ以上のサイズのデータを書き込むよう要求された場合は、７０３で示すように、アプリケーション内ユーザーバッファ７０１の内容を直接データ格納部８０２に書き込む。一方、予め定められたデータサイズより小さいサイズのデータを書き込むよう要求された場合は、７０４の様に、ファイルシステムはユーザーバッファ７０１の内容をカーネルバッファ７０２にコピーすることで、アプリケーション８０３に書き込み終了を通知する。
【００４０】
ファイルがクローズされることなく、さらに次のアドレスに書き込む要求を受け取ったら、カーネルバッファ７０２内の前回の続きのアドレスに書き込みデータのコピー７０４を繰り返し、バッファが一杯になった時点で実際にディスクに対する書き込み７０５を行う。また、ファイルのクローズを要求された場合は、直ちにバッファの内容をディスクに書き込み（７０５）、その後、クローズ処理を実行する。
【００４１】
このような処理により、大きなデータサイズの書き込みは、バッファ間のコピーを省略することで高速化を図る一方で、例えばネットワークを経由してデータが書き込まれるような場合に、小さなデータを何度もディスクに書き込むことで発生するオーバーヘッドを低減し、パフォーマンスを維持する事で映像音声などのデータに対して、コマ落ちなどのない高品位な記録が可能となる。
【００４２】
なお実施形態１〜４では、データ格納部を接続するインターフェースにＳＣＳＩを用いているが、他にも、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、ファイバチャネル、ＩＤＥなどハードディスクが接続可能なインターフェースであれば同様に実現できる。また、実施形態２および３では、優先度を３段階にしているが複数であれば同様の効果が得られる。また、格納するコマンドも、本実施例の優先順位に限定されるものではない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の帯域管理ファイルシステム装置は、ファイルアクセス時のリアルタイム性を考慮してファイルアクセスの管理を行うことができるので、ノンリニア編集機やビデオサーバなどのリアルタイム性を保証するファイルアクセスが必要な機器で動画を途切れなく読み書きでき、その信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における帯域管理ファイルシステム装置の構成図
【図２】本発明の第１の実施形態における帯域管理ファイルシステム装置のファイルシステムの構成を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態における帯域管理ファイルシステム装置のデッドラインの計算方法を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態における帯域管理ファイルシステム装置のファイルアクセスコマンドをディスクに発行するタイミングを示す図
【図５】本発明の第２の実施形態における帯域管理ファイルシステム装置のファイルシステムの構成を示す図
【図６】本発明の第３の実施形態における帯域管理ファイルシステム装置のファイルシステムの構成を示す図
【図７】本発明の第１の実施形態における帯域管理ファイルシステム装置の構成図
【図８】従来例の構成図
【符号の説明】
１０２　ファイルシステム
２０１　コマンドキュー格納部
２０２　コマンドキュー
２０３　デッドライン計算モジュール
２０４　コマンド格納スレッド
２０５　スケジューリングスレッド
２０６　タイマー
２０７　取得モジュール
２０８　ファイルアクセスコマンド発行モジュール
２０９　ファイルアクセスコマンド
５０１　コマンド振り分けモジュール
５０２　高優先度コマンドキュー
５０３　低優先度コマンドキュー
５０４　非優先度コマンドキュー
５０５　高優先度コマンドキュー５０２向け取得モジュール
５０６　高優先度コマンドキュー５０２向け取得モジュール
５０７　高優先度コマンドキュー５０２向け取得モジュール
６０１　高優先度コマンドキュー５０２向け取得モジュール
６０２　高優先度コマンドキュー５０２向け取得モジュール
６０３　高優先度コマンドキュー５０２向け取得モジュール
７０１　ユーザバッファ
７０２　カーネルバッファ
８０１　ノンリニア編集機
８０２　データ格納部
８０３　ノンリニアアプリケーション
８０４　従来のファイルシステム
８０５　ＳＣＳＩドライバ＆カード
８０６　ＮＴＳＣモニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004104212.tif 000009
【図８】
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