(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを読み書きする機能を有する記録装置であって、
アクセスの頻度が高いデータを記録する高アクセス領域を設け、
前記高アクセス領域以外の領域から、前記高アクセス領域と同じかそれ以上の大きさの領域を確保する手段と、
前記高アクセス領域の前記データを、確保した前記領域にコピーする手段と、
確保した前記領域に存在するデータを、前記高アクセス領域であった領域にコピーする手段と、
コピー開始のトリガを与える手段と、
コピーにより変更される前記高アクセス領域のアドレスを変更する手段と、を備え、
前記高アクセス領域の前記データを、確保した前記領域にコピーする前記手段は、
アドレスを変更する前記手段により変更されたアドレスによって示される前記高アクセス領域の前記データを、該高アクセス領域以外の領域であって、予め定められた所定の順序で指定される領域に、順次コピーすることを特徴とする記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載の記録装置であって、
移動用バッファ領域を設け、
前記高アクセス領域のデータを、確保した前記領域にコピーする代わりに、前記移動用バッファ領域にコピーし、確保した前記領域に存在するデータを前記高アクセス領域であった領域にコピーした後に、前記移動用バッファのデータを、確保した前記領域にコピーする手段を有することを特徴とする記録装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の記録装置であって、前記コピー開始のトリガを与える手段は、所定の時間毎にトリガを与える手段であることを特徴とする記録装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の記録装置であって、前記コピー開始のトリガを与える手段は、前記高アクセス領域への読み書きの回数が設定値を超えたことを検出した場合にトリガを与える手段であることを特徴とする記録装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項記載の記録装置であって、コピーにより変更される前記高アクセス領域のアドレスを変更する前記手段は、ファイルシステムのマッピングテーブルを変更する手段であることを特徴とする記録装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項記載の記録装置であって、前記コピー開始のトリガは、該記録装置の外部の装置から与えられることを特徴とする記録装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項記載の記録装置であって、該記録装置はハードディスクドライブであることを特徴とする記録装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項記載の記録装置であって、該記録装置はフラッシュメモリであることを特徴とする記録装置。
【請求項９】
データを読み書きする記録装置における記録方法であって、
アクセスの頻度が高いデータを記録する高アクセス領域を設け、
前記高アクセス領域以外の領域から、前記高アクセス領域と同じかそれ以上の大きさの領域を確保し、
前記高アクセス領域の前記データを、確保した前記領域にコピーし、
確保した前記領域に存在するデータを、前記高アクセス領域であった領域にコピーし、
コピーにより変更される前記高アクセス領域のアドレスを変更し、
変更された前記アドレスによって示される前記高アクセス領域の前記データを、該高アクセス領域以外領域であって、予め定められた順序で指定される領域に、順次コピーすることを特徴とする記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量化の著しいハードディスクは、サーバ・パーソナルコンピュータのみならず、録画装置（ハードディスクレコーダ）やカーナビゲーションシステム、オーディオコンポなど、様々な機器に搭載されている。ハードディスク(HDD: Hard Disk Drive)は高速回転する円盤上の磁性体に磁気ヘッドを用いてデータを読み書きするが、機械駆動する部品が多く、不揮発半導体メモリ（フラッシュメモリなど）に比較して故障の多いデバイスである。故障率低減のため、主にハードウェアの耐久性向上の観点から対策が施されている。
【０００３】
一方、故障率はHDDの使用方法によっても変化する。例えば、HDDにデータを書き込み、直後に消去して同一サイズのデータを次に書き込むと、次の書き込みは通常同一領域に行われる。本動作を繰り返すと、HDDの同一領域を繰り返し使用することになり、故障率が上昇する。同様に、特定の使用領域のアクセス回数が高いと、故障率上昇の原因となる。
HDDに映像を記録する場合、通常連続領域に保存する。理由として、連続領域のほうが読み出し／書き込みが高速になるからである。
【０００４】
一方、近年映像等コンテンツに関する情報（コンテンツメタデータ）などを大量に蓄積する場合がある。このようなメタデータは通常数Kバイト程度の大きさであり、読み出しの速いランダムアクセスに適したファイルシステムで保存する。
【０００５】
つまり、映像とメタデータは性能上の理由から異なる領域、異なるファイルシステムで保存するほうが良い。このとき、例えば、10Kバイトのメタデータ100件は1Mバイトであるが、24Mbpsの映像データは、0.5時間1件で5Gバイト以上となる。すると、映像用領域とメタデータ用領域のサイズ比は1000倍以上となり、一部の領域にアクセスが偏ることになる。
【０００６】
このような偏った領域への繰り返し使用に対する故障率低減対策として、同一のディスク領域へのアクセス回数の偏りを平準化する幾つかの方式が提案されている。
【０００７】
特許文献１では、HDDへのファイル単位のアクセス数を記録し、アクセス数の多いファイルは、アクセスの少ないディスク領域へ移動する方式を用いている。特許文献２では、領域単位でデータのアクセス数を記録し、次に書き込む領域はアクセス数が少ない領域に書き込むと共に、アクセス数が一定以上となる場合は、書き込み回数が少ない領域へデータを移動する。特許文献３では、使用回数の高い一時データ保存領域を、長期保存用領域と組み合わせて使用し、HDDへのアクセスを平準化しようとしている。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−６４８２８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７２５３８号公報
【特許文献３】特開２００４−２１３８３１号公報  しかし、ファイルや領域に対するアクセス数を用いた計測方式では、ファイル数や領域数の増加に比例して、計測コストが増大するという課題となる。例えば、近年ではHDD容量は1テラバイト以上のものが登場している。デジタル放送番組では、３０分番組１本で５ギガバイト程度を消費し、１つのHDDに記録できる番組数は２００程度である。しかし、番組情報などいわゆるメタデータは、高々数キロバイト程度であることが普通である。メタデータなど映像を伴わないデータを取り扱う場合、１つのHDDに記録できる数は飛躍的に増大する。これは、アクセス数を計測するコストが増大するという問題となる。
【０００９】
領域に対するアクセス数についても、領域を大きく分割すると領域の使用効率が悪化し、領域を細かく分割すると、領域のアクセス数の計測コストが増大するという問題となる。また、ファイルに対するアクセス回数の計測方法についても、本質的な問題がある。例えば、HDD上のある特定領域に対するアクセスが著しく増大した場合でも、HDD上のキャッシュにヒットした場合は、HDDの磁気記録部分に対する物理的なアクセスは発生しない。アクセス数の計測はHDDを使用する装置で実現する構成が最も簡易であるが、HDDのキャッシュを考慮すると、アクセス数の計測はHDD装置自体に組み込む必要が生ずる。
【００１０】
このため、アクセス数の計測コストを低くするか、アクセス数を用いずに移動するデータおよび移動先領域を算出することにより、HDDのアクセス回数を平準化することが課題となる。
【００１１】
なお、本課題はフラッシュメモリにも適用できる。フラッシュメモリは、半導体であり機械駆動部分は無いが、書き込み回数に制限がある。つまり、同一領域へのアクセスが集中すると、故障することになる。このため、メモリへのアクセス回数を平準化することが課題となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする課題は、HDDなどの記録装置において、簡便な方式でアクセス回数を平準化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、記録媒体をアクセス回数が高い領域とそれ以外の領域に分け、アクセス回数が高い領域を定期的に他の領域に移動することにより、アクセス回数を平準化することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の記録装置は、領域へのアクセス回数が平準化されるため、特定領域へのアクセス回数の偏りによる故障可能性を低減させるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
記録媒体上に予め高アクセス領域を設け、定期的もしくはアクセス数の閾値を超えた場合などのトリガにより、ランダムアクセス用領域を他の領域へ移動することにより、媒体上の使用数を平準化して故障率を下げるという目的を、簡易な構成で実現した。
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例１における本発明装置の全体図である。100はHDDを使用する装置であり、例えばHDDレコーダやパーソナルコンピュータ、HDDカーナビゲーションシステムなどである。101は平準化用LBA(Logical Block Addressing)管理部であり、主に本発明の特徴である高アクセス領域のセクタ番号を管理する。なお、LBAとはセクタに番号をつけて管理する方式である。
【００１７】
なお、本発明では外周から順番にセクタ番号を振り付けているが、他の方式でも良い。102は移動制御部であり、高アクセス領域を他の領域に移動する際の制御を行う。103は装置100が一般的に有する104および105以外の機能である。104はHDDコントローラであり、HDD105を制御する。なお、101および102はハードウェアもしくはソフトウェアのどちらで実装されても良い。
【００１８】
図２は、本発明におけるHDDの内部構成図である。200はHDDである。201は磁気ヘッド202を制御するアクチュエータである。203は軸受けであり、211から213で示される磁気ディスクの回転の中心となる。211は高アクセス領域である。高アクセス領域とは、読み取りや書き込みの頻度や回数が高いことが予めわかっている領域である。例えば、データベース用として確保している領域などが挙げられる。212は移動用バッファ領域であり、高アクセス領域を移動する際のみに使用される。213はその他の領域であり、映像データや音楽データなど、211に書き込むデータ以外のデータ用の領域である。
【００１９】
図３は、図２の記録領域211から213のセクタ番号を管理する表である。表は領域301と開始セクタ302、終了セクタ303から構成される。例えば、高アクセス領域211は表中304のレコードであり、開始セクタ番号は1、終了セクタ番号は2097152となる。移動用バッファ領域212はレコード305に対応する。その他領域213はレコード306に対応する。なお、各領域が２領域以上存在する場合など、本表のレコード数を拡張しても良い。
【００２０】
図４は、本発明の特徴である高アクセス領域の移動を完了した状態のHDDの内部構成図である。400は200と同一のHDDである。高アクセス領域211は、領域412へ移動している。また、移動用バッファ領域212は、領域413へ移動している。なお、領域413の確保により領域413に元々存在していたデータは、領域411へ移動している。領域414はその他の領域である。
【００２１】
次に、HDDの記録領域を図２から図４へ変化させる本発明の基本フローを図５で説明する。なお、本処理の開始は、工場などで行う初期化工程を開始時点としているが、ユーザによる初期化動作指示などにより開始してもよい。処理が開始されると、ディスクをフォーマットし、パーティションを設定する(501)。パーティションは、少なくとも高アクセス領域211および移動用バッファ領域212およびその他の領域から構成される。
【００２２】
高アクセス領域のパーティションサイズは、通常高アクセス領域の設計時点で算出され、算出された値は103に存在するパーティション作成機能が保持する。なお、一度作成したパーティションサイズを超える領域を使用したい場合は、パーティションを拡大する一般的な方法を適用しても良い。その場合、変更したパーティションに関するセクタ番号が、平準化用セクタ番号テーブルに反映される。また、ファイルシステムのマッピングテーブルにも反映してよい。移動用バッファ領域のパーティションサイズは、高アクセス領域のパーティションサイズもしくはそれ以上とする。
【００２３】
次に、高アクセス領域をアドレス管理部に設定する。アドレス管理部では、後述する図４の平準化用セクタ番号テーブルに高アクセス領域のセクタ番号を設定する(502)。次に、移動制御部は、移動用バッファを初期化すると共に、平準化用セクタ番号テーブルに移動用バッファ領域のセクタ番号を設定する(503)。以上で準備処理は終了し、平準化処理の開始トリガを待つ(504)。平準化処理の開始トリガは、HDDの稼働時間を計測するタイマにより定期的に起動してもよい。
【００２４】
また、HDDのアクセス数を計測し、閾値を超えた場合に起動しても良い。また、高アクセス領域を使用するソフトウェアもしくはハードウェアが移動管理部に通知することで起動しても良い。また、カレンダーと時計を利用して、定期的に起動しても良い。トリガが起動すると、移動制御部はHDDコントローラ104もしくはHDDを使用するその他機能103に指示して高アクセス領域へのアクセスを停止し、高アクセス領域のデータを移動用バッファ212へコピーする(505)。
【００２５】
次に、505で移動元となった高アクセス領域211のデータを消去する(506)。なお、ステップ507で移動元の高アクセス領域211がすべて上書きされるのであれば、ステップ506は無くても良い。次に、移動制御部102はHDDコントローラ104もしくはHDDを使用するその他機能103に指示して記録領域のその他領域213へのアクセスを停止し、新たに移動用バッファとして確保する領域413のデータを505で移動元となった高アクセス領域411へコピーする(507)。
【００２６】
なお、新たに移動用バッファとして確保する領域413のサイズは、高アクセス領域412のサイズもしくはそれ以上である。また、移動用バッファとして確保する領域は、高アクセス領域として使用したことが無い領域とする。例えば、常に外周から内周へ順に確保していけばよい。最内周を使用している場合は、最外周を確保する。次に、移動後の各領域の開始セクタ番号、終了セクタ番号を平準化用セクタ番号テーブルに反映させるとともに、その他機能103で使用するセクタ番号を振りなおす(508)。
【００２７】
本処理は、一般的にファイルシステムが行うセクタ番号へのマッピングを、新しいセクタ番号に変更する処理である。なお、本マッピング変更は、HDDを使用するソフトウェアが明示的に行っても良い。ステップ508が終了すると、ステップ502を実行する。なお、本例では、外側に高アクセス領域、内側に移動用バッファ領域を確保したが、逆でも良い。その場合は、上記高アクセス領域と移動用バッファ領域は逆の位置として使用する。また、移動用バッファ領域は固定領域として確保しても良い。その場合、例えば最内周付近に移動用バッファ領域を設ける。
【００２８】
本発明を適用する具体例としては、HDDレコーダが挙げられる。HDDレコーダの映像用領域としてその他領域213を割り当てる。また、ランダムアクセスを頻繁に行うデータベース用領域として、高アクセス領域211を割り当てる。移動トリガは初回使用日から一ヶ月ごとに１回、AM1:30に起動する。例えば、HDDレコーダの容量が1テラバイトであり、データベース領域が10ギガバイトであるとすると、100回移動処理が可能となる。すると、８年以上は続けて１ヶ月以上、同一高アクセス領域を使用しないこととなり、HDDの故障率が低減する。
【００２９】
以上から、本発明により、簡易な方法でHDDのアクセス数を平準化することができ、故障率を低減することができる。
【実施例２】
【００３０】
実施例２は、実施例１でHDDの外部に存在した機能をHDDに取り込んだものである。図６は、実施例２における本発明装置の全体図である。600はHDDである。601はHDDへの接続インタフェースである。602はセクタアドレス変換部である。セクタアドレス変換部では、本HDDを使用する装置が、平準化処理に伴うセクタ番号の変更を気にしなくてもよいよう、セクタアドレスを変換する機能を持つ。603は移動制御部であり、102と同様の機能を持つ。604はコントローラであり、一般的なHDD内蔵のコントローラと同様である。605はアクチュエータ等機械部分である。
【００３１】
本実施例においては、基本フローは図５と同様である。ただし、移動トリガはインタフェース601を通じて移動制御部603に通知されるか、移動制御部が本HDDへのアクセス数やアクセス時間を用いてトリガを起動する、HDDに内蔵する時計やカレンダーなどを用いて定期的にトリガを起動するなどでもよい。
【００３２】
図７はセクタアドレス変換部602が行うセクタアドレス変換を示している。700はインタフェース601からHDDを見た場合の領域構成である。高アクセス領域711、移動用バッファ領域712、その他領域713から構成される。720は、セクタアドレス変換によって変換された、実際のディスク上の領域構成である。
【００３３】
例えば、高アクセス領域711にインタフェース601を介してアクセスすると、アドレス変換部602で741のように変換され、領域722にアクセスする。同様にその他領域713にアクセスすると、アドレス変換部602で743のように変換され、領域721および724にアクセスする。なお、HDDで平準化用移動処理を行うため、領域712にアクセスする必要はない。
【００３４】
以上のような構成にすることにより、HDD単体と簡単な移動トリガの通知により、本発明の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３５】
実施例３は、実施例１においてHDDで実現した機能をフラッシュに適用した例である。図８は本発明装置の実施例３の全体図である。801から803はソフトウェアもしくはハードウェアのいずれで実現しても良い。801はフラッシュメモリのアクセスインタフェースである。802はアドレス変換部であり、801のインタフェースからのアクセスにおいて図７のようなアドレス変換を意識させないマッピングテーブルを持つ。803は移動制御部である。804はフラッシュメモリを駆動する制御部である。805はフラッシュメモリである。
【００３６】
本実施例においては、基本フローは図５と同様である。ただし、移動トリガはインタフェース801を通じて移動制御部803に通知される。
【００３７】
図９は、フラッシュメモリ上の領域構成図である。900はフラッシュメモリ805である。901は高アクセス領域であり、902は移動用バッファ領域、903はその他の領域である。移動処理507で確保する移動用バッファ領域は、902の直下の領域903から確保する。
【００３８】
なお、フラッシュメモリは書き換え回数に制限があるため、通常書き込み時に同一の領域へ書き込まないような処理が実行されている。このような処理を行うと、フラッシュメモリ上の全領域に高アクセスデータが散らばることになる。よって、本方式では、高アクセス領域のメモリ上の存在箇所を901に纏める。901内で同一領域への書き込みを防止する従来の仕組みを使用しても良い。
【００３９】
本方式を用いると、高アクセスデータが散らばらず、簡易な仕組みで高速にランダムアクセスを提供することができる。例えば、901の領域を大きなブロックとして読み出し、揮発メモリ上においておけば、アクセスは高速になる。必要時にフラッシュメモリへ書き出せばよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明装置の構成図である。
【図２】高アクセス領域の移動前の割り当てを示す図である。
【図３】各領域の開始セクタおよび終了セクタを示す図である。
【図４】高アクセス領域の移動後の領域の割り当てを示す図である。
【図５】本発明の基本フローである。
【図６】HDDにセクタアドレス変換部と移動制御部を実装した場合の構成図である。
【図７】仮想的な領域と実際の領域のマッピングを示す図である。
【図８】フラッシュメモリに適用した場合の構成図である。
【図９】フラッシュメモリ上の領域の割り当てを示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００    HDDを使用する装置
１０１    平準化用LBA管理部
１０２    移動制御部
１０３    HDDを使用する装置のその他機能部
１０４    HDDコントローラ
１０５    HDD
【図１】
0005039463.tif 000002
【図２】
0005039463.tif 000003
【図３】
0005039463.tif 000004
【図４】
0005039463.tif 000005
【図５】
0005039463.tif 000006
【図６】
0005039463.tif 000007
【図７】
0005039463.tif 000008
【図８】
0005039463.tif 000009
【図９】
0005039463.tif 000010