JP2007305025A - 生体の原理を用いたレプリカ制御法、およびそれを具備する装置、ならびにそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】レプリカの追加／削除の際に用いられるレーティング関数の上げ幅や下げ幅を、過去のヒット時点からの経過時間の長さに応じて変更すること、等を考慮してレプリカ数を制御する。
【解決手段】生体の持つ制御機構（すなわち、生体内においては、刺激に対する反応の強さが時間の経過とともに減少していく、という機構）を考慮に入れた制御を実行することにより、必要な分だけのレプリカ数をその要求数に従って時間的にダイナミックに変更する。問い合わせやダウンロード要求が集中しそうな対象ファイルに対してレプリケーションを行って、分散配置させ、ファイルの存続時間を計測しておき、その値が一定値以下になればそのサーバント内のレプリカを消去し、ネットワーク内のファイルの必要な最適数を維持する。また、２に示すように、条件１〜３を満足するものに対して、レプリケーションを実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワーク上で、いわゆるＰ２Ｐ（Ｐｅｅｒ−ｔｏ−Ｐｅｅｒ）型通信を行う場合に、ある短時間内で、あるサーバントへの検索やダウンロードの負荷が集中することを防ぐために、予めダウンロードを要求されるファイルのレプリケーション（他のサーバント内へファイルの複製を送り込んで格納すること）を実行して負荷分散を図ることにより、回線やサーバントの輻輳を防止し、かつ混雑度が低い場合には、レプリカの数を低減させることにより、ネットワーク内の負荷の均等化を図り、さらに、無駄なレプリカが存在することを防ぐために使用されないレプリカを積極的に削除する方法、つまり「レプリカの数」を制御することを目的とした生体の原理を用いたレプリカ制御法、およびそれを具備する装置、ならびにそのプログラムに関する。

Ｐ２Ｐ型通信には、大別して次の２種類の型がある。
Ｎａｐｓｔｅｒ型：目的情報の所在を一括管理する専用サーバが存在するタイプ
Ｇｎｕｔｅｌｌａ型：目的情報の所在を伝言ゲーム方式で次々に問い合わせていくタイプ
前者は、各サーバントからの検索要求パケットが、専用サーバに集中するため、サーバボトルネックとなり易い。後者は、ＴＴＬに設定された値のホップ数の範囲まで次々と目的の情報の有無を隣接サーバントに対して問い合わせていき、各サーバントでは、隣接サーバントへ延ばしている「腕」の分だけ分岐されてパケットが送出されることになる。

このような情報検索パケットが多数のサーバントから並列に発信される場合には、網内のパケット数が爆発的に増加し、網内の広域に渡っての混雑が予想される。また、ＩＰ網において、Ｐ２Ｐ型通信を行っている場合に、あるコンテンツ（ファイル）へのヒット率を向上させるために当該コンテンツの複製（レプリカ）を他のサーバントに送っておき、サーバントの負荷や回線の使用率上昇を抑える手法（レプリケーション）がある（例えば、Ｑ．Ｌｖ，Ｐ．Ｃａｏ，Ｅ．Ｃｏｈｅｎ，Ｋ．Ｌｉ，ａｎｄ Ｓ．Ｓｈｅｎｋｅｒ，“Ｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｐｅｅｒ−ｔｏ−ｐｅｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，”ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ １６ｔｈ ＡＣＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｕｐｅｒｃｏｍｐｕｔｉｎｇ（ＩＣＳ’０２），Ｊｕｎｅ ２００２．（非特許文献１参照）、後藤，阿多，村田：“Ｐ２Ｐネットワークにおけるサービス安定性向上のためのレプリケーション配置手法，”信学技報 ＮＳ２００２−１５２，Ｏｃｔ．２００２．（非特許文献２参照）、および、能上，内田：“Ｐｕｒｅ型Ｐ２Ｐにおけるファイル検索＆レプリケーションについて，”信学総大２００４（２００４年３月発表）（非特許文献３参照））。

上記非特許文献１には、Ｐｅｅｒ−ｔｏ−Ｐｅｅｒ型通信、レプリケーション等についての説明が記述されている。上記非特許文献２では、Ｐ２Ｐ論理ネットワークの転送先を、隣接ピアのｄｅｇｒｅｅに応じて重み付けされた確率をもとに選択することにより、より高いｄｅｇｒｅｅのピアに優先的に転送させる方式が提案されている。また、上記非特許文献３では、レプリケーションにおいて、ヒット率をあるレベル以上に維持しながら、ある程度空間的に適当な密度で分散させた配置法にするため、あるノード内のファイルのレプリケーションを実行するノードを決定する配置法が提案されている。

また、このようなレプリケーションに加えて、各サーバント内のメモリの効率的使用のために、不要となったレプリカを一刻も早く削除しようとする試みも検討されている（例えば、能上，上山；“Ｐｕｒｅ型Ｐ２Ｐにおけるレプリカ存続時間のアダプティブ制御，”信学ソ大２００５（２００５年８月発表）（非特許文献４参照）、および、能上，上山：“Ｐｕｒｅ型Ｐ２Ｐ通信における負荷の動的平滑化手法，及びそれを具備する装置，ならびにそのプログラム”（特願２００５−２４７２２７号明細書および図面）（非特許文献５参照））。

上記非特許文献４では、作成されたレプリカのメモリ内存続時間を、単位時間当たりのｑｕｅｒｙｈｉｔ頻度（ＦＱＨ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ Ｑｕｅｒｙ Ｈｉｔ）に応じてアダプティブに制御する手法について提案されている。また、上記非特許文献５では、核サーバント装置と近傍のサーバント装置との間で情報送受信を行い、あるファイルの混雑具合の値を参照し、その混雑具合が予め定められた第１の閾値より高いとき、上記核サーバントがそのファイルのレプリケーションを行ってレプリカを増加させ、混雑具合が第２の閾値より低いとき、核サーバント装置のメモリのレプリカを消去させる方法が提案されている。

Ｑ．Ｌｖ，Ｐ．Ｃａｏ，Ｅ．Ｃｏｈｅｎ，Ｋ．Ｌｉ，ａｎｄ Ｓ．Ｓｈｅｎｋｅｒ，"Ｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｐｅｅｒ−ｔｏ−ｐｅｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，"ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ １６ｔｈ ＡＣＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｕｐｅｒｃｏｍｐｕｔｉｎｇ（ＩＣＳ’０２），Ｊｕｎｅ ２００２． 後藤，阿多，村田："Ｐ２Ｐネットワークにおけるサービス安定性向上のためのレプリケーション配置手法，"信学技報 ＮＳ２００２−１５２，Ｏｃｔ．２００２． 能上，内田："Ｐｕｒｅ型Ｐ２Ｐにおけるファイル検索＆レプリケーションについて，"信学総大２００４（２００４年３月発表） 能上，上山；"Ｐｕｒｅ型Ｐ２Ｐにおけるレプリカ存続時間のアダプティブ制御，"信学ソ大２００５（２００５年８月発表） 能上，上山："Ｐｕｒｅ型Ｐ２Ｐ通信における負荷の動的平滑化手法，及びそれを具備する装置，ならびにそのプログラム"（特願２００５−２４７２２７号明細書および図面）

前述のように、従来の技術では、評価関数（時間の関数）あるいは混雑度というものを定義して、それに従ってレプリカ数を制御するという考え方を用いていた。
ところで、レプリケーション手法において、複数のコンテンツが対象である場合に、各サーバント内のメモリは有限であるために、多数のコンテンツのレプリカが何度も複製されると、メモリの空き容量が不足してレプリカを作成できなくなる。このような場合には、古くなって他のサーバントから参照／検索されなくなったレプリカに関しては、それを削除してメモリ空間を確保し、直近で必要とされるレプリカ用にメモリ空間を確保し、逆に、さらにファイル検索や転送要求が多い場合には、さらにレプリケーションを実行してレプリカを作成して、負荷を分散させ保持を支えることが望ましい。

（目的）
本発明の目的は、上記のように、そのときの「（ファイルごとの）要求度合い」と「時間のファイルの参照／検索される頻度」、さらにはレプリカの追加／削除の際に用いられるレーティング関数の上げ幅や下げ幅を、過去のヒット時点からの経過時間の長さに応じて変更すること、等を考慮してレプリカ数を制御することが可能な生体の原理を用いたレプリカ制御法、およびそれを具備する装置、ならびにそのプログラムを提供することにある。

Ｐ２Ｐ（Ｐｅｅｒ−ｔｏ−Ｐｅｅｒ）型通信において、ある時刻においてある特定のファイル探索および転送要求が集中しそうなときには、レプリケーションを行って、なるべく「物理的な空間（ネットワーク）上での負荷分散」がなされるようにすると良い。しかしながら、レプリケーションを行うと言うことは、各サーバント内のメモリを使用することになるため、余分なリソースを使用することにもなる。
そこで、必要な分だけのレプリカ数をその要求数に従って時間的にダイナミックに変更して、常に最適な数を保持できるように制御することが考えられる。
本発明では、レーティング関数を用いて、その値の上げ幅、下げ幅を過去のヒット時点からの経過時間の長さに応じて変更する（これが生体の原理を応用したもの）点で、従来の技術と異なる手法を用いる。

本発明の生体の原理を用いたレプリカ制御法では、生体の持つ制御機構（すなわち、生体内においては、刺激に対する反応の強さが時間の経過とともに減少していく、という機構）を考慮に入れた制御を実行することにより、必要な分だけのレプリカ数をその要求数に従って時間的にダイナミックに変更し、常に最適な数を保持できるように制御することを特徴としている。

本発明によれば、Ｐ２Ｐ型通信を行う際に、網内の問い合わせやダウンロード要求が集中しそうな対象ファイルに対してレプリケーションを行って分散配置させ、ファイル送信要求数、検索要求数が依然として多いときには、さらにレプリケーションを実行して負荷の分散を行い、逆に、ファイル要求、検索要求数が減少してきたときには、ファイルの存在時間を計測しておき、その値がある一定以下になれば、そのサーバント内のレプリカを消去する、という処理を、生体の制御の仕組みを利用した制御法として応用し、これを実行することにより、ネットワーク内のあるファイルに関して必要な最適なファイル数を維持することが可能になる。

以下、本発明の原理および実施例を、図面により詳細に説明する。
（原理）
先ず、レーティングの定義は下記の通りである。
「レーティング」（ｒａｔｉｎｇ：評価額，評価，評点などの意味）：すなわち、ある状態（ここでは、個々のサーバントの状態）に対して「点数」を持たせ、あるイベント（ここでは、「サーバントへファイル送信要求が届く」とか、あるいは、「時間が経過する」など）によってこの点数は増減し、この値がある閾値以上になったり、閾値以下になったりすることを契機として、その時点で何か「事」を起こす（ここでは、レプリケーションを実行したり、レプリカを消去したりする）ために使用される。

（処理１）（レーティング値の増減法）
本発明においては、あるサーバントＳにおいて、ファイル毎にある値Ｖ（ここでは「レーティング」と呼ぶ）を持たせ、このレーティングの値Ｖにより、下記の手順によりレーティングの値を上げ下げし、他のサーバントに対してレプリケーションを実行したり、自身が持っているファイルを削除したりする方法である（請求項２参照）。

（手順１）当該サーバントの当該ファイルが持つレーティングは、このファイルが他のサーバントから検索要求が届いた時点ｔ_０である量△Ｖだけ増加する。
（手順２）そのレーティングの増加する量△Ｖは、前回の検索要求が届いた時点ｔ時点ｔ_１，前々回の検索要求が届いた時点ｔ_２，・・・，ｍ回前の検索要求が届いた時点ｔ_ｍ，というように直近ｍ回の検索要求の到着時点からの経過時間により決定され、その経過時間（ｔ_０−ｔ_１），（ｔ_０−ｔ_２），・・・，（ｔ_０−ｔ_ｍ）のを関数になっている。すなわち、
△Ｖ＝△｛（ｔ_０−ｔ_１），（ｔ_０−ｔ_２），・・・，（ｔ_０−ｔ_ｍ）｝。
そして、この関数Ｖの値は、ある関数に従って時間の経過とともに減少する。
（手順３）このレーティング関数Ｖがある閾値θ_１を越えると、レプリケーションを実行することを決定する。また、このＶの値がある閾値θ_２未満になると、このファイルはメモリから削除される。

図１は、本発明の処理１のレーティングによるレプリケーションの実行とレプリカの削除法の説明図である。
現時点でファイルの検索およびそのヒットが生じたとして、この時点をｔ_０とする。このときにレーティング値を増加させるが、その増加値△Ｖが、一つ前の検索＆ヒットの時点ｔ_１，・・・，ｍ回前の検索＆ヒットの時点ｔ_ｍからそれぞれ現時点までの時間の長さ（ｔ_０−ｔ_１），・・・，（ｔ_０−ｔ_ｍ）に依存して定まる、ということを説明している。
ここで、閾値θ_１は、レプリケーション実行のための閾値、閾値θ_２はファイル削除のための閾値である。なお、図１では、右側から左側に向って進行する。

（処理２）（「世代」の概念を考慮したレプリケーション制御法）
上記（処理１）のレプリケーション法において、レーティング関数がレプリケーションを実行する閾値を越えた場合に、下記手順に従って実行する確率を「世代」という概念を用いた関数により制御する方法である（請求項３参照）。
（手順１）ある時点で、既にあるファイルＫを保持しているサーバントを「このファイルＫに関する世代０」と定義する。この世代０からのレプリケーションによって、あるいは「検索，要求，ダウンロード」という一連の手続きによって当該ファイルのレプリカを保持することになったサーバントは「世代１」、以下同様に、「世代Ｇ」から作成されたレプリカを持つサーバントを「このファイルに関する世代Ｇ＋１」と呼ぶ。
ここで、（処理１）におけるレーティング値Ｖが閾値θ_１を越えたとき、このサーバントが当該ファイルに関して世代Ｇである場合には、ある確率でレプリケーションを実行することとする。この確率ＰはＧに関する減少関数であり、世代が下るごとにレプリケーションが起こり難くなる。
これによって、無駄なレプリカ作成を抑制する効果を奏する。また、世代０は、たとえＶの値がどんなに小さくなっても削除されないこととする。これにより、ネットワーク内にあるファイルが存在しなくなることを防ぐ。

（処理３）（条件付きのレプリケーション制御法）
下記の条件を同時に満たす場合に、自身の周囲のサーバントにおいてレプリケーションを実行してレプリカを作成するレプリケーション法である（請求項４参照）。

（条件１）時間間隔Ｔ_ｂ毎に、当該サーバントに到着してヒットする検索数をファイルごとにカウントする。現時点をｔ_１としたときに、直近のある範囲（ｎ＊Ｔ_ｂ：ｎは整数）での検索ヒット数の移動平均値Φ（ｔ_１）がある閾値θ_１以上になった場合。ここで、移動平均値

がある閾値θ_１以上になった場合。ただし、Φ（ｔ_１，ｉ）は、時刻（ｔ_１−ｉ＊Ｔ_ｂ）から（ｔ_１−（ｉ−１）Ｔ_ｂ）までの区間における当該サーバント内の当該ファイルの検索ヒット数である。
すなわち、
Φ（ｔ_１）≧θ_１

（条件２）今回の区間での当該サーバント内の当該ファイルの検索ヒット数が、直前の区間でのその値以上になった場合、すなわち、
Φ（ｔ_１）≧Φ（ｔ_１−Ｔ_ｂ）

（条件３）今回の区間での当該サーバント内の当該ファイルがダウンロード要求される数Ψ（ｔ_１）と、同じく当該ファイルが検索＆ヒットする回数Η（ｔ_１）との比Ψ（ｔ_１）／Η（ｔ_１）が、ある定数ｋより大きい場合。

図２は、条件付きのレプリケーション制御法における上記３つの条件についての説明図である。
すなわち、
（条件１）は、時刻ｔ_１における検索ヒット数の移動平均値が閾値θ_１を越えるということ。（条件２）は、当該ファイルのヒット数が前回の区間より今回の区間の方が大きい。つまり、ヒット数が増加している、という条件である。
（条件３）は、当該区間において、当該ファイルが「ダウンロードを要求される回数」と「検索＆ヒットする回数」との比がある定数値ｋより大きい。つまり、検索＆ヒットするだけでなく、実際に当該サーバントからダウンロードされる割合が大きく、当該サーバント以外のファイル保有率が低いとみなすことができる場合である。
図２では、閾値θ_１を示す破線より上方にある実線が条件１を満足しており、前回より次回の方が上方にある実線がヒット数が増加しているという条件２を満足しており、また、図２の実線が検索＆ヒットする回数（条件３を満足）を表わしている。
従って、図２においては、左から３番目と５番目のダウンロードの終りの時点にそれぞれレプリケーションを実行している。

図３は、各区間を表すために使用される記号の説明図である。
移動平均値Φ_ｉ＝Φ_ｉ（ｔ_１，ｉ）を表しており、時刻（ｔ_１−ｉ＊Ｔ_ｂ）から（ｔ_１−（ｉ−１）Ｔ_ｂ）までの区間における当該サーバント内の当該ファイルの検索ヒット数である。
また、Ψ（ｔ_１）は、区間（ｔ_１−Ｔ_ｂ，ｔ_１）において当該ファイルがダウンロード要求される回数である。
また、η（ｔ_１）は、区間（ｔ_１−Ｔ_ｂ，ｔ_１）において当該ファイルが検索＆ヒットする回数である。
また、ｋは固定値である。

（処理４）（レプリケーション実行時の配置数の決定法）
あるサーバントＡが、あるファイルＦに関してレプリケーションを行うときには、その周囲のいくつかのサーバントに対してレプリカを配置させる。その際に、その配置の個数を「当該サーバントＡの当該ファイルＦへのある直近の区間〔ｔ_１，ｔ_１＋△ｔ〕における（ａ）検索＆ヒット数，また（ｂ）当該ファイルＦに対するダウンロード要求数」によって決める処理である（請求項５参照）。

（実施例）
以下、上記原理に基づいて行った実施例を説明する。
（実施例１）
Ｐ２Ｐネットワーク上でレプリカ数およびその配備場所を適切に保つことを目的として、下記手順（１）〜（３）で制御を行う。
（１）Ｐ２Ｐネットワーク上でレプリカを適度な広がりを保つように配備させるために、レプリケーション法として前記非特許文献３の手法を用いる。
この手法とは、次の手順によりレプリケーションの対象となるサーバントを決定する方法である。

（Ｓｔｅｐ１）ある時刻において直近Ｔ時間におけるそのファイルのヒット数がある閾値以上ならばＳｔｅｐ２へ、そうでなければ終了する。
（Ｓｔｅｐ２）ノードΓの全方路について（途中経路も含めて）ｋホップ先のノードに注目する。
（Ｓｔｅｐ３）そのノードｉに対し、Ｄｅｇ（ｉ）≧ｍならば確率Ｐで（レプリケーションの）対象に決定し、Ｄｅｇ（ｉ）＜ｍならば非対象に決定する。（ただし、Ｄｅｇ（ｉ）は、ノードｉのｄｅｇｒｅｅ（腕の数），１≦ｉ≦Ｎ_ｊ，ｍ：０以上の整数，Ｎ_ｊ；ｊ回目のｋホップ先のノードの総数）
（Ｓｔｅｐ４）ノードｉのうちの割合ＸにあたるＭｉ方路（Ｍ_ｉ＝「Ｘ＊Ｄｅｇ（ｉ）］）をランダムに選択し、ｋホップ先のノードに注目する（ここで、「Ｚ］はＺを超えない最大の整数を表す）。
（Ｓｔｅｐ５）Ｓｔｅｐ３〜４をＮ_ｊ回（ｉ＝１〜Ｎ_ｊ）実行。
（Ｓｔｅｐ６）Ｓｔｅｐ３〜５をＬ回（ｊ＝１〜Ｌ）実行。

（２）レプリケーションの実行の決定は、下記条件を同時に満たす場合とする。
（条件１）時間間隔５秒毎に、当該サーバントに到着してヒットする検索数をファイル毎にカウントする。現時点をｔ_１としたときに、直近のある範囲（１２×５秒＝６０秒）での検索ヒット数の移動平均値

がある閾値θ_１＝１０以上になった場合。ただし、Φ（ｔ_１，ｉ）は、時刻（ｔ_１−ｉ＊５）から（ｔ_１−（ｉ−１）＊Ｔ_ｂ）までの区間における当該サーバント内の当該ファイルの検索ヒット数である。
すなわち、
移動平均値Φ（ｔ_１）≧１０

（条件２）今回の区間での当該サーバント内の当該ファイルの検索ヒット数が、直前の区間でのその値以上になった場合。
すなわち、
Φ（ｔ_１）≧Φ（ｔ_１−５）

（条件３）今回の区間での当該サーバント内の当該ファイルがダウンロード要求された数Ψ（ｔ_１）と、同じく当該ファイルが検索＆ヒットした回数Η（ｔ_１）との比Ψ（ｔ_１）／Η（ｔ_１）が、ある定数ｋ＝０．８より大きい場合。

（３）レプリカの削除は、あるレーティング関数が、その時点で持つＶが閾値θ_２＝０．０００１以下になった場合とする。

（実施例２）
ある時点で、既にあるファイルＫを保持しているサーバントを世代０とする。この世代０からのレプリケーションによって、あるいは「検索，要求，ダウンロード」という一連の手続きによって当該ファイルのレプリカを保持することになったサーバントは世代１、以下同様に、世代２，３，４・・・とする。ここで、当該サーバントの当該ファイルのレ−ティングの値Ｖが閾値θ_１を越えたとき、このサーバントが当該ファイルに関して世代Ｇである場合には、確率Ｐ＝ｅｘｐ（−αＧ）（ここで、αは重み係数（定数））でレプリケーションを実行する。

（実施例３）
あるサーバントが、あるファイルＦに関してレプリケーション実行の際に作成するレプリカ個数を下記の条件で決定する方法である。
すなわち、ある時刻ｔ_１において、
０≦Ｕ（ｔ_１）≦ｄ_１ならばＲ_１個
ｄ_１≦Ｕ（ｔ_１）≦ｄ_２ならばＲ_２個
ｄ_２≦Ｕ（ｔ_１）≦ｄ_３ならばＲ_３個
・・・
ｄ_ｋ≦Ｕ（ｔ_１） ならばＲ_ｋ＋１個
または
０≦Ｖ（ｔ_１）≦ｅ_１ならばＱ_１個
ｅ_１≦Ｖ（ｔ_１）≦ｅ_２ならばＱ_２個
ｅ_２≦Ｖ（ｔ_１）≦ｅ_３ならばＱ_３個
・・・
ｅ_ｋ≦Ｖ（ｔ_１） ならばＱ_ｋ＋１個
を作成する。

このいずれかの値を使用するか、あるいは、両者を計算して大きい方の値を選択して、その数の分だけレプリカを作成する。
ただし、
Ｕ（ｔ_１）：当該サーバントＡの当該ファイルＦへの直近の区間〔ｔ_１−△ｔ，ｔ_１〕における，検索＆ヒット数、
Ｖ（ｔ_１）：同，当該ファイルＦに対するダウンロード要求数、
Ｒ_ｉ，Ｑ_ｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｋ＋１）：定数である。

（実施例４）
以下、本発明の実施例４に係るサーバント内部の機能について説明する。
図４は、サーバントのハードウェア構成例を示す図である。
図４において、１はサーバント（端末装置）であり、通常のＰＣの機能を持つ、いわゆる端末であるが、Ｐ２ＰＰアプリケーションレイヤとしては、サーバントとして見えるものである。２は通常のタイマである。３は情報計算部であり、レーティング情報計算部を内部に含む。レーティング／世代／レプリカ配置数情報計算部４は、各レプリカファイルに関して、これらのレーティング／世代／レプリカ配置数を計算する機能を有する。５は情報管理／転送部であり、レプリカ検索情報管理部６、ヒット情報管理部７、および、要求情報転送部８を内部に含む。レプリカ検索情報管理部６は、他のサーバントからのレプリカ検索情報を管理する機能を持つ。ヒット情報管理部７は、その検索が本サーバント１内でヒットした情報を管理する機能を持つ。

要求情報転送部８は、ヒットしたレプリカを他サーバントへ転送する機能を持つ。
９は、メモリ部である。メモリ容量制御／制御部１０とメモリ部１１を内部に含む。
メモリ容量制御／制御部１０は、メモリの残容量を管理したり、不要な情報を削除したり、新しい情報を書き込んだけする制御機能を持つ。メモリ部１１は各種レプリケーション情報やヒット情報、保持しているファイルに関する情報、サーバントのＩＰアドレス、等を格納／蓄積する場所である。
１２はレプリケーション実行部であり、レプリケーション情報解析部１３とレプリケーション／削除アクション決定／実行部１４とを内部に含む。
レプリケーション情報解析部１３は、どのファイルをいつどのようなタイミングでレプリケーションするかを解析する機能を持つ。レプリケーション／削除アクション決定／実行部１４は、レプリケーションの実行や不要なレプリカ削除などのとるべきアクションを決定し、実行する機能を持つ。

１５はＰＡＤ（パケット組み立て／分解部）であり、各種情報をＩＰパケットに変換したり、その逆に、ＩＰパケットから各種情報への分解を行ったりする機能を持つ。
１６はパケット送信部であり、ＩＰパケットを他のサーバントに送出する機能を持つ。
１７はパケット受信部であり、網内の他のサーバントからの到着パケットを受信する機能を持つ。１８は、このサーバントが接続されているＩＰ網（インターネット）である。

なお、本発明のサーバント装置は、下記の機能を備えた手段を配置すればよいのであるから、図４に示す構成に限定されるものではない。すなわち、
１）自分自身における検索要求のヒット数を管理する手段と、２）自分自身の持つファイル毎にレーティング値や世代の計算を行う手段と、３）現時点における各レプリカファイルの持つレーティング値をその増加量の計算を行って計算する手段と、４）計算したレーティング値と第１の閾値とを比較して、当該ファイルに関する「世代」も考慮してレプリケーションを実行する手段と、５）計算した該レーティング値と第２の閾値とを比較して、レプリカを消去する手段と、６）ある時間区間のヒット数やダウンロード回数を元にレプリケーションの配置数を決定する手段とを具備した装置である。

各実施例で説明した手順をプログラム化して、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納しておき、この媒体をサーバントのプロセッサに装着し、プロセッサにそのプログラムをインストールして、それを実行させることにより、本発明を容易に実現できる。また、インターネットを介してプロセッサから他の端末にプログラムをダウンロードすることにより、このプログラムを汎用化することも可能である。

本発明のレーティングによるレプリケーションの実行とレプリカ削除法に関して、レーティング値の増加に関する説明図である。 本発明に関する条件付きのレプリケーション制御法における３種類の条件の説明図である。 条件付きのレプリケーション制御法における区間とそれに用いる記号の説明図である。 本発明の機能を実現するためのサーバントの内部構成図である。

符号の説明

１ サーバント
２ タイマ
３ 情報計算部
４ レーティング／世代／レプリカ配置数／情報計算部
５ 情報管理／転送部
６ レプリカ検索情報管理部
７ ヒット情報管理部
８ 要求情報転送部
９ メモリ部
１０ メモリ容量管理／制御部
１１ メモリ
１２ レプリケーション実行部
１３ レプリケーション情報解析部
１４ レプリケーション／削除アクション決定／実行部
１５ ＰＡＤ
１６ パケット送信部
１７ パケット受信部
１８ ＩＰ網（インターネット）

Claims (9)

1. Ｐ２Ｐ型通信を行う際に、少なくとも１つのサーバントは、網内の問い合わせやダウンロード要求が集中しそうな対象ファイルに対してレプリケーションを実行して、該対象ファイルを分散配置させ、
   該対象ファイルの送信要求数、検索要求数が依然として多いときには、さらにレプリケーションを実行して負荷を分散し、
   逆に、該対象ファイル送信要求数、検索要求数が減少してきたときには、該対象ファイルの存続時間を計測しておき、
   計測した値が予め定めた値以下になれば、該サーバント内のレプリカを消去し、ネットワーク内に存在する該対象ファイルに関して必要な最適数を維持することを特徴とする生体の原理を用いたレプリカ制御法。
2. Ｐ２Ｐ型通信を行う際に、あるサーバントは、ファイル毎にレーティングの値を計測し、
   計測したレーティング値により、下記（１）〜（３）の原理により、他のサーバントに対してレプリケーションを実行し、あるいは、自身が持っているファイルを削除することを特徴とする生体の原理を用いたレプリカ制御法。
   （１）当該サーバントの対象ファイルが持つレーティングは、対象ファイルが他のサーバントから検索要求が届いた時点である量△Ｖだけ増加する。
   （２）上記レーティングの増加する量△Ｖは、前回の検索要求が届いた時点ｔ_１、前々回の検索要求が届いた時点ｔ_２、・・・，ｍ回前の検索要求が届いた時点ｔ_ｍというように、直近ｍ回の検索要求の到着時点からの経過時間により決定され、該経過時間（ｔ_０−ｔ_１），（ｔ_０−ｔ_２），・・・，（ｔ_０−ｔ_ｍ）の関数になっている。すなわち、
   △Ｖ＝△｛（ｔ_０−ｔ_１），（ｔ_０−ｔ_２），・・・，（ｔ_０−ｔ_ｍ）｝。
   そして、この関数Ｖの値は、ある関数に従って時間の経過とともに減少する。
   （３）上記レーティング関数Ｖがある閾値θ_１を越えると、レプリケーションを実行することを決定する。また、該レーティング関数Ｖの値がある閾値θ_２未満になると、このファイルはメモリから削除される。
3. 請求項１または２に記載の生体の原理を用いたレプリカ制御法において、
   ある時点で既にあるファイルを保持しているサーバントを「該ファイルに関する世代０」と定義し、該世代０からのレプリケーションによって、あるいは、「検索，要求，ダウンロード」という一連の手続きによって、当該ファイルのレプリカを保持することになったサーバントは、「世代１」、以下同様に、「世代Ｇ」から作成されたレプリカを持つサーバントを「該ファイルに関する世代Ｇ＋１」と呼び、前記レーティング関数Ｖが閾値θ_１を越えたとき、該サーバントが当該ファイルに関して世代Ｇである場合には、ある確率でレプリケーションを実行し、
   該確率をＧに関する減少関数とし、世代が下るごとにレプリケーションが起こり難くくするとともに、世代０は決して削除しないことを特徴とする生体の原理を用いたレプリカ制御法。
4. 請求項１に記載の生体の原理を用いたレプリカ制御法において、
   前記サーバントは、下記条件（１）〜（３）を同時に満たす場合に、自身の周囲のサーバントに対してレプリケーションを実行して、レプリカを作成することを特徴とする生体の原理を用いたレプリカ制御法。
   （１）条件１：時間間隔Ｔ_ｂ毎に、当該サーバントに到着してヒットする検索数をファイルごとにカウントする。現時点をｔ_１としたときに、直近のある範囲（ｎ＊Ｔ_ｂ：ｎは整数）での検索ヒット数の移動平均値Φ（ｔ_１）がある閾値θ_１以上になった場合。ここで、移動平均値
   

   

   がある閾値θ_１以上になった場合。ただし、Φ（ｔ_１，ｉ）は、時刻（ｔ_１−ｉ＊Ｔ_ｂ）から（ｔ_１−（ｉ−１）Ｔ_ｂ）までの区間における当該サーバント内の当該ファイルの検索ヒット数である。
   すなわち、
   Φ（ｔ_１）≧θ_１
   （２）条件２：今回の区間での当該サーバント内の当該ファイルの検索ヒット数が、直前の区間でのその値以上になった場合。すなわち、
   Φ（ｔ_１）≧Φ（ｔ_１−Ｔ_ｂ）
   （３）条件３：今回の区間での当該サーバント内の当該ファイルがダウンロード要求される数Ψ（ｔ_１）と、同じく当該ファイルが検索＆ヒットする回数Η（ｔ_１）との比Ψ（ｔ_１）／Η（ｔ_１）が、ある定数ｋより大きい場合。
5. 請求項１に記載の生体の原理を用いたレプリカ制御法において、
   前記サーバントは、対象ファイルに関してレプリケーションを行うときには、その周囲のいくつかのサーバントに対してレプリカを配置させ、
   その際に、該レプリカの配置の個数を「当該サーバントの対象ファイルへのある直近の区間〔ｔ_１，ｔ_１＋△ｔ〕における（ａ）検索＆ヒット数，また（ｂ）対象ファイルに対するダウンロード要求数」によって決めることを特徴とする生体の原理を用いたレプリカ制御法。
6. Ｐ２Ｐ型通信を行う際に、ファイル毎にレーティング値を持たせ、該レーティング値により、他のサーバントに対してレプリケーションを実行したり、自身が持っているファイルを削除するサーバントであって、
   自分自身における検索要求のヒット数を管理する手段と、
   自分自身の持つファイル毎にレーティング値や世代の計算を行う手段と、
   現時点における各レプリカファイルの持つレーティング値をその増加量の計算を行って計算する手段と、
   計算したレーティング値と第１の閾値とを比較して、当該ファイルに関する「世代」も考慮してレプリケーションを実行する手段と、
   計算した該レーティング値と第２の閾値とを比較して、レプリカを消去する手段と、
   ある時間区間のヒット数やダウンロード回数を元にレプリケーションの配置数を決定する手段と
   を具備したことを特徴とするサーバント装置。
7. サーバント内のコンピュータに、網内の問い合わせやダウンロード要求が集中しそうな対象ファイルに対してレプリケーションを実行して、該対象ファイルを分散配置させる手順、該対象ファイルの送信要求数、検索要求数が依然として多いときには、さらにレプリケーションを実行して負荷を分散する手順、逆に、該対象ファイル送信要求数、検索要求数が減少してきたときには、該対象ファイルの存続時間を計測する手順、計測した値が予め定めた値以下になれば、該サーバント内のレプリカを消去する手順、をそれぞれ実行させるための生体の原理を用いたレプリカ制御用プログラム。
8. サーバント内のコンピュータに、ファイル毎にレーティングの値を計測する手順、対象ファイルが他のサーバントから検索要求が届いた時点である量△Ｖだけ増加させる手順、上記レーティングの増加する量△Ｖは、前回の検索要求が届いた時点ｔ_１、前々回の検索要求が届いた時点ｔ_２、・・・，ｍ回前の検索要求が届いた時点ｔ_ｍというように、上記レーティング値を、直近ｍ回の検索要求の到着時点からの経過時間により決定される経過時間の関数Ｖであるとともに、別の関数に従って時間の経過とともに減少させる手順、上記レーティング関数Ｖがある閾値θ_１を越えると、レプリケーションを実行することを決定する手順、上記レーティング関数Ｖの値がある閾値θ_２未満になると、対象ファイルをメモリから削除する手順、をそれぞれ実行させるための生体の原理を用いたレプリカ制御用プログラム。
9. 請求項７または８に記載の生体の原理を用いたレプリカ制御用プログラムであって、
   前記サーバント内のコンピュータに、ある時点で既にあるファイルを保持しているサーバントを「該ファイルに関する世代０」と定義する手順、該世代０からのレプリケーションによって、あるいは、「検索，要求，ダウンロード」という一連の手続きによって、当該ファイルのレプリカを保持することになったサーバントを「世代１」、以下同様に、「世代Ｇ」から作成されたレプリカを持つサーバントを「該ファイルに関する世代Ｇ＋１」と指定する手順、前記レーティング関数Ｖが閾値θ_１を越えたとき、該サーバントが当該ファイルに関して世代Ｇである場合には、ある確率でレプリケーションを実行する手順、該確率をＧに関する減少関数とし、世代が下るごとにレプリケーションが起こり難くくするとともに、世代０は決して削除しないようにする手順、をそれぞれ実行させるための生体の原理を用いたレプリカ制御用プログラム。

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