法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2016-05-25
授权
授权
2014-02-26
实质审查的生效 IPC(主分类):G11B20/10 申请日:20120413
实质审查的生效
2014-01-22
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种在接收到包括混合的读取和写入命令（读取和 写入）的一系列命令时执行最优写入的线性记录带存储设备及其执行 方法和程序。
背景技术
带记录设备（带驱动）是依次访问设备。驱动操作包括装载/ 加载和卸装/卸载带盒。带操作包括对带介质的操作，这些操作包括位 置移动（定位命令）、写入（写入命令）、读取（读取命令）和同步 （Sync命令：同步）。
将在带中写入的数据包括用户数据和代表用户数据定界符的文 件标记（FM）。既可以在写入-追加方法（其中在移动带之后在带中 从在数据结束之后的位置起写入数据）中，也可以在改写方法（其中 用新数据改写旧数据）中执行写入操作。
通常，带驱动可以用混合方式执行读取和写入操作，并且这些 操作涉及到移动操作和同步操作（刷新）。同步和移动操作使带在其 纵向方向上移动，由此降低了带驱动的读取和写入性能。注意同步操 作是如下操作，该操作确保在缓冲器中暂时存储的数据被写入带介质 中。
分级存储管理（HSM）系统使得混合的读取和写入操作对带驱 动执行。也在带库中包括带驱动，该带库在HSM系统的更低层。然 而单个带驱动不要求用混合方式执行读取和写入操作，以便防止降低 整个读取和写入处理的总性能。
取而代之，单个带驱动针对带盒的每次装载执行写入操作或者 读取操作。备选地，多个带驱动各自用于写入和读取操作中的任一操 作。这些教导需要更多带驱动、增加耗时（费力）的装载操作、因此 降低处理性能。
非专利文献1和2举例说明如下使用环境，在这些使用环境中， 带盒被独占地用于读取或者写入操作。具体而言，如果单个带盒被用 于混合的读取和写入操作，则大规模科学和技术计算不能够实现更高 性能。这对于包括一般带存储设备的分级存储系统也成立。
专利文献1提供用于使带驱动在单个盒中用混合方式执行读取/ 写入操作的发明。这里，在这一发明中考虑的写入方法是追加写入方 法（追加写入）。在追加写入方法中，通过使用带驱动的依次移动方 法来依次找回带中的写入数据的数据结束（EOD）。
然而带驱动的写入方法除了追加写入之外还包括改写。改写命 令被用来通过使用追加写入来以新数据改写已经在带中写入的数据 （例如数据集）。
[专利文献引用]
[专利文献]
[专利文献1]
日本专利申请第2009-294309号
[非专利文献]
[非专利文献1]
http://castor.web.cern.ch/castorold/presentations/2006/Review/Cas tor_Monitoring.pdf
[非专利文献2]
https://twiki.cern.ch/twiki/pub/FIOgroup/TapeRefCernUsageNov2 007/tape_usage_efficiency_v05.pdf
发明内容
[本发明将解决的问题]
因而，有必要考虑如下情况：在单个带驱动和带盒中在混合的 读取/写入操作中接收到改写。
因此，本发明的目的是提供一种在以混合方式执行读取/写入操 作中间接收到改写时具有最优写入方法的（线性记录）带存储设备及 其执行方法和程序。
[用于解决问题的手段]
为了实现以上目的，本发明提供一种带记录设备，该带记录设 备在带介质的纵向方向往复对带介质执行位置移动、读取和写入操 作，并且该带记录设备从更高级设备接收一系列命令，该系列命令包 括混合的读取（读取）、改写和追加写入（写入）命令，并且多个读 取命令包括按照这一顺序的第一、第二、…、第m、第n、…（m，n =m+1）读取命令。带记录设备包括：缓冲器，用于存储与读取和写 入有关的数据；带，用于记录缓冲器中存储的数据；读取/写入头，用 于从带向缓冲器中读取数据并且从缓冲器向带上写入数据；控制装 置，用于响应于读取命令从带的指定的位置读取数据并且在缓冲器中 存储数据，并且用于响应于追加写入命令从带的用于数据写入的追加 的数据结束位置（EOD）写入缓冲器中存储的数据；以及非易失性存 储器，用于响应于写入命令存储缓冲器中存储的数据。另外，控制装 置执行：（a）在接收到追加写入命令时，在非易失性存储器中从追 加的数据结束位置（存储器中的EOD）起存储缓冲器中存储的数据； （b）在缓冲器中的数据被写入非易失性存储器中时，向更高级设备 发送回追加写入命令的完成通知；（c）在接收到追加写入命令之后 从针对第m读取命令的读取数据在带上的结束位置移向针对第n读取 命令的读取开始位置时，移动非易失性存储器中暂时存储的数据、然 后基于预定标准移向将写入非易失性存储器中暂时存储的数据的带 写入位置（EOD）以执行写入，以便最小化带相对于头行进的移动距 离；以及（d）在接收在一系列命令中的混合的命令之间的、对于带 上的预定位置处数据的改写命令（改写）的情况下，其中改写命令使 写入的数据的结束在数据结束位置（EOD），如果用于改写数据的带 位置比带的追加的数据结束位置（EOD）更早（更小的值）则更新改 写数据位置为追加的数据结束位置（EOD），并且如果用于改写数据 的带位置比带的追加的数据结束位置（EOD）更晚（更大的值）则更 新改写数据位置为非易失性存储器中的追加的数据结束位置（存储器 中的EOD）。
该设备的特征在于如果将写入数据的带的数据结束位置（EOD） 存在于移动距离内（结束位置与开始位置之间），则满足标准。
该设备的特征在于控制装置向非易失性存储器中存储更新的数 据结束位置（EOD）。
该设备的特征在于控制装置向包括带的盒的非易失性存储器中 存储更新的数据结束位置（EOD）。
为了实现上述目的，本发明提出一种用于向带记录设备中写入 的方法，该带记录设备包括：缓冲器，用于暂时存储与读取和追加写 入有关的数据；带，用于记录缓冲器中存储的数据；读取/写入头，用 于从带向缓冲器中读取数据并且从缓冲器向带上写入数据；以及控制 装置，用于响应于读取命令从带的指定的位置读取数据并且将数据存 储在缓冲器中，并且用于响应于追加写入命令从带写入缓冲器中存储 的数据，并且在带介质的纵向方向往返对带介质执行位置移动、读取 和写入操作，其中在带记录设备上加载具有带介质的单个带盒并且带 记录设备从更高级设备接收包括混合的读取（读取）、改写和追加写 入（写入）命令的一系列命令（每个命令移向移动命令、即定位指定 的带位置），其中多个读取命令包括按照这一顺序的第一、第二、…、 第m、第n、…（m，n=m+1）读取命令。在这一方法中，带记录设 备或者盒具有用于响应于写入命令存储缓冲器中存储的数据的非易 失性存储器。该方法包括以下步骤：（a）在接收到追加写入命令时， 在非易失性存储器中从追加的数据结束位置（存储器中的EOD）起存 储缓冲器中存储的数据；（b）在缓冲器中的数据被写入非易失性存 储器中时，向更高级设备发送回追加写入（同步）命令的完成通知； （c）在从针对第m读取命令的读取数据在带上的结束位置移向针对 后续第n读取命令的读取开始位置时，移动非易失性存储器中暂时存 储的数据、然后基于预定标准移向将写入非易失性存储器中暂时存储 的数据的带写入位置（EOD）以执行写入，以便最小化带相对于头行 进的移动距离；以及（d）在接收在一系列命令中的混合的命令之间 的、对于在带上的预定位置处数据的改写（改写）命令的情况下，其 中改写命令使写入的数据的结束在数据结束位置（EOD），如果用于 改写数据的带位置比带的追加的数据结束位置（EOD）更早（更小的 值）则更新改写数据位置为追加的数据结束位置（EOD），并且如果 用于改写数据的带位置比带的追加的数据结束位置（EOD）更晚（更 大的值）则更新改写数据位置为非易失性存储器中的追加的数据结束 位置（存储器中的EOD）。
为了实现上述目的，本发明提出一种向带记录设备中写入的程 序，该带记录设备包括：缓冲器，用于暂时存储与读取和追加写入有 关的数据；带，用于记录缓冲器中存储的数据；读取/写入头，用于从 带向缓冲器中读取数据并且从缓冲器向带上写入数据；以及控制装 置，用于响应于读取命令从带的指定的位置读取数据并且将数据存储 在缓冲器中，并且用于响应于写入命令从带写入缓冲器中存储的数据 并且在带记录设备上加载具有带介质的单个带盒并且带记录设备从 更高级设备接收包括混合的读取（读取）、改写和追加写入（写入） 命令的一系列命令（每个命令移向移动命令、即定位指定的带位置） 的情况下，其中多个读取命令包括按照这一顺序的第一、第二、…、 第m、第n、…（m，n=m+1）读取命令，带记录装置在带介质的纵 向方向往复对带介质执行位置移动、读取和写入操作。另外，对于这 一程序，带记录设备或者盒具有用于响应于写入命令而存储缓冲器中 存储的数据的非易失性存储器。该程序使计算机执行以下步骤：（a） 在接收到追加写入命令时，在非易失性存储器中从追加的数据结束位 置（存储器中的EOD）起存储缓冲器中存储的数据；（b）在缓冲器 中的数据被写入非易失性存储器中时，向更高级设备发送回追加写入 （同步）命令的完成通知；（c）在从对于第m读取命令的读取的数 据在带上的结束位置移向对于后续第n读取命令的读取开始位置时， 移动非易失性存储器中暂时存储的数据、然后基于预定标准移向将写 入非易失性存储器中暂时存储的数据的带写入位置（EOD）以执行写 入，以便最小化带相对于头行进的移动距离；以及（d）在接收在一 系列命令中的混合的命令之间的、对于在带上的预定位置处数据的改 写（改写）命令的情况下，其中改写命令使写入的数据的结束在数据 结束位置（EOD），如果用于改写数据的带位置比带的追加的数据结 束位置（EOD）更早（更小的值）则更新改写数据位置为追加的数据 结束位置（EOD），并且如果用于改写数据的带位置比带的追加的数 据结束位置（EOD）更晚（更大的值）则更新改写数据位置为非易失 性存储器中的追加的数据结束位置（存储器中的EOD）。
[本发明的优点]
根据如以上描述的本发明，本发明的带记录设备即使在更高级 设备干预在包括混合的读取和追加写入命令的系列命令中的改写的 情况下仍然能够增加混合的操作的总性能。
附图说明
图1是图示带库100的配置示例的图，该带库100包括这一实 施例被应用于其中的带驱动；
图2图示对带驱动的带23执行的正常移动、读取和写入操作；
图3图示常规混合的读取和写入操作的示例；
图4图示省略同步操作造成带移动距离减少；
图5图示实施例中的省略写入和同步操作造成移动距离减少；
图6图示如下表，该表概括在省略同步操作和后续重写操作之 间移动距离增加或者减少的关系（图5中的情况1-a至4-b）；
图7图示写入位置在情况1-a中存在于移动路线上；
图8图示如下模式，在这些模式中，在非易失性存储区域中不 存在自由空间时在带中写入数据；
图9图示追加的数据写入（写入）操作流程；
图10图示在混合的追加写入和读取操作中接收改写和追加写 入命令二者的流程；
图11图示同步（Sync）操作流程；以及
图12图示在写入位置存在于两点之间时在该两点之间移动（定 位）的操作流程。
具体实施方式
下文给出如下方法的一个实施例（下文称为“示例”）的描述， 该方法在如下线性记录带驱动中的改写（改写）干预情况下追加写入 新数据，在该线性记录带驱动上加载单个带盒并且该线性记录带驱动 已经从主机接收包括混合的读取和追加写入（追加写入）命令的系列 命令。这些示例仅为举例而未旨在于限制根据本发明的用于追加写入 的带记录设备及其方法和程序。
设想在有单个带盒（盒）加载于其上的带驱动的混合的追加写 入和读取操作中减少关于读取/写入头的全部带移动距离和持续时间。 因而给出本发明的概括使得实现本发明的以下特定内容（构成）。
1.当存在对写入到缓冲器中的数据进行同步操作（在带中写入数据） 时，在暂时非易失性存储区域中写入待刷新的数据。
2.作为暂时存储区域，使用如下区域，在该区域中无需带的移动或 者在该区域中使全部带移动距离和持续时间少于用于在原定区域中 记录的全部带移动距离和持续时间。此外，写入时间等于或者短于正 常写入时间。
3.随后在原定记录位置重写暂时存储的数据。通常，数据留在缓冲 器中，并且在重写时无需从暂时存储区域重读。
4.在后续过程中作为移动操作来执行重写操作。
5.如果缓冲器中的数据由于意外掉电而丢失，则从暂时非易失性存 储区域读取数据作为从错误恢复的处理，然后在原定记录位置写入数 据。
首先给出这一实施例被应用于的带驱动和包括带驱动的带库的 描述。图1是图示带库100的配置示例，该带库100包括这一实施例 被应用于其中的带驱动。如图1中所示，带库100包括带驱动10、库 控制机制30、访问器40和盒槽50。在它们之中，带驱动10包括主 机接口（下文称为“主机I/F”）11、缓冲器12、信道13、写入头14a、 读取头14b和马达15并且还包括控制器16、头位置控制系统17和马 达驱动器18。另外，也图示带盒（下文简称为“盒”）20，因为盒20 可通过向带驱动10中插入来在带驱动10中加载。盒20包括在卷轴 21和22周围缠绕的带23。在旋转卷轴21和22时，带23在其纵向 方向上从卷轴21移向卷轴22或者从卷轴22移向卷轴21。带23以磁 带为例，但是可以使用除了磁带之外的带介质。
盒20也包括盒存储器24。盒存储器24记录例如如何在带23 中写入数据的信息。例如通过使用RF接口用无接触方式检查带23 中写入的数据和带23的使用状态的指标，由此实现对数据的高速访 问。在图1中，示出用于访问盒存储器24的接口、比如RF接口为盒 存储器接口（下文称为“CMI/F”）19。
同时，主机I/F11与主机200通信。例如主机I/F11从主机200 接收用于在带23中写入数据的命令、用于将带23移向目标位置的命 令和用于从带23读取数据的命令。附带提一点，用于主机I/F11的 通信标准以SCSI为例。在SCSI中，第一命令对应于写入命令，第二 命令对应于用于带移动操作的定位命令或者间隔命令；并且第三命令 对应于读取命令。无论响应于命令中的对应命令的处理是否成功或者 失败，主机I/F11对主机200做出响应。
同步操作（刷新）在带23中写入缓冲器12中缓冲的数据。在 写入之后的同步由命令（比如写入文件标记命令）显式地指定或者由 命令（比如用于移动位置的定位、间隔、倒带或者卸载命令）隐式地 指定。另外，根据写入命令本身的选项，直至完成同步才可以完成写 入命令本身。
缓冲器12是如下存储器，在该存储器中积累将向带23中写入 的数据和从带23读取的数据。例如缓冲器12由DRAM（动态随机存 取存储器）组成。另外，缓冲器12由多个缓冲器段形成，并且每个 缓冲器段存储数据集，该数据集是从带23读取和在带23中写入的单 位。信道13是用于向写入头14a发送将在带23中写入的数据和用于 从读取头14b接收已经从带23读取的数据的通信信道。在带23在纵 向方向上移动时，写入头14a在带23中写入数据，而读取头14b从 带23读取信息。马达15旋转卷轴21和22。虽然马达15中在图1 中由单个矩形示出，但是优选为卷轴21和22中的每个卷轴提供一个 马达15、即共计两个马达15。
控制器16控制整个带驱动10。例如控制器16根据主机I/F11 接收的命令控制向带23写入或者从带23读取数据。控制器16也控 制头位置控制系统17和马达驱动器18。头位置控制系统17是将写入 头14a和读取头14b控制到所需绕卷（wrap）上的轨道的系统。绕卷 是带23上的一组多个轨道。在需要移向一个不同的绕卷时，也需要 电切换写入头14a或者读取头14b。因此，头位置控制系统17控制这 样的切换。马达驱动器18驱动马达15。在如以上描述的那样提供两 个马达15时，也应当提供两个马达驱动器18。
同时，库控制机制30是响应于来自主机200的指令控制访问器 40和带驱动10的机制。具体而言，库控制机制30指示访问器40在 带驱动10中加载盒20，从而能够读取或者写入主机200指定的数据， 并且指示带驱动10从访问器40加载的盒20读取主机200指定的数 据或者向盒20上写入数据。访问器40根据库控制机制30的控制从 盒槽50取出盒20以在带驱动10中加载盒20。盒槽50是用于存储盒 20的空间，在该空间中未对数据进行读取或者写入。这里，盒槽50 由单个矩形示出，但是实际上提供分别用于存储多个盒的多个槽。
注意在图1中仅示出一个带驱动10，但是可以提供多个带驱动 10。在后一种情况下，库控制机制30向访问器40通知读取或者写入 命令将被发送到的带驱动10之一的标识信息，并且由此指示访问器 40在带驱动10中加载盒20。
图2图示在带驱动的带23中执行的数据正常位置移动（定位命 令）、读取（读取命令）和追加写入（写入命令）操作。带驱动是线 性记录企业带产品（IBM的TSxx系列）或者服从Liner Tape-Open （LTO）的带产品。首先如箭头201所示在右方向上对绕卷#0执行数 据读取和写入，然后如箭头202所示反向带23的行进方向。随后在 左方向上对绕卷#1执行数据读取和写入，然后如箭头203所示反向带 23的行进方向。另外，在右方向上对绕卷#2执行数据读取和写入， 然后如箭头204所示反向带23的行进方向。在最后步骤中，如箭头 205所示在左方向上对绕卷#55执行数据读取和写入。
如以上描述的那样，在线性记录带驱动中，在带23中定义的称 为绕卷的数据存储区域中执行数据读取和写入，而读取/写入头在带 23的开始（BOT：带开始）与带的结束（EOT：带结束）之间往复。 绕卷是相互平行布置并且在带的宽度方向上相互间隔开的多个轨道 的集合。写入头14a和读取头14b中的每个头可以包括多个信道（八 个或者16个读取/写入元件）。写入头14a和读取头14b使得移动、 读取和写入操作能够对相同绕卷中的多个平行轨道执行。在串行读取 /写入的情况下，读取/写入头在绕卷中往复。注意带23的开始是第一 端部的示例，而带24的结束是第二端部的示例。
同时，通过HSM系统，位于最低层中的带库100从主机200 接收用于混合的读取/写入操作的系列命令。以下提供单个带驱动接收 这样的用于混合的读取/写入操作的系列命令的情况下，增强整个一系 列命令的操作处理性能的示例。在这一实施例中，在带驱动对加载到 带驱动中的单个带盒执行混合的追加写入和读取操作时，减少了整体 带移动距离和持续时间。
在描述示例之前，给出同步操作如何在混合的读取/写入操作中 增加移动距离的描述。然后提供如下示例，在该示例中，通过基本上 省略同步操作涉及到的移动距离来实现增强总性能。首先，作为示例 的描述前提，应当理解如下示例，在该示例中，常规混合的读取和写 入操作涉及到不必要的移动距离。
图3图示常规混合的读取/写入操作的示例。给出如下示例的描 述，该示例为在带相对于轨道比如从右到左或者从左到右线性行进时 接收包括混合的读取和写入命令的一系列命令。如以下系列命令（1） 至（9）中所示，在执行写入（追加写入）操作（写入）之后执行移 动以执行读取操作（读取），并且进一步执行写入操作（写入）： （1）写入数据9→（2）写入FM9w/Sync（与写入文件标记（FileMarker） 9同时执行同步[刷新]）→（3）定位到C（用于移向位置C的命令） →（4）读取数据3→（5）定位到B→（6）写入数据10→（7）写入 FM10w/Sync→（8）定位到F→（9）读取数据7。
如以下描述的那样执行带驱动的操作。用户数据由数据1至数 据10代表，并且作为数据定界符的文件标记（FM）由FM1至FM10 代表。
1.在位置A，在缓冲器中缓冲数据9（（1））。
2.在作为同步操作从缓冲器写入数据9之后，写入FM9（（2））。 数据9和FM9的写入造成从位置A到位置B的移动。
3.位置从B移向C（（3））。
4.读取数据3（（4））。读取数据3造成从位置C到位置D的移动。
5.从D向B移动位置（（5））。
6.在缓冲器中缓冲数据10（（6））。
7.在作为同步操作写入数据10之后，写入FM10（（7））。从B 向E移动位置。
8.从E向F移动位置（（8））。
9.读取数据7。从F移动G位置（9）。
如示意地示出全部带长度的图3（图3的下部分）中所示，以上系列 操作造成如位置A→B→C→D→B→E→F→G所示的带的移 动距离。同步操作（例如同步命令引起的刷新）和移动操作（定位命 令）总是出现于写入操作与读取操作之间。混合的操作涉及到长的带 移动距离。混合的操作在这一情况下造成增加了重叠节段（B→E）， 该重叠节段是由同步操作并且后续途中移向目标位置F造成的。具体 而言，在常规操作中，产生的问题是移动操作需要将持续时间增加这 一增加数量。因此，进行关于是否可以省略同步操作和后续重叠节段 的研究。
图4示出省略同步操作实现带移动距离减少。通过从常规操作 （图3）省略响应于相同系列命令（（1）至（9））中的同步命令而 向带介质中进行的写入，能够减少移动距离。以下是根据如在前页中 相同的系列命令的带驱动的操作。
1.在位置A，在缓冲器中缓冲数据9（（1））。
2.在从缓冲器写入数据9作为同步操作之后，写入FM9（（2））。 位置从A移向B。
3.位置从B移向C（（3））。
4.读取数据3（（4））。位置从C移向D。
5.省略从位置D移向B（（5））。
6.在缓冲器中缓冲数据10（（6））。
7.省略对数据10和FM10的同步操作（（7））并且维持在缓冲器 中缓冲数据10（6）。
8.位置从D移向F（（8））。
9.读取数据7（（9））。位置从F移向G。
移动距离由位置A→B→C→D→F→G代表。包括同步操作的前 述示例具有三个移动操作（D→B→E→F），而这一示例仅有用于 从位置D移向F的一个移动操作、由此减少移动距离。具体而言，与 图3中的情况比较，在以下三个操作中减少移动距离：
-根据第五命令从位置D移向B的操作；
-根据第七命令的涉及到从位置B移向E的数据10和FM10同步写 入操作；以及
-根据第八命令的从位置E移向F的操作。
然而在响应于同步命令的完成通知的时候，有必要在介质中恰 当写入数据并且保证将来访问。本发明确保为主机基本上保证同步操 作。此外，以下示例公开如下一次性写入方法，该方法通过设置写入 来抑制包括混合的读取和写入命令的一系列命令的移动距离的增加。
在本发明中讨论以下配置以便为主机保证关于缓冲器中存储的 数据的同步操作。
1.带盒或者带驱动具有新的暂时非易失性存储区域。提供非易失性 存储区域向带盒或者带驱动给予了用于减少同步操作的访问特性。非 易失性存储区域的示例包括非易失性存储器、比如附着到盒或者驱动 的闪存、带介质中的特殊存储区域等。
2.在带驱动中，追加的数据暂时存储于非易失性存储区域中以将带 中的追加写入操作延迟到带上的原定写入数据结束（物理数据结束 [EOD]）。单独地，在方便时间，在带上的原定数据结束（EOD）开 始重写操作。
（1）非易失性存储器区域用来保证总是可以在发送回响应于来自主 机的同步请求的处理完成通知之后从带盒（或者带驱动）读取数据。
（2）向主机隐藏非易失性存储区域。具体而言，在读取操作出现于 写入操作之后时，从非易失性存储区域读取数据，就如同在原定位置 写入数据一样。
通过提供新的非易失性存储区域，带驱动接收从主机发送的包 括混合的读取和写入的一系列命令。一般而言，经常在指定读取位置 之后执行读取。类似地，在指明写入位置为EOD之后执行用于追加 写入的写入。然而读取位置和写入位置经常互不相关。如果可以在读 取操作之间移动的过程中执行在带上的目标位置（物理EOD）的写入 操作（基本上同步操作）作为追加写入，则能够减少不必要的带移动 距离。如果在带上的、用于写入在非易失性存储区域中存储的数据的 写入位置（物理EOD）存在于用于后续读取操作的多个移动位置中的 任何两个移动位置之间，则在移动期间在带中的写入增加了这一系列 命令的总性能。
1.在示例中，根据在追加写入命令（写入）之后的同步操作， 在非易失性存储区域中存储缓冲器中存储的数据。
2.有必要执行如下操作，在该操作中在带上的原定位置（数据结束 （EOD））写入非易失性存储区域中暂时存储的数据。
在写入操作中的移动距离与在写入和同步操作中的移动距离具有相 反关系。这意味着通过省略同步操作而减少的距离等于重写操作所增 加的移动距离。在可以使移动距离或者持续时间比在常规操作中的移 动距离或者持续时间更少的情况下，对数据进行重写。例如，如果将 在用于多个读取命令的移动操作期间穿过待重写（待追加写入）的位 置（EOD），则能够重写数据而无需专门为重写操作而移动。
为了为本发明的同步操作保证数据存储，有必要防止如下状态， 在该状态中在暂时存储区域中无自由空间。在接收同步命令时，可以 根据用于重写的移动距离和暂时存储的数据量降低非易失性存储区 域中的自由空间（未用率）。如果非易失性存储区域最终全满，则从 带的EOD无条件地重写非易失性存储区域中的数据。在重写操作之 后，对带后续执行正常写入操作。此外，在接收用于盒的倒带命令或 者卸载命令时，无条件地执行重写操作，因为倒带和卸载意味着带盒 用尽。
图5图示在追加重写操作时的移动距离，在该操作中通过使用 非易失性存储区域来保证基本上同步操作。图5图示在示例中通过省 略同步操作和重写操作而引起的移动距离增加和减少。
-考虑在带的纵向方向上的距离。
-假设在从当前位置A移向移动目标位置B（C，D，E）期间执行重 写。
-划分从当前位置A来查看的在重写开始位置X、完成位置Y和移动 目标位置B（C，D，E）之间的关系。
1.移动目标位置B位于与重写开始位置X和完成位置B相同的方向 上并且比从重写开始位置X和完成位置Y更远离当前位置A。
2.移动目标位置C位于与重写开始位置X和完成位置Y相同的方向 上并且位于重写开始位置X与完成位置Y之间。
3.移动目标位置D位于与重写开始位置X与完成位置Y相同的方向 上并且比重写开始位置X和完成位置Y更接近当前位置A。
4.移动目标位置E相对于当前位置A位于与重写开始位置X和完成 位置Y相反的方向上。
-此外，写入方向差异影响从位置A到B（到C，D，E）的移动方向。 有两个写入方向：与移动方向相同的写入方向（图5的上图）；以及 与移动方向相反的写入方向（图5的下图）。
-以下描述在由于从位置A→B(C,D,E)的移动操作所产生的距离与 由于添加重写操作所致的从位置A→X→Y→B(C,D,E)的移动距 离之间的在以上方向上的关系。
1.在相同方向的情况下，由于重写所致的移动距离未增加（1-a）。 在相反方向的情况下，位置A→B的移动与位置A→X→B的移动 相同，因此移动距离增加了在位置X与Y之间的往复距离（1-b）。
2.在相同方向的情况下，距离增加在位置X→Y→C的移动与位置 X→C的移动之间的差值（2-a）。在相反方向的情况下，位置A→C 的移动与位置A→Y→C的移动相同，因此移动距离增加在位置Y 与X之间的往复距离（2-b）。
3.在相同方向的情况下，位置A→X的移动与位置A→D→X的 移动相同，因此距离增加了位置D→X→Y→D的移动距离（3-a）。 在相反方向的情况下，位置A→X的移动与A→D→Y→X的移动 相同，因此移动距离增加了位置D→Y→X→Y→D的移动距离 （3-b）。
4.在每个方向上，距离增加位置A→X→Y→A的移动距离（4-a， 4-b）。
通过省略写入和同步操作，无论在重写之后的移动目标位置如何，使 移动距离相对或者减少。可以在重写方向上的移动距离与在同步操作 的移动距离具有相反关系时减少移动距离。
图6图示如下表，该表概括了在省略同步操作和后续重写操作 之间的移动距离增加或者减少关系（图5中的情况1-a至4-b）。
1.发现如参照图5描述的那样在带介质上由于省略同步操作而减少 的移动距离与由于重写操作所致的移动距离具有相反关系。
2.在同步操作的省略与重写操作的出现之比为1：1时，总移动距离 未出现改变。在本发明中，在同步操作中在非易失性存储区域（非易 失性存储器）中存储缓冲器中存储的任何数据。通过在非易失性存储 器中存储数据，可以省略涉及到带移动的重写操作。然后，如果可以 省略用于重写操作的移动，则可以减少总移动距离。情况1-a是其中 可以完全省略用于重写操作的移动距离的情况。在情况1-a中，带上 的重写位置（物理EOD）位于在两个读取命令之间的移动距离（从用 于读取带的第一读取的数据结束位置移向用于读取带的第二读取的 数据开始位置）内。在情况1-a中，在后续移动的过程中在带中重写 同步操作在非易失性存储器中存储的数据。
3.如果省略多个同步操作并且如果可以在用于多个后续读取操作的 移动过程中执行对于非易失性存储器中存储的数据的重写操作，则总 是会减少包括混合的读取/写入命令的一系列命令的总移动距离。
在本发明的示例中，确定移动操作中的重写处理如下：
-移动模式：情况1-a
在开始移动操作之前，确定执行重写操作。在移动模式如在情况1-a 中那样时，用于重写操作的移动距离未增加，也就是说，移动距离增 加为零。因此，在用于后续读取操作的移动中总是执行重写操作。参 照图5，这是其中带写入位置（X→Y）位于两个带位置（A→B） 之间的情况。
-移动模式：情况1-b、2-a和2-b
重写操作增加移动距离。增加率依赖于原定移动距离、位置A→B（C， D，E）、重写开始位置X，和位置Y，该位置Y依赖于待重写的数 据量（X←→Y）。
基于在暂时存储的数据量与由于重写所致的移动距离之间的稍后将 描述的关系来确定是否执行重写处理。能够执行重写（X→Y）非易 失性存储器中存储的数据，而无需增加直至从位置X到Y写入的中 途。然而在从位置X到Y的距离未与在两点之间的移动距离（A→C， D，E）完全重叠的情况下，重写操作引起距离增加。如果增加少量， 则可以在移动距离内执行重写数据的大部分。然而由于存在用于带写 入的某一部分的移动所致的增加出现，所以在这一情况下没有在读取 命令之间的这样多的写入优点。
-移动模式：情况3-a、3-b、4-a和4-b
由于用于重写操作的移动操作比原定移动距离大量增加移动距离，所 以未执行重写。这显然是如下情况：待写入的数据的位置（X→Y） 在用于后续多个读取命令的移动过程期间未重叠，因此对于整个一系 列命令无优点。
在接收追加写入命令和同步命令时，可设想以下两个操作。
1.未执行移动操作，但是在暂时存储区域中写入新用户数据。
（优点）由于未执行用于写入处理的移动，所以可以减少移动距离。
（确定）暂时存储区域可能在写入期间短缺。
2.未执行在暂时存储区域中写入，但是执行重写操作，然后在原定 位置执行写入。
（优点）可以节省暂时存储区域。
（确定）有必要移向重写开始位置X、然后执行重写。
以上两个操作中的每个操作的优点和缺点与以下两点具有相关性。具 体而言，基于暂时非易失性存储区域中存储的数据量（使用率）和从 当前位置到重写开始位置的移动距离确定这两个操作。例如在前述移 动模式1-b、2-a和2-b的情况下，如果大量增加了在用于读取的两点 之间的移动，则原则上选择不对带执行重写操作。此外，即使在读取 操作之间的重写操作涉及到移动距离的某一增加，则由于在暂时存储 区域中写入所致的距离减少可以大于增加。在这一情况下，有可能选 择在用于读取的移动期间执行重写操作。
图7图示情况1-a，其中作为追加写入位置的EOD存在于移动 过程中。在带中未追加写入缓冲器中存储的数据，但是将其存储在非 易失性存储区域中。在为了读取而从位置A移向B的情况下，移动 过程包括用于正常同步操作的追加带写入位置（物理EOD）和用于写 入的距离（距离X–Y）。在带中写入数据的方向（X→Y）与用于 读取的移动方向（A→B）相同。如以上描述的那样，在同步命令之 后的移动中，在移动距离中包括追加写入位置（物理EOD）和带写入 长度（数据卷）。如果读取方向与重写方向匹配，则有利的是在移动 期间执行对于非易失性存储区域中存储的数据的重写的操作。
图8图示如下模式，在这些模式中，在非易失性存储区域中无 自由空间的情况下在带中写入数据。
-在暂时存储区域在其中写入期间短缺的情况下，无条件地执行重写 操作。除非对带执行重写操作，不能继续写入操作，因为在非易失性 存储区域中无自由空间。在重写操作之后，可以连续执行正常带写入 操作。
-以下示出来自正常写入和同步操作的移动距离差值。
在暂时存储区域中已经存在数据10和FM10。
在暂时存储区域在重新接收数据11期间短缺的情况下，如果从当前 位置A到重写开始位置X的移动方向与写入方向相同（上图，情况 1-a），则移动距离无改变。如果从当前位置A到重写开始位置X的 移动方向与写入方向相反（下图，情况1-b），则有增加在位置Y与 X之间的往复距离。移动距离增加通常小于由于在暂时存储区域中写 入所致的距离减少，因此可以执行本发明的追加写入。
在接收用于盒的倒带命令或者卸载命令时，无条件地执行重写 操作，因为倒带和卸载意味着带盒用尽。在这一状态中，位置B或者 E的移动目标是带的BOT。位置C和D（图5）不能是移动目标、即 BOT。对应移动模式是1-a、1-b、4-a和4-b。重写操作可能引起移动 距离明显增加。例如移动模式4-a和4-b对应于这一情况。要求重写 操作保证数据保管，并且在重新装载盒时照常使用盒。除了如下情况 之外，移动距离增加被在暂时存储区域中写入所致的距离减少而抵 消，在该情况下在当前位置A比重写开始位置X更接近BOT的状态 中重复移动模式4-a。
基于如下线性记录方法提供本发明的示例，在该方法中在带介 质的纵向方向上来回执行用于读取和写入的位置移动。对带驱动中的 带的在移动中的追加写入适用于如下情况，在该情况下从带或者在带 中依次读取数据。本发明的示例应用于如下情况，该情况是在带驱动 中加载一个盒的情况下从上级设备（主机）接收包括混合的读取和写 入命令的一系列命令。执行在主机向带驱动发出的系列命令中包括的 混合的读取和写入命令。下文给出用于追加写入命令（写入）、读取 命令（读取）和假设用于读取的移动命令（定位）的操作流程图的描 述。
图9图示追加数据写入（写入）的操作流程。
1.带驱动从主机接收在带位置A的写入命令（图5）。在缓冲器中 存储从主机发送的将在带中追加写入的数据。将在带中追加写入数据 的带位置（物理EOD）是位置X（图5）。在追加写入之后，位置Y （X→Y）是EOD。定位命令引起移向位置X。在追加写入之后的 EOD是位置Y。通过使用移动命令（定位命令）来执行从位置Y移 向例如位置B。在本发明中，假设在带的当前位置是在读取之后的位 置A的情况下为下一读取而执行直接向目标位置B的移动。虽然稍 后描述，但是节段X-Y在这一移动中位于相同绕卷中，因此在非易失 性存储器中存储数据以便在带中追加写入数据（图12）。
2.检查是否可以向NV高速缓存（非易失性存储器）中写入数据。 如果在NV高速缓存中无自由空间，则需要正常执行写入。
3.如果有自由空间，则在NV高速缓存中存储数据。
4.如果无自由空间，则对数据执行正常写入。
5.在以上两种情况中的任一情况下，向主机发送回写入操作的完成 通知。
以上已经仅关于追加写入描述写入命令。在追加写入方法中， 通过使用带驱动的依次移动方法来依次恢复带中的写入数据的数据 结束（EOD）。
然而带驱动的写入方法除了追加写入之外还包括改写。改写命 令用来通过使用追加写入用新数据重写已经在带中写入的数据（例如 数据集）。在重写操作时，重写数据的结束变成带的数据结束（EOD）， 并且将后续写入数据视为无数据。
图10图示在混合的追加写入和读取操作中接收改写和追加写 入命令二者的流程。以下描述图10中的步骤1至100中的每个步骤：
1.带驱动在混合的读取和写入操作中接收写入命令（写入）。在混 合的操作期间接收的写入命令中的多数写命令可能是追加写入命令。 在本发明中，也假设带驱动在混合的操作中接收改写命令。
10.带驱动检查接收的写入命令是否为改写命令或者追加写入命令。 如果命令是追加写入，则在步骤7中执行追加写入（对应于图9中的 步骤2至5）。
2.如果带驱动接收改写命令，则处理继续步骤3或者5。
3.为带驱动接收改写命令并且带中的数据将被改写的情况提供这一 步骤。
更新和存储在如下带物理位置的数据结束作为将在带中追加写入的 数据结束（EOD），该带物理位置被改写命令指定用于数据写入。在 这一点，未在指定的带物理位置写入数据。在后续步骤7中，在非易 失性存储器（NV）高速缓存中暂时存储数据。最后，在后续移动操 作的最优时间（图12中的步骤10→11→12）在带的指定的物理位 置写入NV高速缓存中存储的数据。在改写方法中，将带中的在EOD 之后的数据视为无效（换而言之为空）。另外，也关于如下数据将数 据视为无效，该数据将用于在改写命令之前接收的追加写入命令并且 该数据暂时存储于NV高速缓存中、但是未对带进行移动。EOD暂时 存储于非易失性存储器、比如NV高速缓存、盒存储器（CM：带盒 中的非易失性存储器）或者数据集（带中的数据）中。
5.为带驱动接收改写命令并且NV高速缓存中的数据将被改写的情 况提供这一步骤。
在一些情况下，存在如下数据，这些数据将用于在改写命令之前接收 的追加写入命令并且被暂时存储于NV高速缓存中、但是未对带进行 移动。改写NV高速缓存中的数据。高速缓存中的改写的数据的结束 被视为高速缓存中的追加的数据的结束（高速缓存中的EOD），并且 在非易失性存储器中更新和存储数据结束。NV高速缓存中的在EOD 之后的数据视为无效（换而言之为空）。最后以后续移动操作期间的 最优时间（图12中的步骤10→11→12）在带中从追加的数据的结 束（EOD）起写入高速缓存中直至更新的EOD的数据。
6.作为改写的结果，带中的追加的数据的结束（带中的EOD）和NV 高速缓存中的追加的数据的结束（高速缓存中的EOD）被存储作为逻 辑EOD。更高级设备（主机）未追加的数据是否存在于NV高速缓存 中或者带中。
7.这一步骤是改写和追加写入命令共有的。
如已经参照追加写入流程（图9）描述的那样，这一步骤对应于图9 中的步骤2→（3或者4）→5的流程。在本发明的示例中，在图9 的步骤3中，在NV高速缓存中暂时存储用于改写命令的数据。除非 可以在NV高速缓存中存储数据，执行与用于图9中的步骤4相同的 处理。
100：如果在NV高速缓存中存储改写的数据，则向主机发送回写入 操作的完成指示。
图11图示同步（Sync）命令的操作流程。
1.带驱动从主机接收同步命令（Sync）。备选地，写入命令可以涉 及到同步操作。另外，带驱动可以在数据由于写入命令而保留于缓冲 器中的状态中接收由位置移动命令隐式地指定的同步请求。
2.检查是否已经正在带中写入数据。
3.如果正在写入数据，则通过正常同步处理对带执行正常追加写入。
4.如果未正在写入数据，则检查是否可以在NV高速缓存中写入数 据。换而言之，通过确定是否有以下区域来进行检查。
5.如果在NV高速缓存中有自由空间，则在NV高速缓存中存储数 据，然后向主机发送回同步的完成通知（8）。
6.如果在NV高速缓存中无自由空间，则执行正常写入（3），然后 向主机发送回通知的完成通知（8）。
图12图示在写入位置存在于两个位置之间的移动中的情况下 的移动操作的流程。
1.从主机接收移动命令
2.它是移向逻辑EOD？
逻辑EOD是如下位置，在该位置为主机完成数据写入作为EOD，并 且带驱动向主机通知该位置。物理EOD是驱动的内部数据结束。物 理EOD是如下位置，在该位置驱动完成对带的数据写入。在将数据 写入非易失性存储器中的状态中，存在“带上的EOD”和“非易失性存 储器中的EOD”这两个物理EOD。在未在非易失性存储器中写入数据 的状态，仅有“带上的EOD”这一个物理EOD。逻辑EOD在这一情况 下对应于带上的EOD。
3.如果当前位置是EOD（带上的EOD或者NV高速缓存中的EOD）， 则无需移动。向主机发送回移动的完成通知（4）。执行写入流程（6， 图9或者图10）、然后执行同步命令流程（7，图11）。
8.如果当前位置不是逻辑EOD（2），则检查数据是否存在于NV高 速缓存中。
9.如果数据未存在于NV高速缓存中，则执行从主机发送的用于读 取的移动命令（A→B）。然后向主机发送回移动的完成通知（13）。
10.如果数据存在于NV高速缓存中，则确定是否应当在移动期间执 行写入。例如，如果用于数据写入的EOD存在于移动期间的路线上， 则确定执行写入。
11.如果应当写入数据，则在带中从带上的EOD重写NV高速缓存 中的数据（12）。
12.执行正常移动（9）。如果在步骤10中确定不应在移动期间写入 数据，则简单地执行移动（A→B）（9）。然后向主机发送回移动 的完成通知（13）。
已经主要关于在包括混合的写入和读取命令的系列命令中的读 取命令之间的移动以上示例。本发明的范围不限于这一示例，并且是 在非易失性存储区域中进行写入时保证完成同步操作的假设下提供 的。如果在带上的后续移动中均在后续遇到目标带位置的机会，则本 发明的范围包括对非易失性存储区域中存储的数据执行基本上带写 入。一般而言，在分级存储管理系统中，最底层带库接收包括混合的 读取和写入命令的一系列命令。具有一个加载于其上的盒的带驱动具 有许多如下机会，在这些机会中，用于写入和同步命令的带写入位置 与在用于后续读取命令的移动重叠。只要在带驱动或者盒中提供新的 非易失性存储区域并且保证其预定容量（例如100兆字节或者更多）， 则有可能通过推迟带中的追加写入来确保一系列命令作为整体的操 作性能。
如以上描述的那样，本发明的库系统实现通过专门为写入或者 读取而卸载和加载盒来避免更换的有利效果。本发明的系统具有即使 在混合的读取和写入操作中包括改写的情况下仍然通过最小化数据 写入涉及到的移动操作来整体实现加速的有利效果。
10 带驱动
11 主机I/F
12 缓冲器
13 信道
14a 写入头
14b 读取头
15 马达
16 控制器
17 磁头位置控制系统
18 马达驱动器
19 CMI/F
20 盒
30 库控制机制
40 访问器
50 盒槽
100 带库
200 主机
机译： 用于在接收到包括混合读写命令的一系列命令时执行最佳写入的线性记录设备及其执行方法
机译： 用于在接收到包括混合读写命令的一系列命令时执行最佳写入的线性记录设备及其执行方法
机译： 用于在接收到包括混合读写命令的一系列命令时执行最佳写入的线性记录设备及其方法和程序
