特許 7672224 システムにおけるガベージ・コレクション処理中の失敗からのリカバリのための方法、システムにおけるガベージ・コレクション処理中の失敗からのリカバリのためのコンピュータ・プログラム、および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-24

(45)【発行日】2025-05-07

(54)【発明の名称】システムにおけるガベージ・コレクション処理中の失敗からのリカバリのための方法、システムにおけるガベージ・コレクション処理中の失敗からのリカバリのためのコンピュータ・プログラム、および装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 11/07 20060101AFI20250425BHJP

   G06F 11/14 20060101ALI20250425BHJP

   G06F 16/11 20190101ALI20250425BHJP

   G06F 16/13 20190101ALI20250425BHJP

【ＦＩ】

G06F11/07 193

G06F11/07 140M

G06F11/07 178

G06F11/07 190

G06F11/14 674

G06F16/11

G06F16/13 110

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020543361

(86)(22)【出願日】2019-02-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-06-17

(86)【国際出願番号】 IB2019051323

(87)【国際公開番号】W WO2019162828

(87)【国際公開日】2019-08-29

【審査請求日】2021-07-21

【審判番号】

【審判請求日】2023-11-27

(31)【優先権主張番号】15/904,180

(32)【優先日】2018-02-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390009531

【氏名又は名称】インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

【住所又は居所原語表記】Ｎｅｗ Ｏｒｃｈａｒｄ Ｒｏａｄ， Ａｒｍｏｎｋ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １０５０４， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】100112690

【弁理士】

【氏名又は名称】太佐 種一

(74)【代理人】

【識別番号】100120710

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】グプタ、アーユッシュ

(72)【発明者】

【氏名】セシャドリ、サンゲサ

【合議体】

【審判長】吉田 美彦

【審判官】林 毅

【審判官】大塚 俊範

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５０９６９５号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２１－５１５２９９号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１３６５７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２６６０８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２４６８３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００６８５９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G06F11/07

G06F11/14

G06F16/11

G06F16/13

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

あらゆる挿入、更新又は削除動作がログの末尾のレコードとして挿入される時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおけるガベージ・コレクション処理中の失敗からのリカバリのための方法であって、前記時系列順ログ構造がログ構造のストレージ・システム内にあり、前記キーバリュー・ストアにおいて、キーと、スロット及びそのオフセットを示す値とが対応付けられており、及び前記時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおいて、前記あらゆる挿入、更新又は削除動作によってレコードがログの末尾に挿入され、前記方法が、
プロセッサによって、時系列ガベージ・コレクションをトランザクショナルに実行することであって、各トランザクションは、完結したユニットとして成功または失敗する、前記実行することと、並びに、
前記ガベージ・コレクション処理中にガベージ・コレクション対象スロットに対する更新又は削除動作が発生した場合に、当該ガベージ・コレクション対象スロット上のコンテンツをロールバックすることに加えて、当該ガベージ・コレクション対象スロットを指していた壊れたバック・チェーンを修理することであって、前記ガベージ・コレクション処理中に発生した前記更新又は削除動作はガベージ・コレクション対象スロットを指し示し、前記壊れたバック・チェーンを修理することが、前記ガベージ・コレクション対象スロットの次の次のスロットのレコードに、ガベージ・コレクション対象領域にかつて存在していたキー（以下、「第１のキー」という）に対応するレコードに対する更新又は削除を示すバックポインタが設定されている場合に、ロールバックにより前記レコードが消去されたために壊れたバックポインタを修理する為に前記次の次のスロット内に新たは廃棄エントリを設定し、当該廃棄エントリから前記ガベージ・コレクション対象スロットの次のスロット内のキー（以下、「第２のキー」という）に対応するレコードに対する新たなバックポインタを追加することを含み、前記第１のキーと前記第２のキーは同じものである、前記修理すること
を含む、前記方法。

【請求項2】

前記ガベージ・コレクション処理中に失敗した後にシステムを一貫性のある状態に復元することによって時系列順序を維持しつつ、一方ではログ構造化されたキーバリュー・ストアにおいてＧＣと同時に進行する更新動作が提供される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ガベージ・コレクション処理中に失敗した後にシステムを一貫性のある状態に復元することによって時系列順序を維持しつつ、一方ではログ構造化されたキーバリュー・ストアにおいてＧＣと同時に進行する削除動作が提供される、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

システムにおけるガベージ・コレクション処理中の失敗からのリカバリのためのコンピュータ・プログラムであって、
コンピュータにより実行されることに応じて、前記コンピュータに、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法を実行させる、コンピュータ・プログラム。

【請求項5】

コンピュータの内部メモリ内にロード可能なコンピュータ・プログラムであって、前記プログラムがコンピュータ上で実行されることに応じて、前記コンピュータに請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法を実行させる、コンピュータ・プログラム。

【請求項6】

あらゆる挿入、更新又は削除動作がログの末尾のレコードとして挿入される時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおけるガベージ・コレクション処理中の失敗からのリカバリのための装置であって、前記時系列順ログ構造がログ構造のストレージ・システム内にあり、前記キーバリュー・ストアにおいて、キーと、スロット及びそのオフセットを示す値とが対応付けられており、及び前記時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおいて、前記あらゆる挿入、更新又は削除動作によってレコードがログの末尾に挿入され、前記装置が、
命令を記憶するメモリと、
時系列ガベージ・コレクションをトランザクショナルに実行し、ここで、各トランザクションは、完結したユニットとして成功または失敗する、並びに
前記ガベージ・コレクション処理中にガベージ・コレクション対象スロットに対する更新又は削除動作が発生した場合に、当該ガベージ・コレクション対象スロット上のコンテンツをロールバックすることに加えて、当該ガベージ・コレクション対象スロットを指していた壊れたバック・チェーンを修理することであって、前記ガベージ・コレクション処理中に発生した前記更新又は削除動作はガベージ・コレクション対象スロットを指し示し、前記壊れたバック・チェーンを修理することが、前記ガベージ・コレクション対象スロットの次の次のスロットのレコードに、ガベージ・コレクション対象領域にかつて存在していたキー（以下、「第１のキー」という）に対応するレコードに対する更新又は削除を示すバックポインタが設定されている場合に、ロールバックにより前記レコードが消去されたために壊れたバックポインタを修理する為に前記次の次のスロット内に新たは廃棄エントリを設定し、当該廃棄エントリから前記ガベージ・コレクション対象スロットの次のスロット内のキー（以下、「第２のキー」という）に対応するレコードに対する新たなバックポインタを追加することを含み、前記第１のキーと前記第２のキーは同じものである、前記修理するための前記命令を実行するプロセッサと、
を備えている、前記装置。

【請求項7】

前記プロセッサが、
ガベージ・コレクション処理中に失敗した後にシステムを一貫性のある状態に復元することによって時系列順序を維持しつつ、一方ではログ構造化されたキーバリュー・ストアにおいてＧＣと同時に進行する更新動作を提供すること
を含む命令をさらに実行する、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記プロセッサが、
ガベージ・コレクション処理中に失敗した後にシステムを一貫性のある状態に復元することによって時系列順序を維持しつつ、一方ではログ構造化されたキーバリュー・ストアにおいてＧＣと同時に進行する削除動作を提供すること
を含む命令をさらに実行する、請求項７に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明は、概して、ログ構造化されたストレージ・システムを管理することを目的とする。特に、それは、システムにおけるガベージ・コレクション処理中の失敗からのリカバリを提供する。

【背景技術】

【0002】

典型的なログ構造化されたストレージ・システムは、レコード・データを時間的順序で「ログ」に記憶する。これらの典型的なシステムは、挿入、更新、削除、読み出しなどの基本的なプリミティブ動作を可能にする。データのそれぞれの更新は、新たなレコードが「ログ」の末尾に挿入されるという結果になる。それぞれの削除は、廃棄（tombstone）オブジェクトがログの末尾に挿入されるという結果になる。さらに、バックグラウンド・ガベージ・コレクション（ＧＣ）・プロセスは、有効データを含まない空間を再要求するデータを圧縮する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、ガベージ・コレクション中の失敗からのリカバリは、問題であり得る。したがって、当技術分野において前述した問題に対処する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

第１の態様から見ると、本発明は、システムにおけるガベージ・コレクション処理中の失敗からのリカバリのための方法であって、プロセッサによって、時系列ガベージ・コレクションをトランザクショナルに実行することと、ガベージ・コレクション・トランザクションに関連付けられた、ログ構造の対象スロット内の特定オフセットを記録することと、ガベージ・コレクション・トランザクションによって記録された、ログ構造の対象スロット内の初期オフセットから対象スロットの終わりまで、レコードをスキップすることと、を含む、方法を提供する。

【0005】

さらなる態様から見ると、本発明は、装置であって、命令を記憶するメモリと、時系列ガベージ・コレクションをトランザクショナルに実行し、ガベージ・コレクション・トランザクションに関連付けられた、ログ構造の対象スロット内に特定オフセットを記録し、ガベージ・コレクション・トランザクションによって記録された、ログ構造の対象スロット内の初期オフセットから対象スロットの終わりまで、レコードをスキップし、プロセッサが、システムにおけるガベージ・コレクション処理中に発生する失敗からリカバリする、ための命令を実行するプロセッサと、を備える装置を提供する。

【0006】

さらなる態様から見ると、本発明は、システムにおけるガベージ・コレクション処理中の失敗からのリカバリのためのコンピュータ・プログラム製品であって、処理回路によって読み出し可能であり、発明のステップを実行する方法を実行するための処理回路による実行用命令を記憶する、コンピュータ可読記憶媒体を含むコンピュータ・プログラム製品を提供する。

【0007】

さらなる態様から見ると、本発明は、コンピュータ可読媒体上に記憶され、デジタル・コンピュータの内部メモリ内にロード可能なコンピュータ・プログラムであって、上記プログラムがコンピュータ上で実行されるときに、発明のステップを実行するためのソフトウェア・コード部分を含む、コンピュータ・プログラムを提供する。

【0008】

実施形態は、時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおけるガベージ・コレクション中の失敗からの適切なリカバリに関する。１つの実施形態は、プロセッサによって、時系列ガベージ・コレクションをトランザクショナルに実行することを含む時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおけるガベージ・コレクション中の失敗からのリカバリのための方法を提供する。ガベージ・コレクション・トランザクションに関連付けられた、ログ構造の対象スロット内に特定オフセットが記録される。レコードは、ガベージ・コレクション・トランザクションによって記録された、ログ構造の対象スロット内の初期オフセットから対象スロットの終わりまでスキップされる。

【0009】

本発明の、これらのおよび他の特徴、態様および利点については、以下の説明、添付の特許請求の範囲および添付図面を参照して理解されることとなる。

【0010】

本発明の実施形態が、ここで単なる例として添付図面を参照して説明される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態による、クラウド・コンピューティング環境を示す図である。

【図2】実施形態による、抽象モデル・レイヤのセットを示す図である。

【図3】実施形態による、ログ構造化されたストレージ・システムにおける遡及的スナップショットのためのネットワーク・アーキテクチャを示す図である。

【図4】実施形態による、図１のサーバまたはクライアントあるいはその両方に関連付けられ得る代表的なハードウェア環境を示す図である。

【図5】実施形態による、ログ構造化されたストレージ・システムにおける時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおけるガベージ・コレクション中の失敗からのリカバリのためのプロセッサを示すブロック図である。

【図6】実施形態による、ガベージ・コレクション中の初期システム状態を示す図である。

【図7】実施形態による、ガベージ・コレクション中のシステム・クラッシュ時におけるシステム状態を示す図である。

【図8】実施形態による、ガベージ・コレクションのロールバック後のシステム状態を示す図である。

【図9】実施形態による、ガベージ・コレクション・ロールバック中に壊れたバック・チェーンを修理するシステム状態を示す図である。

【図10】１つの実施形態による、時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおけるガベージ・コレクション中の失敗からのリカバリのためのプロセスについてのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

多様な実施形態の説明は、例示の目的で提示されているが、網羅的であること、または開示される実施形態に限定することを意図するものではない。多くの修正および変形が、説明される実施形態の範囲から逸脱することなく当業者には明らかであろう。本明細書で使用される専門用語は、実施形態の原理、実用的な適用、もしくは市場で見出される技術に対する技術的改善を最もよく説明するため、または本明細書に開示される実施形態を他の当業者が理解可能にするために、選択された。

【0013】

本開示は、クラウド・コンピューティングの詳細な説明を含むが、本明細書に列挙される教示の実施は、クラウド・コンピューティング環境に限定されないと予め理解される。むしろ、本発明の実施形態は、現在既知の、または後に開発される任意の他の種類のコンピューティング環境と併せて実施されることが可能である。

【0014】

１つまたは複数の実施形態は、時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおけるガベージ・コレクション（ＧＣ）中の失敗からの適切なリカバリに関する。１つの実施形態は、プロセッサによって、時系列ＧＣをトランザクショナルに実行することを含む時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおけるＧＣ中の失敗からのリカバリのための方法を提供する。ＧＣトランザクションに関連付けられた、ログ構造の対象スロット内に特定オフセットが記録される。レコードは、ガベージ・コレクション・トランザクションによって記録されたログ構造の対象スロット内の初期オフセットから対象スロットの終わりまでスキップされる。

【0015】

クラウド・コンピューティングは、最小の管理労力またはサービス・プロバイダとの対話で迅速に供給され、リリースされ得る、構成可能なコンピューティング・リソース（例えば、ネットワーク、ネットワーク帯域幅、サーバ、処理、メモリ、ストレージ、アプリケーション、仮想機械（ＶＭ）、およびサービス）の共有プールへの便利なオンデマンド・ネットワーク・アクセスを可能にするためのサービス配信のモデルである。このクラウド・モデルは、少なくとも５つの特性、少なくとも３つのサービス・モデル、および少なくとも４つの配置モデルを含み得る。

【0016】

特性は、以下の通りである。
オンデマンド・セルフサービス：クラウド消費者は、サービス・プロバイダと人との対話を必要とすることなく、必要に応じてかつ自動的に、サーバ時間およびネットワーク・ストレージなどのコンピューティング・ケイパビリティを一方的に供給し得る。
幅広いネットワーク・アクセス：ケイパビリティは、ネットワーク上で利用可能であり、異種シン・クライアントまたはシック・クライアント・プラットフォーム（例えば、携帯電話、ラップトップ、およびＰＤＡ）による使用を促進する標準的なメカニズムを通してアクセスされる。
リソースの共用：プロバイダのコンピューティング・リソースが、マルチテナント型モデルを使用して複数の消費者にサービスするためにプールされ、異なる物理リソースおよび仮想リソースが要求に従って動的に割り当ておよび再割り当てされる。消費者が、概して、提供されるリソースの正確な場所に対する制御または知識を有しないが、より抽象度の高いレベル（例えば、国、州、またはデータ・センタ）において場所を指定することが可能であり得るという点において、位置独立の意味がある。
スピーディな拡張性：ケイパビリティは、場合によっては自動的に、即座にスケール・アウトするようにスピーディかつ弾力的に供給され、即座にスケール・インするようにスピーディに解放され得る。消費者に対しては、供給に利用可能なケイパビリティが、多くの場合無制限であるように見え、いつでも任意の量で購入可能である。
サービスが計測可能であること：クラウド・システムは、サービスの種類（例えば、ストレージ、処理、帯域幅、アクティブな消費者アカウント）に適したある抽象度レベルにおいて計測ケイパビリティを活用することによって、リソース使用を自動的に制御し、最適化する。リソース使用量は、モニタリングされ、制御され、報告されてもよく、それによって利用サービスのプロバイダおよび消費者の両方に透明性をもたらし得る。

【0017】

サービス・モデルは、以下の通りである。
サービスとしてのソフトウェア（ＳａａＳ）：消費者に提供されるケイパビリティは、クラウド・インフラ上で実行中のプロバイダのアプリケーションを使用する能力である。アプリケーションは、ウェブ・ブラウザなどのシン・クライアント・インターフェース（例えば、ウェブ・ベースの電子メール）を通して、様々なクライアント・デバイスからアクセス可能である。消費者は、限定された消費者固有アプリケーションの構成設定は例外である可能性があるが、ネットワーク、サーバ、オペレーティング・システム、ストレージ、または個々のアプリケーション・ケイパビリティですら含む、基礎となるクラウド・インフラを管理または制御しない。
サービスとしてのプラットフォーム（ＰａａＳ）：消費者に提供されるケイパビリティは、プロバイダによってサポートされるプログラミング言語およびツールを使用して生成された、消費者が作成または取得したアプリケーションを、クラウド・インフラ上に配置する能力である。消費者は、ネットワーク、サーバ、オペレーティング・システム、またはストレージを含む基礎となるクラウド・インフラを管理または制御しないが、配置されたアプリケーション、および、可能な限りアプリケーション・ホスティング環境構成に対して制御を行う。
サービスとしてのインフラ（ＩａａＳ）：消費者に提供されるケイパビリティは、処理、ストレージ、ネットワーク、ならびに消費者がオペレーティング・システムおよびアプリケーションを含み得る任意のソフトウェアを配置および実行することが可能な、他の基本コンピューティング・リソースを供給する能力である。消費者は、基礎となるクラウド・インフラを管理または制御しないが、オペレーティング・システム、ストレージ、配置されたアプリケーションに対して制御を行い、かつ可能な限り選択ネットワーキング・コンポーネント（例えば、ホスト・ファイアウォール）の限定的な制御を行う。

【0018】

配置モデルは、以下の通りである。
プライベート・クラウド：クラウド・インフラは、組織のためだけに動作される。クラウド・インフラは、その組織または第三者によって管理されてもよく、構内または構外に存在し得る。
コミュニティ・クラウド：クラウド・インフラは、複数の組織によって共有され、共有の関心事（例えば、任務、セキュリティ要件、ポリシー、およびコンプライアンスの考慮事項）を有する特定のコミュニティをサポートする。クラウド・インフラは、組織または第三者によって管理されてもよく、構内または構外に存在し得る。
パブリック・クラウド：クラウド・インフラは、一般公衆または大きな業界団体に利用可能とされ、クラウド・サービスを販売する組織によって所有される。
ハイブリッド・クラウド：クラウド・インフラは、一意なエンティティのままであるが、データおよびアプリケーション・ポータビリティを可能にする標準化技術または独自技術（例えば、クラウド間のロード・バランシングのためのクラウド・バースティング）によって結合された、２つ以上のクラウド（プライベート、コミュニティ、またはパブリック）の混合物である。

【0019】

クラウド・コンピューティング環境は、無国籍、低結合、モジュール性、および意味相互運用性を中心としたサービス指向型である。クラウド・コンピューティングの中心は、相互接続されたノードのネットワークを含むインフラである。

【0020】

ここで図１を参照すると、例示的なクラウド・コンピューティング環境５０が示されている。図示するように、クラウド・コンピューティング環境５０は、クラウド消費者によって使用されるローカル・コンピューティング・デバイス、例えば、携帯情報端末（ＰＤＡ）もしくは携帯電話５４Ａ、デスクトップ・コンピュータ５４Ｂ、ラップトップ・コンピュータ５４Ｃ、または自動車コンピュータ・システム５４Ｎ、あるいはそれらの組合せが通信し得る、１つまたは複数のクラウド・コンピューティング・ノード１０を含む。ノード１０は、互いに通信し得る。それらは、上述のようなプライベート、コミュニティ、パブリック、もしくはハイブリッド・クラウド、またはそれらの組合せなどの、１つまたは複数のネットワーク内で物理的または仮想的にグループ化されてもよい（図示せず）。これによって、クラウド・コンピューティング環境５０が、インフラ、プラットフォーム、またはソフトウェア、あるいはそれらの組合せを、クラウド消費者がローカル・コンピューティング・デバイス上でリソースを維持する必要がないサービスとして提案することが可能となる。図２に示されるコンピューティング・デバイス５４Ａ～Ｎの種類は、単なる例示であることを意図し、コンピューティング・ノード１０およびクラウド・コンピューティング環境５０は、任意の種類のネットワークまたはネットワーク・アドレス可能な接続あるいはその両方を経て（例えば、ウェブ・ブラウザを用いて）、任意の種類のコンピュータ化デバイスと通信し得ると理解される。

【0021】

ここで図２を参照すると、クラウド・コンピューティング環境５０（図１）によって提供される機能抽象レイヤのセットが示されている。図２に示されるコンポーネント、レイヤ、および機能は、単なる例示であることを意図し、発明の実施形態は、それらに限定されないと、予め理解されるべきである。図示するように、以下のレイヤおよび対応する機能が、提供される。

【0022】

ハードウェアおよびソフトウェア・レイヤ６０は、ハードウェアおよびソフトウェア・コンポーネントを含む。ハードウェア・コンポーネントの例は、メインフレーム６１、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）アーキテクチャ・ベース・サーバ６２、サーバ６３、ブレード・サーバ６４、ストレージ・デバイス６５、ならびにネットワークおよびネットワーキング・コンポーネント６６を含む。いくつかの実施形態では、ソフトウェア・コンポーネントは、ネットワーク・アプリケーション・サーバ・ソフトウェア６７およびデータベース・ソフトウェア６８を含む。

【0023】

仮想レイヤ７０は、仮想エンティティの以下の例、仮想サーバ７１、仮想ストレージ７２、仮想プライベート・ネットワークを含む仮想ネットワーク７３、仮想アプリケーションおよびオペレーティング・システム７４、ならびに仮想クライアント７５が提供され得る、抽象レイヤを提供する。

【0024】

１つの例では、管理レイヤ８０は、後述する機能を提供し得る。リソース供給８１は、クラウド・コンピューティング環境内でタスクを実行するために利用される、コンピューティング・リソースおよび他のリソースの動的な調達を提供する。測定および価格設定８２は、リソースがクラウド・コンピューティング環境内で利用されるときにコスト追跡を提供し、これらのリソースの消費に対する課金または請求を提供する。１つの例では、これらのリソースは、アプリケーション・ソフトウェア・ライセンスを含み得る。セキュリティは、データおよび他のリソースについての保護だけでなく、クラウド消費者およびタスクについての本人確認を提供する。ユーザ・ポータル８３は、消費者およびシステム管理者にクラウド・コンピューティング環境へのアクセスを提供する。サービス・レベル管理８４は、要求されるサービス・レベルが満たされるように、クラウド・コンピューティング・リソース割り当ておよび管理を提供する。サービス水準合意（ＳＬＡ）計画および遂行８５は、ＳＬＡに従って将来の要件が予期されるクラウド・コンピューティング・リソースの事前配置および調達を提供する。

【0025】

ワークロード・レイヤ９０は、クラウド・コンピューティング環境が利用され得る機能性の例を提供する。このレイヤから提供され得るワークロードおよび機能の例は、マッピングおよびナビゲーション９１、ソフトウェア開発およびライフサイクル管理９２、仮想クラスルーム教育配信９３、データ解析処理９４、トランザクション処理９５、ならびに時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストア処理におけるＧＣ中の失敗からのリカバリ９６を含む。上述の通り、図２に関して説明した前述の例の全ては、単なる例示であり、発明は、これらの例に限定されない。

【0026】

本明細書で説明される１つまたは複数の実施形態の全ての機能が、典型的には、処理システム３００（図３）または自律クラウド環境４１０（図４）によって実行されてもよく、それらは、ハードウェア・プロセッサとして、かつプログラム・コードのモジュールで、有形に具現化され得ると理解される。しかしながら、これは非リアルタイム処理のための場合である必要はない。むしろ、非リアルタイム処理については、本明細書で列挙される機能性が、図２に示されるレイヤ６０、７０、８０、および９０のうちのいずれかによって実行され／実施され、または可能にされ、あるいはその両方であり得る。

【0027】

本開示は、クラウド・コンピューティングについての詳細な説明を含むが、本明細書に列挙される教示の実施は、クラウド・コンピューティング環境に限定されないと再確認する。むしろ、本発明の実施形態は、現在既知の、または後に開発される任意の種類のクラスタ化されたコンピューティング環境を用いて実施されてもよい。

【0028】

図３は、１つの実施形態による、ネットワーク・アーキテクチャ３００を示す。図３に示されるように、第１のリモート・ネットワーク３０４および第２のリモート・ネットワーク３０６を含む複数のリモート・ネットワーク３０２が提供される。ゲートウェイ３０１は、リモート・ネットワーク３０２と近接ネットワーク３０８との間に連結され得る。このネットワーク・アーキテクチャ３００の文脈において、ネットワーク３０４、３０６は、それぞれＬＡＮ、インターネットなどのＷＡＮ、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、内線電話網などを含むがこれらに限定されない任意の形態を取り得る。使用中、ゲートウェイ３０１は、リモート・ネットワーク３０２から近接ネットワーク３０８への入口ポイントとしての役割をする。このように、ゲートウェイ３０１は、ゲートウェイ３０１に到達する所与のデータ・パケットを方向付けすることが可能なルータ、および所与のパケットのためにゲートウェイ３０１内外に実際の経路を供給するスイッチとして機能し得る。

【0029】

近接ネットワーク３０８に連結される少なくとも１つのデータ・サーバ３１４がさらに含まれ、データ・サーバ３１４は、ゲートウェイ３０１を介してリモート・ネットワーク３０２からアクセス可能である。データ・サーバ３１４は、任意の種類のコンピューティング・デバイス／グループウェアを含み得ることに留意すべきである。各データ・サーバ３１４に連結されるのは、複数のユーザ・デバイス３１６である。そのようなユーザ・デバイス３１６は、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、手持ち式コンピュータ、プリンタ、または任意の他の種類のロジック包含デバイス、あるいはそれらの組合せを含み得る。ユーザ・デバイス３１１もまた、いくつかの実施形態ではネットワークのうちのいずれかに直接連結され得ることに留意すべきである。

【0030】

例えば、ファクシミリ機械、プリンタ、スキャナ、ハード・ディスク・ドライブ、ネットワーク化記憶ユニットもしくはシステムまたはローカル記憶ユニットもしくはシステムあるいはその両方などの、周辺装置３２０または一連の周辺装置３２０が、ネットワーク３０４、３０６、３０８のうちの１つまたは複数に連結され得る。データベースまたは追加コンポーネントあるいはその両方が、ネットワーク３０４、３０６、３０８に連結される任意の種類のネットワーク要素とともに利用されてもよく、または任意の種類のネットワーク要素に統合されてもよいことに留意すべきである。本説明の文脈において、ネットワーク要素は、ネットワークの任意のコンポーネントを指してもよい。

【0031】

いくつかの手法によれば、本明細書に説明される方法およびシステムは、ＩＢＭ（Ｒ）ｚ／ＯＳ（Ｒ）環境をエミュレートするＵＮＩＸ（Ｒ）システム、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ（Ｒ）ＷＩＮＤＯＷＳ（Ｒ）環境を仮想的にホストするＵＮＩＸ（Ｒ）システム、ＩＢＭ（Ｒ）ｚ／ＯＳ（Ｒ）環境をエミュレートするＭＩＣＲＯＳＯＦＴ（Ｒ）ＷＩＮＤＯＷＳ（Ｒ）システムなどの、仮想システムまたは１つもしくは複数の他のシステムをエミュレートするシステムあるいはその両方を、用いてまたはその上あるいはその両方で実施されてもよい。この仮想化またはエミュレーションあるいはその両方は、いくつかの実施形態ではＶＭＷＡＲＥソフトウェアの使用を通して実施され得る。ＭｉｃｒｏｓｏｆｔおよびＷｉｎｄｏｗｓ（Ｒ）は、米国、他の国、またはその両方におけるＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの商標である。ＩＢＭおよびｚ／ＯＳは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの商標であり、世界中の多くの管轄区域において登録されている。

【0032】

図４は、１つの実施形態による、図３のユーザ・デバイス４１６またはサーバ３１４あるいはその両方に関連付けられた代表的なハードウェア・システム４００の環境を示す。１つの例では、ハードウェア構成は、マイクロプロセッサなどの中央処理装置４１０、およびシステム・バス４１２を介して相互接続された、いくつかの他のユニットを有するワークステーションを含む。図４に示されるワークステーションは、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）４１４と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）４１６と、ディスク・ストレージ・ユニット４２０などの周辺デバイスをバス４１２に接続するためのＩ／Ｏアダプタ４１８と、キーボード４２４、マウス４２６、スピーカ４２８、マイクロフォン４３２、またはタッチ・スクリーン、デジタル・カメラ（図示せず）などの他のユーザ・インターフェース・デバイス、あるいはそれらの組合せをバス４１２に接続するためのユーザ・インターフェース・アダプタ４２２と、ワークステーションを通信ネットワーク４３５（例えば、データ処理ネットワーク）に接続するための通信アダプタ４３４と、バス４１２をディスプレイ・デバイス４３８に接続するためのディスプレイ・アダプタ４３６と、を含み得る。

【0033】

１つの例では、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ（Ｒ）ＷＩＮＤＯＷＳ（Ｒ）オペレーティング・システム（ＯＳ）、ＭＡＣ ＯＳ、ＵＮＩＸ（Ｒ）ＯＳなどのオペレーティング・システムがその上に常駐し得る。１つの実施形態では、システム４００は、ＰＯＳＩＸ（Ｒ）ベースのファイル・システムを採用する。他の例は、記載されるもの以外のプラットフォームおよびオペレーティング・システム上でも実施され得ると理解されるものとする。そのような他の例は、オブジェクト指向プログラミング方法論とともに、ＪＡＶＡ（Ｒ）、ＸＭＬ、Ｃ、もしくはＣ＋＋言語、またはそれらの組合せ、あるいは他のプログラミング言語を用いて書かれたオペレーティング・システムを含み得る。複雑なアプリケーションを開発するためにますます使用されるようになっているオブジェクト指向プログラミング（ＯＯＰ）も使用され得る。ＵＮＩＸ（Ｒ）は、米国および他の国々におけるＯｐｅｎ Ｇｒｏｕｐの登録商標である。Ｊａｖａ（Ｒ）およびＪａｖａ（Ｒ）に基づく商標およびロゴは全て、Ｏｒａｃｌｅまたはその関連会社あるいはその両方の商標または登録商標である。

【0034】

図５は、実施形態による、ログ構造のストレージ・システム内の時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおけるＧＣ中の失敗からのリカバリのための処理ノード５００を示すブロック図である。「ガベージ・コレクション」（ＧＣ）という用語は、ログ内の古くなったエントリによって占められている「ディスク空間」を再要求することをいう。例えば、レコードが挿入されるとき、エントリは、ログの末尾に追加される。同一レコードが削除されるとき、廃棄エントリが、ログの末尾に追加される。廃棄エントリとは、挿入によって生成されるディスク上のデータの元の位置をいう。元の挿入されたレコードによって占められたディスク空間に対して、ガベージ・コレクションが行われ得る（システムがより古いバージョンを維持していない限り）。古くなったデータは、削除または更新されたレコードの結果であり得る。更新は、ログ内に維持されているデータのより古いバージョンがもはや必要でないため、古くなったデータをもたらす。ログ構造のストアにおいては、あらゆる挿入、更新、または削除操作が、レコードがログの末尾に挿入されるという結果をもたらすことに留意されたい。

【0035】

１つの実施形態では、処理ノード５００は、１つまたは複数のプロセッサ５１０、ガベージ・コレクション・インターフェース５３０、およびメモリ５２０を含む。１つの実施形態では、各プロセッサ５１０は、ログ構造のストレージ・システム内の時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおいてＧＣ中の失敗からのリカバリのための処理を実行する。

【0036】

１つの実施形態では、ログ構造のストレージ・システム内の処理ノード５００が失敗からリカバリするとき、メモリ内インデックスが再構築される必要がある。そのために、メモリ５２０内のログが、初めから末尾まで再生される。失敗がＧＣ動作の中間に発生する場合、クリーンアップが必要である。クリーンアップは、プロセッサ５１０およびガベージ・コレクション・インターフェース５３０によって迅速に実行されてもよく、または遅延された時間において最終的に行われてもよい。クリーンアップなしでは、追加のガベージが生成され、それは、最終的に処理される必要があり、リカバリ時間に影響を与え得る。クリーンアップは、何らかの「ダーティリード」を考慮に入れなければならない。ＧＣ動作中に発生した可能性がある更新／削除操作は、「ガベージ・コレクション対象スロット」を指し示し得る。したがって、ＧＣロールバックは、対象スロット上のコンテンツをロールバックすることに加えて、壊れたチェーンを「修理」しなければならない。

【0037】

１つの実施形態では、ＧＣは、ガベージ・コレクション・インターフェース５３０によってトランザクションとして実行される。トランザクション処理は、情報処理を個々の、トランザクションという非可分操作に分割する。各トランザクションは、完結したユニットとして成功または失敗しなければならず、部分的にのみ完結することは決してない。１つの実施形態では、ガベージ・コレクション・インターフェース５３０は、失敗の場合にＧＣトランザクションのロールバックを実行する。ＧＣトランザクション・レコードは、＜対象スロット（ＴＳ），犠牲スロット（ＶＳ），対象スロット内の開始オフセット（ＢＯ）＞を含む。１つの実施形態では、ＧＣ対象領域は、ＧＣ対象スロット上の＜ＢＯ，スロットの終わり＞の領域である。ＧＣトランザクション・レコードは、ＧＣトランザクション上で始まり、終了する。

【0038】

１つの実施形態では、ガベージ・コレクション・インターフェース５３０は、ＧＣロールバックを以下のように実行する。ガベージ・コレクション・インターフェース５３０は、未完了のＧＣ対象スロットおよび犠牲スロットを識別するために、リカバリ・ログを読み出す。ガベージ・コレクション・インターフェース５３０は、１）スロットがＧＣ対象スロットであり、かつオフセット＞＝ＢＯである場合、スロットの終わりまでスキップし、次のスロットに続き、２）レコード（更新または削除）がＧＣ対象領域を指し示す（バックポインタ）場合、ａ）ＧＣ対象領域内を指し示す位置を読み出し、ｂ）ＧＣ対象領域内のレコードにバックポインタ（前のアドレスを指し示す）を保持するために新たな廃棄エントリを挿入する、というように、インデックス再構築を開始する。次に、ガベージ・コレクション・インターフェース５３０は、インデックス再構築を終了し、オフセットＢＯからスロットの終わりまで対象スロットＴＳをゼロアウトし、「ガベージ・コレクション・トランザクションのための中断レコード」をリカバリ・ログに挿入する。リカバリの終わりにおいて、システム状態は、ＧＣ処理の前のシステムの状態と一致する。

【0039】

図６は、実施形態による、ＧＣの間の初期システム状態の例６００を示す。インデックス６１０は、例６００の右側に示され、左列のキーおよび右列のマッピングを含む。１つの例では、Ｋ１は、スロット１ ６２０およびオフセット２を指し、Ｋ２は、スロット１ ６２０およびオフセット３を指す、などである。例６００において、示されるスロットは、スロット１ ６２０、スロット５１ ６３０、およびスロット３ ６４０を含む。犠牲スロットＶＳは、スロット３ ６４０として示され、対象スロットＴＳは、スロット５１ ６３０として示される。バックポインタ・チェーン６５０は、スロット３ ６４０のｋ８からスロット１ ６２０のｋ８へのポインタを示す。

【0040】

図７は、実施形態による、ＧＣの間のシステム・クラッシュの時のシステム状態の例７００を示す。例７００において、スロット４ ７５０は、ｋ８およびスロット５１ ６３０を指し示すバックポインタ・チェーン７７０を示し、スロット５１ ６３０内のｋ８はスロット３ ６４０およびオフセット１を指し示すフォワードポインタ・チェーン７６０を有する。

【0041】

図８は、実施形態による、ＧＣのロールバック後のシステム状態についての例８００を示す。図示されるように、バックポインタ・チェーン７７０は、スロット４ ７５０からスロット５１ ６３０まで壊れている。

【0042】

図９は、実施形態による、ＧＣロールバック中に壊れたバック・チェーンを修理するシステム状態についての例９００を示す。図示されるように、バックポインタ・チェーン７７０は壊れている。例９００において、壊れたバック・チェーン７７０を修理するために、スロット４ ７５０内の廃棄Ｋ８は、スロット３ ６４０、オフセット１を指し示すバックポインタ・チェーン９６０を追加している。

【0043】

図１０は、１つの実施形態による、時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストアにおけるＧＣ中の失敗からのリカバリのためのプロセス１０００についてのブロック図を示す。１つの実施形態では、プロセス１０００内のブロック１０１０は、プロセッサによって（例えば、図５のプロセッサ５１０によって）、時系列ＧＣをトランザクショナルに実行することを含む。ブロック１０２０において、プロセス１０００は、ＧＣトランザクションに関連付けられた、ログ構造の対象スロット（ＴＳ）内に特定オフセットを記録する。ブロック１０３０において、プロセス１０００は、ＧＣトランザクションによって記録された、ログ構造のＴＳ内の初期オフセットからＴＳの終わりまでレコードをスキップする。

【0044】

１つの実施形態では、プロセス１０００において、システムは、時系列順にログ構造化されたキーバリュー・ストア・システムであってもよい。１つの実施形態では、プロセス１０００は、別々のリカバリ・ログ上にＧＣトランザクションを記録することをさらに含み得る。プロセス１０００は、未完了のＧＣ動作（例えば、失敗したトランザクション）に関連付けられたログ構造のＴＳの領域をゼロアウトすることを追加的に含み得る。１つの実施形態では、プロセス１０００は、中断レコードをリカバリ・ログに書き込むことによって、ＧＣトランザクションを中断することを含み得る。

【0045】

１つの実施形態では、プロセス１０００は、ＧＣ中に失敗した後にシステムを一貫性のある状態に復元することによって時系列順序を維持しつつ、一方ではログ構造化されたキーバリュー・ストアにおいてＧＣと同時に進行する更新操作を提供することを含み得る。

【0046】

１つの実施形態では、プロセス１０００は、ＧＣ中に失敗した後にシステムを一貫性のある状態に復元することによって時系列順序を維持しつつ、一方ではログ構造化されたキーバリュー・ストアにおいてＧＣと同時に進行する削除操作を提供することを含み得る。

【0047】

当業者によって理解されるように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータ・プログラム製品として具現化されてもよい。したがって、本発明の態様は、完全なハードウェア実施形態、完全なソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、または本明細書で「回路」、「モジュール」、もしくは「システム」と全て概して呼ばれ得るソフトウェアおよびハードウェア態様を組み合わせる実施形態の形態を取ってもよい。さらに、本発明の態様は、その上で具現化されるコンピュータ可読プログラム・コードを有する、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体において具現化されるコンピュータ・プログラム製品の形態を取ってもよい。

【0048】

１つまたは複数のコンピュータ可読媒体の任意の組合せが、利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、または半導体のシステム、装置、もしくはデバイス、または前述したものの任意の適当な組合せであってもよいが、これらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例（非網羅的なリスト）は、以下の、１つまたは複数の配線を有する電気接続、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブル・コンパクト・ディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、または前述したものの任意の適当な組合せを含む。本文書の文脈において、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによって、または関連して使用するプログラムを含み、または記憶し得る任意の有形媒体であってもよい。

【0049】

コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドにおいて、または搬送波の一部として、そこに具現化されたコンピュータ可読プログラム・コードを有する伝搬データ信号を含んでもよい。そのような伝搬信号は、電磁気、光学、またはそれらの任意の適当な組合せを含むが、これらに限定されない多様な形態のいずれかを取ってもよい。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによって、または関連して使用するプログラムを通信、伝搬、または移送することが可能な、任意のコンピュータ可読媒体であってもよい。

【0050】

コンピュータ可読媒体上に具現化されるプログラム・コードは、無線、有線配線、光ファイバ・ケーブル、ＲＦなどを含むがこれらに限定されない任意の適当な媒体、または前述したものの任意の適当な組合せを用いて送信されてもよい。

【0051】

本発明の態様のための動作を実行するコンピュータ・プログラム・コードは、Ｊａｖａ（Ｒ）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および、「Ｃ」プログラミング言語または類似のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれてもよい。プログラム・コードは、ユーザのコンピュータ上で完全に、ユーザのコンピュータ上で部分的に、スタンドアロン・ソフトウェア・パッケージとして、ユーザのコンピュータ上で部分的におよびリモート・コンピュータで部分的に、またはリモート・コンピュータもしくはサーバ上で完全に、実行してもよい。後者のシナリオでは、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）またはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを通して、ユーザのコンピュータに接続されてもよい。あるいは、接続は、（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを通して）外部コンピュータに対して行われてもよい。

【0052】

本発明の態様は、発明の実施形態による、方法、装置（システム）およびコンピュータ・プログラム製品のフローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して、以下で説明される。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、ならびにフローチャート図またはブロック図あるいはその両方におけるブロックの組合せは、コンピュータ・プログラム命令によって実施され得ると理解されるものとする。コンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサによって実行する命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックにおいて指定される機能／動作を実施する手段を生成するように、これらのコンピュータ・プログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または機械を製造するために他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサに提供されてもよい。

【0053】

コンピュータ可読媒体に記憶される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックにおいて指定される機能／動作を実施する命令を含む製品を製造するように、これらのコンピュータ・プログラム命令は、また、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスが特定の方法で機能するように指示することが可能な、コンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。

【0054】

コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行する命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロックにおいて指定される機能／動作を実施するためのプロセスを提供するように、コンピュータ・プログラム命令は、また、コンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で実行されるべき一連の動作ステップに、コンピュータ実施プロセスを生成させるように、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイス上にロードされてもよい。

【0055】

図面中のフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の考えられる実施のアーキテクチャ、機能性、および動作を示している。この点に関して、フローチャートまたはブロック図の各ブロックは、指定された論理機能を実施するための１つまたは複数の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、または命令の一部を表し得る。いくつかの代替的な実施において、ブロック内に記載された機能は、図面中に記載された順序以外で発生してもよい。例えば、連続して示される２つのブロックが、実際には、実質的に同時に実行されてもよく、または、ブロックが、関係する機能性次第で逆の順序で実行されることがあってもよい。ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の各ブロック、およびブロック図またはフローチャート図あるいはその両方におけるブロックの組合せが、指定された機能もしくは動作を実行し、または専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せを実行する専用ハードウェア・ベース・システムによって実施され得ることにも留意されたい。

【0056】

特許請求の範囲における単数形の要素への参照は、明示的にそのように述べられない限り、「１つかつただ１つ」ではなく「１つまたは複数」を意味することを意図する。当業者に現在知られている、または後で知られることとなる上述の例示的実施形態の要素の全ての構造的および機能的等価物が、本特許請求の範囲によって包含されることを意図する。要素が「ｍｅａｎｓ ｆｏｒ」または「ｓｔｅｐ ｆｏｒ」という語句を用いて明示的に列挙されない限り、本明細書におけるいかなる特許請求の要素も、米国特許法第１１２条第６パラグラフの規定により解釈されるべきでない。

【0057】

本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態のみを説明する目的のためであり、発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が特段明示していない限り、複数形も同様に含むことを意図するものである。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備えている）」という用語、あるいはその両方は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、またはコンポーネント、あるいはそれらの組合せの存在を示しているが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、またはそれらの集合、あるいはそれらの組合せの存在または追加を排除するものではないと、さらに理解されるものとする。

【0058】

下記の特許請求の範囲における全てのミーンズ・プラス・ファンクションまたはステップ・プラス・ファンクション要素の対応する構造、物質、動作、および均等物は、他の請求された要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造、物質、または動作を具体的に請求されるものとして含むことを意図する。本発明の説明は、例示および説明の目的で提示されているが、網羅的であるように、または開示された形態に発明を限定されることを意図するものではない。多くの修正および変形が、発明の範囲から逸脱することなく当業者には明らかである。実施形態は、発明の原理および実際の適用を最もよく説明するため、ならびに、考えられる特定の用途に適した多様な修正を伴う多様な実施形態についての発明を他の当業者が理解可能にするために、選択され説明された。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】