LAN環境と比べて非常に多くのユーザがネットワークを使用する。これは、近年のコンピュータの普及に伴い、従来コンピュータを使用していなかったようなユーザもコンピュータネットワークを利用するようになってきたことによる。

　このように、さまざまなユーザがコンピュータを使用するようになってきている主な理由は、コンピュータを単に道具として便利に使用したいというユーザが増えたことによる。このようなユーザに対しては、管理作業に関する知識のようなコンピュータを利用する上での特別な知識を要求することなく、コンピュータを使用できるようにすることが望ましい。

　現在実用段階に入りつつあるギガビットイーサネットやATM(Asynchronous Transfer Mode)といった広帯域ネットワークを利用することにより、非常に多くのユーザを支援する大規模ネットワークを構築することができる。

　このようなネットワークでは、ネットワーク全体がひとつの組織の管理下に置かれながらも地理的には広く分散する傾向がある。従来のLANが比較的狭い範囲で使用されたのに対し、大学のキャンパス全体や企業における各支店を結ぶネットワークが必要となる。このとき、大学の複数キャンパス間や企業の本支店間などのように、必ずしも広帯域ネットワークで接続することができず、狭帯域ネットワークで接続される部分ネットワークに分割されることもありうる。このようなネットワークの各場所で管理作業を分散して行うのは高コストにつながるため、分散ファイルシステムを利用して管理作業が共有できることが望ましい。

　このような広域分散ファイルシステムを実現する上において、最も重大な問題の一つがクライアント台数に関するスケーラビリティの問題である。この問題に対して従来から知られている解決方法は大きく二つに分類できる。ひとつはファイルをキャッシュしてファイルサーバの負荷を低減する方法であり、もうひとつはファイルサーバを並列化して処理能力を向上する方法である。クライアントがサーバからファイルをキャッシュして、ファイル操作の一部をキャッシュに対して行うことにより、サーバにかかる負荷を低減し、スケーラビリティを向上できる。また、ファイルサーバを並列化する方法は、単一の高性能計算機を使ってサーバの処理能力を向上する方法に比べて安価で実現できる方法である。キャッシュ技術は、論理的にひとつのネットワークが狭帯域ネットワークによって物理的に分割されている場合にも有効である。分割されたネットワークの各部分にキャッシュサーバを配置することにより、狭帯域ネットワークを介した通信量を削減し、クライアントのファイルアクセスの性能を向上することができる。キャッシュサーバは、ファイルサーバからファイルをキャッシュして、それらのファイルを元のファイルサーバの代わりにクライアントに供給する。このため、各クライアントが個別にファイルを転送する必要がなくなり、狭帯域ネットワークを介した通信量を削減できる。

　我々は単一の組織にまたがる大規模ネットワークにおいて多数のクライアントを支援するための分散ファイルシステムを開発している。本分散ファイルシステムではスケーラビリティの問題に対して、以下の二つの手法により対処する。一つ目は、拡張されたクライアントキャッシュ技術である。従来のキャッシュ技術では、クライアントはファイルの内容のみをキャッシュするので、複数のクライアントで共有されているファイルに更新が生じた場合、各クライアントの持つキャッシュをも適切に更新する必要がある。そのため、各キャッシュ間の一貫性を管理するための処理をファイルサーバが行う必要があった。これに対し、我々のキャッシュ技術では、ファイルの内容だけではなく、そのファイルに対するキャッシュの一貫性管理権限もクライアントに委譲するので、各キャッシュ間の一貫性管理のための処理は管理権限を委譲されたクライアントで行われる。このため、サーバの負荷を低減し、スケーラビリティを向上できる。もうひとつの手法は、複数の計算機を使用してファイルサーバの並列化を行う手法である。従来のサーバ並列化手法とは異なり、我々の方法ではそれぞれの計算機がファイルシステム全体の複製を持つので、各クライアントはどのファイルサーバにアクセスしてもサービスを受けることができる。本分散ファイルシステムでこのような手法を採用した理由は、想定している環境ではサーバとクライアントが広帯域ネットワークで接続されており、クライアントにとってどのサーバにアクセスしてもコストがほとんど変わらないからである。本分散ファイルシステムでは、ファイルに更新があった場合、そのファイルに関しては一台のサーバ計算機のみで集中して処理を行い、他のサーバ計算機の持つ複製は一時的に破棄される。このため、更新を各サーバ計算機に転送するオーバーヘッドを低減することができる。この後、ファイルアクセスを並列処理することにより性能向上が期待できると判断されると、各サーバ計算機に複製を転送し、並列処理が再開される。

　また、本分散ファイルシステムは、物理的に分割されたネットワークの各部分において、ファイルサーバに代わってクライアントにファイルを供給する拡張されたキャッシュサーバ機能を提供する。一般にキャッシュサーバを用いることにより、分割されたネットワークの各部分を結ぶ狭帯域ネットワーク上の通信オーバヘッドが削減できることが知られている。本分散ファイルシステムが提供する、二次サーバと呼ばれる拡張されたキャッシュサーバは、キャッシュに関する一貫性管理権限を持つため、ファイルが更新された際に生じる狭帯域ネットワーク上の通信オーバヘッドをも削減することができる。

　本論文の主な貢献は以下の三点である。(1)大規模ネットワークにおいても分散ファイルシステムを提供することが重要であることを指摘した。コンピュータネットワークのユーザ数の増加を考慮すると、分散ファイルシステムにより、情報の共有と共に管理の共有の基盤を提供することが今後より求められていくと考えられる。(2)大規模ネットワークで使用されることを想定したファイルシステムで利用される三つの新技術を提案し、現在開発中のファイルシステムに実装した。(3)現在実装されているファイルシステムを用いた実験により、各技術に関してその有効性と限界を示した。