JPH0227465A - ネットワーク仮想共有メモリに対する排他制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目　次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術と発明が解決しようとする課題課題を解決す
るための手段 作用 実施例 発明の効果 〔概要〕 物理的な共有メモリを持つことなく、互いに通信線によ
って結合されているマルチプロセッサシステム上で、仮
想共有メモリを提供するオペレーティングシステム（Ｏ
８）におけるネットワーク仮想共有メモリに対する排他
制御方式に関し、マルチプロセッサシステムの各プロセ
ンサにおいて実行されるプロセスからの仮想共有メモリ
に対するアクセス毎に、アクセス対象の仮想記憶領域に
割り当てられている実記憶が要求側のプロセスに転送さ
れてしまうことによる転送オーバヘッドを削減すること
を目的とし、 各プロセッサ上のオペレーティングシステム（Ｏ８）が
管理する仮想共有メモリの１単位毎に使用要求キュー、
例えば、セマフォキューを設け、実記憶を持つプロセッ
サ（１）が実行するプロセス（１）。

（２）−・−からのロック要求を、該プロセッサ（１）
上のオペレーティングシステムＣ０５）　（１）が上記
使用要求キューに登録し、該オペレーティングシステム
（ＯＳ）　（１）に対する、他のオペレーティングシス
テム（ＯＳ）　（２）からの実記憶転送要求■の実行を
、該要求仮想記憶領域に対応する上記使用要求キューが
１空き”になる迄待たせるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、物理的な共有メモリを持つことなく、互いに
通信線によって結合されているマルチプロセッサシステ
ム上で、仮想共有メモリを提供するオペレーティングシ
ステム（ＯＳ）におけるネットワーク仮想共有メモリに
対する排他制御方式に関する。

従来からマルチプロセッサシステムにおける、例えば、
プロセッサ間通信において、 ■）共有メモリを介して通信を行う ２）通信線を介してメソセージによって通信を行う 方法が知られている。

１）共有メモリを介して行う通信： ａ）　マルチプロセフサシステムの共通バスの使用権を
獲得してから、該共有メモリに通信データをライト　リ
ードする必要があり、該共有メモリに対するアクセスの
オーバへ・ノドが大きくなる問題がある。

ｂ）　ハードウェア障害、ソフトウェアの障害（暴走）
等によって、該共有メモリ上のデータが破壊されること
があり、安全性が低い。

Ｃ）　互いに独立したマルチシステム（筐体）間の通信
を該共有メモリを介して行う場合には、該共有メモリの
設置場所上の問題がある。

２）メツセージ通信： ａ）データ破壊の危険のある共有メモリを必要としない
ので安全性は高くなる。

ｂ）然し、それぞれのプロセッサが持っているメモリ空
間に対して、実際にデータ転送を行うメモリ領域を決定
、確認するのにプロセッサ間で通信を行う必要があり、
通信オーバヘッドが大きくなる問題がある。

このような事情から、マルチプロセッサシステム上にネ
ットワーク仮想共有メモリを設け、該ネットワーク仮想
共有メモリを介してプロセッサ間の通信を行う方式が考
えられるようになってきた。

この場合、該仮想共有メモリに対して、効果的に排他制
御を行う必要がある。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕第２図は
従来のネットワーク仮想共有メモリにた対するアクセス
方式を説明する図である。

従来から物理的な共有メモリを持たずに、互いに通信線
によって接続されるマルチプロセッサシステムの各プロ
セッサ（１）、（２）　１０上のオペレーティングシス
テム（ＯＳ）　１０１において、該オペレーティングシ
ステム（ＯＳ）　１０１の配下の各ユーザのプロセス１
０２に仮想的に共有メモリを持たせ、プロセス間の通信
を行う方法がある。

このようなオペレーティングシステム（Ｏ８）において
は、通常、以下のような通信方式が用いられる。

先ず、本図（ａ）の状態、即ち、プロセッサ（２）１０
が仮想記憶領域１００とその実記憶１００ａとを持ち、
プロセッサ（１）　１０は仮想記憶領域１００のみを持
ち、両プロセッサ（１）、（２）　１０の持つ仮想記憶
領域１００は同一の仮想アドレスを持っている状態にあ
る時、プロセス（２）　１０２はプロセッサ（２）　１
０が仮想記憶領域１００と実記憶領域１００ａとを持つ
為、該仮想記憶領域１００に対してリード／ライトが可
能である。

一方、プロセッサ（１）　１０は仮想記憶領域１００シ
か持た蛙いので、該プロセッサ（１）　１０上で実行さ
れるプロセス（１）　１０２が仮想記憶領域１００をア
クセス■した場合、該プロセス（１）　１０２はオペレ
ーティングシステム（ＯＳ）（１）　１０１により不在
メモリアクセス要因でトラップ■される。

そこで、該オペレーティングシステム（ＯＳ）　（１）
１０１はオペレーティングシステム（ＯＳ）（２）　１
０１に対して実記憶１００ａの転送を依頼■する。

該依頼を受けたオペレーティングシステム（ＯＳ）（２
）　１０１は対応する仮想記憶アドレスに割り当てられ
ている実記憶１００ａをプロセッサ（１）　１０例の仮
想記憶領域１００に転送■する。

該実記憶１００ａの転送を契機にオペレーティングシス
テム（ＯＳ）（１）　１０１はプロセス（１）　１０２
をトラップから解放することにより、該プロセス（１）
１０２はトラップされた命令より実行を再開し、以後該
仮想記憶領域１００に対してリード／ライト■が可能に
なる。　　（（ｂ）図番照） このようなオペレーティングシステム（ＯＳ）　１０１
の配下で、該仮想記憶領域１００に対して、「テスト＆
セット命令」によって、プロセス（１）、又は、プロセ
ス（２）　１０２が論理的に特定領域をロックして排他
制御を行った場合、例えば、プロセス（１）１０２があ
る領域をロックしている間に、プロセス（２）　１０２
が該領域を上記「テスト＆セット命令」によってチエツ
クすると、実記憶１００ａがない為、不在メモリアクセ
ス要因により、オペレーティングシステム（ＯＳ）（２
）　１０１にトラップされ、プロセッサ（１）　１０か
らプロセッサ（２）　１０に実記憶１００ａの転送が行
われる。

又、この状態でプロセス（１）　１０２が、自己がロッ
クした仮想記憶領域１００に対してアクセスすると、実
記憶１００ａが転送された後であるので、同じようにし
てプロセッサ（２）　１０からプロセッサ（１）１０に
実記憶１００ａが転送されることになり、従来の排他制
御方式では、メモリ転送によるオーバヘッドがいたづら
に増加するという問題があった。

これらの問題点はオペレーティングシステム（ＯＳ）　
ｉｏｔが該仮想共有メモリに対する各プロセスからのア
クセスを個々に管理していない所に要因があった。

本発明は上記従来の欠点に鑑み、物理的な共有メモリを
持つことなく、互いに通信線によって結合されているマ
ルチプロセッサシステム上で、仮想共有メモリを提供す
るオペレーティングシステム（ＯＳ）において、該ネッ
トワーク仮想共有メモリに対する排他制御を行う際に、
メモリ転送オーバヘッドを少なくすることができる排他
制御方式を提供することを目的とするものである。

、例えば、セマフォキューを設け、 実記憶を持つプロセッサ（１）　１０が実行するプロセ
ス（１）　、　（２）　−・・１０２からのロック要求
を、該プロセッサ（１）　１０上のオペレーティングシ
ステム（Ｏ８）（１）　１０１が上記使用要求キュー１
１０に登録し、該オペレーティングシステム（ＯＳ）（
１）　１０１に対する、他のオペレーティングシステム
（ＯＳ）（２）　１０１からの実記憶転送要求■の実行
を、該要求仮想記憶領域１００に対応する上記使用要求
キュー１１０が“空き”になる迄待たせるように制御す
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記の問題点は下記の如くに構成されたネットワーク仮
想共有メモリに対する排他制御方式によって解決される
。

物理的な共有メモリを持つことなく、互いに通信線によ
って結合されているマルチプロセッサシステム上で、仮
想共有メモリを提供するオペレーティングシステム（Ｏ
Ｓ）　１０１において、該仮想共有メモリの１単位毎に
、使用要求キュ〔作用〕 即ち、本発明によれば、物理的な共有メモリを持つこと
なく、互いに通信線によって結合されているマルチプロ
セッサシステム上で、仮想共有メモリを提供するオペレ
ーティングシステム（ＯＳ）において、該ネットワーク
仮想共有メモリに対する排他制御を行うのに、該オペレ
ーティングシステム（ＯＳ）に、例えば、キューイング
セマフォーの機構を備え、同一領域、例えば、仮想メモ
リ空間の１ページに対して１つのセマフォーキューを具
備して、オペレーティングシステム（ＯＳ）が該仮想メ
モリ空間の管理を行うようにする。

従って、該マルチプロセッサシステムの各プロセッサ（
１）　、　（２）において実行されるプロセスからオペ
レーティングシステム（ＯＳ）に、特定の仮想記憶領域
のロック依頼があると、該オペレーティングシステム（
ＯＳ）は該ロック要求をセマフォーキュにキューイング
する。

当該オペレーティングシステム（ＯＳ）は、該セマフォ
ーキューにキューイングされている要求があり、且つ該
仮想記憶領域に実記憶が割り当てられていると、特定の
順序で、対応するプロセスをディスバッチして起動する
。

該起動を受けたプロセスは処理を実行して、該メモリ領
域に対するアクセスが完了すると、オペレーティングシ
ステム（Ｏ８）に対して、アンロックを依頼する。オペ
レーティングシステム（ＯＳ）は上記セマフォーキュー
から該当キューをアンロックする。

この動作を繰り返している途上において、他のプロセッ
サのオペレーティングシステム（ＯＳ）から実記憶の転
送依頼があっても、本発明においては、該実記憶が割り
当てられている当該仮想記憶領域に対応スるセマフォー
キューにロック依頼中のプロセスが登録されている間は
、該他のオペレーティングシステム（Ｏ８）からの実記
憶の転送依頼を保留（ベンディング）する。

そして、当該オペレーティングシステム（ＯＳ）におい
て、該特定の仮想記憶領域に対する全てのプロセスから
のロックが解除されていることを認識した場合に限り、
上記実記憶の転送依頼のあったオペレーティングシステ
ム（Ｏ８）に対して、該実記憶を転送する。

この結果、該他のオペレーティングシステム（Ｏ８）に
よってトラップされていたプロセスは、該トラップが解
除されて処理の再開を行い、上記転送されてきた実記憶
に対してアクセスすることができるようになる。

従って、それぞれのプロセッサのオペレーティングシス
テム（ＯＳ）は、特定の仮想記憶領域に対してロック依
頼がある間は他のオペレーティングシステム（ＯＳ）か
ら該当領域に対して実記憶の転送依頼があっても、該領
域に対するロック状態が完全に解除される迄ベンディン
グするように機能するので、実記憶の転送回数が減り、
転送オーバヘッドが削減される効果がある。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。

第１図は本発明の一実施例を模式的に示した図であり、
（ａ）はセマフォーキューが°ＬＯ（Ｊ’中の場合を示
し、（ｂ）はセマフォーキューが“ＵＮＬＯＣＫ゛にな
った場合を示しており、該特定の仮想記憶領域（例えば
、１ページ）に対応して設けられているセマフォーキュ
ー（１）、（２）　１１０．及び、該セマフォーキュー
（１）、（２）　１１０が“ＬＯＣＫ’中は、他のオペ
レーティングシステム（ＯＳ”）　１０１からの実記憶
転送要求■をベンディングとする手段が本発明を実施す
るのに必要な手段である。尚、企図を通して同じ符号は
同じ対象物を示している。

以下、第１図によって、本発明のネットワーク仮想共有
メモリに対する排他制御方式を説明する。

本実施例においては、２つのプロセッサ（１）　、　（
２）１０間でのメツセージ通信を例にする。

ここで、プロセッサ（１）　１０はプロセス（１）　、
　（２）１０２を持ち、プロセッサ（２）　１０はプロ
セス（３）　１０２を持っているものとする。

今、プロセッサ（１）　１０が実記憶１００ａを持って
おり、プロセス（１）　１０２が該実記憶１００ａが割
り当られている仮想記憶領域１００をロック状態にして
使用中■、■であとすると、該プロセス（１）　１０２
のロック依頼はセマフォーキュー（１）　１１０に、図
示されている如くに、「Ｐｌ」として登録されている。

この時、上記プロセス（２）　１０２と、プロセス（３
）　１０２が同時に、それぞれのオペレーティングシス
テム（ＯＳ）　（１）　、　（２）　１０１に対して、
該特定の仮想記憶領域１００の［ロック（ＬＯＣＫ）　
Ｊを依頼■、■する。

プロセス（２）　１０２からのロック依鎖■は、オペレ
ーティングシステム（ＯＳ）（１）　１００により、セ
マフォーキュー（１）　１１０に「Ｐ２」としてエント
リされ、待ち状態となる。

そして、プロセス（３）　１０２からのロック依輔■は
、オペレーティングシステム（ＯＳ）（２）　１０１に
よりセマフォー（２）　１１０に「Ｐ３」としてエント
リされると共に、実記憶を持たないので、不在メモリア
クセス要因により、該オペレーティングシステム（ＯＳ
）（２）　１０１によりトラップ■、■される。

菖亥オペレーティングシステム（ＯＳ）（２）　１０１
はオペレーティングシステム（ＯＳ）（１）　１０１に
対して、実記憶の転送を要求■する。

この時、オペレーティングシステム（ＯＳ）（１）　１
０１はプロセス（１）　１０２が動作中であり、プロセ
ス（２）　１０２が待ち状態であることを認識している
為、当該仮想記憶領域１００に割り当てられている実記
憶の転送要求■をベンディングする。

この状態で、プロセス（１）　１０２がメモリアクセス
を終了して、該仮想記憶領域１００の「アンロック（Ｕ
ＮＬＯＣＫ）　Ｊを依頼■すると、オペレーティングシ
ステム（ＯＳ）（１）　１０１は、セマフォーキュー（
１）１１０で待ち状態にあるプロセス（２）　１０２を
ディスパッチし起動■する。

プロセス（２）　１０２がメモリアクセス［相］を終了
して、オペレーティングシステム（ＯＳ）（１）　１０
１　ニ対して、該仮想記憶領域１００の「アンロック（
ＵＮＬＯＣに）」を依鎖■すると、当該オペレーティン
グシステム（ＯＳ）（１）　１０１は当該仮想記憶領域
１００に対する全てのプロセス（１）　、　（２）から
の「ロック（ＬＯＣＫ）」が解除されたことを認識し、
上記ベンディングしてあった実記憶の転送動作［相］を
実行する。

オペレーティングシステム（ＯＳ）（２）　１０１はオ
ペレーティングシステム（ＯＳ）（１）　１０１からの
実記憶の転送終了を待って、プロセス（３）　１０２に
対するトラップを解除◎する。

該トラップを解除０されたプロセス（３）　１０２は処
理を再開し、該実記憶に対してアクセス■することがで
きる。

従って、本発明を実施した場合のメモリ転送は１回で事
足りることが判る。

このように、本発明は、物理的な共有メモリを持つこと
なく、互いに通信線によって結合されているマルチプロ
セッサシステム上で、仮想共有メモリを提供するオペレ
ーティングシステム（ＯＳ）において、ネットワーク仮
想共有メモリに対する排他制御を行うのに、各プロセッ
サに対応して、特定の仮想記憶領域毎に、例えば、セマ
フォーキューといった使用要求キューを設け、該プロセ
ッサ配下の各プロセスから使用要求（ＬＯＣＫ要求）が
あると、該セマフォーキューに登録し、該プロセスから
使用解除要求（ＵＮＬＯＣＫ要求）があると、該セマフ
ォーから登録の解除を行い、該セマフォーキューから全
てのプロセスからの使用要求が解除される迄、他のオペ
レーティングシステム（Ｏ８）から当該仮想記憶領域に
割り当てられている実記憶の転送要求があってもベンデ
ィングすることで、該仮想共有メモリに対する排他制御
を行うようにした所に特徴がある。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明のネットワーク仮
想共有メモリに対する排他制御方式は、物理的な共有メ
モリを持つことなく、互いに通信線によって結合されて
いるマルチプロセッサシステム上で、仮想共有メモリを
提供するオペレーティングシステム（Ｏ８）において、
各プロセッサ上のオペレーティングシステム（Ｏ８）が
管理する仮想共有メモリの１単位（例えば、１ページ）
毎に使用要求キュー、例えば、セマフォキューを設け、
実記憶を持つプロセッサ（１）が実行するプロセス（１
）　、　（２）　−・からのロック要求を、該プロセッ
サ（１）上のオペレーティングシステム（ＯＳ）　（１
）が上記使用要求キューに登録し、該オペレーティング
システム（ＯＳ）　（１）に対する、他のオペレーティ
ングシステム（ＯＳ）　（２）からの実記憶転送要求■
の実行を、該要求仮想記憶領域に対応する上記使用要求
キューが“空き”になる迄待たせるようにしたものであ
るので、それぞれのプロセッサのオペレーティングシス
テム（Ｏ８）は、特定の仮想記憶領域に対してロック依
願（使用要求）がある間は他のオペレーティングシステ
ム（Ｏ８）から８亥当領域に対して実記憶の転送依頼が
あっても、該領域に対するロック状態が完全に解除され
る迄ベンディングするように機能することになり、実記
憶の転送回数が減り、オペレーティングシステム（ＯＳ
）間での転送オーバヘッドが削減される効果がある。

■〜［相］は各処理、又は動作。

をそれぞれ示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を模式的に示した図。 第２図は従来のネットワーク仮想共有メモリにだ対する
アクセス方式を説明する図。 である。 図面において、 ＩＯはプロセッサ（１）、（２）、１００は仮想記憶領
域。 １０１はオペレーティングシステム（ＯＳ）　（１）　
、　（２）　。 １０２はプロセス（１）　、　（２）　、　（３）　。 １１０は使用要求キュー、又はセマフォーキュー（１）
。 （２）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物理的な共有メモリを持つことなく、互いに通信線によ
   って結合されているマルチプロセッサシステム上で、仮
   想共有メモリ（１００）を提供するオペレーティングシ
   ステム（ＯＳ）（１０１）において、該仮想共有メモリ
   の１単位毎に使用要求キュー（１１０）を設け、 実記憶を持つプロセッサ（１）（１０）が実行するプロ
   セス（１）、（２）・・・・（１０２）からのロック要
   求を、該プロセッサ（１）（１０）上のオペレーティン
   グシステム（ＯＳ）（１）（１０１）が上記使用要求キ
   ュー（１１０）に登録し、該オペレーティングシステム
   （ＯＳ）（１）（１０１）に対する、他のオペレーティ
   ングシステム（ＯＳ）（２）（１０１）からの実記憶転
   送要求（［７］）の実行を、該要求仮想記憶領域（１０
   ０）に対応する上記使用要求キュー（１１０）が“空き
   ”になる迄待たせるように制御することを特徴とするネ
   ットワーク仮想共有メモリに対する排他制御方式。