JPH0363768B2

JPH0363768B2 -

Info

Publication number: JPH0363768B2
Application number: JP16901482A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kubo; Shinji Nanba; Naoya Oono
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1982-09-28
Publication date: 1991-10-02
Also published as: JPS5958553A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は統合型仮想計算機システムにおける
ホストシステムおよび仮想計算機へのデイスパツ
チ方式に関する。仮想計算機とは実計算機上に一
般に複数個仮想的に作り出される計算機であつて
各々が独立に異るオペレーテイングシステムを同
時に実行させうる。すなわち、仮想計算機システ
ムでは、一台の実計算機上に複数台の仮想計算機
を実現できる。これは次のような目的に有効に利
用される。

１オペレーテイングシステム開発の効率化２システム移行のサポート３システム運用管理の容易化仮想計算機を実現するには、実ハードウエアの
仮想化を行う制御プログラム（VMC）の組込み
と、実計算機の方式によつてはハードウエアの一
部改造とが必要とされる。VMCの実現方法とし
ては、実計算機上に直接実現する形（第１図）と
汎用オペレーテイングシステムの下に実現する形
（第２図）とがある。

第１図のような仮想計算機システムをIBMの
VM／370に従つてCP型仮想計算機システムと呼
び、第２図のような仮想計算機システムを統合型
仮想計算機システムと呼ぶ。統合型においては第
２図に示すように実計算機上で実行する汎用オペ
レーテイングシステムをホストOS、その制御下
で直接実行されるプロセスをホストプロセスこれ
ら全体をホストシステムと呼ぶ。

従来、仮想計算機システムは広く利用されてい
る前記VM／370を初め大部分がCP型として開発
されてきた。しかし、統合型仮想計算機システム
も、ハードウエア仮想化の完全性に問題はあるも
のの実用上は、ほとんど支障はなく、CP型に比
較して次のような利点を有している。

１ホストOSとホストプロセスは実ハードウエ
ア上で実行されるので、ホストシステムに担当
させた業務処理は仮想計算機化のオーバヘツド
なしに実行可能である。

２ VMCの開発及び改造に際して、ホストOSの
もつ様々なプログラム開発フアシリテイの恩恵
を受け得、また、VMC自身がホストOSの機能
を利用しうるので実現が容易であり、大幅な開
発保守の省力化が期待できる。

特に仮想計算機化による実行時のオーバーヘツ
ドはCP型で大きな問題となつており、様々な改
良の手が打たれてきたが、CP型では本質的に除
くことは無理であつた点である。例えば、システ
ム移行時に、旧システムでオンラインサービスを
続行しつつ、同一ハードウエア上で新システムの
開発を行うような場合に、現在サービス中のシス
テムについては最大限の性能を提供することが望
まれる。この場合CP型では余分なオーバヘツド
を免かれないが、統合型でホストシステムとして
実行させれば、このシステムについては仮想計算
機化のオーバヘツドを免れうる。

統合型仮想計算機システムは以上のような利点
を有しているが、従来はホストシステムと仮想計
算機との間の処理能力の配分に問題があつた。す
なわち、従来は実CPU資源の仮想計算機への割
当てであるデイスパツチは、個々のホストプロセ
スと仮想計算機とを同列に扱つて行われていた。
具体的には、仮想計算機対応にそれを代表するホ
ストプロセスを用意しておき、このプロセスへデ
イスパツチされた時にその延長として対応する仮
想計算機が動くようになつているか。VMCとす
べての仮想計算機とを全体として一つのプロセス
で代表させ、そのプロセスにデイスパツチされた
時にその中で個々の仮想計算機へデイスパツチす
る方式がとられていた。このため本来は同格であ
るはずの個々の仮想計算機とホストプロセス群全
体とを同列に扱つて処理能力の配分を行うことが
できなかつた。タイムスライスを用いてホストプ
ロセス群全体と個々の仮想計算機に平等な処理能
力配分を行おうとしても、従来のタイムスライス
機構だけでは実現は困難であつた。ホストシステ
ム仮想計算機との間の処理能力配分を自由に制御
に制御できないことは、統合型仮想計算機システ
ムの適用範囲を狭めていた。

本発明の目的は、前記のような利点を有する統
合型仮想計算機システムの実現に当つて、ホスト
プロセスを優先度の高い群と低い群とに分割する
ことを可能にし、これによつてホスト内で実行さ
れる一般のジヨブは、全体として他の仮想計算機
と同じレベルのサービスを受け、ホスト内で制御
上必要とされるようなプロセス特にホストオペレ
ーテイングシステムの一部であるようなプロセス
は絶対優先でサービスを受けることを可能にする
方式を提供することにある。この方式を実装する
ことによつて統合型仮想計算機システムは、ホス
トをいわば最優先で、かつ低オーバヘツドの仮想
計算機として使用することも、オーバヘツドは低
いが他の仮想計算機と同列の一つの仮想計算機と
して使用することも可能にすることができ、望み
の処理能力配分を実現しうるようになる。

本発明ではホストプロセスのデイスパツチング
プライオリテイに境界値を設け、これより高いプ
ライオリテイをもつホストプロセスを特権プロセ
スと呼び、それ以外のホストプロセスを一般プロ
セスと呼び、また、一般プロセスのみを実行させ
る仮想的な計算機を考え、これをホスト仮想計算
機と呼ぶ。そして、特権プロセスにはすべての仮
想計算機より優先的に実CPU資源を与え、特権
プロセスが実CPU資源を要求していない時にの
みホスト仮想計算機または一般の仮想計算機へ、
その仮想計算機プライオリテイに従つて実CPU
資源を与えるようなデイスパツチ機構を提供する
ことにより上記の目的を達成可能にする。

以下本発明の第一および第二の実施例について
図面を参照しつつ説明する。第一の実施例はプロ
セスに関するデイスパツチを行うプロセスデイス
パツチヤがマイクロプログラム制御によつて実計
算機能の一部として実現されているような実計算
機上に、これと全く同じアーキテクチヤをもつ仮
想計算機を実現する場合の実施例である。

ここでは、ホストシステムだけでなく仮想計算
機のプロセスデイスパツチヤとしても、実計算機
機能の一部であるプロセスデイスパツチヤを使用
する。このアーキテクチヤにおいては、すべての
ソフトウエアはプロセスとして実行されるので、
割込み等の生起時におけるシステム状態の退避
は、ハードウエアによつて、その時走行中であつ
たプロセスに対応するプロセス制御ブロツクへな
される。従つてある仮想計算機へ実CPUを与え
たすなわちデイスパツチしたら、その仮想計算機
は必ずプロセスデイスパツチヤから動き始めて、
まずプロセスデイスパツチを実行する必要があ
る。

第３図は第一の実施例を示すブロツク図であ
る。CPU２には実行中の仮想計算機番号を記憶
するレジスタ２１、実行中のプロセスのIDを保
持するレジスタ２２、ホストプロセスに関するデ
イスパツチングプライオリテイの境界値を保持す
るレジスタ２３が設けられている。仮想計算機機
構を活性化する命令のオペランドとして境界値が
指定でき、この命令がホストシステムによつて実
行されると、レジスタ２３に指定された値がセツ
トされる。レジスタ２３の保持する値より高い
（小さい）プライオリテイを与えられているホス
トプロセスは特権プロセスとして扱われ、等しい
か低い（大きい）プライオリテイを与えられてい
るホストプロセスは一般プロセスとして扱われる
ことになる。記憶装置１には、ホストシステム専
用領域および各仮想計算機用の領域がとられてい
る。ホストシステム専用領域にはCPU２で実行
可能な仮想計算機を管理するレデイ仮想計算機リ
ストRVMLが用意される。このリストには仮想
計算機１〜ｎを代表する仮想計算機制御ブロツク
VMCB１〜ｎの他にホスト仮想計算機を代表す
るVMCB０を登録しうる。レデイ仮想計算機リ
ストには、VMCB０〜ｎのうち、対応する仮想
計算機が実計算機を割当てられれば実行可能な状
態、すなわちレデイ状態にあるもののみが、
VMCB上に記されているプライオクテイ値の高
い小さい順にリンクされている。先頭のVMCB
（一般には実行中の仮想計算機に対応）は、レデ
イ仮想計算機トツプポインタRVTから指されて
いる。ホスト仮想計算機は、一般にプロセスに一
つでもレデイ状態のものがあれば、レデイ状態に
あるとして扱われる。また、ホストシステム専用
領域にはホストシステムのレデイプロセスリスト
RPL_hも保持されている。これはホストシステム
間のプロセスであつて実計算機が割当てられれば
実行可能なものに対応するプロセス制御ブロツク
PCBをプロセスプライオリテイの高い（小さい）
順序にリンクして管理しているリストである。先
頭のPCBはレデイプロセストツプポインタRPT
から指されている。同様のレデイプロセスリスト
RPL_iが、各仮想計算機ごとに各々の記憶領域中
に保持されている。各PCBには対応するプロセ
スのデイスパツチングプライオリテイ、最後に
CPUを取上げられた時のレジスタ等の値が記憶
されている。

仮想計算機制御ブロツクVMCBには、対応す
る仮想計算機のプライオリテイを示す数値仮想計
算機用の記憶領域の所在を示す情報等が保持され
ている。このプライオリテイ値は仮想計算機を最
初に動かし始める命令である仮想計算機起動命令
のオペランドとして与えられ、上記命令の実行に
伴つてセツトされる。アイドル状態にあつた仮想
計算機が入出力終了割込み等に伴つて実行可能な
状態になつた時には、その仮想計算機に対応する
VMCB_i（ｉ≠０）が、また一般プロセスが一つも
実行可能状態になかつた時に特権プロセスからの
Ｖオペレーシヨン等により実行可能な一般プロセ
スが生じた場合はVMCB０が、その上に保持さ
れているプライオリテイ値に従つて、レデイ仮想
計算機リストRVML上に登録される。

そして仮想計算機デイスパツチヤが起動され
る。仮想計算機デイスパツチヤは実行中であつた
仮想計算機が入出力終了待ち等によりアイドル状
態になつた時、タイムスライスを使い切つた時に
も起動される。仮想計算機デイスパツチヤが起動
された時には、アドレス空間はホストシステムに
切換えられている。

なお、上記の仮想計算機プライオリテイは、仮
想計算機開始後、任意の時点で変更できるように
することも可能である。これによつて各仮想計算
機の動作状況に応じて仮想計算機間の処理能力配
分を動的に制御すること、特定の仮想計算機を一
時的に優先させて、その間だけ処理速度を上げさ
せることなどが可能になる。仮想計算機プライオ
リテイ変更機能は命令として提供され、オペラン
ドとしては対象仮想計算機番号、新プライオリテ
イが指定される。この命令の実行は次の通りに行
う。まず、指定された仮想計算機に対応する
VMCB内の仮想計算機プライオリテイを指定さ
れた値に変更する。対象VMCBが仮想計算機レ
デイリストRVMLから外されている。すなわち
アイドル状態であつたならば、これで終了する。
アイドルでなければ、実行中の仮想計算機が存在
したらこれの状態をレデイ状態に戻した後に、仮
想計算機レデイリストRVMLから対象VMCBを
外して新しいプライオリテイに該当する場所へ挿
入する。次に仮想計算機デイスパツチヤへ制御を
移す。

次に仮想計算機デイスパツチヤ（VMデイスパ
ツチヤ）の動作を第４図のフローチヤートを参照
しつつ説明する。仮想計算機デイスパツチヤが起
動されるとホストシステムのレデイリストRPL_h
を参照し、リスト上にPCBが存在するなら先頭
に登録されているプロセスのプライオリテイを得
る。この値がレジスタ２３の保持する値より小さ
かつたならば、レジスタ２１に−１をセツトして
プロセスデイスパツチヤの先頭へ制御を移す（ホ
ストシステムへVMデイスパツチしたことにな
る）。先頭プロセスのプライオリテイがレジスタ
２３の保持する値と等しいか大きかつた場合もし
くは、RPL_hが空であつた場合はレデイVMリス
トRVMLの先頭に登録されているVMCBを得
る。得られたVMCBの指している仮想計算機の
番号（０〜ｎのいずれか）をレジスタ２１にセツ
トしVMCBの内容に従つてアドレス空間を切換
えてプロセスデイスパツチヤの先頭へ制御を移
す。これにより仮想計算機へのデイスパツチがな
されたことになる。RVML上にVMCBが一つも
登録されていなかつたならば、制御を仮想計算機
デイスパツチヤの先頭へ戻し、ループしながら
VMCBが登録されるのを待つ。

本実施例ではプロセスデイスパツチヤは仮想化
される計算機機能の一部であるので、仮想計算機
環境においても、その中で実行されるプログラム
から見ると実計算機の従来のデイスパツチヤと同
等の機能を果さなければならない。実計算機の従
来のデイスパツチヤは、第４図の点線内に示すよ
うな機能をもつていたとする。本実施例では、こ
れに第４図に示す機能追加を行つて仮想計算機環
境におけるデイスパツチヤとしている。従来のプ
ロセスデイスパツチヤは、プロセスレデイリスト
をサーチし、もしプロセスが一つも登録されてい
なかつたならば、サーチを繰返して登録されるの
を待つ。登録されたプロセスが存在したら、その
先頭のものを取出してそのプロセスにデイスパツ
チする。すなわちレジスタ２２にプロセスIDを
セツトし、対応するプロセス制御ブロツクPDB
から退避されていたレジスタ類の値を復帰してそ
のプロセスの実行を再開させる。

本実施例のプロセスデイスパツチすべきレデイ
プロセスが選択された時にレジスタ２１の内容が
−１（特権プロセス実行中）で、このプロセスの
プライオリテイがレジスタ２３の保持する値より
小さくなかつた（特権プロセスでない）ならば、
プロセスデイスパツチは実行せずに仮想計算機デ
イスパツチヤへ制御を移す。また、レジスタ２１
の内容が０（一般プロセス実行中）で選択された
プロセスのプライオリテイがレジスタ２３の保持
する値より小さい（特権プロセス）ならば、レジ
スタ２１に−１をセツトして、そのまま選択され
たプロセスへデイスパツチする。

以上のようなケースはホストシステム実行中に
おけるプロセス切換えの場合に起りうる。

これ以外の場合には従来通りのプロセスデイス
パツチヤとして動作させる。上記のプロセスデイ
スパツチヤからVMデイスパツチヤへ制御が渡つ
た場合その中でホストシステム（仮想計算機０）
がデイスパツチ対象として選ばれた時は、レジス
タ２１に０がセツトされた後に再度プロセスデイ
スパツチヤへ入つてくるので、今度はホストシス
テムのレデイプロセスリストの先頭のもの（一般
プロセス）デイスパツチされることになる。ま
た、プロセスレデイリストが空であつた時にレデ
イプロセスのサーチを繰返さずに、実行中の仮想
計算機をRVMLから外しアドレス空間をホスト
に切換えて、直ちに仮想計算機デイスパツチヤへ
制御を移す（第４図に一点鎖線で表示）ようにす
ることによつて仮想計算機がアイドルになつたら
実計算機時間を空費せず、直ちに他の仮想計算機
を実行させるように切換えることが可能となる。

次に第二の実施例について説明する。本実施例
はプロセスデイスパツチヤがソフトウエアとして
作られている場合のように各仮想計算機が各々プ
ロセスデイスパツチヤを備えている場合に適用で
きる。ここではホストOSのプロセスデイスパツ
チヤを改造して、仮想計算機デイスパツチヤの機
能を追加している。一般の仮想計算機内のプロセ
スデイスパツチヤには手を加えなくてよいので、
任意のプロセスデイスパツチヤをもつOSで制御
される仮想計算機を動作させうる。

第３図に示したブロツク図に関しては基本的に
は第一の実施例と同じ構成であるが、一般の仮想
計算機のレデイプロセスリストRPL_iの構成方法、
プロセス制御ブロツクPCBの形式、内容等はホ
ストのレデイプロセスリストRPL_hやPCBと異つ
ていてもよい。また、仮想計算機制御ブロツク
VMCBは仮想計算機の状態の退避領域をもつて
いる。ホスト仮想計算機を除く仮想計算機から制
御が取上げられる時はその時点の仮想計算機の状
態がVMCBに退避される。

本実施例における仮想計算機デイスパツチは、
VMCB内に退避されていた状態を実計算機のレ
ジスタ等へ復帰することによつて実現される。第
一の実施例と異り、仮想計算機の実行の再開を仮
想計算機内のプロセスデイスパツチヤの起動によ
り行わせることは不要である。ただし、ホスト仮
想計算機については、仮想計算機の実行の再開は
ホストシステムのプロセスデイスパツチヤの実行
から行われる。

本実施例は第５図のフローチヤートに示すデイ
スパツチヤ機能（HVPデイスパツチヤと呼ぶ）
により特徴づけられる。以下第５図を参照しつつ
説明する。HVPデイスパツチヤへは、従来ホス
トシステムにおいてプロセスデイスパツチヤへ制
御が渡つたのと同じ契機（ホストシステムで実行
中のプロセスが待ち状態になつた割込処理を終了
した等）で入つてくる。まず、ホストシステムの
レデイプロセスリストRPL_hを参照し、リスト上
にPCBが存在するならその先頭のプロセスを見
て、これのプライオリテイがレジスタ２３の保持
する値より小さい（特権プロセス）ならば、この
プロセスデイスパツチする。

先頭プロセスのプライオリテイがレジスタ２３
の保持する値に等しいか大きい（一般プロセス）
かまたはホストのレデイプロセスリストが空であ
つたならば、レデイ仮想計算機リストRVML上
に仮想計算機制御ブロツクVMCBが登録されて
いるかどうか見る。もし、一つも登録されていな
かつたならば、HVPデイスパツチヤの入口に戻
り割込みがかかるまでループする。VMCBが存
在したら先頭のものを得て、このVMCBが
VMCB０でなかつたならば、対応する仮想計算
機にデイスパツチする。VMCB０であつたなら
ば、ホストレデイプロセスリストRPL_hにプロセ
スが登録されているか否か見る。登録されていた
ら先頭のプロセスにデイスパツチする。RPL_hが
空であつたならば、VMCB０をレデイ仮想計算
機リストRVMLから外し、他の仮想計算機へデ
イスパツチするようにRVMLのサーチへ戻る。

以上説明したように、本発明によればオーバヘ
ツドの少い統合型仮想計算機システムに関してホ
ストシステムと一般の仮想計算機との間の処理能
力の配分を自由に制御可能な仮想計算機システム
を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はCP型の仮想計算機システムの概念的
な構成を示すブロツク図、第２図は本発明で対象
としている統合型仮想計算機システムの概念的な
構成を示すブロツク図、第３図は本発明の実施例
における構成を示すブロツク図、第４図は第一の
実施例における仮想計算機デイスパツチヤおよび
プロセスデイスパツチヤの動作を示すフローチヤ
ート、第５図は第二の実施例におけるホストシス
テムの仮想計算機およびプロセスデイスパツチヤ
の動作を示すフローチヤートである。図において、１は記憶装置、２はCPU、２１
は実行中仮想計算機番号の保持レジスタ、２２は
実行中プロセスID保持レジスタ、２３は境界プ
ライオリテイ保持レジスタを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１実計算機上で実行されるホスト・オペレーテ
イングシステムの制御の下で複数のプロセス（ホ
ストプロセス）と複数の仮想計算機とを実行させ
る統合型仮想計算機システムにおいて、前記ホス
トプロセスのデイスパツチングプライオリテイに
関する境界値を設定および前記境界値を保持する
手段、および前記境界値より低いデイスパツチン
グプライオリテイをもつホストプロセス全体をも
デイスパツチ対象としては、一つの仮想計算機
（ホスト仮想計算機）として扱い、これも含めて
各仮想計算機対応に仮想計算機ブライオリテイを
設定および前記ブライオリテイを保持する手段
と、上記境界値より高いデイスパツチングプライ
オリテイをもつホストプロセスがデイスパツチ待
ちならばすべての仮想計算機よりも優先的にホス
トシステムにデイスパツチし、前記境界値より高
いデイスパツチングプライオリテイをもつホスト
プロセスが存在しなかつた場合にはホスト仮想計
算機を含むデイスパツチ待ちのすべての仮想計算
機を対象に仮想計算機プライオリテイに基づいて
デイスパツチする仮想計算機デイスパツチ機構と
を備えることを特徴とする統合型仮想計算機シス
テムにおけるデイスパツチ制御方式。２前記仮想計算機デイスパツチ機構として実行
中の仮想計算機がアイドル状態になつたことを検
出し、直ちに仮想計算機デイスパツチヤを起動す
る機能をももつ特許請求の範囲第１項記載の統合
型仮想計算機システムにおけるデイスパツチ制御
方式。３前記仮想計算機プライオリテイ設定および前
記プライオリテイを保持する手段として仮想計算
機プライオリテイ変更命令と、その実行機能をも
備えた特許請求の範囲第１項記載の統合型仮想計
算システムにおけるデイスパツチ制御方式。