JPH05158780A - ファイルシステムアクセス処理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、分散メモリ型計算機システムにおけ
るファイルシステムアクセス処理方式に関し、分散メモ
リ型計算機システムの持つファイルシステムをシステム
で共有できるようにすることを目的とする。 【構成】各計算機のアクセス対象となるファイルデータ
を共有形態で管理する共有ファイルシステム１１を備え
る構成を採り、かつ、共有ファイルシステム１１を接続
する計算機上に、共有ファイルシステム１１のファイル
データを直接管理する主制御表１３を展開し、他計算機
上に、共有ファイルシステム１１のファイル内のアクセ
ス位置を管理する従制御表１５を展開する構成を採り、
各計算機は、共有ファイルシステム１１のファイルデー
タをアクセスするときには、従制御表１５を管理する計
算機に問い合わせることでアクセス位置情報を入手し
て、この入手したアクセス位置情報に従って主制御表１
３を管理する計算機に対してアクセス要求を発行してい
くように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分散メモリ型計算機シ
ステムにおけるファイルシステムアクセス処理方式に関
し、特に、分散メモリ型計算機システムの持つファイル
システムをシステムで共有できるようにするファイルシ
ステムアクセス処理方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＭＰ(Loosely Coupled Multi Proce
ssor）で分散メモリ型の並列計算機システムを構成する
場合、従来では、各計算機が個別にファイルシステムを
持つという構成を採っていた。これは、各計算機がファ
イルシステムを共有にする構成を採ると、ファイルデー
タの一意性を保証することができないという点にその理
由がある。

【０００３】すなわち、計算機に展開されるユーザ空間
が自装置のカーネル空間に対してファイルシステムへの
書込要求を発行すると、カーネル空間は、自空間に展開
されるファイル用の制御表に従ってファイルシステムに
対してライトデータを書き込んでいく処理を実行するこ
とになるが、ファイルシステムを共有にすると、図１０
に示すように、各カーネル空間に展開されるファイル用
の制御表の排他制御が実行されないことで、他のユーザ
空間の書き込んだデータを勝手に書き換えてしまうこと
になるからである。

【０００４】具体的に説明すると、非並列型の計算機シ
ステムやＴＣＭＰタイプの並列計算機システムでは、図
１１に示すように、単一のメモリ上に展開される単一の
ファイル用の制御表に従って、アプリケーションプログ
ラムの要求する書込位置のデータをメモリにキャッシュ
（写像）して、そのキャッシュデータに所望のライトデ
ータを書き込んでいくことで正確な書込処理を実行でき
る。例えば、ファイルデータのレコード２０のデータ
“ＡＢＣＤ”をメモリにキャッシュして、このキャッシ
ュデータの先頭からアプリケーションプログラム１が
“ａ”、アプリケーションプログラム２が“ｂ”、アプ
リケーションプログラム３が“ｃ”という順番にデータ
を書き込んでいくと、元のデータの“ＡＢＣＤ”は、一
意に“ａＢＣＤ”→“ａｂＣＤ”→“ａｂｃＤ”と書き
換えられてファイルシステムに展開されていくことにな
る。

【０００５】これに対して、分散メモリ型の並列計算機
システムでは、図１２に示すように、３つの計算機にキ
ャッシュされたデータは“ＡＢＣＤ”と同一であって
も、アプリケーションプログラム１が“Ａ”位置に
“ａ”を書き込み、アプリケーションプログラム２が
“Ｂ”位置に“ｂ”を書き込み、アプリケーションプロ
グラム３が“Ｃ”位置に“ｃ”を書き込むと、元のデー
タはアプリケーションプログラム１の計算機上では“ａ
ＢＣＤ”に書き換えられ、アプリケーションプログラム
２の計算機上では“ＡｂＣＤ”に書き換えられ、アプリ
ケーションプログラム３の計算機上では“ＡＢｃＤ”に
書き換えられ、ファイルシステムに戻していくときに全
く一意性のないものになってしまうのである。

【０００６】これから、従来の分散メモリ型の並列計算
機システムでは、各計算機が個別にファイルシステムを
持つという構成を採っていたのである。なお、ファイル
データをメモリ上にキャッシュするのは、ファイルシス
テムへのアクセス回数を減らしてシステム性能の向上を
図るためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術のようにファイルシステムを個別に備えるようにする
と、他の計算機の所有するファイルシステムのファイル
データにアクセスする場合に、ファイル内のデータの検
索処理や、アクセス権限のチェック処理等の処理が煩雑
になり、システム全体の性能を劣化させるという問題点
があった。そして、保守処理に関しても、それぞれのフ
ァイルシステム毎にオペレーティングシステムのバージ
ョンの更新やバグフィックスを実行しなければならない
ために作業量が増加するという問題点があった。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、分散メモリ型計算機システムの備えるファイ
ルシステムのファイルデータの一意性を実現できるよう
にすることでファイルシステムを共有することが可能と
なる新たなファイルシステムアクセス処理方式の提供を
目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１に本発明の原理構成
を図示する。図中、１０-i（ｉ＝１〜ｎ）は分散メモリ
型の並列計算機システムを構成する複数の計算機、１１
は複数設けられる計算機１０-iの内の特定の計算機１０
-i（この図では計算機１０-1）に備えられて、各計算機
１０-iのアクセス対象となるファイルデータを管理する
共有ファイルシステム、１２は計算機１０-iの間を接続
する通信ネットワークである。

【００１０】共有ファイルシステム１１を備える計算機
１０-iは、共有ファイルシステム１１のファイルデータ
を直接管理する主制御表１３を展開するとともに、この
主制御表１３に従って共有ファイルシステム１１へのア
クセス処理を実行するアクセス実行部１４を備える。

【００１１】一方、共有ファイルシステム１１を備えな
い計算機１０-iの内の１つの計算機１０-i（この図では
計算機１０-2）は、共有ファイルシステム１１のファイ
ル内のアクセス位置を管理する従制御表１５を展開す
る。

【００１２】そして、共有ファイルシステム１１のファ
イルデータをアクセスする計算機１０-iは、共有ファイ
ルシステム１１のファイルデータを参照・更新しつつデ
ータ処理を実行するデータ処理部１６と、データ処理部
１６のアクセス指示に応答して従制御表１５を展開する
計算機１０-iに対してアクセス位置情報を問い合わせる
従制御表問合部１７と、データ処理部１６のアクセス指
示に応答して主制御表１３を展開する計算機１０-iに対
してアクセス要求を発行するアクセス要求発行部１８と
を備える。

【００１３】

【作用】本発明では、計算機１０-iのデータ処理部１６
は、共有ファイルシステム１１にライトデータを書き込
むときには、自計算機の従制御表問合部１７に対して、
ファイル先頭からの書込位置を指定してアクセス要求を
指示するとともに、自計算機のアクセス要求発行部１８
に対して、ライトデータとそのデータ属性情報とを指定
してアクセス要求を指示する。このアクセス指示を受け
取ると、従制御表問合部１７は、従制御表１５を展開す
る計算機１０-iに対して、指定された書込位置の指すフ
ァイル内のアクセス位置情報を問い合わせる。そして、
この問い合わせ要求を受け取ると、従制御表１５を展開
する計算機１０-iは、従制御表１５を参照して指定され
た書込位置に対応付けられるブロックを特定すること
で、その書込位置の指すファイル内のアクセス位置情報
を特定して問い合わせ元の従制御表問合部１７に返送し
ていく。

【００１４】従制御表１５を展開する計算機１０-iから
データ処理部１６の指定した書込位置の指すファイル内
のアクセス位置情報を受け取ると、従制御表問合部１７
は、そのアクセス位置情報をデータ処理部１６からのア
クセス指示を受けている自計算機のアクセス要求発行部
１８に通知し、この通知を受け取ると、アクセス要求発
行部１８は、この通知されたアクセス位置情報と、デー
タ処理部１６から指定されたライトデータとそのデータ
属性情報とを指定して、共有ファイルシステム１１を備
える計算機１０-iに対しライトデータの書込要求を発行
する。そして、この書込要求を受け取ると、共有ファイ
ルシステム１１を備える計算機１０-iは、主制御表１３
を参照して送られてきたアクセス位置情報とデータ属性
情報とにより規定される書込位置に送られてきたライト
データを書き込んでいく。

【００１５】このように、本発明では、分散メモリ型の
並列計算機システムにおいて、システムに共有となる共
有ファイルシステム１１を備えるときにあって、共有フ
ァイルシステム１１のアクセスに必要となる制御表を特
定の計算機１０-iに展開させる構成を採って、アクセス
要求を発行する計算機１０-iは、共有ファイルシステム
１１のファイルデータを自計算機にキャッシュすること
なく、その特定の計算機１０-iにアクセス要求を発行し
ていくことでアクセス処理を実行するように構成するも
のであることから、共有ファイルシステム１１のファイ
ルデータの一意性が確保され、分散メモリ型の並列計算
機システムでも共有ファイルシステム１１を備えること
ができるようになるのである。そして、共有ファイルシ
ステム１１のアクセス処理に必要となる制御表を特定の
１つの計算機に集中化させるのではなくて、２階層の制
御表に階層化させて別々の計算機１０-iに展開させる構
成を採ることで、共有ファイルシステム１１を備える計
算機１０-iの負荷を低減することを実現している。

【００１６】

【実施例】以下、実施例に従って本発明を詳細に説明す
る。図２に、本発明の適用可能となる分散メモリ型の並
列計算機システムのシステム構成の一例を図示する。図
中、２０はＡ型計算機、３０-i（ｉ＝１〜ｎ）は複数設
けられるＢ型計算機、４０はＡ型計算機２０とＢ型計算
機３０-iとの間を接続するクロスバネットワークであ
る。この図に示すように、このＡ型計算機２０は、ＣＰ
Ｕ２１と、メモリ２２と、ネットワークアダプタ２３と
に加えてディスク２４を備えるのに対して、Ｂ型計算機
３０-iは、ディスクを備えずに、ＣＰＵ３１と、メモリ
３２と、ネットワークアダプタ３３とを備えるものであ
る。ここで、Ａ型計算機２０の備えるディスク２４とし
ては、半導体メモリを使用してプログラムにはディスク
のような不揮発性の記憶装置にみせるようなものも含ま
れるものである。

【００１７】図３に示すように、マスタとして機能する
Ａ型計算機２０には、ディスク２４へのアクセスのため
に用意されるinode 制御表２５と、superblock制御表２
６という２つの制御表が展開されるとともに、Ｂ型計算
機３０-iのいずれか１つがサブマスタとして選択され
て、このサブマスタとして機能するＢ型計算機３０-i
（この図ではＢ型計算機３０-1）には、ディスク２４へ
のアクセスのために用意されるfile制御表３４が展開さ
れる構成が採られる。このように、本発明では、ディス
ク２４へのアクセスのために必要となる制御表を階層化
するとともに、それらの階層化した制御表を特定の計算
機２０，３０-iに集中化する構成を採るものである。な
お、図３中の３５は、各Ｂ型計算機３０-iに展開される
アプリケーションプログラムである。

【００１８】図４に、このＡ型計算機２０に展開される
inode 制御表２５の管理データの一実施例、図５に、こ
のＡ型計算機２０に展開されるsuperblock制御表２６の
管理データの一実施例、図６にこのサブマスタのＢ型計
算機３０-iに展開されるfile制御表３４の管理データの
一実施例を図示する。ここで、Ａ型計算機２０及びＢ型
計算機３０-iのオペレーティングシステムとしては、Ｕ
ＮＩＸシステムを想定している。

【００１９】この図４に示すように、Ａ型計算機２０に
展開されるinode制御表２５は、ディスク２４の使用ブ
ロックのデータ位置情報等を管理するものであり、この
図５に示すように、Ａ型計算機２０に展開されるsuperb
lock制御表２６は、ディスク２４の未割り当て領域情報
を管理するものであり、この図６に示すように、Ｂ型計
算機３０-iに展開されるfile制御表３４は、ファイル内
のアクセス位置情報を管理するものである。

【００２０】次に、図７ないし図９に示す処理フローに
従って、このように構成される実施例の動作処理につい
て詳細に説明する。ここで、図７の処理フローは、自計
算機に展開されるアプリケーションプログラム３５から
ディスク２４に対しての書込要求を受けたＢ型計算機３
０-iのオペレーティングシステムが実行する処理フロー
の一実施例であり、図８の処理フローは、図７の処理フ
ローの実行に伴って発行されるライトデータの書込位置
の問い合わせに対してサブマスタのＢ型計算機３０-iの
オペレーティングシステムが実行する処理フローの一実
施例であり、図９の処理フローは、図７の処理フローの
実行に伴って発行されるライトデータの書込要求に対し
てマスタのＡ型計算機２０のオペレーティングシステム
が実行する処理フローの一実施例である。

【００２１】アプリケーションプログラム３５からディ
スク２４に対しての書込要求を受け取ると、そのアプリ
ケーションプログラム３５を展開するＢ型計算機３０-i
のオペレーティングシステムは、図７の処理フローに示
すように、先ず最初に、ステップ１で、上述のfile制御
表３４を展開するサブマスタのＢ型計算機３０-iに対し
て、ライトデータのデータ量を通知してそのライトデー
タの書込位置情報を問い合わせる処理を実行する。

【００２２】この問い合わせ依頼を受け取ると、サブマ
スタのＢ型計算機３０-iは、図８の処理フローに示すよ
うに、最初に、ステップ１０で、file制御表３４を参照
することで、最新のライトデータの書込位置を求めてそ
れを問い合わせ元のＢ型計算機３０-iに通知する処理を
実行し、次に、ステップ１１で、通知されたライトデー
タのデータ量分だけ書込位置を更新することで、次の問
い合わせ依頼に対しての準備を実行して処理を終了す
る。このようにして、ライトデータの上書きが発生する
ことのないように書込位置が制御されていくことにな
る。

【００２３】一方、書込要求を発行したアプリケーショ
ンプログラム３５を展開するＢ型計算機３０-iのオペレ
ーティングシステムは、ステップ１で書込位置情報を問
い合わせると、続くステップ２で、サブマスタのＢ型計
算機３０-iから返答があるか否かをチェックし、返答が
あるときには、続くステップ３で、サブマスタのＢ型計
算機３０-iから通知されてくるライトデータの書込位置
情報を受信する。そして、続いて、ステップ４で、上述
のinode制御表２５及びsuperblock制御表２６を展開す
るマスタのＡ型計算機２０に対して、ファイル識別コー
ド、ライトデータ、データ長とともに、受信したライト
データの書込位置情報を指定してライトデータの書込要
求を発行する。

【００２４】この書込要求依頼を受け取ると、マスタの
Ａ型計算機２０は、図９の処理フローに示すように、最
初に、ステップ２０で、inode 制御表２５及びsuperblo
ck制御表２６を参照して、転送されてきたライトデータ
を転送されてきた書込位置情報とファイル識別コードと
により規定される書込位置に書き込む処理を実行し、次
に、ステップ２１で、書込処理終了を要求元のＢ型計算
機３０-iに通知して処理を終了する。

【００２５】一方、書込要求を発行したアプリケーショ
ンプログラム３５を展開するＢ型計算機３０-iのオペレ
ーティングシステムは、ステップ４で書込要求を発行す
ると、続くステップ５で、マスタのＡ型計算機２０から
書込要求の終了通知があるか否かをチェックし、通知が
ある場合には、続くステップ６で、書込要求を発行して
きたアプリケーションプログラム３５に対して書込処理
終了を通知して処理を終了する。

【００２６】ここで、この処理フローでは、サブマスタ
以外のＢ型計算機３０-iのアプリケーションプログラム
３５が書込要求を発行していくことで説明したが、サブ
マスタのＢ型計算機３０-iのアプリケーションプログラ
ム３５やＡ型計算機２０の図示しないアプリケーション
プログラムが書込要求を発行していくものであってもよ
いのである。

【００２７】このようにして、Ａ型計算機２０がシステ
ムに共有となるディスク２４を備えるときにあって、こ
のディスク２４のファイルデータのアクセスに必要とな
る制御表をＡ型計算機２０と特定のサブマスタのＢ型計
算機３０-iとに階層化させつつ展開させる構成を採っ
て、各計算機は、ディスク２４のファイルデータを自計
算機にキャッシュすることなく、Ａ型計算機２０とサブ
マスタのＢ型計算機３０-iとに対してアクセス要求を発
行していくことで、Ａ型計算機２０の備えるディスク２
４へのアクセス処理を実行するように構成するものであ
って、この構成に従い、制御表の一部をサブマスタのＢ
型計算機３０-iに分散させることでＡ型計算機２０の負
荷の低減を実現しつつ、システムに共有なものとして備
えられるディスク２４のファイルデータの一意性を実現
できるようになるのである。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分散メモリ型計算機システムにおいて、ファイルシステ
ムを共有するときにあっても、そのファイルデータの一
意性を実現できるようになる。これから、ファイルシス
テムを共有できるようになり、従来技術では各計算機で
別々に実行しなければならなかったファイルアクセスの
前準備やアクセス権限のチェックが単純化されアクセス
が高速化できるようになる。すなわち、オープン処理や
シーク処理等の処理を最初の計算機で行い、他の計算機
はファイル情報を複写すれば足りることから、アクセス
の高速化が実現できるのである。また、従来技術では別
々に実行しなければならなかったオペレーティングシス
テムのバージョンアップやバグ修正等を１つのファイル
システム上のオペレーティングシステムで実行すれば足
りることから、保守処理も簡単化できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の適用可能な並列計算機システムのシス
テム構成図である。

【図３】本発明の一実施例である。

【図４】inode 制御表の管理データの一実施例である。

【図５】superblock制御表の管理データの一実施例であ
る。

【図６】file制御表の管理データの一実施例である。

【図７】書込要求元となるＢ型計算機の実行する処理フ
ローである。

【図８】サブマスタとなるＢ型計算機の実行する処理フ
ローである。

【図９】マスタとなるＡ型計算機の実行する処理フロー
である。

【図１０】分散メモリ型計算機システムの問題点の説明
図である。

【図１１】非並列型計算機システムの処理の説明図であ
る。

【図１２】分散メモリ型計算機システムの問題点の説明
図である。

【符号の説明】

１０ 計算機 １１ 共有ファイルシステム １２ 通信ネットワーク １３ 主制御表 １４ アクセス実行部 １５ 従制御表 １６ データ処理部 １７ 従制御表問合部 １８ アクセス要求発行部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分散メモリ構成を採る複数の計算機から
   構成される分散メモリ型計算機システムにおいて、 システムに共有となる形態で備えられて、各計算機のア
   クセス対象となるファイルデータを管理する共有ファイ
   ルシステム(11)を備える構成を採り、 かつ、上記共有ファイルシステム(11)を接続する計算機
   上に、該共有ファイルシステム(11)のファイルデータを
   直接管理する主制御表(13)を展開するとともに、他のい
   ずれかの計算機上に、該共有ファイルシステム(11)のフ
   ァイル内のアクセス位置を管理する従制御表(15)を展開
   する構成を採り、 各計算機は、上記共有ファイルシステム(11)のファイル
   データをアクセスするときには、上記従制御表(15)を管
   理する計算機に問い合わせることでアクセス位置情報を
   入手して、この入手したアクセス位置情報に従って上記
   主制御表(13)を管理する計算機に対してアクセス要求を
   発行していくよう処理することを、 特徴とするファイルシステムアクセス処理方式。