JPH05334266A - サーバ・クライアントモデルの処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マルチプロセッサ構成のシステムにおけるサー
バ・クライアントモデルの処理装置に関し，耐故障性お
よび処理の高速化の両方の要件を満足するサーバ・クラ
イアント間のデータ共有を可能とすることを目的とす
る。 【構成】サーバ11のセル割当て処理手段14により，クラ
イアント12からの要求に対して，不揮発性の共用メモリ
17内にそのクライアント12に割り当てるセルを確保し，
システム内で一意の識別子をその領域内に設定する。カ
ーネル13のセルアクセス処理手段16は，セル内に設定さ
れた識別子を基に，そのセルが割り当てられた正当なク
ライアント12にのみ，そのセルへのアクセスを許す。ク
ライアント12の通知情報設定処理手段15は，カーネル13
が提供するセルアクセス処理手段16を介して，サーバ11
への通知情報を共用メモリ17内のセルに設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，サーバとクライアント
間において耐故障性を兼ね備えた効率的なデータ共有を
可能とするサーバ・クライアントモデルの処理装置に関
する。

【０００２】サーバ・クライアントモデルのシステムで
は，特定の処理機能を提供するサーバに対し，クライア
ントがメッセージ通信などにより処理を要求する。その
メッセージ通信のオーバヘッドをできるだけ少なくする
とともに，障害時にもその処理要求に関するデータ等の
資源の一貫性を保証できるようにする必要がある。

【０００３】

【従来の技術】マルチプロセッサ構成のサーバ・クライ
アントモデルに基づくシステムでは，メッセージ通信に
より各種の情報伝達を行い，クライアント空間とサーバ
空間とで情報を共有している。このようなサーバ・クラ
イアントモデルに基づくシステムとして，例えば以下の
文献に記載されているものがある。

【０００４】参考文献：日経エレクトロニクス１９９
１．２．１８，ｎｏ．５２０，村松他，「システムを止
めずに保守・運用が可能なＯＳを開発」 従来，このようなシステムにおいて，サーバとクライア
ント間で情報を共有する場合，メッセージ通信で情報の
引き渡しを行うか，または外部記憶装置等に設けたファ
イルを共有することによって，情報の共有を行ってい
た。

【０００５】なお，サーバとクライアント間で情報の共
有が必要な処理としては，クライアント側の処理異常な
どに対し，サーバがクライアントの処理状態を継続し，
データなどの資源の一貫性を保証する必要がある処理，
例えばトランザクション処理などが挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】サーバ・クライアント
モデルのシステムにおいて，サーバとクライアント間で
情報を共有する場合，メッセージ通信やファイルを共有
する方式が用いられているが，耐故障性または処理の高
速性のいずれかが阻害されるという問題があった。以下
にその問題点を具体的に説明する。

【０００７】メッセージ通信によって，クライアント側
の情報をサーバ側で共有する必要がある場合には，クラ
イアント側の情報が変化するたびに，サーバ側へのメッ
セージ通信が必要になる。一方，クライアントとサーバ
間のメッセージ通信では，情報が正しく伝わる必要があ
るため，必ず同期をとらなければならない。したがっ
て，頻繁にクライアント側の情報が変化する場合には，
多量のメッセージ通信が行われることになり，メッセー
ジ通信のオーバヘッドが大きくなって，処理高速化の妨
げとなる。

【０００８】そこで，メッセージ通信を減らし，なおか
つ，サーバとクライアントで情報を共有する方式とし
て，主記憶上のメモリ領域を共有して使うことが考えら
れる。この方式は，サーバとクライアントとで同じメモ
リ領域をアクセス可能とすることにより，情報を共有化
するものである。しかし，この方式では，共有できる範
囲が，同じ主記憶を共有できる一つのプロセッサモジュ
ール内に限られ，サーバとクライアントとが異なるプロ
セッサモジュールに存在する場合には，情報を共有する
ことができない。また，プロセッサモジュールに障害が
発生した場合には，主記憶の内容も失われるため，耐故
障性を実現することができないという問題がある。

【０００９】耐故障性を考えた場合には，主記憶上のメ
モリは，揮発性のため十分ではない。そこで，障害にな
っても情報が失われない不揮発性のものとして，ファイ
ルを情報の共有に使用することが考えられる。ファイル
を利用すれば，同じファイルを参照できる範囲で，サー
バとクライアントとを異なるプロセッサモジュールに配
置することができる。また，クライアントが存在するプ
ロセッサモジュールがダウンしても，サーバがファイル
をアクセスすることができるので，情報が失われずに処
理を継続することができる。なお，ここでのファイルの
アクセスは，特定のプロセッサモジュールに限定され
ず，複数のプロセッサモジュールから同等にアクセスで
きることを前提としている。

【００１０】しかし，このようなファイルを使用したサ
ーバとクライアントでの情報の共有方法では，耐故障性
は実現できるものの，クライアント側の情報が変化する
たびに，ファイルへのアクセスが必要となり，メッセー
ジ通信にも増してオーバヘッドが大きくなるという問題
がある。

【００１１】本発明は上記問題点の解決を図り，耐故障
性および処理の高速化の両方の要件を満足するデータの
共有方式を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は，本発明の原理説
明図である。図１において，１０−１ないし１０−ｎは
各々１または複数のＣＰＵとローカルメモリとを備えた
プロセッサモジュール，１１は特定の処理機能を提供す
るサーバ，１２−１，１２−２はサーバ１１に対し処理
を要求するプロセスであるクライアント，１３は各プロ
セッサモジュールに分散して配置されるオペレーティン
グ・システムのカーネル，１４はセル割当て処理手段，
１５−１，１５−２は通知情報設定処理手段，１６−１
ないし１６−ｎはセルアクセス処理手段，１７は各プロ
セッサモジュールからアクセス可能な不揮発性の共用メ
モリ（ＳＳＵ），１８はサーバ獲得領域を表す。

【００１３】サーバ１１内に，セル割当て処理手段１４
を設ける。セル割当て処理手段１４はクライアント１２
−１，…からの要求に対して，共用メモリ１７内にあら
かじめ獲得したサーバ獲得領域１８から，そのクライア
ント１２−１，…に割り当てる領域（以下，セルとい
う）を確保し，システム内で一意の識別子をその領域内
に設定する処理手段である。

【００１４】また，カーネル１３内に，セルアクセス処
理手段１６−１，…を設ける。セルアクセス処理手段１
６−１は，サーバ獲得領域１８のセル内に設定された識
別子を基に，そのセルが割り当てられた正当なクライア
ント１２−１，…にのみ，そのセルへのアクセスを許す
アクセス機能を提供する処理手段である。

【００１５】クライアント１２−１，…内に，通知情報
設定処理手段１５−１，…を設ける。通知情報設定処理
手段１５−１，…は，カーネル１３が提供するセルアク
セス処理手段１６−１，…を介して，サーバ１１への通
知情報を共用メモリ１７内のセルに設定する処理手段で
ある。

【００１６】

【作用】図２は，本発明の作用説明図である。本発明
は，従来，サーバ１１の耐故障性のためだけに使用して
いた不揮発性の共用メモリ１７を，サーバ・クライアン
ト間の情報共有に応用することにより，処理の高速化と
耐故障性の両立という新たなニーズを実現するものであ
る。

【００１７】各クライアント１２−１，…からサーバ１
１に対し，頻繁に変化するような何らかの情報を伝達す
る場合，クライアント１２−１，…からサーバ１１に対
し，共用メモリ１７内の領域を要求する。

【００１８】サーバ１１は，共用メモリ１７内にあらか
じめサーバ獲得領域１８を獲得しておき，その中を区分
してセル（ＣＥＬＬ１〜ＣＥＬＬｋ）として管理してい
る。クライアント１２−１，…からの要求に対し，１つ
のセルを確保し，そのセル内にシステムで一意の識別子
を設定する。

【００１９】以後，クライアント１２−１，…は，図２
に示すように，セルアクセス処理手段１６を介して，サ
ーバ獲得領域１８内のセルに情報を書き込むことができ
る。すなわち，図２に示すように，サーバ１１と各クラ
イアント１２間で，データを共有するイメージとなる。

【００２０】クライアント１２−１，…からサーバ１１
への情報の伝達は，割当てられたセルに情報を書き込む
だけでよいので，頻繁に情報が変化する場合であって
も，オーバヘッドは少ない。また，共用メモリ１７は不
揮発性であるので，クライアント１２−１等のクラッシ
ュ時にも，情報が失われることはない。さらにまた，セ
ルに設定された識別子によって，サーバ獲得領域１８へ
のアクセス可否のチェックが行われるので，クライアン
ト１２間のセキュリティも保証される。

【００２１】すなわち，サーバ獲得領域１８はサーバ１
１とカーネル１３からだけアクセスできる。そして，ク
ライアント１２はカーネル１３経由でしかアクセスでき
ないのでセキュリティの保証が可能になる。カーネル１
３はクライアント１２が変えることのできないクライア
ント１２に対して持つカーネル情報を元にチェックする
ので改竄することもできない。

【００２２】なお，サーバ１１は，サーバ獲得領域１８
に対して，セルアクセス処理手段１６を介することな
く，ダイレクトにアクセス可能である。

【００２３】

【実施例】図３は，本発明の実施例説明図である。以
下，トランザクションの状態を管理するサーバ１１の例
により，本発明の実施例を説明する。大きな処理の流れ
としては，図３に示す(a) 〜(f) のようになる。

【００２４】(a) サーバ空間の初期化 (b) クライアント１２によるトランザクション機能の使
用開始宣言 (c) サーバ１１による共用メモリ（ＳＳＵ）セルの割当
て (d) クライアント１２によるトランザクションの開始と
状態の変更 (e) クライアント１２のクラッシュまたはトランザクシ
ョン機能の終了 (f) サーバ１１による一貫性の保証およびＳＳＵセルの
解放 以下，この全体の処理の流れについて，詳細に説明す
る。 (a) サーバ空間の初期化 サーバ１１は，初期設定時に，共用メモリ１７内に
所定の大きさのサーバ獲得領域１８を獲得する。この領
域をセルに区分し，空き管理用ビットマップ３２を作成
して，全セルを空き状態に設定する。

【００２５】 処理要求等のメッセージを受け取るた
めのメールボックス３０を作成する。 メールボックス３０の宛先登録により，任意の空間
からメッセージを受け取ることができるように，メール
ボックス３０の宛先を公開する。

【００２６】 処理要求に関するメッセージの受信を
待つ。 (b) クライアント１２によるトランザクション機能の使
用開始宣言 サーバ１１の提供するトランザクション機能の使用
開始宣言機構を呼び出す。通常，サービス性の向上など
のために，クライアント１２とサーバ１１とのメッセー
ジインタフェースは，サーバ１１の提供する関数の中に
隠蔽される。

【００２７】 サーバ空間の宛先を獲得する。 サーバ空間へのメッセージ送信を行う。 そして，サーバ空間からの返信メッセージを待つ。

【００２８】 クライアント１２は，サーバ１１から
の返信メッセージを受信すると，カーネル１３に対し，
ＳＳＵセルの初期化を依頼し，アクセス環境を作成す
る。 サーバ１１の提供するトランザクション機能の使用
開始宣言機構から復帰する。 (c) サーバ１１による共用メモリ（ＳＳＵ）セルの割当
て サーバ１１は，処理要求のメッセージを受信したな
らば，その内容を解析する。トランザクション機能の使
用開始宣言であれば，以下の処理を行う。

【００２９】 空き管理用ビットマップ３２により，
空きのＳＳＵセルを検索する。空きのＳＳＵセルが見つ
かったならば，空き管理用ビットマップ３２における該
当ビットを使用中にセットし，そのビットの位置をセル
番号とする。

【００３０】 割当てたＳＳＵセルなどの情報をケー
パビリティとして登録する。これにより，クライアント
１２に対してケーパビリティの発行が可能となる。この
情報は，オブジェクト情報３１として管理される。

【００３１】 クライアント１２に対し，獲得したＳ
ＳＵセルのセル番号とケーパビリティを，返信メッセー
ジに載せて通知する。クライアント１２は，以降，この
ケーパビリティを使って，サーバ１１と通信することが
可能となる。サーバ１１は，ケーパビリティを使って送
られたメッセージを受信した場合には，該当するケーパ
ビリティ情報を取り出すことが可能となる。また，クラ
イアント空間がクラッシュした場合には，カーネル１３
のクラッシュ検出機構によるサービスにより，クラッシ
ュした空間に発行したケーパビリティの宛先にその旨通
知される。 (d) クライアント１２によるトランザクションの開始と
状態の変更 トランザクション開始機構を呼び出す。

【００３２】 カーネル１３のアクセス機構を利用
し，共用メモリ１７にトランザクションを開始した旨の
情報を記録する。 トランザクション遂行のための資源へのアクセスを
行う。 (e) クライアント１２のクラッシュまたはトランザクシ
ョン機能の終了 トランザクションの終了機構を呼び出す。

【００３３】 共用メモリ１７へプリペア開始状態を
記録する。 資源をプリペア状態に変更する。 共用メモリ１７へコミット開始状態を記録する。

【００３４】 資源をコミット状態に変更する。 共用メモリ１７にトランザクション終了状態を記録
する。 サーバ１１に対し，ケーパビリティを使って返却す
る旨のメッセージを送信する。なお，上記(b) の処理
以降でクライアント空間がクラッシュした場合には，カ
ーネル１３により，自動的にこの処理が代行される。
なお，これらの処理については，従来技術と同様である
ので，これ以上のさらに詳しい説明は省略する。 (f) サーバ１１による一貫性の保証およびＳＳＵセルの
解放 サーバ１１は，ケーパビリティを宛先とした返却メ
ッセージを受信する。

【００３５】 オブジェクト情報３１のケーパビリテ
ィ情報を参照し，ＳＳＵセル番号を取り出す。 ＳＳＵセルの情報を参照し，トランザクション終了
状態になっていないことを検出した場合には，一貫性を
保証するための資源状態のＲＥＤＯ／ＵＮＤＯ処理を行
う。すなわち，データが中途半端な状態にならないよう
に，資源に対する処理を完遂した状態にする処理または
処理前の状態に戻す処理を行う。

【００３６】 クライアント１２に対して発行したケ
ーパビリティ情報を削除する。以降，該当するケーパビ
リティは不当となり，使用することはできなくなる。 ＳＳＵセルを解放する。

【００３７】以上の処理によって，クライアント１２と
サーバ１１間でトランザクションの状態に関する情報を
共有することができ，クライアント１２がクラッシュし
た場合にも，資源の一貫性を保証することができるよう
になる。

【００３８】図４は，上記処理におけるサーバ１１によ
るセルの割当て処理フローチャートである。サーバ１１
は，セルを割当てるとき，以下の処理を行う。 (1) サーバ空間の初期化を終了したならば，処理要求に
係る受信メッセージを待つ。

【００３９】(2) メッセージを受信したならば，メッセ
ージが正当であるか否かを判定する。メッセージの正当
性は，例えばメッセージ中の特定のフィールドに設定さ
れたデータ（合言葉）が一致するか否かによって判断す
る。その特定のフィールドにあらかじめクライアント１
２とサーバ１１との間で取り決められた合言葉が設定さ
れていなければ，不当な要求であるのでエラーとして処
理する。

【００４０】(3) メッセージが正当であれば，図３に示
す空き管理用ビットマップ３２によって，サーバ獲得領
域１８内の空きセルを検索する。 (4) 空きのＳＳＵセルが存在しなければ，エラーメッセ
ージを返信する。

【００４１】(5) 空きのＳＳＵセルがあったならば，要
求識別子（ＩＤ）を生成する。このＩＤは，システムで
一意に識別できるものであればよく，例えば，要求元ク
ライアントのプロセスＩＤを，要求ＩＤとして利用する
ことができる。

【００４２】(6) ＳＳＵセルへ要求ＩＤを埋め込む。 (7) このセルに関するケーパビリティを生成し，オブジ
ェクト情報３１を登録する。

【００４３】(8) 要求元へケーパビリティ，ＳＳＵセル
番号，要求ＩＤ等を通知するメッセージを返信し，処理
を終了する。図５は，上記処理におけるクライアント１
２によるセルの獲得処理フローチャートである。

【００４４】(1) ＳＳＵセルを獲得済みかどうかを判定
する。獲得済みであれば，処理を終了する。 (2) ＳＳＵセルを未獲得であれば，サーバ１１へのメッ
セージの宛先を獲得する。

【００４５】(3) サーバ１１へＳＳＵセルの獲得を要求
するメッセージを送信する。 (4) 〜(5) カーネル１３に対し，ＳＳＵセルの初期化を
依頼し，ＳＳＵセルへのアクセス環境を作成する。

【００４６】図６は，カーネル１３によるセルアクセス
処理フローチャートであって，特に図６の（イ）は，ク
ライアント１２からのＳＳＵセルの初期化要求に対する
処理を示している。

【００４７】(1) 要求元クライアントのＩＤと，サーバ
１１によってＳＳＵセル内に埋め込まれたＩＤとを比較
する。 (2) 一致するＩＤがなければ，エラーであるので，その
まま処理を終了する。

【００４８】(3) セルの領域内をクリアするなどの初期
化を行う。 (4) ＳＳＵのアクセス範囲，すなわちＳＳＵにおけるセ
ルの位置情報を，アクセス範囲としてメモリ上の作業域
に記憶する。

【００４９】図６の（ロ）は，クライアント１２からの
ＳＳＵセルへの書き込み要求に対するカーネルの処理を
示している。 (1) 初期化時に作業域に記憶していたそのクライアント
１２のアクセス範囲を取り出す。

【００５０】(2) アクセス範囲が登録されていなかった
ならば，処理を終了する。 (3) アクセス範囲があったならば，該当部分を更新す
る。 図７は，カーネル１３のクラッシュ検出機構によって，
クライアント１２のクラッシュが通知されたときに，サ
ーバ１１が行う一貫性保証およびセル解放の処理フロー
チャートである。

【００５１】(1) 〜(2) 受信メッセージを待っていると
きに，クラッシュ通知のメッセージを受信したならば，
登録しておいた図３に示すオブジェクト情報３１を取り
出す。

【００５２】(3) ＳＳＵセル番号をもとに，該当するＳ
ＳＵセルにアクセスし，ＳＳＵセル内に，トランザクシ
ョン終了状態の情報が書き込まれているか否かを調べ
る。トランザクション終了状態であれば，処理(7) へ移
る。

【００５３】(4) 〜(6) トランザクション終了状態でな
ければ，ＲＥＤＯ処理が必要であるか否かによって，Ｒ
ＥＤＯ処理またはＵＮＤＯ処理を行う。すなわち，デー
タ等の資源に対する処理を完遂させた状態にするか，処
理前の状態にするかのいずれかの処理を行う。

【００５４】(7) オブジェクト情報３１を削除する。 (8) ＳＳＵセルを解放し，空きセルとする。 以上の処理によって，クライアント１２のクラッシュ時
にも，サーバ１１により，データの一貫性が保証され
る。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
サーバとクライアントとの情報の共有に，不揮発性の共
用メモリを使用することにより，高速かつ耐故障性を備
えたシステムを実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の作用説明図である。

【図３】本発明の実施例説明図である。

【図４】本発明の実施例に係るサーバによるセルの割当
て処理フローチャートである。

【図５】本発明の実施例に係るクライアントによるセル
の獲得処理フローチャートである。

【図６】本発明の実施例に係るカーネルのセルアクセス
処理フローチャートである。

【図７】本発明の実施例に係るサーバによる一貫性保証
およびセル解放処理フローチャートである。

【符号の説明】

１０−１，１０−２，… プロセッサモジュール １１ サーバ １２−１，１２−２，… クライアント １３ カーネル １４ セル割当て処理手段 １５−１，１５−２，… 通知情報設定処理手段 １６−１，１６−２，… セルアクセス処理手段 １７ 共用メモリ １８ サーバ獲得領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のプロセッサモジュール(10)と，各
   プロセッサモジュール(10)からアクセス可能な不揮発性
   の共用メモリ(17)とを備え，各プロセッサモジュール(1
   0)上でシステムを制御するカーネル(13)と，特定の処理
   機能を提供するサーバ(11)と，そのサーバ(11)に対し処
   理を要求するクライアント(12)とが動作するサーバ・ク
   ライアントモデルの処理装置において，前記サーバ(11)
   は，前記クライアント(12)からの要求に対して，前記共
   用メモリ(17)内にそのクライアント(12)に割り当てる領
   域を確保し，システム内で一意の識別子をその領域内に
   設定するセル割当て処理手段(14)を備え，前記カーネル
   (13)は，前記共用メモリ(17)における領域内に設定され
   た識別子を基に，その領域が割り当てられた正当なクラ
   イアント(12)にのみ，その領域へのアクセスを許すセル
   アクセス処理手段(16)を備え，前記クライアント(12)
   は，前記カーネル(13)が提供するセルアクセス処理手段
   (16)を介して，前記サーバ(11)への通知情報を前記共用
   メモリ(17)内の領域に設定する通知情報設定処理手段(1
   5)を備えたことを特徴とするサーバ・クライアントモデ
   ルの処理装置。