JPH06295289A - 複数計算機におけるブート方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブートの完了した計算機ノードのメモリ上の
オペレーティングシステムを使って、複数ノードのブー
トを並列に行ない高速なブートを可能にする。 【構成】 計算機ノード２は入出力装置８に格納された
オペレーティングシステム（ＯＳ）１０を、ブートスト
ラップ９ａによって主記憶装置６にロードし、その後、
ブート送信側プログラムを起動する。ノード２で起動さ
れたブート送信側プログラムは、主記憶上のＯＳをネッ
トワークに送り出し、ノード３のブートストラップ９ｂ
はそれを受信し、ノード３の主記憶上に順次格納しブー
トする。ノード３のブート後、ノード４のブートストラ
ップはノード２のブート送信側プログラムと通信してブ
ートする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ネットワークに接続さ
れた同一アーキテクチャの複数計算機システムあるいは
該システムと同様なハードウェア構成を有する超並列計
算機システムにおいて、オペレーティングシステムをメ
モリ上にロードするブート方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回線網を介してオペレーティングシステ
ムをロードする方法として、例えば特開平３−１８９４
８号公報に記載された方法がある。この方法は、それぞ
れが入出力装置を備えている複数計算機において、使用
すべきオペレーティングシステムを格納している入出力
装置を備えたノードのオペレーティングシステムをネッ
トワークを介して、他のノードの計算機の入出力装置に
格納するものである。すなわち、この方法はオペレーテ
ィングシステムのインストールを１ノードに対して行な
い、ネットワーク内の他の複数ノードに対して半自動的
に転送する方法である。

【０００３】さらに、ＩＰＬを高速化する方法として
は、例えば、複数計算機システムで共用できる外部記憶
装置を備えた場合に、ブートの完了したノードがオペレ
ーティングシステムを外部記憶装置上に転送し、他のノ
ードは外部記憶装置上のオペレーティングシステムをノ
ードの主記憶装置に転送することによって、ＩＰＬの高
速化を図るものである（特開平１−１５０９６３号公報
を参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した前者の技術で
は、ブートは各ノードのローカルな入出力装置から行な
い、また入出力装置を持たないノードが他ノードの入出
力装置からオペレーティングシステムをブートする場合
でも、入出力装置上のオペレーティングシステムを使用
している。

【０００５】ところで、一般に入出力装置からのデータ
の読み出しは、メモリ上のデータの読み出しの十乃至百
倍の時間を要する。また、数千、数万個のノードを結合
した超並列計算機システムにおいては、入出力装置の信
頼性が低く故障率が高いこと、実装上入出力装置を設置
する場所の確保が困難であること、さらに大部分のノー
ドは数値計算を行なうために入出力装置を必要としない
ことから、一部のノードのみに入出力装置を実装し、他
の多くのノードにはローカルな入出力装置を設けない構
成が採られている。

【０００６】このようなことから、上記した従来技術を
超並列計算機システムに適用すると、多数のノードは一
部の入出力装置付きノードの入出力装置からブートする
ことになり、従って入出力装置の性能がボトルネックと
なって超並列計算機システム全体のブート終了に膨大な
時間を要することになる。

【０００７】また、上記した後者の技術では、複数ノー
ドで共用できる外部記憶装置が必要となり、ワークステ
ーションをＬＡＮで接続した構成に適用することができ
ない。さらに、数千から数万のノードを高速ネットワー
クで接続した超並列計算機システムに、上記したＩＰＬ
方法を適用した場合、共用外部記憶装置へのアクセスが
輻輳し、高速化が妨げられる。

【０００８】本発明の目的は、ブートの完了した計算機
ノードのメモリ上のオペレーティングシステムを使っ
て、複数ノードのブートを並列に行なうことによって高
速ブートを可能にする方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、同一アーキテクチャの複
数の計算機ノードがネットワークに接続され、該複数の
計算機ノードの内、一部の計算機ノードには入出力装置
が備えられ、全ての計算機ノードのメモリ上に同一のオ
ペレーティングシステムをロードする方法において、入
出力装置を有する第１の計算機ノードは、該入出力装置
に格納されているオペレーティングシステムをブート
し、起動されたオペレーティングシステムによってブー
ト送信側プログラムを起動し、該ブート送信側プログラ
ムは、前記第１の計算機ノードのメモリ上にあるオペレ
ーティングシステムを前記ネットワークに送出し、入出
力装置を有しない第２の計算機ノードはブート受信側プ
ログラムを起動し、前記第１の計算機ノードのブート送
信側プログラムと通信し、該ブート受信側プログラム
は、ネットワークから受信したオペレーティングシステ
ムを第２の計算機ノードのメモリ上にロードし、ブート
が完了した第２の計算機ノードはブート送信側プログラ
ムを実行し、自ノードのメモリ上にあるオペレーティン
グシステムをブートしていない第３の計算機ノードに送
信し、該第３の計算機ノードのメモリ上にロードし、ブ
ートの完了した計算機ノード数と同数の計算機ノードを
並列にブートすることを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明では、前記ブート送信
側プログラムは、前記計算機ノードのメモリ上にあるオ
ペレーティングシステムのテキスト及びデータを、それ
ぞれ識別子を付けたパケットに分解して前記ネットワー
クに順次送出し、オペレーティングシステムの初期値を
もたないデータ領域のサイズを、識別子を付けたパケッ
トに格納して前記ネットワークに送出し、前記ブート受
信側プログラムは、ネットワークから受信したパケット
の識別子に従って、受信したテキスト及びデータをメモ
リの指定された位置に格納し、データ領域分のサイズを
メモリに確保することを特徴としている。

【００１１】

【作用】入出力装置を備えているノードは、まず入出力
装置に格納されているオペレーティングシステムをブー
トし、その後、ブート送信側プログラムを起動する。こ
のブート送信側プログラムは、自ノードのメモリ上のオ
ペレーティングシステムのテキスト及びデータを、それ
ぞれ識別子を付けたパケットに分解し、ネットワークに
順次送り出し、オペレーティングシステムの初期値をも
たないデータ領域（ｂｓｓ）については、その大きさに
識別子を付けたパケットに格納してネットワークに送り
出す。一方、他のノードは、メモリに常駐できる小さな
サイズのブート受信側プログラムをＲＯＭメモリに持
ち、このプログラムを実行する。このブート受信側プロ
グラムは、ネットワーク接続及びネットワークから受信
したパケットの識別子に従い、受信したテキスト及びデ
ータを自メモリの指定位置に格納し、ｂｓｓについては
その大きさの領域を自メモリに用意する。これらのブー
ト受信側プログラムとブート送信側プログラムの連携に
より高速なブートが実現され、これにより、入出力装置
の性能と入出力装置の数に制限されることなく、入出力
装置を持たない多数のノードが高速にブートされる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体
的に説明する。図１は、本実施例のシステム構成図であ
る。図において、複数の計算機ノード２、３、４、５は
ネットワーク１に接続されている。計算機ノード３、
４、５は同一の構成であり、ＣＰＵ１１と主記憶装置６
とブートストラップＲＯＭ９ｂとＬＡＮコントローラ１
２からなっている。

【００１３】計算機ノード２には、ＣＰＵ１１、主記憶
装置６、ブートストラップＲＯＭ９ａ、ＬＡＮコントロ
ーラ１２に加えて、Ｉ／Ｏアダプタ７を介して入出力装
置８が設けられている。そして、入出力装置８に格納さ
れたオペレーティングシステム１０を、ＲＯＭ上のブー
トストラップ９ａによって主記憶装置６にロードし、オ
ペレーティングシステムを起動する。さらに、計算機ノ
ード２では、オペレーティングシステム１０からブート
送信側プログラムが起動される。

【００１４】また、計算機ノード３においては、電源投
入によりＲＯＭ上のブートストラップ９ｂ（ブート受信
側プログラム）が起動され、ノード計算機２のブート送
信側プログラムと通信し、計算機ノード２の主記憶装置
６上のオペレーティングシステム１０を計算機ノード３
の主記憶装置６にロードする。

【００１５】同様に、計算機ノード４は計算機ノード２
と通信して、オペレーティングシステム１０をロード
し、計算機ノード５は計算機ノード３と通信して、オペ
レーティングシステム１０をロードする。このように、
本実施例では、計算機ノード４と計算機ノード５のブー
ト処理を並列に実行することができる。ブートの完了し
た計算機ノードの数だけの計算機ノードを新たに一回の
ブート時間で完全並列にブートすることが出来るので、
超並列システム全体を極めて高速にブートすることがで
きる。

【００１６】さらに、本実施例においては、主記憶装置
上にロードされているオペレーティングシステムを被転
送プログラムとすることで、入出力装置へアクセスする
ことなくオペレーティングシステムの転送が可能とな
る。従って、入出力装置にアクセスする必要がないの
で、入出力装置にアクセスする場合に比べて十から百倍
の速度でオペレーティングシステムをネットワークに送
出することができる。また、入出力装置を持たない計算
機ノードがオペレーティングシステムの転送元となるこ
とができるので、ブート時間のべき乗個のオーダの計算
機ノードをブートすることができる。

【００１７】主記憶装置上にロードされているオペレー
ティングシステムを被転送プログラムとして送出する動
作を以下、詳述する。図２は、入出力装置８上のオペレ
ーティングシステムの構造を示す。オペレーティングシ
ステムは、管理情報２１、ＯＳテキスト２２、ＯＳデー
タ２３のフォーマットで入出力装置８に格納されてい
る。管理情報２１内のｂｓｓサイズは、オペレーティン
グシステムが使う初期値を持たない変数領域のサイズを
示している。

【００１８】このオペレーティングシステムをブートす
ると計算機の主記憶装置上には図３に示すような形式
で、オペレーティングシステムが展開される。すなわ
ち、ＯＳテキスト３１とＯＳデータ３２は、ブート受信
側プログラムによってそれぞれのハードウェアアーキテ
クチャに従った位置が指定され、その位置にロードされ
る。ｂｓｓ領域は、管理情報２１内のｂｓｓサイズ分の
領域をブート受信側プログラムがｂｓｓ３３として用意
する。その後、ブート受信側プログラムはオペレーティ
ングシステムの開始位置に制御を渡し、ＯＳテキストは
ページテーブル３４とスタック３５を作成して初期設定
を完了する。

【００１９】図４は、ブート送信側プログラムの処理フ
ローチャートである。まず、ステップ１０１で、オペレ
ーティングシステムを送出するために通信のコネクショ
ンを確立する。そして、ステップ１０２では、ＯＳテキ
スト部分３１を、図５に示す形式のパケットのデータ部
４２に順次格納する。識別子４１には、データ部４２に
ＯＳテキスト３１が格納されていることを示す識別子を
セットする。ＯＳテキスト部３１をこのように複数のパ
ケットのデータとしてネットワークに送る。

【００２０】次いで、ステップ１０３では、ＯＳデータ
部３２を同様に複数パケットとしてネットワーク１に送
る。識別子４１には、データ部４２にＯＳデータ３２が
格納されていることを示す識別子をセットする。ステッ
プ１０４で、ｂｓｓ３３はそのサイズのみをパケットの
データ部４２に格納し、識別子４１には、データ部４２
にｂｓｓのサイズが格納されていることを示す識別子を
セットする。ｂｓｓのサイズはオペレーティングシステ
ムが管理しているので、ブート受信側プログラムがオペ
レーティングシステムに問い合わせることにより得られ
る。そして、ステップ１０５では、確立しているコネク
ションを切り離して処理を終了する。

【００２１】図６は、ブート受信側プログラムの処理フ
ローチャートである。ステップ２０１では、まずブート
送信側プログラムからのコネクション確立要求を待ち、
ステップ２０２で確立要求を受けるとコネクションを確
立する。そして、ステップ２０３では、送られてくるパ
ケットを受信する。このパケットの形式は、図５に示し
た形式である。

【００２２】ステップ２０４、２０６、２０８では、パ
ケットの識別子４１を判定し、受信データがＯＳテキス
トであるのかＯＳデータであるのかｂｓｓサイズである
のかを判定する。ステップ２０５では、受信データがＯ
Ｓテキストであれば、そのデータを、図３に示す主記憶
上のＯＳテキスト格納位置に格納する。本実施例では、
ＯＳテキストは、主記憶上の「００００００」番地から
格納される。ＯＳテキストは、複数のパケットで送られ
てくるので、それを順に主記憶上の「００００００」番
地から連続して格納する。

【００２３】ステップ２０７で、受信データがＯＳデー
タであれば、そのデータを図３に示す主記憶上のＯＳデ
ータ格納位置に格納する。本実施例では、ＯＳデータは
主記憶上の「４０００００」番地から格納される。ＯＳ
データは、複数のパケットで送られてくるので、それを
順に主記憶上の「４０００００」番地から連続して格納
する。ステップ２０９で受信データがｂｓｓサイズであ
れば、そのデータ中のｂｓｓサイズ長の領域を、主記憶
上のＯＳデータ格納位置の末尾の次の番地から確保し、
その領域をクリアする。ｂｓｓサイズを格納したパケッ
トが受信すべき最後のパケットであるので、ステップ２
１０で通信のコネクションを切断する。そして、ステッ
プ２１１では、既に主記憶上に格納したＯＳテキストの
開始位置に制御を渡す。ＯＳテキストは必要なページテ
ーブルとスタックを主記憶上に用意する。

【００２４】これにより、受信側ノードの主記憶装置上
には、図３に示すような形式でオペレーティングシステ
ムがロードされ、入出力装置を持たない計算機ノードに
おけるブートが完了する。

【００２５】なお、本実施例は上記したものに限定され
ず、例えば、ブートの完了したノードが、ブロードキャ
スト機能を用いて自ノードのメモリ上のオペレーティン
グシステムをネットワーク全体に送信することにより全
ノードのブートを高速に実行するようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
発明によれば、同一アーキテクチャの複数の計算機ノー
ドがネットワークに接続され、全ての計算機ノードをブ
ートするときに、ブートの完了した計算機ノードのメモ
リ上のオペレーティングシステムを順次他の計算機ノー
ドのメモリにコピーすることによって全ての計算機ノー
ドをブートしているので、全計算機ノード数Ｎのｌｏｇ
Ｎ（ただし、底は２）のオーダのブート時間で全体を高
速にブートすることができる。

【００２７】請求項２記載の発明によれば、ブート受信
側プログラムとブート送信側プログラムの連携によっ
て、ＯＳテキスト、ＯＳデータ、初期値を持たない変数
領域のサイズを転送し、主記憶装置上の所定位置に格納
しているので、高速なブートが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のシステム構成図である。

【図２】入出力装置内のオペレーティングシステムの構
造を示す。

【図３】主記憶装置上でブートが完了したオペレーティ
ングシステムの形式を示す。

【図４】ブート送信側プログラムの処理フローチャート
である。

【図５】オペレーティングシステム通信用パケットフォ
ーマットを示す。

【図６】ブート受信側プログラムの処理フローチャート
である。

【符号の説明】

１ ネットワーク ２、３、４、５ 計算機ノード ６ 主記憶装置 ７ Ｉ／Ｏアダプタ ８ 入出力装置 ９ａ、９ｂ ブートストラップＲＯＭ １０ オペレーティングシステム １１ ＣＰＵ １２ ＬＡＮコントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一アーキテクチャの複数の計算機ノー
   ドがネットワークに接続され、該複数の計算機ノードの
   内、一部の計算機ノードには入出力装置が備えられ、全
   ての計算機ノードのメモリ上に同一のオペレーティング
   システムをロードする方法において、入出力装置を有す
   る第１の計算機ノードは、該入出力装置に格納されてい
   るオペレーティングシステムをブートし、起動されたオ
   ペレーティングシステムによってブート送信側プログラ
   ムを起動し、該ブート送信側プログラムは、前記第１の
   計算機ノードのメモリ上にあるオペレーティングシステ
   ムを前記ネットワークに送出し、入出力装置を有しない
   第２の計算機ノードはブート受信側プログラムを起動
   し、前記第１の計算機ノードのブート送信側プログラム
   と通信し、該ブート受信側プログラムは、ネットワーク
   から受信したオペレーティングシステムを第２の計算機
   ノードのメモリ上にロードし、ブートが完了した第２の
   計算機ノードはブート送信側プログラムを実行し、自ノ
   ードのメモリ上にあるオペレーティングシステムをブー
   トしていない第３の計算機ノードに送信し、該第３の計
   算機ノードのメモリ上にロードし、ブートの完了した計
   算機ノード数と同数の計算機ノードを並列にブートする
   ことを特徴とする複数計算機におけるブート方法。
2. 【請求項２】 前記ブート送信側プログラムは、前記計
   算機ノードのメモリ上にあるオペレーティングシステム
   のテキスト及びデータを、それぞれ識別子を付けたパケ
   ットに分解して前記ネットワークに順次送出し、オペレ
   ーティングシステムの初期値をもたないデータ領域のサ
   イズを、識別子を付けたパケットに格納して前記ネット
   ワークに送出し、前記ブート受信側プログラムは、ネッ
   トワークから受信したパケットの識別子に従って、受信
   したテキスト及びデータをメモリの指定された位置に格
   納し、データ領域分のサイズをメモリに確保することを
   特徴とする請求項１記載の複数計算機におけるブート方
   法。