JPH11143779A - 仮想記憶装置におけるページング処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ページングに要する時間を短縮することで、
計算機のスループットの低下を防ぐことを可能とする。 【解決手段】 複数の計算機をネットワークを介してあ
るいは直接互いに接続してなる計算機システムにおい
て、自計算機内の物理メモリの空きの物理ページ数を、
ページアウト処理を行なう他の計算機に通知するページ
データ受信検査手段１８、他の計算機からのページデー
タの受け入れ処理と受け入れたデータの返却処理を行な
うページデータ受送手段１９、ページデータ受信検査手
段によって通知された空きの物理ページ数に基づいて、
他の計算機の物理メモリの空き状態を検査し、ページデ
ータを送る相手先の計算機を選択するページデータ送信
検査手段２１、選択された他の計算機に対して、ページ
アウトする仮想ページのページデータを送信する送信処
理と送信したページデータが返却されてきた場合の受信
処理を行なうページデータ送受手段２２、各手段を制御
し仮想ページと物理ページとの対応関係を管理するペー
ジ管理手段１７を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大規模な計算を行
なう際に生じるページングに要する時間を減らして計算
機のスループットの低下を防ぐことを可能とした仮想記
憶装置におけるページング処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、仮想記憶装置を持った計算機にお
いては、その計算機に実装されている物理メモリよりも
広いメモリ空間を、仮想的に想定して使用することが可
能である。その仕組みは、仮想メモリ空間のうち実際に
使用されているメモリ空間のみを、物理メモリのメモリ
空間に割り当てることにより、無駄なメモリ空間を圧縮
するものである。

【０００３】仮想メモリ空間から、物理メモリのメモリ
空間への割り当ては、それぞれのメモリ空間を小単位に
分割したページという単位で行なわれる。すなわち、仮
想ページのうち、実際に使用されているページを物理ペ
ージに割り当てる。

【０００４】しかし、この方式においては、多数のプロ
グラムを同時に実行したり、あるいは、大量のメモリ空
間を必要とするプログラムを走行した場合に、物理メモ
リのページが足りなくなることがある。

【０００５】そこで、ある時点において、最も長時間使
用されていないページを、一旦、外部記憶装置に書き出
すことにより、物埋メモリのページを空け、このページ
を現時点において使用しなければならないページに割り
当てて実行を進める、いわゆるページアウト処理を行な
う。

【０００６】その後、ページアウトされたページのデー
タを参照／変更する必要がある揚合、物理ページに空き
があれば、その物理ページに、外部記憶装置に保存され
ているページデータを読み戻して、この物理ページを仮
想ページに割り当てなおす、いわゆるページインの処理
を行なう。もし、物理ページの空きがなければ、一旦、
別のページをページアウトして、物理メモリに空きのペ
ージを作り、ページイン処理を行なう。

【０００７】従来の仮想記憶制御装置が、例えば特開昭
５７−２４０８１号公報に開示されている。この特開昭
５７−２４０８１号公報の仮想記憶制御装置では、上述
したようにデータのページイン／ページアウト処理を外
部記憶装置に対して行なう技術が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、大規模な数
値計算処理や、多くのプログラムを同時に走行する場合
などでは、実装されている物理メモリのページ数以上の
ページが仮想記憶装置で必要となり、ページイン／ペー
ジアウト処理を頻繁に行なわなければならなくなる。例
えば、有限要素法等の数値シミュレーションでは、膨大
な配列領域が必要となるため、実記憶領域が不足して外
部記憶装置へのページングが頻繁に発生する。

【０００９】しかしながら、従来の技術においては、ペ
ージイン／ページアウトの処理には、極めて多くの時間
を消費するため、ページング処理が多数発生すると、計
算機全体のスループットを著しく低下させることにな
る。

【００１０】その埋由は、従来技術においては、仮想記
憶領域が、実記憶領域に入りきらない場合、実記憶領域
のデータの一部を、一時的に外部記憶装置に退避して空
き領域をつくり、そこに仮想記憶領域を割り当て、また
外部記憶装置に退避したデータを必要に応じて実記憶領
域に戻す。このデータの書き込み／読み込みを行なう外
部記憶装置には、磁気ディスクや磁気ドラム装置が用い
られているが、これらの記憶装置に対するデータの書き
込み／読み込み速度は、メモリに対するデータの書き込
み／読み込み速度に比べて極めて低速であり、そのた
め、ページング処理に多くの時間を費してしまうためで
ある。

【００１１】本発明の目的は、ネットワーク接続、ある
いは直接接続される仮想記憶システムを有する全ての計
算機において、物理メモリの不足を生じさせるような大
規模な計算を行なう際に生じるページングに要する時間
を短縮することで、計算機のスループットの低下を防ぐ
ことを可能とした仮想記憶装置におけるページング処理
システムを提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、ネットワーク等で繋
がる計算機全体におけるメモリ資源の空きを有効に利用
することを可能とする仮想記憶装置におけるページング
処理システムを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の仮想記憶装置におけるページング処理システム
は、複数の計算機をネットワークを介してあるいは直接
互いに接続してなる計算機システムにおいて、自計算機
内の物理メモリの空きの物理ページ数を、ページアウト
処理を行なう他の計算機に通知するページデータ受信検
査手段と、他の計算機からのページデータの受け入れ処
理と受け入れたデータの返却処理を行なうページデータ
受送手段と、前記ページデータ受信検査手段によって通
知された空きの物理ページ数に基づいて、他の計算機の
物理メモリの空き状態を検査し、ページデータを送る相
手先の計算機を選択するページデータ送信検査手段と、
前記選択された他の計算機に対して、ページアウトする
仮想ページのページデータを送信する送信処理と送信し
たページデータが返却されてきた場合の受信処理を行な
うページデータ送受手段と、前記各手段を制御し、仮想
ページと物理ページとの対応関係を管理するページ管理
手段とを備えることを特徴とする。

【００１４】請求項２の本発明の仮想記憶装置における
ページング処理システムは、前記ページデータ送信検査
手段は、自計算機内の物理ページをページアウトするた
めに、他の計算機に対して空きの物理ページ数を問い合
わせ、前記ページデータ受信検査手段は、問い合わせに
従がって、自計算機内の物理メモリの空きの物理ページ
数をページアウト処理を行なう他の計算機に通知するこ
とを特徴とする。

【００１５】請求項３の本発明の仮想記憶装置における
ページング処理システムは、前記ページデータ受信検査
手段は、一定時間毎に、自計算機内の物理メモリの空き
の物理ページ数を、全ての他の計算機に通知することを
特徴とする。

【００１６】請求項４の本発明の仮想記憶装置における
ページング処理システムは、前記ページデータ送信検査
手段は、前記ページデータ受信検査手段によって通知さ
れた空きの物理ページ数に基づいて、他の計算機の物理
メモリの空き状態を比較して、最も多くの空き物理ペー
ジを有する他の計算機をページデータを送る相手先の計
算機として選択することを特徴とする。

【００１７】請求項５の本発明の仮想記憶装置における
ページング処理システムは、ページデータ受信検査手段
は、自計算機内の物理メモリの空きの物理ページ数を、
ページアウト処理を行なう他の計算機に通知する際に、
空き物理ページ数が一定値以下である場合に、空き物理
ページがない旨の通知を行なうことを特徴とする。

【００１８】請求項６の本発明の仮想記憶装置における
ページング処理システムは、ページアウトした仮想ペー
ジとページアウト先の識別情報を記録するページテーブ
ルと、ページアウト処理によりページデータを送信した
計算機の識別番号と、ページデータを送信した計算機の
仮想ページの番号と、送信されたページデータを格納す
る自計算機における物理ページの番号を記録する受信ペ
ージテーブルと、ページデータを受信した計算機の識別
番号と、ページデータを送信した仮想ページの番号を記
録する送信ページテーブルを備え、ページアウト処理に
おいて、前記データ送受手段は、選択された他の計算機
に対してページデータと共に、自計算機の識別番号とペ
ージアウトする仮想ページの番号を送信し、かつ前記送
信テーブルに、ページデータを受信した計算機の識別番
号と、ページデータを送信した仮想ページの番号を記録
し、前記ページ管理手段は、前記ページテーブルの、ペ
ージアウトした仮想ページに対応するページアウト先識
別情報に、ページデータが他の計算機に格納されている
ことを示す情報を記録することを特徴とする。

【００１９】請求項７の本発明の仮想記憶装置における
ページング処理システムは、ページイン処理において、
前記ページデータ送受手段は、前記ページテーブルの、
ページアウトした前記仮想ページのページアウト先識別
情報と、前記送信ページテーブルからページデータを格
納する他の計算機を特定して、該特定した他の計算機に
対して、自計算機の識別番号と返却要求するページデー
タに対応する仮想ページの番号を指定して前記ページデ
ータの返却要求を行ない、返却された前記ページデータ
を自計算機の空き物理ページに転送すると共に、前記送
信テーブルのページデータを受信した計算機の識別番号
と、ページデータを送信した仮想ページの番号をクリア
することを特徴とする。

【００２０】請求項８の本発明の仮想記憶装置における
ページング処理システムは、ページデータを受け入れる
選択された計算機のページデータ受送手段は、送信され
たページデータを自計算機の空き物理ページに格納し、
前記受信ページテーブルに、ページデータを送信した計
算機の識別番号と、ページデータを送信した計算機の仮
想ページ番号と、ページデータを格納した自計算機の物
理ページ番号を記録することを特徴とする。

【００２１】請求項９の本発明の仮想記憶装置における
ページング処理システムは、前記ページデータの返却要
求をされた計算機のページデータ受送手段は、返却要求
に含まれる計算機の識別番号と返却要求するページデー
タに対応する仮想ページの番号の組み合わせを、前記受
信ページテーブルから検索し、前記受信ページテーブル
の対応する物理ページ番号に格納されているデータを、
前記返却要求をした計算機に送信し、返却終了後に、前
記受信ページテーブルの対応する内容をクリアすること
を特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１に、本発明の実
施の形態による仮想記憶装置におけるページング処理シ
ステムのシステム構成を示すブロック図である。

【００２３】図１に示す仮想記憶装置におけるページン
グ処理システムには、仮想メモリ１１、ページテーブル
１２、物理メモリ１３、物理メモリ管理テーブル１４、
外部記憶装置１５、外部記憶制御装置１６、ページ管埋
手段１７、ページデータ受信検査手段１８、ページデー
タ受送手段１９、受信ページテーブル２０、ページデー
タ送信検査手段２１、ページデータ送受手段２２、送信
ページテーブル２３、を有する。

【００２４】上記ページング処理システムを備える計算
機同士は、ネットワーク接続装置２４とネットワーク２
５を介して互いに接続されている。なお、ネットワーク
接続装置２４とネットワーク２５によらず、計算機が互
いに直接接続されているシステムであってもよい。

【００２５】仮想メモリ１１は、仮想的に想定されたア
ドレス空間を持つ仮想メモリ領城である。一方、物理メ
モリ１３は、実体のあるメモリ素子より構成されるメモ
リ領域である。

【００２６】物理メモリ１３は、この計算機に実装され
ているメモリ素子量による制限を受けるが、仮想メモリ
１１は、そのアドレス空間を、物理メモリ１３のそれに
比べて、遙かに大きなアドレス空間を仮定することがで
きる。このアドレス空間のうち、実際に使用されている
空間部分のみが、物理メモリ１３のアドレス空間に割り
付けられる。アドレス割り付けは、メモリ空間を、幾つ
かの小単位に分割した、ページという単位で行なわれ
る。

【００２７】上記仮想メモリ１１の仮想ページ１−１の
うち、使用状態にあるページのデータの実体は、物埋メ
モリ１３上の物埋ページ３−１に格納されており、仮想
ページ１−１と物理ページ３−１との対応関係がページ
テーブル１２に記録されている。

【００２８】計算機上でプログラムを実行する場合、仮
想メモリ１１が必要となるが、この場合、まず、仮想ペ
ージ１−１を物理メモリ１３上の空いている物理ページ
３−１に割り当てを行なう必要がある。

【００２９】物理メモリ管理テーブル１４は、物理ペー
ジ３−１の使用状態を記録しておくテーブルであって、
状態フラグ４−１に、その物埋ページ３−１の使用／未
使用の状熊を記録しておく。よって、この状態フラグ４
−１を参照することで、空きの物理ページ３−１を検索
し、仮想ページ１−１に割り当てる。

【００３０】今、計算機上で、同時に複数のプログラム
を動かしたり、大量のデータを処理するプログラムを動
作させることにより、多くのメモリ空間が必要となる場
合を考える。ただし、仮想メモリ１１の領城自体は、も
ともと仮想的に想定されたアドレス空間を持つので、こ
れらのプログラムやデータを格納できる位の、十分な大
きさを想定しているものとする。しかし、物理メモリ１
３は、実体のあるメモリ素子より構成されるものである
から、必ずしも、十分な空間を確保できる訳ではない。

【００３１】ここで、この計算機の持つ総物理ページの
数より、更に多くの仮想ページ１−１が使用され、物理
ページ３−１に不足が生じたとする。この場合、最も長
い時間使われていない物理ページ３−１を、一旦、どこ
かに退避させ、空きの物埋ページを作ってそこに仮想ペ
ージを割り当てる、ページアウト処理を行なう必要があ
る。ページアウトに使う退避領域として、従来の技術で
は、ハードディスクのような、外部記憶装置１５が用い
られる。物理ページ３−１のデータは、外部記憶制御装
置１６を通じて、外部記憶装置１５に一時的に退避さ
せ、空きの物理ページ３−１を作り出すことにより、ペ
ージの不足を補っている。

【００３２】また、ページアウトされたデータが、再度
必要となる場合、外部記憶装澄１５から、空きの物理ペ
ージ３−１に再度データを取り込む、ページイン処理が
行なわれる。

【００３３】もし、空きの物理ページ３−１がない場
合、一旦、最も長い時間使われていない物理ページをペ
ージアウトして、空きの物理ページ３−１を作り出して
から、ページイン処理が行なわれる。

【００３４】従がって、物理メモリ１３に収まり切らな
いような、多量のプログラムや、大きなデータ領域が必
要なプログラムを仮想メモリ１１上で実行すると、ペー
ジアウト、ページインの処理が頻繁に発生することにな
り、ページング処理がない揚合に比べて、計算機の処埋
時間を大幅に増大させてしまう。特に、外部記憶装置１
５へのデータの記録／読み出し速度は、メモリに対して
直接データを記録／読み出しを行なう場合に比べて遙か
に低速であり、ページング処理にかかる時間の大半は、
外部記憶装置１５へのデータの記録／読み出しによるも
のである。

【００３５】そこで、本発明は、ページング先に外部記
憶装置１５を用いず、ネットワーク２５等で接続されて
いる他の計算機内の空きの物理メモリに対して直接ペー
ジングすることで、ページング処理にかかる時間を短縮
する。

【００３６】ページ管理手段１７は、仮想ページ１−１
と物理ページ３−１との対応関係の管理、及びページン
グ処理の際のデータのページング先の管理を行なう手段
である。従来技術では、ページング先は外部記憶装置１
５に限られていたが、本発明では、ネットワーク２５等
で接続された計算機上のメモリをページング先にとるこ
とを可能している。

【００３７】ページデータ受信検査手段１８は、ネット
ワーク２５に接続されている、他の計算機からのページ
データ受け入れ場合の、自計算機内の物理ページ３−１
の余裕を検査する手段である。

【００３８】ページデータ受送手段１９は、実際に他の
計算機からページデータ受け入れる際の、受け入れ処
理、及び受け入れたデータの返却処理を行なうための手
段である。

【００３９】受信ページテーブル２０は、送信先計算機
ＩＤ２０−１、受信ページ番号２０−２、物埋ページ番
号２０−３からなる。送信先計算機ＩＤ２０−１は、ペ
ージデータを送信してきた計算機のネットワーク等上で
の識別ＩＤを記録するフィールドである。受信ページ番
号２０−２は、ページデータを送信してきた計算機の仮
想ページ１−１の番号を記録するフィールドである。物
理ページ番号２０−３は、送られて来たページデータを
格納する、自計算機における物埋ページ３−１の番号を
記録するフィールドである。

【００４０】ページデータ送信検査手段２１は、ネット
ワーク２５に接続されている他の計算機の物埋メモリ１
３の空き状態を検査して、ページデータを送る相手先の
計算機を選択する手段である。

【００４１】ページデータ送受手段２２は、ネットワー
ク２５に接続されている、他の計算機に対して、自計算
機のページアウトする仮想ページのページデータを送信
する際の送信処理、及び送信したページデータの受信処
理を行なうための手段である。

【００４２】送信ページテーブル２３は、受信先計算機
ＩＤ２３−１、送信ページ番号２３−２からなる。受信
先計算機ＩＤ２３−１は、ページデータを送る相手先計
算機のネットワーク等上での識別ＩＤを記録するフィー
ルドである。送信ページ番号２３−２は、送り出す仮想
ページのページ番号を記録するフィールドである。

【００４３】ネットワーク接続装置２４は、計算機がネ
ットワーク等を通じて他の計算機とデータをやりとりす
る際のインターフェイスとなる装置である。

【００４４】ネットワーク２５は、計算機同士が互いに
データをやりとりする為、コンピュータ同士を結合する
装置である。

【００４５】上記のように構成される実施の形態の動作
について、図１〜図６を参照して説明する。

【００４６】（ａ）ページアウト処理時の動作 ページ管理手段１７は、仮想ページ１−１を物理ページ
３−１に割り付ける際、物理メモリ管理テーブル１４の
状態フラグ４−１を見て、未使用の物理ページを捜す。
しかし、末使用の物理ページ３−１がない場合には、現
時点から遡って、更新／参照が最も長い間行なわれてい
ない物理ページをページアウトする。従来技術では、ペ
ージアウトの先は、外部記憶装置１５に対して行なわれ
ているが本発明では、ネットワーク等で接続された、他
の計算機の空きの物理メモリに対してページアウトを行
なう。

【００４７】以下、図１と図２を用いて、ページアウト
処理時の動作についての詳細を説明する。

【００４８】まず、ページデータ送信検査手段２１は、
ネットワーク２５等でお互いに接続されている計算機に
対して、空きの物理ページ３−１が何ページあるかを問
い合わせるコマンドを、ネットワーク接続装置２４を通
じて発行する（ステップ２０１）。

【００４９】ネットワーク２５上の各計算機は、このコ
マンドを受けて、空きの物理ページ数を数えて、問い合
わせを行なった計算機に応答を行なうが、この応答があ
るまで、本処理は待ち合わせを行なう（ステップ２０
２）。

【００５０】ページデータ送信検査手段２１は、各計算
機から報告のあった空きの物理ページ数を比較して、最
も多くの空き物理ページを持つ計算機を選択する（ステ
ップ２０３）。

【００５１】この空きの物理ページ数が“０”より大き
い場合には、選択した計算機に対してページデータを送
信する処理（ステップ２０５以降）を、そうでない場合
には、従来技術どおり、外部記憶装置１５にページデー
タを格納する処理（ステップ２１０以降）に移る（ステ
ップ２０４）。

【００５２】データ送受手段２２は、ネットワーク接続
装置２４を通じて、ステップ２０３で選択された計算機
に対して、ページデータの送信を行なう。また、この際
には、同時に、自計算機のネットワーク上のＩＤと、ペ
ージアウトする仮想ページのページ番号も送信する。こ
れは、次回このページデータを受信した計算機からデー
タを返却してもらう際の識別に使用する（ステップ２０
５）。

【００５３】次いで、データ送受手段２２は、送信ペー
ジテーブル２３の受信先計算機ＩＤ２３−１に、このペ
ージデータを受信してる計算機のネットワーク２５上で
のＩＤを記録する（ステップ２０６）。

【００５４】更に、データ送受手段２２は、送信ページ
テーブル２３の送信ページ番号２３−２にページアウト
した仮想ページのページ番号を記録する（ステップ２０
７）。

【００５５】ページ管理手段１７は、ページアウトした
仮想ページに対応するページテーブル１２の対応装置番
号２−２に、ページアウトしたデータがネットワーク２
５で接続されている別の計算機に保存されていることを
示す番号を記録しておく（ステップ２０８）。

【００５６】次に、ステップ２０４でネットワーク接統
されている計算機の、空きの物理ページ数が“０”であ
った場合、ページ管理手段１７は、従来技術同様、外部
記憶制御装置１６を通じて、外部記憶装置１５にページ
ングデータを記録する（ステップ２１０）。

【００５７】更に、ページ管理手段１７は、ページテー
ブル１２の対応装置番号２−２に、ページアウトしたデ
ータが外部記憶装置１５に保存されていることを示す番
号を記録しておく（ステップ２１１）。

【００５８】仮想ページ１−１のページアウトによっ
て、これに対応していた物理ページ３−１が解放され
る。ページ管理手段１７は、この解放された物理ページ
３−１に対応する物理メモリ管理テーブル１４の状態フ
ラグ４−１を未使用であることを示すフラグに変える
（ステップ２０９）。

【００５９】（ｂ）ページイン処理時の動作 ページアウトされているデータに対して、参照／更新を
行なう揚合、このデータを読み込んで物理ページ３−１
に割り付け直すページイン処理が必要となる。以下、図
１と、図３を用いて、ページイン処理時の動作について
の詳細を説明する。

【００６０】ページアウトした仮想ページ１−１をアク
セスするには、このページのデータを再度、物理ページ
３−１に読み込む必要がある。そこで、まず、物理ペー
ジ３−１の確保の為、物理ページ管理テーブル１４の状
態フラグ４−１を検索して未使用状態の物理ページを捜
す（ステップ３０１）。

【００６１】この時、もし、未使用の物理ページがなけ
れば、一旦、上述したページアウト処理を行なって、空
きの物理ページを確保する。

【００６２】次いで、ページインする仮想ページのペー
ジテーブル１２の対応装置番号２−２を参照して、ペー
ジアウトされているデータが、外部記憶装置１５に存在
するのか、ネットワーク２５で接続された他の計算機の
物理メモリにあるのかを判別する（ステップ３０２）。

【００６３】もし、外部記憶装置１５に存在するなら、
従来技術同様、外部記憶装置１５からページアウトした
データを呼ぴ戻す（ステップ３１１）。

【００６４】また、ネットワーク接続された計算機にデ
ータがあるのなら、この計算機からページアウトしたデ
ータを呼び戻す。以下、その処埋手続きを説明する。

【００６５】ネットワーク接続された計算機のうち、目
的のページデータを格納している計算機を特定する。ペ
ージデータ送受手段２２は、送信ページテーブル２３の
送信ページ番号２３−２を検索して、ページインを行な
う仮想ページ番号と同じ番号が記録されているものを捜
す。これに対応する、受信先計算機ＩＤ１３−１に、ペ
ージアウトしたデータを保存している計算機のＩＤが登
録されている（ステップ３０３）。

【００６６】ページデータ送受手段２２は上述のステッ
プで見付かったＩＤを持つ計算機に対して、ネットワー
ク接続装置２４を通じて、ページアウトしているデータ
を返却するようコマンドを発行する。このコマンドに
は、自計算機のＩＤと返却要求するページデータに対応
する仮想ページの番号を含む（ステップ３０４）。

【００６７】相手先の計算機からデータが返却されてく
るまで、待ち合わせを行なう（ステップ３０５）。

【００６８】送り返されて来たデータを、ステップ３０
１で捜しておいた空きの物理ページ３−１に転送する
（ステップ３０６）。

【００６９】更に、この物埋ページに対応する物理メモ
リ管埋テーブル１４の状態フラグ４−１を使用状態に変
える（ステップ３０７）。

【００７０】仮想ページ１−１とページデータを読み込
んだ物理ページ３−１との対応関係をとるため、ページ
テーブル１２の対応ページ番号２−１に、物理ページ３
−１のページ番号を記録する（ステップ３０８）。

【００７１】ページテーブル１２の装置番号２−２に、
物理ページ３−１が割り当てられていることを示す番号
を設定する（ステップ３０９）。

【００７２】ページインの送信ページテーブル２３の受
信計算機ＩＤ２３−１、送信ページ番号２３−２をクリ
アする（ステップ３１０）。

【００７３】（ｃ）空き物理ページ数の問い合わせに対
する応答処理の動作 図２のステップ２０１では、ネットワーク接続されてい
る計算機に対して、空きの物理ページ数が何ページある
かを問い合わせるコマンドを発行して、各計算機の空き
の物理ページを調べている。ここでは、このコマンドを
受け取った側の応答処埋について、図１、図４を用いて
説明する。

【００７４】ページデータ受信検査手段１８は、ネット
ワーク接続装置２４から、空きページの数の問い合わせ
コマンドがあったかどうかを監視する。問い合わせがな
ければ処理を抜ける（ステップ４０１）。

【００７５】そして、ページデータ受信検査手段１８
は、物理メモリ管理テーブル１４の状態フラグ４−１を
サーチして、空きの物理ページ３−１の数を数える（ス
テップ４０２）。

【００７６】上記ステップで数えた物理ページ数を、問
い合わせのあった計算機に送信する（ステップ４０
３）。

【００７７】（ｄ）ページデータの受け入れ処理 図２のステップ２０５で、ページデータ送受手段２２
は、ネットワーク接続装置２４を通じて、選択した計算
機に対してページデータの送信を行なっている。ここで
は、選択された計算機側におけるページデータの受け入
れ処理について、図１、図５を用いて説明する。

【００７８】ページデータ受送手段１９は、ネットワー
ク接続装置２４から、ページデータが転送されてきてい
るがどうかを監視する。転送されてきていなければ処埋
を抜ける（ステップ５０１）。

【００７９】ページデータ受送手段１９は、物埋メモリ
管理テーブル１４の状態フラグ４−１をサーチし、空き
の物埋ページ３−１を捜す（ステップ５０２）。

【００８０】送信されてきたページデータを、上記ステ
ップ５０２で捜した空きの物理ページに格納する（ステ
ップ５０３）。

【００８１】更に、この物埋ページに対応する物理メモ
リ管埋テーブル１４の状熊フラグ４−１を、使用中の状
態に変える（ステップ５０４）。

【００８２】受信ページテーブル２０の送信計算機ＩＤ
２０−１に、ページデータを送信してきた計算機のＩＤ
を記録しておく（ステップ５０５）。

【００８３】受信ページテーブル２０の受信ページ番号
２０−２に、ページデータを送信してきた計算機の仮想
ページのページ番号を記録する（ステップ５０６）。

【００８４】受信ページテーブル２０の物理ページ番号
に、ステップ５０３で送られてきたページデータを格納
した自計算機の物埋ページの番号を記録する（ステップ
５０７）。

【００８５】（ｅ）ページデータの返却処埋 ページデータの受け入れ処理に対して、この受け入れデ
ータを返却するための処理について図１、図６を用いて
説明する。本処理は、ページイン処理時における、図３
のステップ３０４で発行される返却コマンドに対して行
なわれる処埋である。

【００８６】ページデータ受送手段１９は、ネットワー
ク接続装置２４から、ページデータの返却要求があった
がどうかを監視する。要求が来ていなければ処理を抜け
る（ステップ６０１）。

【００８７】返却要求のコマンドには、このコマンドを
発行した計算機のＩＤと返却するページの番号（コマン
ドを送信してきた計算機における仮想ページ番号）が含
まれる。この組合わせと同じものを、受信ページテーブ
ル２０の送信計算機ＩＤ２０−１と受信ページ番号２０
−２の組み合わせから捜す（ステップ６０２）。

【００８８】上記のステップ６０２で捜し出したテーブ
ルの組に対応する物理ページ番号２０−３に記録されて
いる物理ページ３−１のデータを、ネットワーク接続装
置２４を通じて要求のあった計算機に送り出す（ステッ
プ６０３）。

【００８９】返却の終わった受信ページテーブル２０の
送信計算機ＩＤ２０−１、受信ページ番号２０−２、物
埋ページ番号２０−３をクリアする（ステップ６０
４）。

【００９０】更に、ステップ６０３で、返却の終わった
物理ページに対応する物理メモリ管理テーブル１４の状
態フラグ４−１をクリアする（ステップ６０５）。

【００９１】次に、本発明の実施例について詳細に説明
する。図７に示すように、ｎ台の計算機がネットワーク
２５に接続されているものとする。このうちの計算機ｉ
で大量のメモリを必要とするプログラムが実行され、物
理メモリの不足が生じた場合を考える。

【００９２】計算機ｉの持つ物理メモリを越えて、更に
仮想メモリが必要となる場合、ページ単位で最近アクセ
スされていない仮想ページに対応する物埋ページの内容
をページアウトし、空きの物理ページを作らなければな
らない。従来の技術では、ページアウト先に、ハードデ
ィスクのようなメモリのアクセス速度に比べて、遙かに
低速な外部記憶装置にページアウトされるデータを保存
していた。本発明では、ネットワーク接続されている、
他の計算機の物理メモリ内にページアウトされるデータ
を保存させることでより高速なページングを行なう。

【００９３】（ａ）ページアウト時の処埋 まず、計算機ｉのページデータ送信検査手段２１は、他
の計算機に対して、空きの物理ページ数を問い合わせる
コマンドを発信する。

【００９４】他の計算機のページデータ受信検査手段１
８は、このコマンドを受けて、自計算機内の物理メモリ
管理テーブル１４の状態フラグ４−１をサーチし、未使
用状態にある物埋ページの数を数えて計算機ｉに通知す
る。

【００９５】まず、計算機ｉのページデータ送信検査手
段２１は、他の計算機からの応答を侍ち合わせ、全ての
計算機から応答のあった時点で、これらの計算機のう
ち、空きの物理ページが最も多い計算機を選択する。
今、この空きの物理ページが最も多い計算機を、計算機
ｉとする。

【００９６】ここで、もし、計算機ｊの空きの物埋ペー
ジ数が“０”である場合には、このネットワーク上に接
続されている全ての計算機に空きの物理ページがないこ
とになる。従がって、この場合、計算機ｉは、従来技術
どおり、外部記憶装置にページアウトを行なう。

【００９７】計算機ｊに空きの物理ページがある場合、
計算機ｉのページデータ送受手段２２は、計算機ｊに対
して、ネットワーク２５を通じてページデータを送信す
る。この際、計算機ｊには、計算機ｉ自身のＩＤと、こ
のページデータが計算機ｉ上のどの仮想ページのもので
あったのかを示す仮想ページの番号も送信する。同時
に、この番号は、送信ページテーブル２３の送信ページ
番号２３−２にも記録する。更に、受信計算機ＩＤ２３
−１には、計算機ｊのＩＤも記録しておく。

【００９８】また、仮憩ページが物理ページと対応して
いるのか、それとも、ページアウトしているのか、更
に、ページアウトしている場合、外部記憶装置へのペー
ジアウトなのか、それとも、ネットワーク上の別の計算
機へのページアウトなのかを示す番号を決め、仮想ペー
ジに対応するページテーブル１２の対応装置番号２−１
をこの値で更新する。

【００９９】計算機ｊのページデータ受送手段１８は、
計算機ｉから送られてきたページデータを自計算機内の
物理ページに格納する。まず、物理メモリ管理テーブル
１４の状態フラグ４−１を検査して、未使用状態の物理
ページを捜し、この物理ページに送信されて来たページ
データを格納する。同時に、状態フラグ４−１を佼用中
の状態に書き換える。更に、受信ページテーブル２０の
送信計算機ＩＤ２０−１に、計算機ｉのＩＤを、受信ペ
ージ番号２０−２に、送られてきたページデータに対応
する計算機ｉの仮想ページ番号を記録する。また、物埋
ページ番号２０−３には、ページデータを格納した物理
ページのページ番号を記録する。

【０１００】以上のページアウト処理により、計算機ｉ
に、空きの物理ページが確保され、これを新たな仮想ペ
ージに割り付けることが可能となる。

【０１０１】（ｂ）ページイン時の処理 ページアウトされた仮想ページのデータの参照／更新が
必要となる楊合、別の空きの物理ページ上に、ページア
ウトされたページデータを読み込み、この物理ページ
と、仮憩ページとの対応関係をとる必要がある。

【０１０２】今、計算機ｉにおいて、ページアウトされ
たページデータをページインするものとする。

【０１０３】まず、計算機ｉ上に、ページデータを再格
納するための空きの物理ページの確保が必要である。そ
こで、物理メモリ管理テーブル１４の状態フラグ４−１
をサーチして、未使用の物理ページを捜す。もし、空き
の物理ページが無い場合には、一旦ページアウト処理を
行なって、空きの物理ページを作り出す。

【０１０４】ページインする仮想ページに対応する、ペ
ージテーブル１２の対応装置番号２−１を参照し、この
仮想ページのページデータが、外部記憶装置へのページ
アウトなのか、それとも、ネットワーク上の別の計算機
へのページアウトなのかを判別する。外部記憶装置への
ページアウトであれば従来技術どおりのページイン処理
を行なう。

【０１０５】ネットワーク上の計算機へのページアウト
であれば、ページデータ送受手段２２は、ページインす
る仮想ページ番号と同じ番号を、送信ページテーブル２
３の送信ページ番号２３−２から捜す。これとペアにな
る受信計算機ＩＤ２３−１にページデータを保持してい
る計算機のＩＤが登録されている。今、このＩＤには、
計算機ｊのＩＤが登録されているものとする。

【０１０６】ページデータ送信検査手段２１は、計算機
ｊに対して、自計算機のＩＤと仮想ページ番号を通知
し、ページデータを返却を要求するコマンドをネットワ
ークを通じて発行する。

【０１０７】計算機ｊのページデータ受送手段１９は、
ページデータ返却を要求してきた計算機ｉのＩＤと、要
求されている仮想ページ番号の組合わせを、受信ページ
テーブル２０の送信計算機ＩＤ２０−１と受信ページ番
号２０−２の組の中から検索する。これに対応する物理
ページ番号２０−３の物理ページに、返却要求されてい
るページデータが存在する。

【０１０８】そこで、データ受送手送段１９は、この物
理ページのページデータを、計算機ｉに送り出し、受信
ページテーブル２０の送信計算機ＩＤ２０−１、受信ペ
ージ番号２０−２、物理ページ番号２０−３をクリアす
る。また、ページデータを返却して空きになった物理ペ
ージに対応する物理メモリ管理テーブル１４の状態フラ
グ１４−１を末使用状態に変更する。

【０１０９】計算機ｉのページデータ送受手段２２は、
計算機ｊから返却されてきたページデータを、確保して
おいた空きの物理ページに転送し、この物理ページに対
応する物理メモリ管理テーブル１４の状態フラグ４−１
を使用中の状態にする。

【０１１０】更に、この物理ページに転送されたページ
データ、仮想ページの対応付けを行なうため、この仮想
ページに対応するページテーブル１２の対応ページ番号
２−１に、物理ページの番号を入れる。

【０１１１】また、対応装置番号２−２には、この仮想
ページのページデータは、物理ページ上にあることを示
す番号を入れる。

【０１１２】最後に、計算機ｉの不要になった送信ペー
ジテーブル２３の受信計算機ＩＤ２３−１と送信ページ
番号２３−２をクリアする。

【０１１３】以上のページイン処理により、計算機ｊに
ページアウトされていたページデータを、再び計算機ｉ
上の物理ページに戻すことができる。

【０１１４】ここで、本実施の形態の第１の変形例とし
て、計算機ｉの待ち合わせ処理と、他の計算機の空きの
物理ページカウント処理を減らすための方法を示す。

【０１１５】ページアウトが起こる際、図２のステップ
２０１において、ページデータ送信検査手段２１は、ネ
ットワークで接続される各計算機に対し、空きの物埋ペ
ージを問い合わせ、応答があるまでステップ２０２で待
ち合わせを行なっている。ここで、仮に、ページアウト
を行なう計算機ｉが、１００ページのページアウトを行
なうとする。この場合、計算機ｉは、空きページの検査
の為に１００回待ち合わせ処理を行なわなければなら
ず、同時に、他の計算機のそれぞれにおいても、ページ
データ受信検査手段１８が、空きの物理ページ数のカウ
ントと通知を１００回行なわなければならず効率が悪
い。

【０１１６】前述の実施形態においては、計算機ｉのペ
ージアウト毎に、ページデータ送信検査手段２１が、他
の計算機のページデータ受信検査手段１８に対してコマ
ンドを送り、そのコマンドを受けて、他の計算機のペー
ジデータ受信検査手段１８が動作していた。

【０１１７】そこで、ここでは、計算機ｉも含めた、全
ての計算機のページデータ受信検査手段１８が、一定時
間毎に自計算機内の空きの物理ページを数え、全ての計
算機のページデータ送信検査手段２１に通知する方法を
用いる。通知を受けたページデータ送信検査手段２１
は、各計算機毎の空き物埋ページ数を記録した空き物埋
ページ数テーブルを備えていてこれを更新していく。

【０１１８】今、計算機ｉにページアウトが生じた場
合、ページデータ送信検査手段２１は、この各計算機毎
の空き物埋ページ数テーブルを参照して、最も空きの物
埋ページを多く持つ計算機をページアウトの対象の計算
機として選択する。仮に、この計算機を計算機ｊとす
る。なお、選択した計算機ｊに対応する空きの物理ペー
ジ数テーブルを“１”減らしておく。

【０１１９】これにより、計算機ｉが連続してページア
ウトを行なっても、その度に、各計算機に対して空きの
物理ページ数のカウント処理を妥求する必要はなくな
り、各計算機からの応答の侍ち合わせ処埋も不要となっ
て、ページアウト処埋を高速に実行できるようになる。

【０１２０】なお、計算機ｉが、計算機ｊにページアウ
トを行なった揚合、計算機ｊの空きの物理ページ数は１
ページ減る訳だが、計算機ｉ以外の計算機においては、
計算機ｊの空きの物理ページ数のテーブルは更新されて
いない。これは、計算機ｊのページデータ受信検査手段
１８が、ある一定の時間毎に自計算機内の空きの物理ペ
ージをカウントして、全計算機機に通知した時に更新さ
れる。

【０１２１】さらに、本実施の形態の第２の変形例を説
明する。

【０１２２】ページデータ送信検査手段２１は、ステッ
プ２０４において、ページアウト先の計算機の空きの物
理ページ数が“０”より大きい時に、その計算機に対し
てページアウトを試みているが、物理ページの空きが、
極めて少ない場合には、それらの空き物理ページは、そ
の計算機自身で消費してしまう可能性が高い。それにも
かかわらず、他の計算機のページデータを受け入れてし
まうと、今度は、受け入れた計算機自体にページアウト
が生じてしまい、結果として、２重のページアウトが起
こり、性能が低下する可能性がある。

【０１２３】そこで、ページデータ受信検査手段１８
は、自計算機の空きの物理ページ数が、ある値（例え
ば、全物理ページ数の１割）以下の場合には、他の計算
機に対して、空きの物理ページ数が“０”であると通知
するようにする。これにより、自計算機内の物理ページ
が残り少ない場合、他計算機のページデータの受け入れ
を拒否し、自計算機で優先的に使用するようにすること
で、自計算機のページアウトを抑えることができる。

【０１２４】なお、本発明は上述した実施の形態及び実
施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内
において様々に変形して実施することができる。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の仮想記憶装
置におけるページング処理システムによれば、ページデ
ータの保存処理において、ハードディスクのようなアク
セス速度の遅い外部記憶装置を用いず、接続された他の
計算機の物理メモリにページデータを保存することで、
ページング処理を高速化し、物理メモリが不足するよう
な大規模な計算においても、そのスループットの低下を
抑えることができるという効果が得られる。

【０１２６】ページングを高速にするためには、例え
ば、シリコンディスクや拡張メモリを仮想ディスクにみ
たてるといった、低速な機械的機構を持たない高速な外
部記憶装置を用いる方法も考えられるが、この方法は、
新たにこれらの高速な外部記憶装置の追加が必要があ
り、またその効果も、それらの装置を取り付けた計算機
のみに限定される。一方、本発明では、ネットワーク等
で接続される計算機の空きの物理メモリを効率よく使
い、既存の資源を活用することで、新たに装置を追加す
ることなく、計算機のスループット向上の効果が得られ
る。更に、この効果は、一台の計算機だけで無く、ネッ
トワーク等で接続される全ての計算機において期待でき
る。

【０１２７】また、特別な装置の付加を必要とせずに、
ネットワーク等で接続される計算機の既存の資源を有効
に活用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態による仮想記憶装置にお
けるページング処理システムのシステム構成を示すブロ
ック図である。

【図２】 本発明の実施の形態によるページングを行な
う計算機のページアウト処理時の動作を示すフローチャ
ートである。

【図３】 本発明の実施の形態によるページングを行な
う計算機のページイン処理時の動作を示すフローチャー
トである。

【図４】 本発明の実施の形態によるページデータを保
存する計算機の空きの物理ページ数の通知時の動作を示
すフローチャートである。

【図５】 本発明の実施の形態によるページデータを保
存する計算機のページデータ受信時の動作を示すフロー
チャートである。

【図６】 本発明の実施の形態によるページデータを保
存する計算機のページデータ返却時の動作を示すフロー
チャートである。

【図７】 本発明を適用した計算機から構成されるネッ
トワークシステムを示す構成図である。

【符号の説明】

１１ 仮想メモリ １−１ 仮想ページ １２ ページテーブル ２−１ 対応ページ番号 ２−２ 対応装置番号 １３ 物理メモリ ３−１ 物理ページ １４ 物理メモリ管理テーブル １５ 外部記憶装置 １６ 外部記憶制御装置 １７ ページ管理手段 １８ ページデータ受信検査手段 １９ ページデータ受送手段 ２０ 受信ページテーブル ２０−１ 送信計算機ＩＤ ２０−２ 受信ページ番号 ２０−３ 物理ページ番号 ２１ ページデータ送信検査手段 ２２ ページデータ送受手段 ２３ 送信ページテーブル ２３−１ 受信計算機ＩＤ ２３−２ 送信ページ番号 ２４ ネットワーク接続装置 ２５ ネットワーク

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の計算機をネットワークを介してあ
   るいは直接互いに接続してなる計算機システムにおい
   て、 自計算機内の物理メモリの空きの物理ページ数を、ペー
   ジアウト処理を行なう他の計算機に通知するページデー
   タ受信検査手段と、 他の計算機からのページデータの受け入れ処理と受け入
   れたデータの返却処理を行なうページデータ受送手段
   と、 前記ページデータ受信検査手段によって通知された空き
   の物理ページ数に基づいて、他の計算機の物理メモリの
   空き状態を検査し、ページデータを送る相手先の計算機
   を選択するページデータ送信検査手段と、 前記選択された他の計算機に対して、ページアウトする
   仮想ページのページデータを送信する送信処理と送信し
   たページデータが返却されてきた場合の受信処理を行な
   うページデータ送受手段と、 前記各手段を制御し、仮想ページと物理ページとの対応
   関係を管理するページ管理手段とを備えることを特徴と
   する仮想記憶装置におけるページング処理システム。
2. 【請求項２】 前記ページデータ送信検査手段は、自計
   算機内の物理ページをページアウトするために、他の計
   算機に対して空きの物理ページ数を問い合わせ、 前記ページデータ受信検査手段は、前記問い合わせに従
   がって、自計算機内の物理メモリの空きの物理ページ数
   をページアウト処理を行なう他の計算機に通知すること
   を特徴とする請求項１に記載の仮想記憶装置におけるペ
   ージング処理システム。
3. 【請求項３】 前記ページデータ受信検査手段は、一定
   時間毎に、自計算機内の物理メモリの空きの物理ページ
   数を、全ての他の計算機に通知することを特徴とする請
   求項１に記載の仮想記憶装置におけるページング処理シ
   ステム。
4. 【請求項４】 前記ページデータ送信検査手段は、前記
   ページデータ受信検査手段によって通知された空きの物
   理ページ数に基づいて、他の計算機の物理メモリの空き
   状態を比較して、最も多くの空き物理ページを有する他
   の計算機をページデータを送る相手先の計算機として選
   択することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の
   仮想記憶装置におけるページング処理システム。
5. 【請求項５】 ページデータ受信検査手段は、自計算機
   内の物理メモリの空きの物理ページ数を、ページアウト
   処理を行なう他の計算機に通知する際に、前記空き物理
   ページ数が一定値以下である場合に、空き物理ページが
   ない旨の通知を行なうことを特徴とする請求項１に記載
   の仮想記憶装置におけるページング処理システム。
6. 【請求項６】 ページアウトした仮想ページとページア
   ウト先の識別情報を記録するページテーブルと、 ページアウト処理によりページデータを送信した計算機
   の識別番号と、ページデータを送信した計算機の仮想ペ
   ージの番号と、送信されたページデータを格納する自計
   算機における物理ページの番号を記録する受信ページテ
   ーブルと、 ページデータを受信した計算機の識別番号と、ページデ
   ータを送信した仮想ページの番号を記録する送信ページ
   テーブルを備え、 ページアウト処理において、前記データ送受手段は、選
   択された他の計算機に対してページデータと共に、自計
   算機の識別番号とページアウトする仮想ページの番号を
   送信し、かつ前記送信テーブルに、ページデータを受信
   した計算機の識別番号と、ページデータを送信した仮想
   ページの番号を記録し、 前記ページ管理手段は、前記ページテーブルの、ページ
   アウトした仮想ページに対応するページアウト先識別情
   報に、ページデータが他の計算機に格納されていること
   を示す情報を記録することを特徴とする請求項１乃至請
   求項５に記載の仮想記憶装置におけるページング処理シ
   ステム。
7. 【請求項７】 ページイン処理において、前記ページデ
   ータ送受手段は、前記ページテーブルの、ページアウト
   した前記仮想ページのページアウト先識別情報と、前記
   送信ページテーブルからページデータを格納する他の計
   算機を特定して、該特定した他の計算機に対して、自計
   算機の識別番号と返却要求するページデータに対応する
   仮想ページの番号を指定して前記ページデータの返却要
   求を行ない、返却された前記ページデータを自計算機の
   空き物理ページに転送すると共に、前記送信テーブルの
   ページデータを受信した計算機の識別番号と、ページデ
   ータを送信した仮想ページの番号をクリアすることを特
   徴とする請求項６に記載の仮想記憶装置におけるページ
   ング処理システム。
8. 【請求項８】 ページデータを受け入れる選択された計
   算機のページデータ受送手段は、送信されたページデー
   タを自計算機の空き物理ページに格納し、前記受信ペー
   ジテーブルに、ページデータを送信した計算機の識別番
   号と、ページデータを送信した計算機の仮想ページ番号
   と、ページデータを格納した自計算機の物理ページ番号
   を記録することを特徴とする請求項６に記載の仮想記憶
   装置におけるページング処理システム。
9. 【請求項９】 前記ページデータの返却要求をされた計
   算機のページデータ受送手段は、返却要求に含まれる計
   算機の識別番号と返却要求するページデータに対応する
   仮想ページの番号の組み合わせを、前記受信ページテー
   ブルから検索し、前記受信ページテーブルの対応する物
   理ページ番号に格納されているデータを、前記返却要求
   をした計算機に送信し、返却終了後に、前記受信ページ
   テーブルの対応する内容をクリアすることを特徴とする
   請求項６に記載の仮想記憶装置におけるページング処理
   システム。