JPH11338813A - データ入出力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、複数プロセスが磁気ディスク
上の各ファイルをシーケンシャルに入出力した場合、入
出力要求を受け付るサーバが、ファイルを高速に入出力
できる制御方法を提供することにある。 【解決手段】入出力要求を受け付るサーバは、ファイル
の入出力要求を監視することで、シーケンシャル入出力
が可能か判断する。シーケンシャル入出力が可能な場
合、ファイル毎に入出力要求を停止、再開始の制御を行
い、複数ファイルを逐次シーケンシャルに入出力するこ
とで、複数ファイルの入出力が高速にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数ファイルのデ
ータ入出力制御方法に関し、入出力要求のシーケンシャ
ル性を判断して、高速な入出力を選択する制御方法に関
する。

【０００２】本制御方式を適用する業務は、プロセス間
で複数ファイルを引き渡す業務、運用の開始終了時に複
数ファイルを待避回復する業務が考えられる。

【０００３】

【従来の技術】１つの方法として磁気ディスクに入出力
する場合、磁気ディスクヘッドのシーク時間を短縮する
ために、入出力待ちしている間に溜まった入出力要求を
ソートする方法がある。

【０００４】しかし、この方法は、ファイル間のデータ
の入出力毎にシーク時間を短縮できるが、現行の磁気デ
ィスクでは、連続的なシーケンシャルの入出力以上の性
能を上げる事はできない以下、シーケンシャル入出力と
は、論理ファイルの連続領域を逐次入出力することを示
す。

【０００５】たとえば、現行の磁気ディスクでは、１回
のシーク時間は１０ｍｓ程度かかる。３プロセスが各々
１ファイルづつ、並行して６４ＫＢ単位でシーケンシャ
ルに入出力した場合、１ファイルの容量を１ＭＢとする
と、６４ＫＢづつシークが行われるため、ソート処理で
一回のシークを５ｍｓに短縮できたとしても、シークの
合計時間は、５×１６×３＝２４０ｍｓかかる。ファイ
ルを並行して入出力させずに、１ファイルの入出力が完
了した後、別のファイルを入出力させると、３回のシー
クで済み、一回のシークが１０ｍｓかかるとすると、シ
ークの合計は、３×１０＝３０ｍｓかかる。ソート処理
ではシーケンシャル入出力以上の性能を上げられないこ
とが分かる。

【０００６】もう１つの方法は、入出力要求を発行する
プロセス間で通信して、１つのファイルの入出力が終了
した時、次のファイルの入出力を指示する。このように
ファイル内の連続したデータを、シークを行わずに入出
力できる。

【０００７】しかし、この方法は、プロセスを実行する
前に、あらかじめファイルの入出力順序を決めておく必
要があり、運用が複雑になる。例えば、プログラム中
で、１つのファイルの入出力の開始時、他のファイルの
入出力を待ち、終了時、他のファイルの入出力を起動す
る必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】複数の計算機で構成さ
れた超並列型計算機システムでは、各計算機の入出力デ
ータをファイルに入出力する必要があるが、コスト上、
１台の磁気ディスクに複数ファイルを作成する場合があ
る。

【０００９】このように１台の磁気ディスク内に複数フ
ァイルを作成すると、複数計算機のプロセスが同時にフ
ァイルを入出力した場合、各プロセスが磁気ディスク上
の各ファイルをシーケンシャルに入出力しても、入出力
要求を受け付るサーバは、受け付けた順番に磁気ディス
クを入出力するため、ファイル内の連続したデータを連
続して入出力できず、複数ファイルを跨って入出力する
ため、磁気ディスクのシークが頻繁に行われ、結果とし
てランダムな入出力になり性能が遅かった。

【００１０】以下、ランダム入出力とは、不連続な領域
を入出力することを示す。そのため、入出力ごとに、磁
気ディスクヘッドのシークが行われる。シーケンシャル
入出力は、連続領域に入出力するため、直前の磁気ディ
スクヘッドの位置から入出力されるため、磁気ディスク
のシークが頻繁に行われない。

【００１１】本発明の目的は、上記のように複数プロセ
スが磁気ディスク上の各ファイルをシーケンシャルに入
出力した場合、入出力要求を受け付るサーバが、ファイ
ルを高速に入出力できる制御方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】入出力要求を受け付るサ
ーバは、入出力要求がシーケンシャルであり、かつ当該
ファイルの入出力要求の時間間隔が、複数ファイルをラ
ンダムに入出力するよりも速いと判定した場合、複数フ
ァイルを逐次シーケンシャルに入出力することで、複数
ファイルの入出力が高速にできる。次に詳細な制御手段
の例を示す。

【００１３】最初の入出力要求時、ファイル名、磁気デ
ィスク上の入出力領域と入出力要求時刻を記憶する。記
憶したファイル以外のファイルの入出力要求を停止す
る。

【００１４】連続的なシーケンシャル性は、次のように
判定する。

【００１５】まず、一定時間内に、記憶したファイルへ
の入出力要求があるかを判定する。一定時間は、３ＭＢ
／Ｓ以上の性能を得たい場合、１回の入出力サイズが６
４ＫＢの入出力では、２１ｍｓ以内を目安にする。この
値は、入出力のサイズから計算して求める。

【００１６】次に、記憶したファイルへの次の入出力要
求が、記憶した入出力領域と比較することで、シーケン
シャルを判定する。

【００１７】連続的なシーケンシャル入出力でない場
合、本制御方式を中断し、従来の入出力要求順に入出力
を行う。

【００１８】このように、一つのファイルの入出力要求
を最後まで処理する。次に、停止した入出力要求の中か
ら、次に入出力すべきファイルを選択して、同様に制御
する。

【００１９】その結果、複数ファイルが逐次シーケンシ
ャルに入出力され、ランダム入出力よりも高速に入出力
できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の一実
施例を説明する。

【００２１】図１は、本発明のシステム構成を示したも
のである。

【００２２】入出力制御プログラム１０６において本発
明の入出力制御を行う。中央処理装置１０１に存在する
命令実行プロセッサ１０２は、主記憶装置１０３上のプ
ロセス１０４のもとで、データ入出力プログラム１０５
および入出力制御プログラム１０６を実行する。プロセ
ス１０４は、ユーザが作成したデータ入出力プログラム
１０５に従い、シーケンシャルにデータを磁気ディスク
１１０上のファイル１１１に入出力する。プロセス１
は、データ入出力プログラム１に従って、ファイル１に
データをシーケンシャルに入出力する。プロセス２は、
データ入出力プログラム２に従って、ファイル２にデー
タをシーケンシャルに入出力する。また、プロセス１と
プロセス２は、並行して入出力する。

【００２３】データ入出力プログラム１０５は、ファイ
ル１１１をｏｐｅｎし、データをシーケンシャルにｒｅ
ａｄあるいはｗｒｉｔｅした後、ｃｌｏｓｅする。ｏｐ
ｅｎ、ｒｅａｄ、ｗｒｉｔｅおよびｃｌｏｓｅ毎に入出
力制御プログラム１０６を呼び出す。

【００２４】入出力制御プログラム１０６は、並列実行
するプロセス１０４から渡されたデータを、磁気ディス
ク１１０をシーケンシャルに入出力するための制御パラ
メタ１０７に従って、ファイル１とファイル２にシーケ
ンシャルに入出力する。このシーケンシャルに入出力さ
せる制御のために、シーケンシャル入出力制御の状態１
１９とｏｐｅｎ待ちキュー１２０を保持する。シーケン
シャル入出力制御の状態１１９は、シーケンシャル入出
力制御が動作しているかを記憶する。ｏｐｅｎ待ちキュ
ー１２０は、シーケンシャルに動作させるために、他の
プロセスを待たせる時、使用する。

【００２５】図２も、本発明のシステム構成であるが、
これは、図１を複数の計算機で構成した場合、クライア
ント、サーバでも構成可能であることを示す。本実施例
では図１の構成図をもとに説明する。

【００２６】図３は、入出力制御プログラム１０６が、
磁気ディスク１１０をシーケンシャルに入出力するため
の制御パラメタ１０７の一例である。

【００２７】シーケンシャルに入出力する磁気ディスク
１１には、シーケンシャルに入出力する用途が多い磁気
デイスクを指定する。

【００２８】シーケンシャル入出力適用範囲１２には、
シーケンシャルに入出力する頻度の多い業務、ファイル
名、時間帯などを指定し、シーケンシャル入出力制御の
オーバヘッドの弊害を少なくする。たとえば、ファイル
の退避、回復する業務、ファイル名、時間帯などを指定
する。

【００２９】シーケンシャル入出力解除時間間隔１３に
は、シーケンシャルな入出力性能を出すための性能値か
らｒｅａｄ発行間隔の時間あるいはｗｒｉｔｅ発行間隔
の時間を求めるようにする。性能は、当然ランダム入出
力性能を上回わらなければならない。たとえば、一定時
間は、３ＭＢ／Ｓ以上の性能を得たい場合、６４ＫＢの
入出力では、２１ｍｓ以内を目安にする。この値は、入
出力のサイズから計算して求める。シーケンシャル入出
力解除時間間隔１３には、性能値３ＭＢ／Ｓをパラメー
タとして指定する。シーケンシャルな入出力性能が出な
ければ、入出力制御プログラム１０６は、磁気ディスク
１１０をシーケンシャルに入出力するための制御を中止
する。

【００３０】シーケンシャル入出力解除範囲１４は、シ
ーケンシャルな入出力性能が出ない場合、シーケンシャ
ルに入出力するための制御を中止する範囲を指定する。
例えば、動作中のシーケンシャル入出力の制御だけを中
止するとか、動作中の時間帯では、シーケンシャル入出
力の制御はすべて中止するとかを指定する。

【００３１】図４から図６は、入出力制御プログラム１
０６の処理のフローチャートである。以下、図１および
図３に示した構成で動作を説明する。なお、入出力制御
プログラムは、マルチプロセスで動作するため、ロック
などの同期処理が必要であるが、本発明の本質ではない
ので、図に示された処理ではプロセス切り替えが発生し
ないことを前提としている。

【００３２】ここでは、次のような機能を実施する。

【００３３】シーケンシャル入出力適用範囲１２に合致
するプロセスに、本発明のシーケンシャル入出力の制御
を行う。シーケンシャル入出力適用範囲１２に合致しな
いプロセスの要求は、従来の入出力を行う。ただし、す
でにシーケンシャル入出力が動作中の場合は、その入出
力要求を停止させる。その結果、本発明のシーケンシャ
ル入出力の制御を行っても、すでに動作中の従来の入出
力によって、シーケンシャル入出力解除時間間隔１３に
指定された、期待性能が得られない場合がある。この場
合は、シーケンシャル入出力の制御を中止する。シーケ
ンシャル入出力解除範囲１４には、動作中のシーケンシ
ャル入出力制御だけを中止する指定を行う。

【００３４】図４は、データ入出力プログラム１０５か
らファイルのｏｐｅｎ呼び出しで行われる処理である。

【００３５】すでにシーケンシャルに入出力する制御
（シーケンシャル入出力制御）が動作しているか調べる
（ステップ２０１）。システム立ち上げ時（初期値）
は、シーケンシャル入出力制御は動作していない。動作
していなければ、呼び出されたｏｐｅｎ処理で本制御を
動作させるか決める（ステップ２０２）。動作中なら
ば、動作中のシーケンシャルな入出力を妨げないように
する（ステップ２０３）。

【００３６】動作中でなければ、ステップ２０２の処理
で、シーケンシャル入出力制御は、次の条件が成り立つ
時、動作させる。

【００３７】制御パラメタ１０７のシーケンシャル入出
力する磁気ディスク１１とシーケンシャル入出力適用範
囲１２を参照し、当該ｏｐｅｎ要求が該当するか調べ
る。ｏｐｅｎ要求は、ｏｐｅｎすべきファイル名、ｏｐ
ｅｎ要求元から業務、および時間帯が分かる。これらと
シーケンシャル入出力適用範囲１２を比較して調べる。
該当する場合、シーケンシャル入出力を動作させる。

【００３８】シーケンシャル入出力を動作させる場合、
期待される性能が得られる事を検証するために、入出力
時刻を記憶しておく。ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ要求時に、
この時刻との時間を求め、期待性能かを判定する。

【００３９】シーケンシャル入出力制御が動作中の場
合、動作中のシーケンシャルな入出力を妨げないよう
に、当該ｏｐｅｎ要求をｏｐｅｎ待ちキューに作成し、
他ファイルの入出力が完了するまで当該プロセスを待ち
状態にする（ステップ２０３）。待ち状態が解除された
場合は、再度ステップ２０１を実行する。

【００４０】従来のｏｐｅｎ処理（ステップ２０４）
は、入出力ができるように、制御テーブルなどを作成す
る。この制御テーブルで、当該磁気ディスクの入出力の
動作状態が判定できる。

【００４１】図５は、データ入出力プログラム１０５か
らファイルのｒｅａｄあるいはｗｒｉｔｅ呼び出しで行
われる処理である。

【００４２】まず、シーケンシャル入出力制御が動作し
ているか調べる（ステップ３０１）。動作していなけれ
ば、従来のｒｅａｄあるいはｗｒｉｔｅ処理を行う（ス
テップ３０４）。動作中ならば、シーケンシャル入出力
制御を続行するか決める（ステップ３０２）。

【００４３】シーケンシャル入出力制御が動作中の時、
当該ファイルの直前の入出力との時間間隔を求め、制御
パラメタ１０７のシーケンシャル入出力解除時間間隔１
３と比較し、期待性能が得られるかを判定する。また、
入出力する磁気ディスク領域が連続しているかも判定す
る。このようにシーケンシャル入出力制御を続行できる
か判断する（ステップ３０２）。直前がｏｐｅｎ要求の
場合、ｏｐｅｎとの時間間隔を求める。入出力時間間隔
が解除時間間隔よりも長い場合、シーケンシャル入出力
の性能が出ないため、シーケンシャル入出力制御を解除
する（ステップ３０３）。入出力時間間隔が解除時間間
隔よりも短い場合、シーケンシャル入出力制御が続行で
きるため、従来のｒｅａｄあるいはｗｒｉｔｅ処理を行
う（ステップ３０４）。なお、入出力時間間隔が解除時
間間隔よりも長いことを早く検出する場合は、シーケン
シャル入出力制御が続行できると判断した時、解除時間
間隔でタイマーをかけておくことで、解除時間間隔以内
に次の入出力要求がないことが分かる。この場合、タイ
マーのリセット処理も必要である。

【００４４】シーケンシャル入出力制御の解除は、制御
パラメタ１０７のシーケンシャル入出力解除範囲１４に
従って、ステップ２０３で作成されたｏｐｅｎ待ちキュ
ーがある場合は、そのｏｐｅｎ待ちを解除する（ステッ
プ３０３）。

【００４５】従来のｒｅａｄあるいはｗｒｉｔｅ処理
は、データをファイルに入出力する（ステップ３０
４）。

【００４６】図６は、データ入出力プログラム１０５か
らファイルのｃｌｏｓｅ呼び出しで行われる処理であ
る。

【００４７】従来のｃｌｏｓｅ処理は、ｏｐｅｎ処理
（ステップ２０４）で作成した当該ファイルの制御テー
ブルなどを解放する（ステップ４０１）。

【００４８】次に、シーケンシャル入出力制御が動作し
ているか調べる（ステップ４０２）。動作中ならば、当
該ファイルのシーケンシャル入出力が完了したため、次
にシーケンシャル入出力すべきファイルを調べる（ステ
ップ４０３）。

【００４９】ステップ２０３で作成されたｏｐｅｎ待ち
キューがあるか調べる（ステップ４０３）。ｏｐｅｎ待
ちキューがある場合は、制御パラメタ１０７のシーケン
シャル入出力適用範囲１２を参照し、次に入出力させる
ファイルのｏｐｅｎ待ちを解除する（ステップ４０
４）。また、現在のシーケンシャル入出力制御の動作を
解除しておく（ステップ４０５）。

【００５０】ｏｐｅｎ待ちキューがない場合は、次のｏ
ｐｅｎ要求を待たせないために、シーケンシャル入出力
制御の動作を解除しておく（ステップ４０５）。

【００５１】図７は、データ入出力プログラムの一実施
例のフローチャートである。ここでは、入出力要求元で
あるデータ入出力プログラムとの関係から、本発明の効
果を説明する。データ入出力プログラムは、プロセス１
およびプロセス２の下で、並行実行し、磁気ディスク１
１０にデータをread／writeする。プロセス１は、ファ
イル１のデータ１、データ２をシーケンシャルにread／
writeし、プロセス２は、ファイル２のデータ３、デー
タ４をシーケンシャルにread／writeする。従来は、プ
ロセスが並行実行すると磁気ディスクには、データ１、
データ３、データ２、データ４の順にread／writeされ
る。そのため、データのread／write毎に磁気ディスク
ヘッドのシークが行われていた。

【００５２】本発明は、ファイルをシーケンシャルに入
出力するように、入出力要求をスケジュールすることに
ある。つまり、ファイル１のデータ１、データ２をread
／writeした後に、ファイル２のデータ３、データ４をr
ead／writeするように、入出力スケジュールすることで
ある。

【００５３】ここでは、説明を簡潔にするため、プロセ
ス１とプロセス２がファイルをシーケンシャルに入出力
することを前提に説明する。また、プロセス１のｏｐｅ
ｎ要求が先に動作するものとする。

【００５４】ステップ１５１のファイル１のｏｐｅｎ要
求で、図４のｏｐｅｎ処理が動作するが、他に動作中の
入出力がないため、ｏｐｅｎ待ちキューに登録されず、
ｏｐｅｎ処理が行われ、シーケンシャル入出力制御の動
作が開始される。

【００５５】次に、プロセス１と並行実行するプロセス
２のステップ１５２が動作し、ファイル２のｏｐｅｎ要
求が行われるが、ファイル１のシーケンシャル入出力制
御が動作中のため、プロセス２のｏｐｅｎ要求は、ｏｐ
ｅｎ待ちキューに登録され、プロセス２は待たされる。

【００５６】プロセス１は、ステップ１５１の次のステ
ップ１５３が実行され、図５のｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ処
理で、シーケンシャル入出力か否かの判断を行う。シー
ケンシャル入出力でない場合、ｏｐｅｎ待ちキューを解
除する。ここでは、シーケンシャル入出力を前提にして
いるため、ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅだけの処理を行う。

【００５７】次にプロセス１は、ステップ１５４、ステ
ップ１５５を行う。ステップ１５５のｃｌｏｓｅ要求
で、図６のｃｌｏｓｅ処理が実行され、ｏｐｅｎ待ちの
プロセス２が解除され、ステップ１５２が処理される。

【００５８】プロセス２は、次にステップ１５６、ステ
ップ１５７、ステップ１５８を実行する。

【００５９】以上で、ファイル１をシーケンシャルに入
出力した後に、ファイル２をシーケンシャルに入出力す
るような、入出力スケジューリングができたことにな
る。

【００６０】

【発明の効果】本発明により、複数プロセスが磁気ディ
スク上の各ファイルをシーケンシャルに入出力した場
合、各プロセスが並行して行う入出力性能以上に、ファ
イルを高速に入出力できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すデータ入出力制御シス
テム構成図である。

【図２】本発明の複数の計算機で構成した場合のシステ
ム構成図である。

【図３】入出力制御プログラムが制御するための制御パ
ラメタの一例を示す図である。

【図４】入出力制御プログラムがｏｐｅｎ処理するため
のフローチャートである。

【図５】入出力制御プログラムがｒｅａｄあるいはｗｒ
ｉｔｅ処理するためのフローチャートである。

【図６】入出力制御プログラムがｃｌｏｓｅ処理するた
めのフローチャートである。

【図７】データ入出力プログラムの一実施例のフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１０１…中央処理装置、 １０２…命令実行
プロセッサ、１０３…主記憶装置、 １０
４…プロセス、１０５…データ入出力プログラム、 １
０６…入出力制御プログラム、１０７…制御パラメタ。
１１０…磁気ディスク装置、１１１…ファ
イル、１１…シーケンシャル入出力する磁気ディスク、
１２…シーケンシャル入出力、１３…シーケンシャル入
出力解除時間間隔、１４…シーケンシャル入出力解除範
囲。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のプロセスが、単一の記録装置上にプ
   ロセス毎にファイルを作成し、並行してシーケンシャル
   に入出力する制御方法において、複数プロセスからの入
   出力要求を制御できる手段と、磁気ディスクのようにフ
   ァイルの入出力性能が、ランダムよりもシーケンシャル
   の方が高速である記録媒体とを具備する計算機システム
   で、ファイルの入出力要求をスケジュール制御すること
   により、連続的なシーケンシャルの入出力を優先する制
   御を行うことで高速にすることを特徴とするデータ入出
   力制御方法。