JP5672199B2 - 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム - Google Patents
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Description
本明細書で示す実施形態で説明する技術は、マルチスレッド方式を適用した情報処理装置において、プログラム処理を行う際の処理効率を向上させるものである。
実行する。
第1実施形態では、前述の概要で説明した技術を、メッセージ中継装置に適用した例を用いて説明する。
図2は、第1実施形態に係るメッセージ中継装置を含んだ全体のシステム構成を示す。本システムでは、メッセージ中継装置1が、クライアント2及びサーバ3と通信可能にネットワーク接続されている。このネットワークは、例えばLAN(Local Area Network)やWAN(Wide Area Network)等であり、本実施形態では、少なくともTCP(Transmission Control Protocol)プロトコルを用いた通信を実現する。
(1)クライアント2は、サーバ3で所定の処理を実行するためのリクエストメッセージを、メッセージ中継装置1に対して送信する。
(2)メッセージ中継装置1は、クライアント2から受信したメッセージに含まれる情報から、当該メッセージの転送先のサーバ3を特定し、特定したサーバ3に対してリクエストメッセージを転送する。
(3)サーバ3は、メッセージ中継装置1からリクエストメッセージを受信すると、所定の処理を実行する。そして、サーバ3は、クライアント2宛てのレスポンスメッセージを、メッセージ中継装置1に対して送信する。
(4)メッセージ中継装置1は、サーバ3から受信したレスポンスメッセージを、リクエストメッセージの送信元のクライアント2に転送する。
図3は、メッセージ中継装置1の一例の機能ブロック図である。メッセージ中継装置1は、CPUによって実行されプログラム処理を行うスレッド11(スレッド#1)及びスレッド12(スレッド#2)を有している。スレッド11は、コネクション受付部11A、タスク生成部11B、エンキュー部11C、デキュー部11D、タスク実行部11Eを備える。また、図示を省略しているが、スレッド12もスレッド11と同様の構成要素を備えている。なお、本実施形態ではスレッドの数を2つとして説明するが、スレッドの数はいくつであってもよい。また、メッセージ中継装置1が備える記憶手段には、タスク実行順定義21、タスクキューテーブル22、コネクション情報23、メッセージ情報24、識別ルール25及び転送ルールテーブル26が格納される。なお、本明細書において記憶手段とは、メモリ等の揮発性記憶装置及びストレージ等の不揮発性記憶装置のいずれか一方又は両方を示す。
コネクション受付部11Aは、メッセージの通信におけるコネクションの受付処理を行う。
タスク実行部11Eは、デキューしたタスクを実行し、受信メッセージのメッセージ情報24及び後述するシーケンス番号をタスク生成部11Bに渡す。
タスク実行順定義21は、プログラム処理に含まれるタスクが、実行順のシーケンス番号とともに定義されたデータである。図4に示すタスク実行順定義の一例は、メッセージ中継処理に含まれるタスクの実行順を示している。本実施形態における各タスクの具体的内容については後述する。
12に対応するタスクキュー32にも、同様のタスクデータが蓄積される。
図11は、メッセージ中継装置1が具現化された情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す。本情報処理装置は、プロセッサ901、メモリ902、ストレージ903、可搬記憶媒体駆動装置904、入出力装置905及び通信インタフェース906を備える。
2等の内容を一時的に格納可能なキャッシュ、及び、仮想記憶のページテーブルのキャッシュとしての機能を果たすTLBを備える。なお、プロセッサ901は、CPU(Central Processing Unit)コアが複数設けられている構成でもよい。
ここで、図4に示した、メッセージ中継処理におけるタスク実行順定義の一例につき、各タスクの具体的内容について説明する。
リクエスト受信タスクは、メッセージ情報24の受信コネクション情報に基づき、当該コネクションによって、クライアント2からリクエストメッセージを受信する。そして、受信したデータの先頭アドレスおよびデータサイズをメッセージ情報24に設定する。
(タスク2)識別子抽出
識別子抽出タスクは、識別ルール25を参照し、メッセージデータ本体から識別子を抽出するタスクである。このとき、識別子抽出タスクは、抽出した識別子をメッセージ情報24に設定する。
(タスク3)宛先決定
宛先決定タスクは、メッセージ情報24の識別子をキーとして転送ルールテーブル26を検索し、メッセージの宛先となるサーバ3を決定する。このとき、宛先決定タスクは、決定したサーバ3のIPアドレス及びポートを、メッセージ情報24の宛先IPアドレス及びポートに設定する。
(タスク4)リクエスト送信
リクエスト送信タスクは、メッセージ情報24の宛先IPアドレス及びポートに基づいて、サーバ3との間にコネクションを確立する。このとき、リクエスト送信タスクは、送信コネクション情報を生成し、メッセージ情報24に設定する。そして、リクエスト送信タスクは、送信コネクションを用いて、リクエストメッセージをサーバ3に送信する。
(タスク5)レスポンス受信
レスポンス受信タスクは、メッセージ情報24の送信コネクション情報に基づき、当該コネクションによって、サーバ3からレスポンスメッセージを受信する。なお、この段階では、メッセージ情報24のうち受信コネクション情報以外は一旦解放済みであるため、レスポンス受信タスクは、受信したデータの先頭アドレスおよびデータサイズをメッセージ情報24に設定する。
(タスク6)レスポンス送信
レスポンス送信タスクは、メッセージ情報24の受信コネクション情報に基づき、当該コネクションを用いて、サーバ3から受信したレスポンスメッセージをクライアント2に送信する。
次に、本実施形態に係るメッセージ中継装置において実行される処理について説明する。
S1では、コネクション受付部11A、タスク生成部11B及びエンキュー部11Cが、コネクション受付処理を実行する。
さらに、S2は、所定回数分だけ繰り返し実行される(ループB)。
S11では、コネクション受付部11Aが、TCPコネクションの受付けを行う。
11Cは、タスクキュー31の先頭アドレスよりwriteインデックス分先のアドレスにタスクデータを格納し、writeインデックスを1つ増やす。なお、writeインデックスを1つ増やした結果、writeインデックスが最大要素数1000と等しくなった場合、エンキュー部11Cは、writeインデックスを0にする。
かかる第1実施形態によれば、スレッドが所定数並列実行されているため、スレッドの切り替えや、スレッドの生成・廃棄のオーバーヘッドを低減させることが可能である。また、1つのプログラム処理を、タスク実行順定義に基づき複数のタスクに分割して各スレッドのタスクキューにエンキューし、各スレッドがそれぞれエンキューされたタスクをデキューして実行する。このため、並列実行されているスレッドの一部に処理負荷が偏ることを防ぐことができ、プログラム処理によって遅延時間に差が生じることを抑制することができる。したがって、一部のプログラム処理において特に大きな処理遅延が生じること
を回避することができる。このように、第1実施形態で説明する技術によれば、スレッドの切り替えの発生や、スレッドの生成・廃棄のオーバーヘッドを抑制しつつ、プログラム処理を行う際の処理効率を向上させることが可能となる。
<3.1 第2実施形態の概要>
第2実施形態のメッセージ中継装置では、第1実施形態のメッセージ中継装置における処理に加え、さらに、同一機能のタスクの紐付けを行い、同一機能のタスクを連続実行するようにする。一般に、同一機能のタスクは同一のデータを参照することが多い(メッセージ中継処理のタスクの具体例で説明すると、例えば、宛先決定タスクは、いずれのスレッドで実行されるときにも、同一の転送ルールテーブルを参照する)。このように、同一機能のタスクを連続実行することにより、CPUにおけるキャッシュのヒット率が向上する。このため、さらなる処理効率の向上を図ることができる。なお、第2実施形態の説明においては、第1実施形態と同じ部分について説明を適宜省略する。
例えば、スレッド#1及びスレッド#2のタスクキューが、それぞれ図15に示す状態であるとする。具体的には、スレッド1のタスクキューには、タスクA#1、B#1、C#1、A#2のタスクデータが存在している。また、スレッド2のタスクキューには、タスクD#1、C#2、A#3、B#2のタスクデータが存在している。なお、タスクA、B、C、Dは、それぞれ同一機能のタスクのグループ(具体的には、タスク実行順定義における各タスク(例えば、図4の例におけるリクエスト受信、識別子抽出等))を表しているものとする。このとき、第2実施形態では、同一機能のタスク同士を紐付けする。例えば、タスクAに着目すると、タスクA#1、A#2、A#3を紐付けする。このとき、例えば、紐付け順として、タスクA#1、A#2、A#3の順に紐付けがなされたものとする。
図16は、第2実施形態に係るメッセージ中継装置の一例の機能ブロック図である。第2実施形態に係るメッセージ中継装置は、第1実施形態に係るメッセージ中継装置に加え、スレッドが、タスク紐付け部11F及び紐付けタスク実行部11Gを備える。さらに、第2実施形態に係るメッセージ中継装置1は、記憶手段において、紐付けタスク管理データ27を備える。また、タスクキューにおいては、タスクデータをラッピングするタスク管理データを備える。
紐付けタスク実行部11Gは、紐付けられたタスクを辿りながら、同一機能のタスクの連続実行を行う。
次に、本実施形態に係るメッセージ中継装置1において実行される処理について説明する。
S31では、コネクション受付部11A、タスク生成部11B及びエンキュー部11Cが、コネクション受付処理を実行する。
さらに、S32は、所定回数分だけ繰り返し実行される(ループD)。
S33では、タスク紐付け部11Fが、タスク紐付け処理を実行する。
S41では、タスク紐付け部11Fは、紐付けタスク管理データ27より、紐付け対象のタスクの関数、紐付け済みの最終タスク及び調査済みタスクのタスクキュー内最終位置を読み出す。
S42では、タスク紐付け部11Fは、現在調査中のタスクキューの、調査済みタスクのキュー内最終位置の次にあるタスク管理データを取得する。
S44では、タスク紐付け部11Fは、紐付けタスク管理データ27の紐付け対象タスクの関数のアドレスと、取得したタスクデータに含まれる関数ポインタのアドレスとを比較する。両者が一致する場合には(Yes)、S45に進み、一致しない場合には(No)、S46へ進む。
コネクション受付処理については、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
S51では、デキュー部11Dが、タスクキュー31に蓄積されたタスク管理データを取得する。具体的には、デキュー部11Dは、タスクキューテーブル22を参照し、自スレッドが担当するタスクキュー31のキュー長を調査する。このとき、タスクキューのキュー長が0より大きく、かつ、取得したタスク管理データの実行フラグがOFFであるときに、タスク管理データの取得が成功するものとする。一方、タスクキューのキュー長が0であるときには、タスク管理データの取得は失敗である。なお、タスクキューのキュー長が0より大きいとしても、実行フラグがONであるときには、デキュー部11Dは、当該タスク管理データをスキップし、次のインデックスのタスク管理データの調査を行う。
S54では、デキュー部11Dは、取得したタスク管理データの紐付け元ポインタを調査する。
S57では、デキュー部11Dは、取得したタスク管理データの紐付け先ポインタを調査する。
S60では、デキュー部11Dは、取得したタスク管理データのタスクデータに係るタスクのデキューを行う。デキュー部11Dは、デキューに成功すると、取得したタスク管理データが登録されていた領域をクリアし、readインデックスを増やす一方で、タスク実行部11Eにタスクを送信する。なお、デキュー部11Dは、readインデックスを増やした結果、最大要素数と等しくなった場合、readインデックスを0にする。
S66では、紐付けタスク実行部11Gは、実行フラグがOFFであるか否かを判定する。実行フラグがOFFである場合(Yes)、紐付けタスク実行部11Gは、エンキュー部11Cから取得したタスク管理データにつき、S53〜S66の処理を行う。一方、
実行フラグがONである場合(No)、処理を終了する(すなわち、ループDによってS51へ戻り、次のキュー順のタスク管理データの処理が行われる)。
かかる第2実施形態によれば、第1実施形態に加え、同一機能のタスクの紐付け処理を行って連続実行することにより、同一のデータを参照する処理が連続実行される。このため、CPUにおけるキャッシュのヒット率が向上し、さらなる処理効率の向上を図ることができる。
<4.1 第3実施形態の概要>
第3実施形態のメッセージ中継装置では、第2実施形態のメッセージ中継装置における同一機能のタスクの紐付け処理を、各タスクのエンキュー時に行う。なお、第3実施形態の説明においては、第1実施形態や第2実施形態と同じ部分について説明を適宜省略する。
図24は、第3実施形態に係るメッセージ中継装置の一例の機能ブロック図である。第3実施形態に係るメッセージ中継装置は、第2実施形態に係るメッセージ中継装置と異なり、タスク紐付け部11Fが、エンキュー部11Cと一体となり、エンキュー及びタスク
紐付け部11Hとなっている。
次に、本実施形態に係るメッセージ中継装置1において実行される処理について説明する。
S71では、コネクション受付部11A、タスク生成部11B並びにエンキュー及びタスク紐付け部11Hが、コネクション受付処理を実行する。
S72では、デキュー部11D、タスク実行部11E、タスク生成部11B、エンキュー及びタスク紐付け部11H並びに紐付けタスク実行部11Gが、タスク実行処理を実行する。
かかる第3実施形態によれば、各タスクのタスク管理データの紐付けが、タスクをエンキューするタイミングで行われる。このため、原則として、タスクキューにすでにエンキューされ、実行対象となり得るタスクにつき、より確実に紐付け済みの状態とすることができる。
本技術の適用対象として、前述した実施形態で記載したメッセージ中継装置は一例に過ぎない。本技術は、複数のスレッドが、それぞれに対応付けられたタスクキューにエンキューされたタスクを処理する情報処理装置であれば、いかなる情報処理装置にも適用することができる。
Claims (7)
- 自スレッドに対応付けられたタスクキューに蓄積されたタスクをそれぞれ処理する複数のスレッドを所定数並列実行させる情報処理装置において、
前記複数のスレッドのそれぞれが、
1つの処理要求に対する一連のプログラム処理が分割された複数のタスクのうちの1つのタスクを生成するタスク生成部と、
前記複数のスレッドのうちいずれか1つに対応付けられたタスクキューを選択し、該選択したタスクキューに、前記タスク生成部により生成されたタスクをエンキューするエンキュー部と、
自スレッドに対応付けられたタスクキューにエンキューされたタスクをデキューするデキュー部と、
前記デキュー部によりデキューされたタスクを実行するタスク実行部と
を備えた情報処理装置。 - 前記エンキュー部は、最もキュー長が短いタスクキューを選択する請求項1記載の情報処理装置。
- 前記複数のスレッドのそれぞれに対応付けられたタスクキューにエンキューされたタスクのうち、同一機能を有するタスク同士の紐付けを行うタスク紐付け部と、
前記タスク実行部が実行したタスクに、次に実行するタスクが紐付けされているときには、該紐付けされたタスクを、前記タスク実行部が実行したタスクに連続させて実行する紐付けタスク実行部と
を備えた請求項1又は2に記載の情報処理装置。 - 前記タスク紐付け部は、前記エンキュー部によりタスクが新たにエンキューされたときに、該新たにエンキューされたタスクと、前記複数のスレッドのそれぞれに対応付けられたタスクキューにすでにエンキューされているタスクのうち、前記新たにエンキューされたタスクと同一機能を有するタスクとの紐付けを行う請求項3記載の情報処理装置。
- 前記複数のスレッドの数が、情報処理装置のCPUコアの数と一致している請求項1〜4のいずれか1つに記載の情報処理装置。
- 自スレッドに対応付けられたタスクキューに蓄積されたタスクをそれぞれ処理する複数のスレッドを所定数並列実行させる情報処理装置において、
前記複数のスレッドのそれぞれが、
1つの処理要求に対する一連のプログラム処理が分割された複数のタスクのうちの1つのタスクを生成し、
前記複数のスレッドのうちいずれか1つに対応付けられたタスクキューを選択し、該選択したタスクキューに、前記生成したタスクをエンキューし、
自スレッドに対応付けられたタスクキューにエンキューされたタスクをデキューし、
前記デキューしたタスクを実行する
処理を実行する情報処理方法。 - 自スレッドに対応付けられたタスクキューに蓄積されたタスクをそれぞれ処理する複数のスレッドを所定数並列実行させる情報処理装置において、
前記複数のスレッドのそれぞれに、
1つの処理要求に対する一連のプログラム処理が分割された複数のタスクのうちの1つのタスクを生成し、
前記複数のスレッドのうちいずれか1つに対応付けられたタスクキューを選択し、該選
択したタスクキューに、前記生成したタスクをエンキューし、
自スレッドに対応付けられたタスクキューにエンキューされたタスクをデキューし、
前記デキューしたタスクを実行する
処理を実行させる情報処理プログラム。
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