JP2001527665A

JP2001527665A - 分散コンピュータ環境におけるインタープロセス通信

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Publication number: JP2001527665A
Application number: JP51094398A
Authority: JP
Inventors: バーマンザーガム; ジムユーレン; ロバートショー; シルヴィアチャン; ラースプラム; ミノーグプタ
Original assignee: Tandem Computers Inc
Current assignee: Tandem Computers Inc
Priority date: 1996-08-21
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2001-12-25
Also published as: WO1998008164A1; US6470398B1; US20020112089A1; EP0920662A1

Abstract

(57)【要約】複数のCPU（５ａ〜ｃ）と、複数の非共有メモリー空間と、セレクトシステム呼び出しを実行するための手段（１０ａ〜ｃ）とを含むコンピューティング環境(２)。この接続維持システムは、メモリー空間の間のインタープロセス接続を取り扱うためにエージェント（３０〜３３ａ〜ｃ）が夫々の非共有メモリー空間内に独立に存在する点において、障害許容性で且つ拡張性である。

Description

【発明の詳細な説明】分散コンピュータ環境におけるインタープロセス通信〔マイクロフィッシュ付表および著作権情報〕この出願は、本発明に関連したソフトウエアコンポーネントのためのソースコード表を含んだ、２シート上の111フレームからなるマイクロフィッシュと共に出願されている。付表部分にはＡ，Ｂ，ＤおよびＥのラベルが付されている。この特許出願書類の開示部分には、著作権の保護を受ける部分が含まれている。著作権者は、この特許書類または特許の開示を、特許商標庁において明かなように何人かが複製することに異議を申し立てるものではないが、それでも全ての著作権を保有するものである。〔発明の背景〕本発明は、デジタル回路の分野およびそのインストラクションおよびプログラムコードの分野に関する。より特定的に言えば、本発明はデジタル回路間のデータ通信、または同じ回路で実行されているプロセス間のデータ通信に関する。本発明は更に、障害許容性で且つ拡張可能な分散プロセッサおよび分散デジタルプロセッシングシステムに関する。本発明のこの議論は、コンピュータプログラミングおよびソフトウエア、特にデータのインプットおよびアウトプット(Ｉ／Ｏ)、ネットワーク通信、およびインタープロセス通信に関して或る程度精通していることを前提としている。本発明はまた、共に譲渡された米国特許第4,228,496号（これは本明細書の一部をなす参照として本願に組み込まれる）で述べたマルチプロセッサおよび非共有メモリーコンピュータシステムについて、本発明を理解し且つ実施するために必要な範囲で、或る程度精通していることを前提とする。本発明の議論はまた、UNIXおよび関連のオペレーティングシステム、並びにインタープロセス通信およびネットワーク通信を可能にするための周知のソケットプロトコールについて、或る程度精通していることを前提とする。全ての場合において、ここに与えられる用語解説および特定の例は、本発明を例示することを意図したものであり、限定的なものではない。本発明は、制限されない種々のオペレーティングシステム環境において実施され得ることが、当業者には明かであろう。従って、本発明は添付の請求の範囲に与えられた限定による場合を除き、制限されるべきものではない。セレクト( )およびソケット( )の背景 UNIXおよび他のオペレーティングシステム（OS's）において、プロセスは、セレクト( )（または同様の）システムコールを使用して、それがインタープロセス通信の特定の資源に興味があることをＯＳ核に知らせる。単純な例は、特定の資源が読み出されるべきデータを有し、または書き込みに利用可能になるために待機することを必要とするプロセスである。接続が準備できているかどうかを決定するために、ＣＰＵ時間を使用して反復して接続を問い合わせるのではなく、このプロセスはセレクト( )を呼び出して、接続が直ちに準備できないないときは休止する。セレクト( )に対する呼び出しはＯＳ核に登録され、この呼び出しプロセスは、インタープロセス通信資源が準備できたときに覚醒される必要がある。セレクト( )ＯＳ呼び出しは、１以上のソケットへのオープン接続を有するプロセスによって使用され得る。ソケットはインタープロセス通信のための資源であり、これは、一般には利用者プロセスと、共通のインターネットプロトコール TCPまたはIPのようなネットワークＩ／Ｏプロトコールを取り扱う特定のＩ／Ｏプロセスとの間で使用される。ソケットは、一般にはＯＳメモリー空間内のデータ構造として実現され、該メモリー空間は、ＯＳＮデータをソケットに供給できるＩ／Ｏプロセス、および該ソケットを介して通信する利用者プロセスに対してアクセス可能である。ソケットデータ構造は、それに付随して、インタープロセス通信を取り扱うために必要な全ての情報を有しており、また一般には、利用者プロセスとＩ／Ｏ接続との間に流れる実際のデータパケットを一時的に保存するために、メモリー位置へのポインタを含んでいる。セレクト( )はまた、パイプ(pipes)またはFIFOsのようなインタープロセス通信のために、並びにttys、ディスクオープンおよびディレクトリーオープンのような他のオープンＩ／Ｏのために使用される、他のＯＳデータ構造上で使用してもよい。セレクト( )は、それが如何なる種類のデータ構造上に呼び出されたとしても同様の機能を実行するが、異なったデータ構造のためのセレクト( )実行の詳細は、以下で更に詳細に説明するように、異なったオペレーティングシステムにおいては変化し得る。セレクト( )システム呼び出しおよびソケットの良好な説明は、Richard Steve ns，(セクション6.13)、Prentics Hall，1990による参考書（UNIXネットワークプログラミング）の中に見ることができる。分散メモリー環境の背景一つの中央演算ユニット（CPU）または共有メモリーを備えた複数のCPUsを有するオペレーティングシステムでは、セレクト( )は容易に実行することができる。これは、図１に示すように、システム中のソケット、パイプ、またはFIFOs に相当するデータ構造が一つのメモリー空間に含まれており、従って、当該メモリー空間内で実行されている全てのプロセス（ＯＳを含む）に直接アクセスすることが可能だからである。しかし、米国特許第4,228,494号で述べられているような非共有メモリー分散システムでは、セレクト( )の実行はより困難である。何故なら、異なったデータ構造上での異なる事象の発生に関する情報が、セレクトを呼び出している利用者プロセスを保持したメモリーとは異なるメモリーに含まれており、セレクトを呼び出したプロセスに対してローカルなＯＳにさえ直接にアクセス可能でない可能性があるからである。分散メモリー環境において、セレクト( )機能を効果的に実行するための方法が必要とされている。〔発明の概要〕＜用語解説＞次の用語は、以下の説明に従って、また当該技術において理解されている広い意味に従って使用される。接続：プロセス間、またはプロセスとＩ／Ｏ装置（例えばソケット、RAMファイル、ディスクファイル、ディレクトリー、pipe、FIFO、TTY等）との間でデータを通信するための手段。事象：読み出し可能状態(ready-to-read)、書き込み可能状態（ready-to-wr ite)、または例外条件(exceptional condition)のような、接続上でのできごと。ファイル記述子(FD)：利用者プロセスに対してローカルであり、当該プロセスおよび関連の（子供）プロセスのみによって所有される、当該プロセスによってオープンまたは作製される特定の接続を特定するための識別子。Ｉ／Ｏプロセス：ネットワークのような幾つかの物理的資源上でのデータの入力および出力を管理する、入力／出力プロセス。サーバープロセスとも呼ばれる。核(Kernel)：全ての他のプロセスの作業を管理する、オペレーティングシステムを実行する実行可能なコード。メッセージ：分散CPU環境において、通信チャンネルを通して２以上の異なったCPUの間、またはメモリー空間の間で通信されるデータ。オペレーティングシステム(OS)：核、およびプロセスに利用可能で呼び出し可能な機能および資源プロセス：独立に実行可能で、且つ与えられた何れかの時点で実行または休止している、実行可能なプログラムコードおよび関連の状態情報のコレクション (一般的にはシーケンス)。ソケット：或るプロセスが他のプロセスとの間でデータを通信することを可能にする、メモリーに常駐するデータ構築物。利用者プロセス：利用者機能を実行するように作製されたプロセス。アプリケーションとも呼ばれる。〔図面の簡単な説明〕図１は、セレクト( )機能が利用され得る従来技術のコンピューティング環境を示すブロック図である。図２は、本発明を具体化した分散コンピューティング環境を示すブロック図である。図３は、本発明に従うエージェントを示すブロック図である。図４は、本発明に従ってインタープロセス接続を形成する方法のフローチャートである。図５は、本発明に従って分散セレクトを達成する方法のフローチャートである。図６は、本発明が実行され得る一般化されたコンピューティングシステムを示すブロック図である。〔好ましい実施例の説明〕単一メモリー空間コンピュータにおけるセレクト( )およびソケット図１は、従来技術のコンピューティング環境を示すブロック図である。この図には、複数のCPU５ａ〜ｂと、共有メモリー空間１０と、Ｉ／Ｏプロセス２２ａ〜ｃを備えたＩ／Ｏポート１５ａ〜ｂと、利用者プロセス２４ａ〜ｃと、ソケット２６ａ〜ｂと、FIFO２７とを有するコンピュータシステム１が示されている。図１に示したプロセスは、オペレーティングシステムプロセス（核とも言う）２０と、Ｉ／Ｏプロセス２２ａ〜ｃと、利用者プロセス２４ａ〜ｃとを含んでいる。核２０は連続的に実行されているプロセスであり、これはオペレーティングシステムの動作、および他のプロセスによる資源の使用の全体を管理する。Ｉ／Ｏプロセス２２ａ〜ｃは夫々、ネットワーク接続、ディスクドライブ、またはビデオディスプレーのような物理的Ｉ／Ｏインターコネクションに一般的に接続されており、この物理的装置とシステム中の他のプロセスとの間のデータ通信を管理する。利用者プロセス２４ａ〜ｃは、利用者に呼び出された実行可能なコードであり、利用者機能を実行する。ソケット２６ａ〜ｂおよびFIFO２７は、共有メモリー空間内に常駐しているデータ構造であり、インタープロセス通信を容易にするためにプロセスまたは核によって作製される。図１に示すように、ソケットＢは、Ｉ／Ｏプロセス２２ｂと利用者プロセス２４ａとの間に接続されている。ソケットＢがこのように接続されると、たとえ利用者プロセスＡが利用可能でないときでも、利用者プロセスＡに向けられたデータはＩ／ＯプロセスＢによって受信され、ソケットＢによって指定されたメモリー位置に保存される。核によって利用者プロセスＡが利用可能になったとき、または覚醒されたときは何時でも、如何なる新たなアクションＩ／ＯプロセスＢがとられたとしても中断することなく、ソケットＢからデータの読み出しを行うことができる。ソケットＢは一般的に、該ソケットからのデータを要求する利用者プロセスが当該ソケット上で読み出しを行うまで、大量のデータパケットを受信できるように構築される。実行される夫々の読み出しについて、ソケットＢは、Ｉ／ＯプロセスＢから受信した順序で、次のデータを送達して廃棄する。セレクト( ) 利用者プロセスＡのようなプロセスは、ソケットＢへのアクセスを必要とするときにソケットＢ上にセレクト( )を呼び出すが、ソケットＢが所望の動作のために準備できていることは保証されない。ソケットＢが要求された動作を実行可能な状態にあるとき、セレクト( )呼び出しは、利用者プロセスＡが覚醒されることを望むOS核２０に対して覚醒信号を送る。より一般的に言えば、プロセスは、１以上の接続上で１以上の事象が生じることを待っているときに、セレクト( )型の機能を呼び出すことができる。もし直ちに事象が発生しないならば、プロセスは、セレクト( )を呼び出した後に休止してもよい。セレクト( )の或る特定の実行においては、ソケット上に呼び出されたときに３種類の事象が存在する。即ち、（１）ソケットがそこからデータを読み出され得る状態にある、（２）ソケットがそこにデータを書き込まれ得る状態にある、および（３）ソケットに関する例外条件がペンディングしている。一般的に、例外条件はソケットについてのみ定義されるのに対して、読み出し／書き込みが可能な状態は殆どの接続について定義される。特定の例において、セレクト( )を呼び出すプロセスは、下記のパラメータをO S核２０に提供する。即ち、読み出しのためのビットマスク；書き込みのためのビットマスク；例外のためのビットマスク(ソケットについて)；ビットマスクのサイズ(ビットの数)；タイムアウト；およびセレクト( )復帰値についての変数である。ビットマスクにおけるビットは、呼び出しプロセスが当該動作について興味ある接続を同定する。問題の接続が準備できていないときは、当該プロセスは、接続のうちの一つが準備できるまで、またはタイムアウトが終了するまで停止される。セレクト( )システム呼び出しは、何回の接続要求が動作可能であるかのカウント（この値はタイムアウトが終了するときに０であり得る）を戻し、ビットマスクを更新する。即ち、ビットがセットされて対応する接続が動作可能な状態になければ、ビットは０にクリアされる。ビットがセットされて対応する接続が準備できていれば、ビットは１にセットされたままである。ファイル記述子（FD's）一般に、UNIXおよび類似のシステムでは、利用者プロセスによる接続要求に関する情報は、利用者プロセスと、ファイル記述子（FD's）を使用するOSとの間で通信される。FD'ｓは、一般的に、利用者プロセスが特定のシステム呼び出しを実行して、オープン( )(存在するディスクファイル、ディレクトリー等上の)、ソケット( )、pipe( )等のような接続を確立するときに割り当てられる整数の識別子である。FD'sは一旦復帰すると、その後のシステム呼び出し、例えば読み出し( )、書き込み( )、クローズ( )、またはセレクト( )のために使用されて、その動作を実行する接続を特定し、また上記のようなビットマスクに使用される。 FD'sは、一般にこれらを要求するプロセスに対してローカルであるが、子供プロセスによって受け継がれることができ、或る場合には他のプロセスに渡すこともできる。OS ２０は、各プロセス、該プロセスについて定義されたFD's、およびこれらFD'sによって特定された接続についての情報に関するデータ構造を保持する。インタープロセス通信のための共有メモリー空間の使用図１に示した共有メモリーシステムにおいては、インタープロセス通信は共有メモリーのメカニズムによって生じ、OS ２０によって管理される。OS ２０または何れか他のオーソライズされたプロセスが、何れか一つのソケット２６ａ〜ｂまたは何れか他の接続資源の状態を知りたいときは、これらのソケットが常駐している共有メモリー空間を読み出し、それによって関連のデータを取得する。分散メモリー空間の実現の概観図２は、分散されたセレクト( )および他のインタープロセス通信機能が、本発明に従って有利に利用され得るコンピューティング環境２を示すブロック図である。図１にのように、該コンピューティング環境は、CPUs ５ａ〜ｃ、ポート１のようなＩ／Ｏポート、利用者プロセス２４ａ〜ｄ、２６ａのようなソケット、および２７ａのようなパイプ(pipes)またはFIFOsを含んでいてもよい。コンピューティング環境２は、多くの非共有メモリー空間１０ａ〜ｃに分散されており、夫々のメモリースペースが一般的にそれ自身のOS核２０、２２または２３を有しているいる点で、コンピューティング環境１とは異なっている。インタープロセス通信のための資源を含んだ一つのメモリー空間に常駐しているデータ構造は、異なるメモリー空間のプロセスに対して直接アクセス可能ではない。この議論の目的において、データ構造、プロセスおよびCPUsは、それらが同じメモリー空間に直接に関連しているときは相互にローカルであると称し、また他のメモリー空間に接続されたプロセスまたはCPUsに対しては遠隔であると称する。本発明に従えば、利用者プロセスＡのような利用者プロセスは、必ずしも分散メモリー環境において実行中であることを知らない；しかし、本発明は、利用者プロセスＡの立場からは、あたかも全てのプロセスが同じメモリー空間で実行されているかのように、利用者プロセスＡが当該環境における何れか他のプロセスとのインタープロセス接続を確立することを可能にする。本発明によれば、利用者プロセス（例えば利用者プロセスＡ）は更に、開かれたインタープロセス接続上において、これら接続が呼び出しプロセスに対してローカルでないときにも、セレクト( )型の機能を呼び出すことができる。これを可能にするコンピュータ環境２（CPUsが相互にデータ通信することを可能にする通信チャンネル５０を含む）は、これを可能にする多くのメカニズムを含んでいる。このCPUからCPUへの通信のためのメカニズムは、メッセージシステム、例えば米国特許第4,228,496号に記載のGuardianＴＭメッセージシステムである。本発明によれば、コンピュータ環境２はまた、インタープロセス通信を容易にし且つ分散セレクト( )機能を実行するするために、多くのエージェントプロセスを含んでいる。これらエージェントプロセス（例えば３０ａ〜ｃ、３２ａ〜ｃ、３３ａ〜ｃ）は、分散環境に亘って接続を管理するために、以下で述べるように夫々のOSによって作製される。遠隔インタープロセス接続の確率本発明は、図２および図４に示すように、本発明に従って二つのプロセス間の接続が分散メモリー環境で確立される方法を考慮することによって、更に理解することができる。この例の目的のために、メモリースペース１０ａにおける利用者プロセスＡが、遠隔メモリー空間１０ｃの中に常駐しているＩ／ＯプロセスＡとの接続を確立することを要求していると仮定する。利用者プロセスＡは、それが分散メモリー環境において実行されていることを必ずしも知っていない。本発明によれば、インタープロセス接続は次のようにして行われる。即ち、利用者プロセスＡはシステム機能を呼び出して、Ｉ／ＯプロセスＡへの接続を形成する(ステップＳ２)。一つの特定の実施例において、このシステム機能はソケット( )呼び出しであってもよいであろう。このシステム機能呼び出しは、オペレーティングシステムのメモリー空間１０ａによって受信されるが(ステップＳ４)、これは分散環境に亘って動作するように特別に設計されている。オペレーティングシステムは、利用者プロセスＡがＩ／ＯプロセスＡとのソケットを形成することを要求するソケットエージェント１を覚醒させる(ステップＳ６)。ソケットエージェント１は、利用者プロセスＡに対してローカルなシャドウソケットＡを作製する(ステップＳ８)。該シャドウソケットＡが作製されると、これは利用者プロセスＡの立場から見ると、正に非分散メモリー環境内にソケットがあるように挙動する。次いで、ソケットエージェント１は、CPU １およびCPUバス５０を介して遠隔メモリー空間１０ｃにメッセージを送る(ステップＳ１０)。このメッセージが遠隔メモリースペースでＩ／ＯプロセッサＡによって受信されると、Ｉ／ＯプロセスＡは、接続情報を保持し且つポート１に受信されたデータを保存するために、真のソケットＡをそのメモリー空間に作製する(ステップＳ１４)。ソケットＡによって、利用者プロセスＡが当該データの行き先であることが示されると、Ｉ／ＯプロセスＡまたは核２３は、CPUを介してメモリー空間１０ａへのメッセージを再度開始し、メモリー空間１０ａプロセスに対して、ソケットＡにデータが存在存在することについての警報を発する(ステップＳ１６)。本発明の一実施例によれば、ソケットエージェント１のような１／ＯプロセスＡは、常に実行され且つそれが分散環境にあることを特別に知っているプロセスである。本発明の一実施例によれば、データが直ちにソケットＡからシャドウソケットＡに転送され、利用者プロセスＡにより動作可能になるまでそこに保存される一つのモードが定義され、また、利用者プロセスＡからの実要求を受け取るまでデータがソケットＡに保持される別のモードが定義される。メッセージがメモリースペース１０ａにおいて受信されると、これは常に実行されているソケットエージェント１へ渡される(ステップＳ１８)。次いで、ソケットエージェント１はシャドウソケットＡを調べ、Ｉ／ＯプロセスＡからのメッセージに応答してアクションをとる必要があるかどうかを決定する(ステップＳ２０)。ソケットエージェント１は、利用者プロセスＡがデータを受信するために待機していることを決定すると、ソケットエージェント１は利用者プロセスＡに対する覚醒を開始することができ、ついで、これは適切なアクションをとることができる(ステップＳ２２)。分散セレクト( ) 本発明は更に、分散メモリー空間環境におケルセレクト( )システム機能を実行するための手段を提供することによって、当該環境を更に向上させる。本発明によれば、３０ａからｃのようなエージェントは、図５に示すように、分散セレクト( )の実行において多くの重要な機能を行う。本発明の一実施例によれば、エージェントは、そのローカルOSによって、遠隔接続を参照する何れかのローカルプロセスからの全てのセレクト( )呼び出しを渡される(ステップＴ２)。該エージェントは、遠隔接続へのメッセージを作製し、これはメッセージバス５０上を転送される(ステップＴ６)。このエージェントプロセスは、分散セレクト( )呼び出しによって指定された事象に応答して、遠隔接続から全ての通知メッセージを受け取る(ステップＴ８)。遠隔接続を管理する遠隔プロセスまたはエージェントは、インタープロセス資材が所定の利用者プロセスに有益であり、その動作が所定の資材にとって有益であり、且つそのCPUsが所定の資源／動作に有益であるトラックを維持する。Ｉ／Ｏプロセスまたは遠隔エージェントが、セレクト( )を介して、または特定のFDが準備できているときは他の呼び出しを介して通知のための要求を受け取ったとき、もしFDが準備できていなれば、Ｉ／Ｏプロセスまたは遠隔エージェントは、FDに興味があること、何れのCPUがFDに有益であるか、および如何なる事象が有益であるかを示す情報を保存する(ステップＴ１０)。もし、FDが問題の動作について準備が完了したら、Ｉ／Ｏプロセスは、要求しているCPUに対して準備完了の情報を送る(ステップＴ１２)。論理的に言えば、呼び出しプロセス（または呼び出しプロセスの代わりにOS核）は、所定のFDにおける興味を表している遠隔プロセスに当該メッセージを送るが、本発明によれば、該遠隔プロセスからの応答は必ずしも呼び出しプロセスには戻らない。何故なら、呼び出しプロセスは終了し、またセレクト( )上でタイムアウトして、通常は退去してしまっている可能性があるからである。本発明は、セレクト( )に対する全ての応答をエージェントプロセスに戻すことによって、この問題を解決する。エージェントプロセスは、応答を受け取って適切なアクションをとるために、常に利用可能である。エージェントプロセスは、セレクト( )と遠隔プロセスを呼び出すローカルプロセスとの間の媒介者として動作する。エージェントは、OS核によって構築されたセレクト( )メッセージを取得し、これを遠隔プロセスへと送る。エージェントは、遠隔プロセスから、セレクト( )が準備できたことのメッセージを受け取る。エージェントは、メッセージからの情報をソケットのようなデータ構造に送り、作動可能なFDsのリストにリンクしたFDsを呼び出しプロセスに加え、選択されたFDが準備完了したときに呼び出しプロセスを覚醒させる。図３は、本発明の実施例の一例としての、エージェントプロセスのブロック図である。本発明によれば、エージェントプロセスは、ローカルオペレーティングシステムと、ローカルプロセスと相互作用するためのローカルインターフェースを含んでいる。本発明の一実施例によれば、このローカルインターフェースは、ローカルプロセスが如何なる遠隔アクセスをも要求しないときでも、これらローカルプロセスから全てのセレクト( )呼び出しを受け取る。本発明によれば、エージェントがそのセレクトデータベースから、特定の接続操作が遠隔プロセスの通知を要求すること、および遠隔プロセスが既に通知されていることを決定すると、プロセスが実行されているCPUは当該特定の接続事象の通知を所望し、エージェントプロセス３０ａは、遠隔インターフェース１３４を介して遠隔メモリー空間で実行中の遠隔プロセスへとメッセージを送る。エージェントプロセス３０ａが、遠隔プロセスへ送られた要求に対する何等かの応答を受け取ると、これら応答をディストリビュータ１３６に渡し、該ディストリビュータは、何れのローカルプロセスがその応答の通知を受けることを必要としているか、また如何なるアクション（例えばローカルプロセスの覚醒）をとることが必要かを決定する。次いで、ディストリビュータはローカルインターフェースを使用して、このような応答を通信し、適切なアクションをとる。本発明の他の側面は、複数のソケット機能呼び出しの間の整合性を維持するために、利用者プロセスおよびＩ／Ｏプロセスが同じメモリー空間内に常駐しているときでも、本発明では、別のシャドウソケットおよび実ソケットを用い、またソケットエージェントを使用して、利用者プロセスとＩ／Ｏプロセスとの間で通信し得ることである。本発明を組み込んだ環境の一つの具体的な実施例では、各分散メモリー空間内に三つのエージェントプロセスと、一つの取扱いソケットと、一つの取扱いパイプと、一つの取扱いFIFOsとが存在する。別の実施例では、一つのエージェントプロセス、または２以上のエージェントプロセスを用いて、異なったインタープロセス通信資源を取り扱うことができるであろう。例えば、一つのエージェントプロセスはパイプおよびFIFOsを扱い、別のプロセスはソケットを扱うことができるであろう。分散セレクト( )におけるOS核コード機能本発明の一つの具体的な実施例において、OS核コードは、分散セレクト( )を実行するために幾つかの機能を行う。この核は、プロセス呼び出しセレクト( ) からの入力パラメータを許容および有効化し、戻りパラメータ情報を集め、フォーマットする。それは、核データ構造をマークして、ローカルエージェントに必要とされる情報を提供する。それはまた、遠隔プロセスに送信されるセレクト( )メッセージを構築する。一実施例におけるOS核は、システム呼び出し「待機」を呼び出し、セレクト( ) 呼び出しプロセスを中断する。この呼び出しプロセスは、FDが準備できたときにはエージェントによって覚醒され、セレクト( )がタイムアウトし、または信号が割り込んだときにはOS核によって覚醒される。FDが準備完了することにより呼び出しプロセスが覚醒されるときは、それは更に、何れのFDが準備できたのか、また何れの動作（読み出し／書き込み／例外）のために準備完了したのかを学習する必要がある。本発明の一つの最適化は、データ構造のリンクしたリストの位置を、エージェントに提供することである。呼び出しプロセスが覚醒されると、 OS核（呼び出しプロセスの代わりに）がこのリストを読んで、何れのFDsが準備できているかを学習する。核は、これらFDsは呼び出しプロセスが必要としているものであるかどうかをチェックする。もしそうであれば、核は呼び出しプロセスが提供するビットマップを更新して、呼び出しプロセスに制御を戻すが、もしそうでなければ、核は呼び出しプロセスを再度中断して、問題のFDsの準備ができるのを待つ。 CPUsの間のリデューシングメッセージ本発明の有益性は、ローカルCPUに同じ接続またはFDが存在する複数の事例の取扱い方に関する。当該技術において知られているように、呼び出しプロセスは、親のオープンFDsを受け継いだ子プロセスを分岐( )もしくは作製でき、または呼び出しプロセスは複数のFDsを呼び出して開き(call dup( ))、同じ接続を参照する複数のFDsを得ることができる。これらの何れかの場合において、同じFDについての興味が複数回示されるように、セレクトが呼び出される可能性がある。両親および子供は、独立して一つのFD上にセレクト( )を呼び出す可能性があり、或いは、一つのプロセスが同じオープンを参照する複数のFDsを用いて、セレクト( )を呼び出す可能性がある。バス５０におけるメッセージのバンド幅を減少させるために、特定のFDおよび当該FD上の事象に興味があることを示している遠隔プロセスへ、単一のセレクト( )メッセージのみを送ることが望ましい。本発明によれば、第二のセレクト( )要求がローカルOS核に入って来たときに、当該セレクトはエージェントプロセスに渡され、該プロセスは保有しているデータベースをチェックして、当該遠隔プロセスが当該FDに関して既にコンタクトされていること、従って遠隔プロセスへもう一つメッセージを送る必要がないことを決定する(ステップＴ６)。しかし、遠隔プロセスがFDの準備完了を示す応答を送ったときに、当該応答がセレクト( )を呼び出した全ての呼び出しプロセスおよび／または同じプロセスにおける複数の複製FDsに配布されるように、当該エージェントプロセスは、この第二のセレクト( )呼び出しが行われたことを記録する。重複したセレクト( )要求を遠隔プロセスに送信しないことによって、セレクトの送信側および受信側の両方で、バス５０を通る重複メッセージが省略される。障害許容性本発明は、図２に示すような分散メモリー環境において、セレクト( )機能およびインタープロセス通信の障害許容範囲を増大するためのメカニズムを提供する。本発明のこの側面に従えば、エージェントプロセスは、時々、接続情報を保持している遠隔プロセスが遠隔CPUにおいて未だ実行中であるかどうかを調べるためにチェックする。遠隔プロセスが予期に反して終了していれば、ローカルエージェントはこれを知り、休止もしくは休眠している可能性があるローカルプロセスに知らせ、覚醒された遠隔プロセスによるアクションを待って、適切なアクションをとる。本発明のこの側面に従えば、図２に示した分散メモリーシステムは、一つの全メモリー空間およびその関連CPUが故障しても、全体の環境は機能し続けて、一つの区画の故障を補償できる点で障害許容性である。拡張性本発明はまた、図２に示したような分散メモリーシステムにおいて、拡張性を増大させるための手段を提供する。本発明のこの側面に従えば、CPUsを備えた如何なる数の追加のメモリー空間を集積システムに追加することができ、夫々の別々の空間はそれ自身の一組のエージェントプロセスを有しており、ソケット接続、FIFO接続およびパイプ接続を取り扱う。本発明は、当該システムに加えられる追加のメモリー空間環境の数に関係なく、同じ方法で働くであろう。 FIFOsおよびパイプの実行の変形本発明に従えば、インタープロセス通信は、ソケット、パイプ、またはFIFOのような異なるタイプのインタープロセス通信について、同一に取り扱われ得る。しかし、本発明はまた、特性を最適化するために、異なったタイプのインタープロセス接続の取扱いにおける変形を許容する。図２に示すように、ソケット、FIFOsおよびパイプのための夫々のメモリー空間内に、別のエージェントプロセスが作製され得る。本発明の一実施例に従えば、３２ｃのようなパイプエージェントは、先に説明したソケットと同様に動作し得るが、パイプ接続については、３２ｃのようなパイプ接続は遠隔Ｉ／Ｏプロセスと通信するのではなく、３３ｃのような遠隔パイプエージェントと通信する点で異なっている。この場合、遠隔パイプエージェント３３ｃはシャドウパイプ２７ｂを作製して、利用者プロセスＣとローカルにデータを通信する。３２ｃと３３ｃとの間の通信のようなパイプエージェント通信は、ソケットの場合と同様に、CPUシステムバス５０を占有する。このようなエージェント対エージェントの通信は、ソケット通信の場合には必要ではない。何故なら、ソケットの場合には、連続的に実行されている遠隔Ｉ／Ｏプロセスが常に存在し、これが遠隔実ソケットを作製でき、且つ受信メッセージを遠隔末端に送ることができるからである。FIFOsおよびパイプは、このような連続的に実行されるプロセスを自動的に伴っておらず、そのためエージェント対エージェントの通信が使用される。しかし、ソケット、パイプおよびFIFOsについて、本発明の本質的な動作は同様である。夫々の場合、本発明による動作システムは、遠隔インタープロセス接続の両末端に連続的に実行されるプロセスを設けることにより、インタープロセス通信およびセレクト機能を容易にする。ソケットの場合、この連続的に実行されるプロセスの一方の末端にはソケットエージェントがあり、他端にはＩ／Ｏプロセス自身がある。このＩ／Ｏプロセスは、エージェントと同様に、分散環境で動作するように、また受信メッセージを遠隔メモリー空間へ向けて送信できるように特別に設計されている。更に、本発明によれば、分散セレクト機能は、ディレクトリーファイルおよびディスクファイルを含む他の種類のファイルと共に使用できることが理解されるはずである。これらの二つのファイルタイプは、読み出しおよび書き込みのための準備が常にできており、例外については準備できていない。そのため、これらのファイルについてのセレクト( )の実行は、分散環境においてさえ、セレクト( ) がファイルタイプを決定したときに状態が知られている点において些細なことである。 TTYsについての実行の変形もう一つの実施例に従えば、TTYファイル（キャラクターファイルとも呼ばれる）は、セレクトがソケット上に呼び出されるのと同じ方法で実行されるセレクトを有している。本発明によれば、TTYセレクト( )は、ソケットセレクト( )と同様に、中央Ｉ／Ｏプロセスに依拠してデータ構造の制御を維持する。しかし、 TTYの場合、Ｉ／ＯプロセスＡ２２ｂはテルネット(Telnet)サーバーであり、オープンTTY接続の状態を保持するデータ構造状態を維持する能力を有している。このテルネットサーバーはまた、夫々のCPU内のTTYエージェントプロセスと通信して、状態をセレクト( )に戻す能力を有してしており、また、夫々のCPU内のエージェントプロセスは、TTYセレクト指示を待っているプロセスを覚醒する。コンテンション方式およびデータ転送方式一実施例において、本発明は、２２ｂのようなＩ／Ｏプロセスによって受け取られたデータを、遠隔メモリー空間へ送信する二つの異なった方式を提供する。通常の場合はデータ転送方式であり、ここではデータがプロセス２２ｂに受信されると直ぐに、プロセス２２ｂはこのデータのポートアドレスを調べ、ソケットＡにおける該データの最終的なアドレスを探す。プロセス２２ｂは、２６ａから該データの行き先がメモリー１０ａのプロセス２４ａであることを決定する。次いで、プロセス２２ｂは、パケットデータを含むソケットエージェントａへのメッセージを作製し、該メッセージをバス５０を通して送信する。このメッセージがソケットエージェント１によって受信されると、ソケットエージェント１は、該パケットデータをシャドウソケットＡが指定するメモリー位置にの中に置き、次いで利用者プロセス２４ａを適切に覚醒させる。本発明はまた、コンテンション方式の転送ストラテジーを提供する。Ｉ／Ｏプロセス２２ｂが、１以上のメモリー空間内の利用者プロセスが特定のソケットからのデータ読み取りに興味があることを決定したとき、Ｉ／Ｏプロセス２２ｂはコンテンション方式で動作する。その場合に、Ｉ／Ｏプロセス２２ｂは、次に如何なるプロセスが当該データに対する読み出しを行うかを知らないから、パケットデータをシャドウソケットに転送できない。コンテンション方式において、このパケットデータは次いでソケットＡに保存され、メッセージは、当該データがバス５０バス５０を通って送信される準備ができていることを示す。読み出し( )が２６ｂのようなローカルプロセスによって呼び出されると、当該読み出しは、OSによってローカルソケットエージェントに転送され、次いで、該エージェントはメッセージをバス５０を通して送信して、データのパケットを送達する。この方法において、常に次の利用可能なパケットを次の読み出し要求へと送達するソケットプロトコールが保存される。コンピュータ読み取り可能な媒体に関する発明図６は、本発明の特徴を用いたソフトウエアを実行するために使用され得るコンピュータシステムの例を示している。図６は、モニター７０３、スクリーン７０５、キャビネット７０７、キーボード７０９、およびマウス７１１を含んだコンピュータシステム７００を示している。マウス７１１は、マウスボタン７１３のような１以上のボタンを有し得る。キャビネット７０７は、CD-ROMまたは他のタイプのディスク７１１を読み取るためのディスクドライブ７１５を収容するように示されている。キャビネット７０７はまた、図２に示すような複数のコンピュータプロセッサ、およびメモリー空間を収容している。本発明の一実施例に従えば、本発明は、ディスク７１７のような媒体に記録されたオペレーティングシステムソフトウエア、またはシステムユーティリティーソフトウエアの中に組み込むことができ、該ディスクが適切なコンピュータシステムにロードされると、これは該システムに上記の方法を実行させる。特定の実施例を参照して本発明を説明してきたが、当業者には他の実施例が明かであろう。特に、方法のステップは、本発明を理解する目的のために機能的に分類されている。しかし、当業者は、本発明の本質的な性質を変化させることなく、種々の方法ステップを異なった順序で実行してもよく、或いは異なった機能的分類に置き換えるてもよいことを理解するであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ (72)発明者ユーレンジムアメリカ合衆国カリフォルニア州 95133 サンホセクリークストーンサークル 1745 (72)発明者ショーロバートアメリカ合衆国カリフォルニア州 95014 クーパーティノヴァリーグリーンドライヴ 20975―＃238 (72)発明者チャンシルヴィアアメリカ合衆国カリフォルニア州 94040 マウンテンヴィューラサールドライヴ 2690 (72)発明者プラムラースアメリカ合衆国カリフォルニア州 95055 ミルピタスコヴェントリーウェイ 900 (72)発明者グプタミノーアメリカ合衆国カリフォルニア州 95030 ロスガトスラスカンブレスロード 18338

Claims

【特許請求の範囲】１．複数のCPUおよび複数のメモリー空間を有するコンピューティング環境において、第一のメモリー空間内に存在する複数のプロセスに、第二のメモリー空間内で生じる事象の通知を受信させるための方法であって：前記第一のメモリー空間内にエージェントを作製することと；前記第一のメモリー空間における前記複数のプロセスのうちの一つによって、前記第二のメモリー空間における１以上の事象の通知を求める要求を、前記エージェントに向けることと；前記要求を表すメッセージを、前記第二のメモリー空間へ送信することと；前記エージェントによって、前記第二のメモリー空間から前記要求された通知を受信することと；前記受信された通知を、前記第一のメモリー空間内の前記要求しているプロセスへ配信することとを具備した方法。２．請求項１に記載の方法であって：更に、前記第一のメモリー空間内に、要求された通知が未解決である事象を示す情報を保存することと；新たな要求を、未解決の要求に関する前記保存された情報と比較することと；前記事象の通知に関する要求が未解決であるときは、前記新たな要求の前記第二のメモリー空間への送信を抑制することとを具備する方法。３．請求項１に記載の方法であって、通知に関する前記要求はセレクト( )機能によって発生される方法。４．請求項１に記載の方法であって、前記要求しているプロセスは、それが分散メモリー空間環境において実行されていることを知らなくてもよい方法。５．請求項１に記載の方法であって、通知に関する前記要求は、前記第二のメモリー空間におけるプロセスによって受信される方法。６．請求項５に記載の方法であって、前記第二のメモリー空間における前記プロセスは、第二のエージェントである方法。７．請求項５に記載の方法であって、前記第二のメモリー空間における前記プロセスは、連続的に実行されているＩ／Ｏプロセスである方法。８．請求項７に記載の方法であって、前記連続的に実行されているプロセスは、前記第二のメモリー空間において連続的に実行されているプロセスが連続的に実行されている分散環境のために特別に設計される方法。９．請求項１に記載の方法であって：更に、インタープロセス通信を容易にするために、前記第一のメモリー空間内に第一のデータ構造を作製することと；インタープロセス通信を容易にするために、前記第二のメモリー空間内に第二のデータ構造を作製することとを具備する方法。１０．請求項９に記載の方法であって、前記第一のデータ構造は、前記第一のメモリー空間における前記複数のプロセスに関しては標準化されたプロトコールに従って動作するシャドウソケットであり、また前記第二のデータ構造は、標準化されたプロトコールに従って前記第二のメモリー空間で動作するソケットである方法。１１．請求項９に記載の方法であって、前記第一のデータ構造は、前記第一のメモリー空間における前記複数のプロセスに関しては標準化されたプロトコールに従って動作するパイプであり、また前記第二のデータ構造は、標準化されたプロトコールに従って前記第二のメモリー空間で動作するシャドウパイプである方法。１２．請求項９に記載の方法であって、前記第一のデータ構造は、前記第一のメモリー空間における前記複数のプロセスに関しては標準化されたプロトコールに従って動作するFIFOであり、また前記第二のデータ構造は、標準化されたプロトコールに従って前記第二のメモリー空間で動作するシャドウFIFOである方法。１３．請求項１０に記載の方位法であって、前記ソケットにおいて受信されたデータデータは前記シャドウソケットに転送されて、前記第一のメモリー空間で前記複数のプロセスのうちの一つによって読み出されるまで、前記シャドウソケットより指示された位置に保存される方法。１４．請求項１３に記載の方法であって、前記ソケットは二つの方式、即ち、データが直ちに前記シャドウソケットに転送される転送モードと、読み出し要求が前記ソケットに受信されるまでデータが前記ソケットに保持されるコンテンション方式とに従って動作する方法。１５．分散セレクト機能を組み込んだ分散動作システムであって：第一のメモリー空間において実行されている第一のエージェントと；第二のメモリー空間において実行されている第二のエージェントと；前記第一のメモリー空間に常駐している、インタープロセス通信のための第一のデータ構造と；前記第二のメモリー空間に常駐している、インタープロセス通信のための第二のデータ構造とを具備し、前記第一および第二のエージェントは、前記第一および前記第二のメモリー空間の間でメッセージを送信および受信し、また標準のセレクト機能インターフェースを利用者プロセスに提供する方法。１６．分散コンピューティング環境であって：複数の中央演算ユニットと；複数のメモリー空間と；前記複数の中央演算ユニットの間でメッセージを通信するための通信チャンネルと；第一のメモリー空間において実行されている第一のエージェントと；第二のメモリー空間において実行されている第二のエージェントと；前記第一のメモリー空間に常駐する、インタープロセス通信のための第一のデータ構造と；前記第二のメモリー空間に常駐する、インタープロセス通信のための第二のデータ構造とを具備し、前記第一および第二のエージェントは、前記第一および第二のメモリー空間の間でメッセージを送信および受信し、また標準のセレクト機能インターフェースを利用者プロセスに提供する分散コンピューティング環境。１７．コンピュータで実行可能なプログラムコードを含む固定されたコンピュータ読み取り可能な媒体であって、適切に構成されたコンピュータシステムにロードされたときに、該コンピュータに請求項１の方法を行わせる媒体。１８．コンピュータで実行可能なプログラムコードを含む固定されたコンピュータ読み取り可能な媒体であって、適切に構成されたコンピュータシステムにロードされたときに、該コンピュータに請求項１４の方法を行わせる媒体。１９．複数のCPUおよび複数のメモリー空間を有するコンピューティング環境において、第一のメモリー空間内に存在するプロセスと第二のメモリー空間内に存在するプロセスとの間の通信を容易にするための方法であって：前記第一のメモリー空間内に第一のエージェントプロセスを作製することと；第二のメモリー空間におけるプロセスへのインタープロセス接続を作製するための第一のプロセスによって、前記エージェントに要求を指令することと；前記要求を表すメッセージを、前記エージェントから前記第二のメモリー空間へ送信することと；前記第二のメモリー空間内の第二のプロセスにおいて、前記要求を受信することと；インタープロセス通信を容易にするために、前記第二のメモリー空間内にデータ構造を作製することと；前記第一および第二のデータ構造を使用して、夫々のメモリー空間におけるプロセスとの間でデータ通信することと；前記エージェントおよび前記第二のプロセスを使用して、前記データ構造の間でデータ通信することとを具備する方法。２０．請求項１９に記載の方法であって、前記第一のプロセスは、それが分散メモリー空間環境において実行されていることを知らなくてもよい方法。２１．請求項１９に記載の方法であって、前記第二のメモリー空間における前記プロセスは第二のエージェントである方法。２２．請求項１９に記載の方法であって、前記第二のメモリー空間における前記プロセスは、連続的に実行されているＩ／Ｏプロセスである方法。２３．請求項２に記載の方法であって、前記未解決の要求および前記抑制された新たな要求が同じプロセスによって発生される方法。２４．請求項２に記載の方法であって、前記未解決の要求および前記抑制された新たな要求が二つの異なったプロセスによって発生される方法。