JP2002324044A - コンピュータシステムおよびノード並びにコンピュータシステムにおけるデータ受信方法およびデータ送信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各ノードにおいて、受信バッファの使用効率を
向上させる一方で、レイテンシ性能を劣化させることな
く送受信処理量を削減して連続送信性能を向上させ、こ
れにより、既存のリソースを効率的に使用しながら高速
なデータ送受信を実現し、ひいてはコンピュータシステ
ム全体の処理性能の向上をはかる。 【解決手段】ノード１０Ａが、受信データを格納するた
めの受信バッファ１１と、この受信バッファ１１の領域
を管理するための管理部１２とをそなえて構成され、受
信バッファ１１において、１回の受信処理で得られる受
信データを格納すべき受信バッファ領域１１ａが、分離
可能な複数のブロック１１ｂから構成されるとともに、
管理部１２が、受信処理後に、複数のブロック１１ｂの
うち受信データを格納されていない空きブロック１１ｂ
を回収し、その空きブロック１１ｂを他の受信バッファ
領域１１ａとして再利用するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワークを介
して複数のノードを相互に通信可能に接続することによ
って構成されるコンピュータシステム、および、同コン
ピュータシステムを構成するノード、並びに、そのコン
ピュータシステムにおいてノード間でデータを送受信す
るための方法に関する。近年、ネットワーク上のコンピ
ュータシステムにおいて、ネットワークに接続される各
ノード（ＣＰＵ，周辺装置等）によるデータ送受信の高
速化に対する要望は高まっている。このため、既存のリ
ソースを使用しながら従来よりも高速なデータ送受信を
実現する技術を開発することは、極めて重要になってい
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ネットワーク上のコンピュータ
システムにおいては、複数のノードがネットワークを介
し相互に通信可能に接続されている。ここで、ノードと
は、ネットワークに通信可能に接続されている機器を総
称するもので、例えばＣＰＵ，ホストコンピュータ，端
末装置，ルータ，周辺装置など、情報や通信の処理機能
を有する要素をモデル化したものである。

【０００３】このようなコンピュータシステムでは、ノ
ード間でデータの送受信を行なう場合、以下のようなチ
ケット制御が一般的に行なわれている。つまり、受信側
ノードは、データ受信態勢が整うと、送信側ノードに対
してチケットを発行する。送信側ノードは、受信側ノー
ドから発行されたチケットをもっていない場合、受信側
ノードへデータを送信することができないようになって
おり、受信側ノードからチケットを受け取ると、データ
を受信側ノードへ送信する。

【０００４】受信側ノードにおいて、送信側ノードから
データを受信すると、そのデータを受信バッファに格納
してからアプリケーションに渡している。その際、受信
バッファに格納されたデータ（受信データ）を、所定の
領域にコピーしてアプリケーションに渡すか、もしく
は、受信バッファ全体を受信系から切り離してアプリケ
ーションに渡している。

【０００５】ただし、受信データをコピーする前者の手
法では、データ量が多くなるとそのコピー処理がボトル
ネックとなり処理効率の低下を招く要因になるため、余
計なデータコピーを行なわなくて済む、後者の手法（受
信バッファを受信系から切り離す手法）が採用される場
合が多い。この後者の手法では、受信データがアプリケ
ーション側で不要になるまで受信バッファに保持され、
その間、受信側ノードは、送信側ノードに対してチケッ
トを発行しない。そして、アプリケーション側で受信デ
ータが不要になった時点で、受信側ノードは、送信側ノ
ードにチケットを発行する。

【０００６】一方、送信側ノードにおいては、従来、レ
イテンシ（送信待ち時間）を最小にするために、送信す
べきデータ（送信データ）が発生すると、送受信用のリ
ソースに余裕がある限り、即時にその送信データの送信
命令を発行する手法が採用される場合が多い。ただし、
送信命令が発行されるのは、受信側ノードからチケット
が発行されている時である。送信側ノードが受信側ノー
ドからのチケットを有していない場合、送信データは、
送信命令を発行されることなく、チケットを受け取るま
で所定の領域に保持される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た受信側ノードでは、受信データが不要になるまで受信
バッファ全体を使用し続けることになるため、受信デー
タの量が少なく受信バッファの大半の領域が未使用であ
っても、その領域を一切使用することができず、受信バ
ッファの使用効率が大きく低下するという課題があっ
た。

【０００８】また、上述した送信側ノードでは、連続的
に発生する各送信データに対し送信命令を発行している
ので、送信データを一括して送信する場合に比べ送受信
処理量が極めて多くなり、処理性能（連続送信性能）の
低下を招いている。また、受信側ノードからチケットが
発行されていれば、ノード間のネットワーク処理（送受
信処理）が送信側ノード内でのＣＰＵ処理に追い付いて
いなくても送信命令が次々発行されてしまう。このと
き、ネットワーク処理がＣＰＵ処理に追い付いていない
のだから、送信命令をいくら早く発行しても意味がな
く、結局、上述のような処理性能の低下を招いているだ
けである。

【０００９】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、各ノードにおいて、受信バッファの使用効率
を向上させる一方で、レイテンシ性能を劣化させること
なく送受信処理量を削減して連続送信性能を向上させ、
これにより、既存のリソースを効率的に使用しながら高
速なデータ送受信を実現し、ひいてはコンピュータシス
テム全体の処理性能の向上をはかることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のコンピュータシステム（請求項１）は、ネ
ットワークを介して複数のノードを相互に通信可能に接
続することによって構成されるもので、各ノードが、受
信データを格納するための受信バッファと、該受信バッ
ファの領域を管理するための管理部とをそなえて構成さ
れ、該受信バッファにおいて、１回の受信処理で得られ
る受信データを格納すべき受信バッファ領域が、分離可
能な複数のブロックから構成されるとともに、該管理部
が、該受信処理後に、該複数のブロックのうち該受信デ
ータを格納されていない空きブロックを回収し、該空き
ブロックを他の受信バッファ領域として再利用すること
を特徴としている。する、コンピュータシステム。この
とき、該管理部が、該受信処理後に、該受信データを格
納されているブロックを該受信バッファから切り離し、
切り離された該ブロックの該受信データをアプリケーシ
ョンに渡す（請求項２）。

【００１１】本発明のコンピュータシステム（請求項
３）は、ネットワークを介して複数のノードを相互に通
信可能に接続することによって構成されるものであっ
て、各ノードが、送信命令を、該送信命令によって送信
すべき送信データとともに保持する送信キューと、該送
信キューに保持されている送信命令の数を計数するカウ
ンタと、該カウンタによる計数値が所定値以上の時に同
一宛先の送信データをまとめながら該送信データを一時
的に保持する待機キューと、該カウンタによる計数値に
応じて該送信キューおよび該待機キューの状態を制御す
るとともに、該送信データに対する送信命令の発行を制
御する制御部とをそなえて構成され、該制御部が、該カ
ウンタによる計数値が該所定値未満の時に発生した送信
データに対して送信命令を発行し、該送信命令を該送信
データとともに該送信キューにエンキューする一方、該
カウンタによる計数値が該所定値以上の時に発生した送
信データに対しては送信命令を発行することなく該送信
データを該待機キューにエンキューして同一宛先の送信
データ毎にまとめ、該カウンタによる計数値が所定値未
満になった時点で、該待機キューでまとめられた該送信
データに対する送信命令を一括して発行し、該送信デー
タを、該送信命令とともに該待機キューから該送信キュ
ーにエンキューすることを特徴としている。

【００１２】本発明のノード（請求項４，５）は、ネッ
トワークに通信可能に接続されコンピュータシステムを
構成するものであって、上述した受信バッファおよび管
理部をそなえたことを特徴としている。また、本発明の
ノード（請求項６）は、ネットワークに通信可能に接続
されコンピュータシステムを構成するものであって、上
述した送信キュー，カウンタ，待機キューおよび制御部
をそなえたことを特徴としている。さらに、本発明のノ
ード（請求項７）は、上述した受信バッファ，管理部，
送信キュー，カウンタ，待機キューおよび制御部をそな
えたことを特徴としている。

【００１３】本発明のデータ送信方法（請求項８）は、
ネットワークに通信可能に接続されコンピュータシステ
ムを構成する各ノードにおいて、他のノードからデータ
を受信する方法であって、１回の受信処理で得られる受
信データを格納すべき受信バッファ領域を、複数のブロ
ックに分離し、該受信処理後に、該複数のブロックのう
ち該受信データを格納されていない空きブロックを回収
し、該空きブロックを他の受信バッファ領域として再利
用することを特徴としている。このとき、該受信処理後
に、該受信データを格納されているブロックを該受信バ
ッファから切り離して、切り離された該ブロックの該受
信データをアプリケーションに渡す（請求項９）。

【００１４】本発明のデータ送信方法（請求項１０）
は、ネットワークに通信可能に接続されコンピュータシ
ステムを構成する各ノードから、他のノードへデータを
送信する方法であって、各ノードに、上述した送信キュ
ー，カウンタおよび待機キューをそなえておき、該カウ
ンタによる計数値が該所定値未満の時に発生した送信デ
ータに対して送信命令を発行し、該送信命令を該送信デ
ータとともに該送信キューにエンキューする一方、該カ
ウンタによる計数値が該所定値以上の時に発生した送信
データに対しては送信命令を発行することなく該送信デ
ータを該待機キューにエンキューして同一宛先の送信デ
ータ毎にまとめ、該カウンタによる計数値が所定値未満
になった時点で、該待機キューでまとめられた該送信デ
ータに対する送信命令を一括して発行し、該送信データ
を、該送信命令とともに該待機キューから該送信キュー
にエンキューすることを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 〔１〕第１実施形態の説明 図１は本発明の第１実施形態としてのコンピュータシス
テムおよびノード（受信側ノード）の原理的な構成を示
すブロック図、図２はそのノード（受信側ノード）の機
能構成を具体的に示すブロック図である。

【００１６】図１に示すように、第１実施形態のコンピ
ュータシステムは、ネットワーク４０を介して複数のノ
ード１０，１０Ａを相互に通信可能に接続することによ
って構成されている。ここで、ノード１０，１０Ａは、
前述した通り、ネットワーク４０に通信可能に接続され
ている機器を総称するもので、例えばＣＰＵ，ホストコ
ンピュータ，端末装置，ルータ，周辺装置など、情報や
通信の処理機能を有する要素をモデル化したものであ
る。

【００１７】なお、図１では、特に、コンピュータシス
テムを構成する複数のノード１０，１０Ａのうち、本発
明のデータ受信方法を適用されたノード（受信側ノー
ド）１０Ａの原理的な構成（データ受信系の構成）が示
されている。図１では、ノード１０Ａのデータ受信系の
構成のみが図示され、データ送信系の図示は省略されて
いる。このデータ送信系は、従来通りのものであって
も、第２実施形態にて後述する送信側ノード１０Ｂと同
様のものであってもよい。また、ノード１０は、ノード
１０Ａと同様の機能、および、第２実施形態において後
述する送信側ノード１０Ｂと同様の機能のうちの少なく
とも一方を有するものであってもよいし、これらの機能
をどちらも有していない従来通りのものであってもよ
い。

【００１８】図１に示すように、受信側ノード１０Ａ
は、他ノード１０からの受信データを格納するための受
信バッファ１１と、この受信バッファ１１の領域を管理
するための管理部１２とをそなえて構成されている。そ
して、受信バッファ１１においては、１回の受信処理で
得られる受信データを格納すべき受信バッファ領域１１
ａが、分離可能な複数のバッファブロック１１ｂから構
成されている。

【００１９】また、管理部１２は、データ受信処理後
に、複数のバッファブロック１１ｂのうち受信データを
格納されていない空きバッファブロック１１ｂを回収
し、その空きバッファブロック１１ｂを他の受信バッフ
ァ領域１１ａとして再利用するように、各バッファブロ
ック１１ｂを管理する機能を有している。さらに、管理
部１２は、データ受信処理後に、受信データを格納され
ているバッファブロック１１ｂを受信バッファ１１から
切り離し、切り離されたバッファブロック１１ｂの受信
データをアプリケーションに渡すように、各バッファブ
ロック１１ｂを管理する機能を有している。

【００２０】ついで、ノード（受信側ノード）１０Ａ
の、より具体的な機能構成について、図２を参照しなが
ら説明する。この図２において、Ｂ１〜Ｂ１２が、それ
ぞれ、バッファブロック１１ｂ（図１参照）に対応する
もので、これらのバッファブロックＢ１〜Ｂ１２によ
り、受信バッファ１１（図１参照）が構成される。ま
た、本実施形態では、２つのバッファブロック（Ｂ１と
Ｂ２；Ｂ３とＢ４；Ｂ５とＢ６；Ｂ７とＢ８；Ｂ９とＢ
１０；Ｂ１１とＢ１２）によって、１回の受信処理で得
られる受信データを格納すべき、１つの受信バッファ領
域１１ａが構成される。各受信バッファ領域１１ａの容
量は、ノード１０のＭＴＵ（Maximum Transfer Unit:最
大転送単位）に応じて設定される。さらに、図２におい
て、バッファブロックＢ１には受信データＤ１が格納さ
れ、バッファブロックＢ２〜Ｂ１２は空となっている。

【００２１】また、図２に示すノード１０Ａは、上述し
た受信バッファ１１（バッファブロックＢ１〜Ｂ１２）
のほか、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０Ａお
よびＮＩＣ（Network Interface Card）３０Ａをそなえ
て構成されている。ここで、ＣＰＵ２０Ａは、上述した
管理部１２（図１参照）としての機能（受信完了割り込
みスレッド；図４参照）を果たすほか、アプリケーショ
ンによる処理（アプリケーションスレッド；図３参照）
を実行するものである。また、ＮＩＣ３０Ａは、ノード
１０Ａとネットワーク４０との間のインタフェース機能
を果たすもので、他ノード１０からデータを受信すると
そのデータを空き状態の受信バッファ領域１１ａに格納
し、そのデータの受信を完了するとＣＰＵ２０Ａに対し
て受信完了割り込みをかけるものである。

【００２２】そして、図２に示す受信側ノード１０Ａに
おいて、バッファブロックＢ１〜Ｂ１２は、ＣＰＵ２０
Ａ（管理部１２）により、各バッファブロックＢ１〜Ｂ
１２の状態に応じて、以下に説明する３種類のキュー構
造体（受信待ちキュー構造体２１，空きブロック用キュ
ー構造体２２，アプリケーション用キュー構造体２３）
のいずれかに保持される。

【００２３】受信待ちキュー構造体２１〔dst(destinat
ion)1,dst2,…〕は、リモートノード単位（ノード１０
毎）にそなえられ、ＮＩＣ３０Ａに対しデータの受信先
などを示すために使用される。各受信待ちキュー構造体
２１では、対応するノード１０からの受信データを格納
するための受信バッファ領域１１ａが待機している。

【００２４】空きブロック用キュー構造体２２（free1,
free2,…）は、それぞれ受信待ちキュー構造体２１（ds
t1,dst2,…）に対応してそなえられ、空き状態のバッフ
ァブロック１１ｂを保持しておくものである。各キュー
構造体２２に１つの受信バッファ領域１１ａ分の空きバ
ッファブロック１１ｂ（ここでは２つの空きバッファブ
ロック１１ｂ）が溜まると、ＣＰＵ２０Ａは、その空き
バッファブロック１１ｂを受信バッファ領域１１ａとし
て、キュー構造体２２から、対応する受信待ちキュー構
造体２１へ移すようになっている。

【００２５】アプリケーション用キュー構造体２３〔ad
dr(address)1,addr2,…〕は、それぞれソケット（トラ
ンスポート層レベルの宛先）単位にそなえられ、受信デ
ータを、ＣＰＵ２０Ａで動作するアプリケーションに渡
すべく、その受信データを格納するバッファブロック１
１ｂを、受信バッファ１１から分離して保持するもので
ある。

【００２６】なお、図２では、バッファブロックＢ１お
よびＢ２によって構成されていた１つの受信バッファ領
域１１ａに対し、受信データＤがバッファブロックＢ１
のみに書き込まれた場合が示されている。従って、受信
データを書き込まれなかったバッファブロックＢ２は、
空きブロック用キュー構造体２２（free1）へ移される
一方、受信データＤを書き込まれたバッファブロックＢ
１は、アプリケーション用キュー構造体２３（addr1）
へ移されている。

【００２７】上述したキュー構造体２１〜２３はいずれ
もＣＰＵ２０Ａ（管理部１２）の管理下にある。そし
て、実際には、各バッファブロック１１ｂが、上述した
キュー構造体２１〜２３のうちのいずれに属しているか
については、ＣＰＵ２０Ａによりリストを用いて管理さ
れ、特に、空きブロック用キュー構造体２２に属するバ
ッファブロック１１ｂを管理するリストのことをフリー
リストと呼ぶ。さらに、受信待ちキュー構造体２１は、
リモートノード単位でなく、ソケット単位に実装しても
よい。

【００２８】次に、図３および図４を参照しながら、上
述のごとく構成された受信側ノード１０Ａの動作につい
て説明する。ここで、図３は第１実施形態におけるアプ
リケーションスレッドの動作を説明するためのフローチ
ャート（ステップＳ１１〜Ｓ１６）、図４は第１実施形
態における受信完了割り込みスレッドの動作を説明する
ためのフローチャート（ステップＳ２１〜Ｓ２５）であ
る。

【００２９】ＣＰＵ２０Ａによって実行されるアプリケ
ーションスレッドでは、アプリケーションによる処理
が、アプリケーション用キュー構造体２３に保持された
データに基づいて実行される（ステップＳ１１）。その
処理に伴い、データが不要になりそのデータの入ってい
るバッファブロック１１ｂが不要になると（ステップＳ
１２）、ＣＰＵ２０Ａは、その不要なバッファブロック
１１ｂをフリーリストにつないで（登録して）アプリケ
ーション用キュー構造体２３から空きブロック用キュー
構造体２２に移す（ステップＳ１３）。

【００３０】この後、ＣＰＵ２０Ａは、空きブロック用
キュー構造体２２内に、再利用できるバッファブロック
１１ｂがあるか否かを判断する（ステップＳ１４）。再
利用できるバッファブロック１１ｂがある場合（ステッ
プＳ１４のＹＥＳルート）、つまり、図２に示す例では
空き状態のバッファブロック１１ｂが２個以上貯まって
いる場合、ＣＰＵ２０Ａは、２つのバッファブロック１
１ｂを１つの受信バッファ領域１１ａとして再利用し、
ＮＩＣ３０Ａによって受信データを書き込むことができ
るようその受信バッファ領域１１ａを受信待ちキュー構
造体２１にセットする（ステップＳ１５）。

【００３１】受信バッファ領域１１ａをセットした後、
もしくは、再利用できるバッファブロック１１ｂが無い
と判断された場合（ステップＳ１４のＮＯルート）、Ｃ
ＰＵ２０Ａは、次のアプリケーション処理を実行する
（ステップＳ１６）。一方、ＮＩＣ３０Ａは、データ受
信処理を完了するとＣＰＵ２０Ａに対して受信完了割り
込みをかけ、ＣＰＵ２０Ａによる受信完了割り込みスレ
ッドを起動する。この受信完了割り込みスレッドでは、
ＣＰＵ２０Ａは、ＮＩＣ３０Ａによって受信されたデー
タを格納された受信バッファ領域１１ａを、データの入
っているバッファブロック１１ｂと、データの入ってい
ないバッファブロック（空きブロック）１１ｂとに分け
る（ステップＳ２１）。

【００３２】この後、ＣＰＵ２０Ａは、空き状態のバッ
ファブロック１１ｂをフリーリストにつないで（登録し
て）、受信待ちキュー構造体２１から空きブロック用キ
ュー構造体２２に移す（ステップＳ２２）。そして、Ｃ
ＰＵ２０Ａは、ステップＳ１４と同様、空きブロック用
キュー構造体２２内に、再利用できるバッファブロック
１１ｂがあるか否かを判断する（ステップＳ２３）。再
利用できるバッファブロック１１ｂがある場合（ステッ
プＳ２３のＹＥＳルート）、ＣＰＵ２０Ａは、ステップ
Ｓ１５と同様、２つのバッファブロック１１ｂを１つの
受信バッファ領域１１ａとして再利用し、ＮＩＣ３０Ａ
によって受信データを書き込むことができるようその受
信バッファ領域１１ａを受信待ちキュー構造体２１にセ
ットする（ステップＳ２４）。

【００３３】受信バッファ領域１１ａをセットした後、
もしくは、再利用できるバッファブロック１１ｂが無い
と判断された場合（ステップＳ２３のＮＯルート）、Ｃ
ＰＵ２０Ａは、データの入っているバッファブロック１
１ｂを、受信バッファ１１から切り離し、受信待ちキュ
ー構造体２１からアプリケーション用キュー構造体２３
へ移すことにより、その受信データをアプリケーション
に渡してから（ステップＳ２５）、受信完了割り込みス
レッドを終了する。

【００３４】このように、本発明の第１実施形態によれ
ば、１つの受信バッファ領域１１ａが複数のバッファブ
ロック１１ｂに分かれているため、小さいデータを何度
受信し空のバッファブロック１１ｂが多数生じても、そ
の空のバッファブロック１１ｂを集め直ぐに受信バッフ
ァ領域１１ａとして再利用することができる。空のバッ
ファブロック１１ｂは、違う宛先（addr1,addr2,…）の
ものであっても、集められて受信バッファ領域１１ａと
することができる。

【００３５】従って、受信バッファ１１（バッファブロ
ック１１ｂ）の使用効率が大幅に向上し、ノード１０Ａ
でデータを受信する際、既存のリソースを効率的に使用
しながら高速なデータ送受信を実現することができ、ひ
いては、そのノード１０Ａを含むコンピュータシステム
全体の処理性能が大幅に向上することになる。なお、第
１実施形態では、２つのバッファブロック１１ｂにより
１つの受信バッファ領域１１ａが構成される場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、３以上のバッファブロック１１ｂにより１つの受信
バッファ領域１１ａを構成してもよい。

【００３６】〔２〕第２実施形態の説明 図５は本発明の第２実施形態としてのコンピュータシス
テムおよびノード（送信側ノード）の原理的な構成を示
すブロック図、図６はそのノード（送信側ノード）の機
能構成を具体的に示すブロック図である。

【００３７】図５に示すように、第２実施形態のコンピ
ュータシステムは、ネットワーク４０を介して複数のノ
ード１０，１０Ｂを相互に通信可能に接続することによ
って構成されている。ここで、ノード１０，１０Ｂも、
前述した通り、ネットワーク４０に通信可能に接続され
ている機器を総称するもので、例えばＣＰＵ，ホストコ
ンピュータ，端末装置，ルータ，周辺装置など、情報や
通信の処理機能を有する要素をモデル化したものであ
る。

【００３８】なお、図５では、特に、コンピュータシス
テムを構成する複数のノード１０，１０Ｂのうち、本発
明のデータ送信方法を適用されたノード（送信側ノー
ド）１０Ｂの原理的な構成（データ受信系の構成）が示
されている。図５では、ノード１０Ｂのデータ送信系の
構成のみが図示され、データ受信系の図示は省略されて
いる。このデータ受信系は、従来通りのものであって
も、第１実施形態にて前述した受信側ノード１０Ａと同
様のものであってもよい。

【００３９】図５に示すように、送信側ノード１０Ｂ
は、送信キュー１５，カウンタ１６，待機キュー１７お
よび制御部１８を有して構成されている。送信キュー１
５は、送信命令を、その送信命令によって送信すべき送
信データとともに保持するものであり、カウンタ１５
は、送信キュー１５に保持されている送信命令の数を計
数するものであり、待機キュー１７は、カウンタ１６に
よる計数値が所定値以上の時に、同一宛先の送信データ
をまとめながらその送信データを一時的に保持するもの
である。

【００４０】また、制御部１８は、カウンタ１６による
計数値に応じて送信キュー１５および待機キュー１７の
状態を制御するとともに、送信データに対する送信命令
の発行を制御するもので、以下のような機能を有してい
る。つまり、制御部１８は、カウンタ１６による計数値
が所定値未満の時に発生した送信データに対して送信命
令を発行し、その送信命令を送信データとともに送信キ
ュー１５にエンキューする機能を有している。

【００４１】さらに、制御部１８は、カウンタ１６によ
る計数値が所定値以上の時に発生した送信データに対し
ては、送信命令を発行することなくその送信データを待
機キュー１７にエンキューして同一宛先の送信データ毎
にまとめ、カウンタ１６による計数値が所定値未満にな
った時点で、待機キュー１７でまとめられた送信データ
に対する送信命令を一括して発行し、まとめられた送信
データを送信命令とともに待機キュー１７から送信キュ
ー１５にエンキューする機能を有している。

【００４２】ついで、ノード（送信側ノード）１０Ｂ
の、より具体的な機能構成について、図６を参照しなが
ら説明する。この図６において、Ｄ１〜Ｄ８は、それぞ
れ、送信データそのもの、または、その送信データを格
納されたバッファを示している。また、図６に示すノー
ド１０Ｂは、ＣＰＵ（制御部）２０Ｂ，送信待ちキュー
構造体２５，カウンタ２６，送信命令発行待ちキュー構
造体２７およびＮＩＣ３０Ｂをそなえて構成されてい
る。

【００４３】ここで、ＣＰＵ２０Ｂは、上述した制御部
１８としての機能（送信完了割り込みスレッド；図８参
照）を果たすほか、アプリケーションによる処理（アプ
リケーションスレッド；図７参照）を実行するものであ
る。また、ＮＩＣ３０Ｂは、ノード１０Ｂとネットワー
ク４０との間のインタフェース機能を果たすもので、他
ノード１０へのデータ送信を完了するとＣＰＵ２０Ｂに
対して送信完了割り込みをかけるものである。

【００４４】送信待ちキュー構造体２５〔src(source)
1,src2,…〕は、図５における送信キュー１５に対応す
るものであって、リモートノード単位（ノード１０毎）
にそなえられ、送信命令を、その送信命令によって送信
すべき送信データ（バッファ）とともに、ＮＩＣ３０Ａ
が送信するまで貯めておくものである。図６において、
送信待ちキュー構造体２５（src1）には２つの送信命令
が保持され、送信待ちキュー構造体２５（src2）には１
つの送信命令が保持されている。送信待ちキュー構造体
２５（src1）に保持された２つの送信命令のうち一方は
データＤ１，Ｄ２に対して発行されたものであり、他方
はデータＤ４に対して発行されたものである。また、送
信待ちキュー構造体２５（src2）に保持された送信命令
は、データＤ３に対して発行されたものである。

【００４５】カウンタ２６〔cntr(counter)1,cntr2,
…〕は、図５におけるカウンタ１６に対応するものであ
って、リモートノード単位、つまり送信待ちキュー構造
体２５毎にそなえられ、各送信待ちキュー構造体２５
に、何個の送信命令が保持されているかを計数するもの
である。

【００４６】送信命令発行待ちキュー構造体２７〔addr
(address)1,addr2,…〕は、図５における待機キュー１
７に対応するものであって、ソケット（トランスポート
層レベルの宛先）単位にそなえられ、カウンタ２６によ
る計数値が所定値以上である場合に、同一宛先の送信デ
ータをまとめながら一時的に貯めておくものである。図
６において、送信命令発行待ちキュー構造体２７（addr
1）には、同一宛先の送信データＤ５，Ｄ６がまとめら
れた状態で保持されており、送信命令発行待ちキュー構
造体２７（addr2）には、同一宛先の送信データＤ７，
Ｄ８がまとめられた状態で保持されている。

【００４７】上述したキュー構造体２５，２７およびカ
ウンタ２６はいずれもＣＰＵ２０Ｂ（制御部１８）の管
理下にある。そして、実際には、バッファＤ１〜Ｄ８
が、それぞれ、上述したキュー構造体２５，２７のうち
のいずれに属しているかについては、ＣＰＵ２０Ｂによ
りリストを用いて管理される。なお、送信待ちキュー構
造体２５は、リモートノード単位でなく、ソケット単位
に実装してもよい。また、本実施形態では、カウンタ２
６を、送信待ちキュー構造体２５毎にそなえているが、
ＮＩＣ単位に実装してもよい。その場合、カウンタ２６
は、ＮＩＣ単位で、送信命令をカウントすることにな
る。

【００４８】次に、図７および図８を参照しながら、上
述のごとく構成された送信側ノード１０Ｂの動作につい
て説明する。ここで、図７は第２実施形態におけるアプ
リケーションスレッドの動作を説明するためのフローチ
ャート（ステップＳ３１〜Ｓ３７）、図８は第２実施形
態における送信完了割り込みスレッドの動作を説明する
ためのフローチャート（ステップＳ４１〜Ｓ４３）であ
る。

【００４９】ＣＰＵ２０Ｂによって実行されるアプリケ
ーションスレッドでは、アプリケーション処理によって
送信データが生成され送信要求が発行されると（ステッ
プＳ３１）、ＣＰＵ２０Ｂは、送信先ノードに対応した
カウンタ２６をチェックし、このカウンタ２６による計
数値（送信先ノードに対応した送信待ちキュー構造体２
５で待機している送信命令の数）が所定値以上であるか
否かを判断する（ステップＳ３２）。

【００５０】カウンタ２６による計数値が所定値未満で
ある場合（ステップＳ３２のＮＯルート）、ＣＰＵ２０
Ｂは、カウンタ２６を１だけカウントアップしてから
（ステップＳ３３）、ステップＳ３１で生成された送信
データに対する送信命令を発行するとともに、ＮＩＣ３
０Ｂによって送信データを送信することができるよう、
その送信命令と送信データとを送信待ちキュー構造体２
５にセットする（ステップＳ３４）。この後、ＣＰＵ２
０Ｂは、次のアプリケーション処理を実行する（ステッ
プＳ３７）。

【００５１】カウンタ２６による計数値が所定値以上で
ある場合（ステップＳ３２のＹＥＳルート）、ＣＰＵ２
０Ｂは、ステップＳ３１で生成された送信データを、送
信先に応じた送信命令発行待ちキュー構造体２７にエン
キューし（ステップＳ３５）、その送信データの送信要
求をペンディングしてその送信データに対する送信命令
を発行しない（ステップＳ３６）。この後、ＣＰＵ２０
Ｂは、次のアプリケーション処理を実行する（ステップ
Ｓ３７）。なお、ステップＳ３５において、送信データ
は、同一宛先の送信データ毎にまとめられる。

【００５２】一方、ＮＩＣ３０Ｂは、データ送信処理を
完了するとＣＰＵ２０Ｂに対して送信完了割り込みをか
け、ＣＰＵ２０Ｂによる送信完了割り込みスレッドを起
動する。ＮＩＣ３０Ｂにより１つの送信命令の処理を完
了した時点で、送信待ちキュー構造体２５における送信
命令が１つ減少することになる。そこで、送信完了割り
込みスレッドでは、ＣＰＵ２０Ｂは、送信命令発行待ち
キュー構造体２７の状態をチェックし、ペンディング中
の送信データの有無を確認する（ステップＳ４１）。

【００５３】ペンディング中の送信データが有る場合
（ステップＳ４１のＹＥＳルート）、ＣＰＵ２０Ｂは、
その送信データに対する送信命令を発行し、その送信命
令を送信待ちキュー構造体２５にエンキューするととも
に、ＮＩＣ３０Ｂによって送信データを送信することが
できるよう、送信データを送信命令発行待ちキュー構造
体２７から送信待ちキュー構造体２５にセットしてから
（ステップＳ４２）、送信完了割り込みスレッドを終了
する。

【００５４】このとき、ＮＩＣ３０Ｂによる送信処理完
了時点で、送信待ちキュー構造体２５における送信命令
が１つ減少しているが、その減少に応じて、ペンティン
グ中の送信データに対する送信命令が送信待ちキュー構
造体２５に直ちにエンキューされるため、送信待ちキュ
ー構造体２５における送信命令の数、即ちカウンタ２６
による計数値は、上記所定値のまま変化しない。

【００５５】また、送信命令発行待ちキュー構造体２７
から送信待ちキュー構造体２５に移される送信データ
は、前述した通り、ペンディング中に発生した同一宛先
の送信データを、ひとまとめにしたものとなっている。
例えば図６において、ＮＩＣ３０Ｂにより送信待ちキュ
ー構造体２５（src1）の送信データＤ１，Ｄ２が送信さ
れ、送信待ちキュー構造体２５（src1）における送信命
令（送信データ）が１だけ減ると、送信命令発行待ちキ
ュー構造２７（addr1）でペンティング中の送信データ
Ｄ５，Ｄ６に対する送信命令が一括して発行され、ひと
まとめにされた送信データＤ５，Ｄ６が、直ちに送信命
令発行待ちキュー構造体２７から送信待ちキュー構造体
２５に移される。

【００５６】ペンディング中の送信データが無い場合
（ステップＳ４１のＮＯルート）、つまり、送信命令発
行待ちキュー構造体２７から送信待ちキュー構造体２５
へ移すべき送信データが存在しない場合、ＣＰＵ２０Ｂ
は、対応するカウンタ２６による計数値を１だけカウン
トダウンしてから（ステップＳ４３）、送信完了割り込
みスレッドを終了する。

【００５７】このように、本発明の第２実施形態によれ
ば、ノード１０Ｂにおいて、カウンタ２６による計数値
が所定値以上となった場合、例えば連続送信等により送
受信処理量が極めて多くなり送信待ちキュー構造体２５
に未処理の送信命令が多く溜まっている場合、送信命令
発行待ちキュー構造体２７において送信データが同一宛
先毎にまとめられ、カウンタ２６による計数値が所定値
未満になった時点で、送信命令発行待ちキュー構造体２
７における送信データに対する送信命令が発行され、そ
の送信データが、送信待ちキュー構造２５に移されてか
ら一括して送信される。

【００５８】従って、ノード１０Ｂからデータを送信す
る際、レイテンシ性能を全く劣化させることなく送受信
処理量を大幅に削減して連続送信性能を向上させること
ができ、既存のリソースを効率的に使用しながら高速な
データ送受信を実現することができ、ひいては、そのノ
ード１０Ｂを含むコンピュータシステム全体の処理性能
が大幅に向上することになる。

【００５９】〔３〕その他 なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものでは
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。上述した本発明の特徴である受信
処理と送信処理とをそれぞれ異なるノードにおいて実行
する場合について説明しているが、一つのノードにおい
て、第１実施形態で説明した受信処理と第２実施形態で
説明した送信処理との両方を実行してもよい。これによ
り、相乗効果が得られ、コンピュータシステム上でのデ
ータ送受信がさらに高速化され、ひいては、そのノード
を含むコンピュータシステム全体の処理性能をさらに高
めることができる。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のコンピュ
ータシステム（請求項１〜３）およびノード（請求項４
〜７）、並びに、コンピュータシステムにおけるデータ
受信方法（請求項８，９）およびデータ送信方法（請求
項１０）によれば、以下のような効果ないし利点を得る
ことができる。

【００６１】（１）ノードにおいて、１回の受信で使用
する受信バッファ領域が複数のブロックに分離可能にな
っているので、データ受信後に使用されていないブロッ
ク（受信データを格納されていない空きブロック）を即
時に回収して他の受信バッファ領域として再利用するこ
とができるので、受信バッファの使用効率が大幅に向上
する。従って、各ノードでデータを受信する際、既存の
リソースを効率的に使用しながら高速なデータ送受信を
実現することができ、ひいては、そのノードを含むコン
ピュータシステム全体の処理性能が大幅に向上すること
になる（請求項１，４，７，８）。このとき、受信デー
タを格納しているブロックのみが受信バッファから切り
離されてアプリケーションに渡され、アプリケーション
側では、通常通り、その受信データを利用した処理が実
行される（請求項２，５，９）。

【００６２】（２）ノードにおいて、カウンタによる計
数値が所定値以上となった場合、例えば連続送信等によ
り送受信処理量が極めて多くなり送信キューに未処理の
送信命令が多く溜まっている場合、待機キューにおいて
送信データが同一宛先ごとにまとめられ、カウンタによ
る計数値が所定値未満になった時点で、待機キューの送
信データが一括して送信される。従って、各ノードから
データを送信する際、レイテンシ性能を全く劣化させる
ことなく送受信処理量を大幅に削減して連続送信性能を
向上させることができ、既存のリソースを効率的に使用
しながら高速なデータ送受信を実現することができ、ひ
いては、そのノードを含むコンピュータシステム全体の
処理性能が大幅に向上することになる（請求項３，６，
７，１０）。

【００６３】（３）ノードにおいて本発明の受信処理と
送信処理とを組み合わせることにより、相乗効果が得ら
れ、コンピュータシステム上でのデータ送受信がさらに
高速化され、ひいては、そのノードを含むコンピュータ
システム全体の処理性能をさらに高めることができる
（請求項７）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としてのコンピュータシ
ステムおよびノード（受信側ノード）の原理的な構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施形態としてのコンピュータシ
ステムを構成するノード（受信側ノード）の機能構成を
具体的に示すブロック図である。

【図３】第１実施形態におけるアプリケーションスレッ
ドの動作を説明するためのフローチャートである。

【図４】第１実施形態における受信完了割り込みスレッ
ドの動作を説明するためのフローチャートである。

【図５】本発明の第２実施形態としてのコンピュータシ
ステムおよびノード（送信側ノード）の原理的な構成を
示すブロック図である。

【図６】本発明の第２実施形態としてのコンピュータシ
ステムを構成するノード（送信側ノード）の機能構成を
具体的に示すブロック図である。

【図７】第２実施形態におけるアプリケーションスレッ
ドの動作を説明するためのフローチャートである。

【図８】第２実施形態における送信完了割り込みスレッ
ドの動作を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１０ ノード １０Ａ 受信側ノード １０Ｂ 送信側ノード １１ 受信バッファ １１ａ 受信バッファ領域 １１ｂ バッファブロック １２ 管理部 １５ 送信キュー １６ カウンタ １７ 待機キュー １８ 制御部 ２０Ａ ＣＰＵ（管理部） ２０Ｂ ＣＰＵ（制御部） ２１ 受信待ちキュー構造体 ２２ 空きブロック用キュー構造体 ２３ アプリケーション用キュー構造体 ２５ 送信待ちキュー構造体（送信キュー） ２６ カウンタ ２７ 送信命令発行待ちキュー構造体（待機キュー） ３０Ａ，３０Ｂ ＮＩＣ（Network Interface Card） ４０ ネットワーク Ｂ１〜Ｂ１２ バッファブロック

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネットワークを介して複数のノードを相
   互に通信可能に接続することによって構成されるコンピ
   ュータシステムであって、 各ノードが、受信データを格納するための受信バッファ
   と、該受信バッファの領域を管理するための管理部とを
   そなえて構成され、 該受信バッファにおいて、１回の受信処理で得られる受
   信データを格納すべき受信バッファ領域が、分離可能な
   複数のブロックから構成されるとともに、 該管理部が、該受信処理後に、該複数のブロックのうち
   該受信データを格納されていない空きブロックを回収
   し、該空きブロックを他の受信バッファ領域として再利
   用することを特徴とする、コンピュータシステム。
2. 【請求項２】 該管理部が、該受信処理後に、該受信デ
   ータを格納されているブロックを該受信バッファから切
   り離し、切り離された該ブロックの該受信データをアプ
   リケーションに渡すことを特徴とする、請求項１記載の
   コンピュータシステム。
3. 【請求項３】 ネットワークを介して複数のノードを相
   互に通信可能に接続することによって構成されるコンピ
   ュータシステムにおいて、 各ノードが、 送信命令を、該送信命令によって送信すべき送信データ
   とともに保持する送信キューと、 該送信キューに保持されている送信命令の数を計数する
   カウンタと、 該カウンタによる計数値が所定値以上の時に、同一宛先
   の送信データをまとめながら該送信データを一時的に保
   持する待機キューと、 該カウンタによる計数値に応じて該送信キューおよび該
   待機キューの状態を制御するとともに、該送信データに
   対する送信命令の発行を制御する制御部とをそなえて構
   成され、 該制御部が、 該カウンタによる計数値が該所定値未満の時に発生した
   送信データに対して送信命令を発行し、該送信命令を該
   送信データとともに該送信キューにエンキューする一
   方、 該カウンタによる計数値が該所定値以上の時に発生した
   送信データに対しては送信命令を発行することなく該送
   信データを該待機キューにエンキューして同一宛先の送
   信データ毎にまとめ、該カウンタによる計数値が所定値
   未満になった時点で、該待機キューでまとめられた該送
   信データに対する送信命令を一括して発行し、該送信デ
   ータを、該送信命令とともに該待機キューから該送信キ
   ューにエンキューすることを特徴とする、コンピュータ
   システム。
4. 【請求項４】 ネットワークに通信可能に接続されコン
   ピュータシステムを構成するノードであって、 受信データを格納するための受信バッファと、 該受信バッファの領域を管理するための管理部とをそな
   え、 該受信バッファにおいて、１回の受信処理で得られる受
   信データを格納すべき受信バッファ領域が、分離可能な
   複数のブロックから構成されるとともに、 該管理部が、該受信処理後に、該複数のブロックのうち
   該受信データを格納されていない空きブロックを回収
   し、該空きブロックを他の受信バッファ領域として再利
   用することを特徴とする、ノード。
5. 【請求項５】 該管理部が、該受信処理後に、該受信デ
   ータを格納されているブロックを該受信バッファから切
   り離し、切り離された該ブロックの該受信データをアプ
   リケーションに渡すことを特徴とする、請求項４記載の
   ノード。
6. 【請求項６】 ネットワークに通信可能に接続されコン
   ピュータシステムを構成するノードであって、 送信命令を、該送信命令によって送信すべき送信データ
   とともに保持する送信キューと、 該送信キューに保持されている送信命令の数を計数する
   カウンタと、 該カウンタによる計数値が所定値以上の時に、同一宛先
   の送信データをまとめながら該送信データを一時的に保
   持する待機キューと、 該カウンタによる計数値に応じて該送信キューおよび該
   待機キューの状態を制御するとともに、該送信データに
   対する送信命令の発行を制御する制御部とをそなえ、 該制御部が、 該カウンタによる計数値が該所定値未満の時に発生した
   送信データに対して送信命令を発行し、該送信命令を該
   送信データとともに該送信キューにエンキューする一
   方、 該カウンタによる計数値が該所定値以上の時に発生した
   送信データに対しては送信命令を発行することなく該送
   信データを該待機キューにエンキューして同一宛先の送
   信データ毎にまとめ、該カウンタによる計数値が所定値
   未満になった時点で、該待機キューでまとめられた該送
   信データに対する送信命令を一括して発行し、該送信デ
   ータを、該送信命令とともに該待機キューから該送信キ
   ューにエンキューすることを特徴とする、ノード。
7. 【請求項７】 ネットワークに通信可能に接続されコン
   ピュータシステムを構成するノードであって、 受信データを格納するための受信バッファと、 該受信バッファの領域を管理するための管理部と、 送信命令を、該送信命令によって送信すべき送信データ
   とともに保持する送信キューと、 該送信キューに保持されている送信命令の数を計数する
   カウンタと、 該カウンタによる計数値が所定値以上の時に、同一宛先
   の送信データをまとめながら該送信データを一時的に保
   持する待機キューと、 該カウンタによる計数値に応じて該送信キューおよび該
   待機キューの状態を制御するとともに、該送信データに
   対する送信命令の発行を制御する制御部とをそなえ、 該受信バッファにおいて、１回の受信処理で得られる受
   信データを格納すべき受信バッファ領域が、分離可能な
   複数のブロックから構成され、 該管理部が、該受信処理後に、該複数のブロックのうち
   該受信データを格納されていない空きブロックを回収
   し、該空きブロックを他の受信バッファ領域として再利
   用し、 該制御部が、 該カウンタによる計数値が該所定値未満の時に発生した
   送信データに対して送信命令を発行し、該送信命令を該
   送信データとともに該送信キューにエンキューする一
   方、 該カウンタによる計数値が該所定値以上の時に発生した
   送信データに対しては送信命令を発行することなく該送
   信データを該待機キューにエンキューして同一宛先の送
   信データ毎にまとめ、該カウンタによる計数値が所定値
   未満になった時点で、該待機キューでまとめられた該送
   信データに対する送信命令を一括して発行し、該送信デ
   ータを、該送信命令とともに該待機キューから該送信キ
   ューにエンキューすることを特徴とする、ノード。
8. 【請求項８】 ネットワークに通信可能に接続されコン
   ピュータシステムを構成する各ノードにおいて、他のノ
   ードからデータを受信する方法であって、 １回の受信処理で得られる受信データを格納すべき受信
   バッファ領域を、複数のブロックに分離し、 該受信処理後に、該複数のブロックのうち該受信データ
   を格納されていない空きブロックを回収し、 該空きブロックを他の受信バッファ領域として再利用す
   ることを特徴とする、コンピュータシステムにおけるデ
   ータ受信方法。
9. 【請求項９】 該受信処理後に、該受信データを格納さ
   れているブロックを該受信バッファから切り離して、切
   り離された該ブロックの該受信データをアプリケーショ
   ンに渡すことを特徴とする、請求項８記載のコンピュー
   タシステムにおけるデータ受信方法。
10. 【請求項１０】 ネットワークに通信可能に接続されコ
    ンピュータシステムを構成する各ノードから、他のノー
    ドへデータを送信する方法であって、 各ノードに、送信命令を、該送信命令によって送信すべ
    き送信データとともに保持する送信キューと、該送信キ
    ューに保持されている送信命令の数を計数するカウンタ
    と、該カウンタによる計数値が所定値以上の時に同一宛
    先の送信データをまとめながら該送信データを一時的に
    保持する待機キューとをそなえておき、 該カウンタによる計数値が該所定値未満の時に発生した
    送信データに対して送信命令を発行し、該送信命令を該
    送信データとともに該送信キューにエンキューする一
    方、 該カウンタによる計数値が該所定値以上の時に発生した
    送信データに対しては送信命令を発行することなく該送
    信データを該待機キューにエンキューして同一宛先の送
    信データ毎にまとめ、該カウンタによる計数値が所定値
    未満になった時点で、該待機キューでまとめられた該送
    信データに対する送信命令を一括して発行し、該送信デ
    ータを、該送信命令とともに該待機キューから該送信キ
    ューにエンキューすることを特徴とする、コンピュータ
    システムにおけるデータ送信方法。