JP2006004009A - 処理管理装置、コンピュータ・システム、分散処理方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 傘下の複数の処理装置(SPU)207等を管理する処理管理装置(PU)203が、いずれかのSPUからタスク要求を受け付けたときに当該タスクのサイズ又は種類に適合するクラスタを所定のメモリにリストアップされているクラスタリストより特定し、特定したクラスタに対して当該タスクを割り当てるとともに、そのクラスタとタスクの要求元SPUの少なくとも一方に他方の通信設定情報(通信アドレス等)を伝達することにより、当該クラスタと要求元SPUとの間のネットワーク通信によるダイレクトな実行結果の受け渡しを可能にする。
【選択図】 図2
Description
本発明は、このような従来の問題点を解決する分散処理の仕組みを提供することを、主たる課題とする。
本発明の処理管理装置は、それぞれ依頼されたタスクを実行し、その実行結果を依頼元の指定先へ送信する機能を備えた複数の処理装置が接続可能なネットワークに接続される処理管理装置であって;予め想定されるタスクのサイズ又は種類に応じた数の処理装置を単一又は複数種類のクラスタとして分類したクラスタリストと、個々のクラスタとのネットワーク通信を可能にするための通信設定情報とがリストアップされている所定のメモリへのアクセスを可能にする第1管理手段と;ネットワーク通信によりいずれかの前記処理装置からタスク要求を受け付けたときに当該タスクのサイズ又は種類に適合するクラスタを前記クラスタリストを参照することにより特定し、特定したクラスタに対して当該タスクを割り当てる割当手段と;この割当手段でタスクを割り当てたクラスタと前記タスク要求を行った要求元処理装置の少なくとも一方に他方の前記通信設定情報を伝達することにより、当該クラスタと前記要求元処理装置との間のネットワーク通信によるダイレクトな前記実行結果の受け渡しを可能にする第2管理手段と;を有するものである。
前記処理管理装置は;予め想定されるタスクのサイズ又は種類に応じた数の処理装置を単一又は複数種類のクラスタとして分類したクラスタリストと、個々のクラスタとのネットワーク通信を可能にするための通信設定情報とがリストアップされている所定のメモリへのアクセスを可能にする第1管理手段と;ネットワーク通信によりいずれかの前記処理装置からタスク要求を受け付けたときに当該タスクのサイズ又は種類に適合するクラスタを前記クラスタリストを参照することにより特定し、特定したクラスタに対して当該タスクを割り当てる割当手段と;この割当手段でタスクを割り当てたクラスタと前記タスク要求を行った要求元処理装置の少なくとも一方に他方の前記通信設定情報を送信することにより、当該クラスタと前記要求元処理装置との間のネットワーク通信によるダイレクトな前記実行結果の受け渡しを可能にする第2管理手段と;を有するものである。
<ネットワーク型コンピュータ・システムの概要>
図1は、本発明が適用されるコンピュータ・システム101の全体図が示されている。このコンピュータ・システム101は、ネットワーク104を含んでいる。ネットワーク104の例としては、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)、インターネットのようなグローバルネットワーク、あるいは他のコンピュータ・ネットワークが挙げられる。
ネットワーク104には、複数のコンピュータ装置の各々がそれぞれ任意のタイミングで接続して、他のコンピュータ装置と双方向の通信を行うことができる。コンピュータ装置の例としては、パーソナルコンピュータ106、サーバコンピュータ108、通信機能付のゲームコンソール110、PDA112及びその他の有線または無線コンピュータとコンピューティング・デバイスなどが含まれる。
次に、コンピュータ装置のアーキテクチャを明らかにする。まず、各コンピュータ装置が有するPEの構造例を図2を参照して説明する。
なお、図2及び図3では図示していないが、画像処理を行うためのピクセル・エンジン、画像用キャッシュ、ディスプレイへの表示コントローラ等を含んで、PE201あるいはBE301を構成することもできる。このような付加的な機能は、後述するリソース管理において重要となる。
以上のように構成されるコンピュータ装置は、ネットワーク104に接続されている任意のタイミングで、ネットワーク104上の他のコンピュータ装置に対してタスクを依頼したり、あるいは、依頼されて自己が行ったタスクの実行結果等を伝達するための通信データを生成する。この通信データには、タスクの依頼内容、タスクを実行するための処理プログラム、データ、実行結果あるいは後続タスクの内容を伝達する指定先の通信設定情報など、様々な種類の情報が含まれる。この実施形態では、これらの様々な種類の情報を所定のデータ構造のもとでパケット化し、このパケットをコンピュータ装置相互で受け渡しするようにする。
なお、上記の場合、SPUのローカル・メモリ406に、プログラム・カウンタと、スタックと、処理プログラムを実行するために必要な他のソフトウェア・エレメントとが含まれるようにしても良い。
パケットの受け渡しに際しては、常にDRAMを介さなければならないというものでもない。すなわち、コンピュータ装置が図2のようなPEを一つだけ有する場合はSPUのローカル・メモリ406に直接ロードされるようにし、他方、コンピュータ装置が図3のようなBEを有する場合は、I/O317から各SPUのローカル・メモリ406に直接ロードされるようにして、それぞれのSPUによって処理されるようにしても良い。
なお、タスク依頼先のSPUにタスク実行に必要な処理プログラムが存在する場合には、処理プログラム2336は不要となる。
これらのDMAコマンド2340、2350、2355、2358は、例えば、図6に示されるようなものである。
次に、図1に示したコンピュータ・システム101の運用形態の一例を説明する。
上述したように、ネットワーク104に接続される各コンピュータ装置は、共通構造のPEと共通のISAとを有する。そのため、ネットワーク104に接続されているコンピュータ装置間のアーキテクチャの相違は吸収され、ネットワーク104には、図7に示されるように、各PEに含まれる多数のSPUの各々があたかも情報処理の細胞(Cell)のように機能する大規模情報処理統合体WOが形成される。
分散処理の一形態として、グループ間で共通にアクセス可能な共有空間を構築し、あるコンピュータ装置を操作するユーザが、そのコンピュータ装置のいくつかのSPUのリソースを通じて、共有空間にアクセスすることができる。図7において、G01〜G04は、それぞれ、大規模情報処理統合体WOにおける複数のSPUのグループを示している。
図10の上段を参照すると、4つのSPUの組み合わせからなるSPUクラスタの具体例が示されている。SPUクラスタは、SPUの数(size)、タスクサイズ(length)に応じて予め定められているテーブル7031に基づいて作成される。図10上段の例では、SPUが4つなので、テーブル7031の「SIZE」が「4」のデータに基づいてSPUクラスタが生成されている。クラスタリスト705の記録内容は、随時、更新される。テーブル7031におけるSPUの数(size)は、任意の数値ではなく、全体のクラスタ数に対する割合を表す関数等で表現されていても良い。
<program="ビデオ用プログラム" name="video" />
<program="オーディオ用プログラム" name="audio" />
<program="パケット化プログラム" name="packet" />
<sub from="video.Video_OUT" to="packet.Video_IN" />
<sub from="auido.AUdio_OUT" to="packet.Autdio_IN" />
<data file="video_data" to="video.Data_IN" />
<data file="audio_data" to="audio.DATA_IN" />
<data file="packet_data" from="packet.DATA_OUT" />
</映像処理>
(1)検索の引数がタスクサイズのみとなる場合、すなわち、処理能力値がすべてのSPUで共通の場合、ごく簡易な例としては、タスクサイズが一致するクラスタリストを選択し、クラスタリスト内で識別情報がvalidである先頭のクラスタを割り当てる。ネットワーク距離に基づいて最適かどうかを判定することもできる。この場合は、クラスタを構成するSPU間のすべての組み合わせについて、ネットワーク距離(相手のSPUに到達するまでに経由しなければならないホストの数)を算出し、ネットワーク距離の最大値が小さい順にクラスタリストを作成し、クラスタリスト内で識別情報がvalidである先頭のクラスタを割り当てる。
(2)検索の引数がタスクサイズとタスクの種類になる場合は、例えば、タスクサイズに基づいて、クラスタリストを選択し、次いで、識別情報がvalidである各クラスタについてクラスタリストの先頭から、必要なタスク処理を備えたSPUが存在するかを順にチェックする。そして、最初に必要なタスク処理を実行できるSPU群を有するクラスタを返す。
PUは、共有空間に参加しているSPUの識別情報、各SPUの通信設定情報、各SPUの現在のリソース情報等を所定のメモリ領域にSPUの識別情報毎にリストアップして使用可能状態(valid)とする。他方、共有空間から脱退したSPUについては、リストアップされている情報を使用不能状態(invalid)に変更する。
この例では、大規模情報処理統合体WOを構成する、ある1つのSPU4001から、PU(#B)5003に、ビデオデータとオーディオデータとを合成してパッケージングして、自己の元に返して欲しいという内容のタスク要求が、パケットにより発信された場合の流れの例が示されている。
すなわち、ビデオ用プログラムはPU(#A)のSPU4003、オーディオ用プログラムはPU(#C)5005のSPU4005、パケット化プログラムはPU#AのSPU4007に配置する。その後、データパスを、各プログラム内に設定する。
「video.VIDEO_OUT -> packet.VIDEO_IN」
SPUの割当情報に基づきこの結果は、以下のように変換される。
「PU#A:SPU#●:VIDEO_OUT -> PU#B:SPU#○:VIDEO_IN」
「192.168:0.1:10001:VIDEO_OUT -> 192.168.0.2:10002:VIDEO_IN」
SPU4003を管理するPU(#A)5001及びSPU4005を管理するPU(#C)5003は、それぞれ、ネットワークインタフェースからの割込を受けて、パケットを受け取り、SPU4003,4005のローカル・メモリに、そのパケットの内容を書き込む。SPU4003,4005は、これにより、自己に依頼されたタスクを実行する。SPU4003,4005によるタスクの実行結果はパケット用プログラムと共にパケット化され、指定先であるSPU4007に伝達されるようにする(”5”)。SPU4007は、パッケージ用プログラムで、ビデオデータとオーディオデータとをパッケージ化し、その結果を各SPU4003、4005が指定した指定先であるSPU4001に向けて送信する(”6”)。これにより、SPU4001は、タスク要求に対応した実行結果を得ることができる。
なお、それぞれのPUは、パケットのヘッダ情報だけを解析することでパケットを受け取るべきSPUを特定し、PUは各SPUに対して必要なパケットデータをネットワークインタフェース或いはDRAM上から取得するように依頼する実施の形態を採用することもできる。
すなわち、ビデオプログラム、オーディオプログラムと同様に”4”のメッセージによってパケット化プログラムをSPU4007で実行し、SPU4003,SPU4005からの実行結果パケットの待ち受け状態にする。SPU4003,SPU4005は、実行結果をパケット化し、これをSPU4007に送信する。このように、予めすべてのプログラムをSPU4003,4005,4007に配置して、データのフローをつなぐタイプと、処理の進展に応じて先行するSPUで実行結果と後続のプログラムを共にパケット化するタイプの2種類の実施が可能である。
また、予め想定されるタスクサイズ毎にクラスタ化しておき、タスク要求時に最適なSPUクラスタを割り当てるようにしたので、SPU割当に要する時間も短縮化される。このような効果は、リアルタイム性が要求される用途では、極めて意義の大きなものとなる。
また、PU相当のインタフェースネットワークあるいは処理装置をネットワーク104上に配備し、あるSPUが、目的のSPUにダイレクトにアクセスするための通信設定情報等を、PUを介さずに、ネットワークインタフェースあるいは上記の処理装置に、能動的に取りに行くという構成も可能である。この場合、ネットワークインタフェースないし処理装置には、PUとほぼ同様のアーキテクチャ(プロセッサ等)と所定のプログラムとの協働によって、以下のような機能の全部又は一部の機能を形成するようにする。
(b)リソースアロケータ603又は同様の機能実現体に、ネットワーク通信により、タスクの実行に最適なSPUクラスタの割当を依頼し、あるいは自ら割り当てる機能。
(c)クラスタマネージャ605又は同様の機能実現体に、ネットワーク通信により、いずれかのSPUからタスク要求を受け付けたときに当該タスクのサイズ又は種類に適合するクラスタをクラスタリストを参照することにより特定し、特定したクラスタに対して当該タスクの割当を依頼し、あるいは自ら割り当てる機能。
(d)SPU又はSPUを管理するPUのネットワークアドレスを管理(自ら記録/更新するか、あるいは、記録されているサーバ等へのアクセスを行う)機能。
(e)最初のタスクの依頼内容とタスクの実行結果の伝達すべき指定先であるSPUの通信設定情報を含むパケットを、目的のSPUへ送信するための準備を行う機能、あるいは、実際にパケットをSPUへ送信する機能。
104・・・ネットワーク
106〜112・・・コンピュータ装置
203・・・PU
205・・・DMAC
207〜221・・・SPU
225・・・DRAM
301・・・BE
303〜309・・・PE
315・・・共用DRAM
2302・・・ネットワークを伝送するパケット
Claims (11)
- それぞれ依頼されたタスクを実行し、その実行結果を依頼元の指定先へ送信する機能を備えた複数の処理装置が接続可能なネットワークに接続される処理管理装置であって;
予め想定されるタスクのサイズ又は種類に応じた数の処理装置を単一又は複数種類のクラスタとして分類したクラスタリストと、個々のクラスタとのネットワーク通信を可能にするための通信設定情報とがリストアップされている所定のメモリへのアクセスを可能にする第1管理手段と;
ネットワーク通信によりいずれかの前記処理装置からタスク要求を受け付けたときに当該タスクのサイズ又は種類に適合するクラスタを前記クラスタリストを参照することにより特定し、特定したクラスタに対して当該タスクを割り当てる割当手段と;
この割当手段でタスクを割り当てたクラスタと前記タスク要求を行った要求元処理装置の少なくとも一方に他方の前記通信設定情報を伝達することにより、当該クラスタと前記要求元処理装置との間のネットワーク通信によるダイレクトな前記実行結果の受け渡しを可能にする第2管理手段と;
を有する処理管理装置。 - 前記メモリと、このメモリへの前記クラスタリストおよび個々のクラスタについての前記通信設定情報の登録を行うクラスタ管理手段を有する、
請求項1記載の処理管理装置。 - 前記タスクは、当該タスクの実行に続く後続タスクの実行依頼とその後続タスクの実行結果の指定先の情報を含む、
請求項1記載の処理管理装置。 - 前記第2管理手段は、前記特定したクラスタに対して前記受け付けたタスクの実行結果の指定先を含む当該タスクの実行を依頼する、
請求項3記載の処理管理装置。 - 前記第2管理手段は、前記要求元処理装置に、前記特定したクラスタへのダイレクトなタスクの実行を依頼させる、
請求項3記載の処理管理装置。 - それぞれ依頼されたタスクを実行し、その実行結果を依頼元の指定先へ送信する機能を備えた処理装置と、この処理装置と内部バスを介して接続された処理管理装置とを含み;
前記処理装置及び前記処理管理装置は、それぞれ前記内部バスを介してネットワークに接続されており;
前記処理管理装置は;
予め想定されるタスクのサイズ又は種類に応じた数の処理装置を単一又は複数種類のクラスタとして分類したクラスタリストと、個々のクラスタとのネットワーク通信を可能にするための通信設定情報とがリストアップされている所定のメモリへのアクセスを可能にする第1管理手段と;
ネットワーク通信によりいずれかの前記処理装置からタスク要求を受け付けたときに当該タスクのサイズ又は種類に適合するクラスタを前記クラスタリストを参照することにより特定し、特定したクラスタに対して当該タスクを割り当てる割当手段と;
この割当手段でタスクを割り当てたクラスタと前記タスク要求を行った要求元処理装置の少なくとも一方に他方の前記通信設定情報を送信することにより、当該クラスタと前記要求元処理装置との間のネットワーク通信によるダイレクトな前記実行結果の受け渡しを可能にする第2管理手段と;を有するものである、
コンピュータ・システム。 - それぞれ依頼されたタスクを実行し、その実行結果を依頼元の指定先へ送信する機能を備えた複数の処理装置が接続可能なネットワークに接続されるコンピュータ・システムに搭載されるデバイスであって;
所定のコンピュータプログラムを実行することにより、前記コンピュータ・システムを;
予め想定されるタスクのサイズ又は種類に応じた数の処理装置を単一又は複数種類のクラスタとして分類したクラスタリストと、個々のクラスタとのネットワーク通信を可能にするための通信設定情報とがリストアップされている所定のメモリへのアクセスを可能にする第1管理手段;
ネットワーク通信によりいずれかの前記処理装置からタスク要求を受け付けたときに当該タスクのサイズ又は種類に適合するクラスタを前記クラスタリストを参照することにより特定し、特定したクラスタに対して当該タスクを割り当てる割当手段;
この割当手段でタスクを割り当てたクラスタと前記タスク要求を行った要求元処理装置の少なくとも一方に他方の前記通信設定情報を伝達することにより、当該クラスタと前記要求元処理装置との間のネットワーク通信によるダイレクトな前記実行結果の受け渡しを可能にする第2管理手段;として動作させる、分散処理管理用のデバイス。 - それぞれ依頼されたタスクを実行し、実行結果を依頼元の指定先へ送信する機能を備えた複数の処理装置と、各処理装置との間でネットワークを通じて通信を行う処理管理装置との協働で行う分散処理方法であって、
前記処理管理装置が、
通信可能な複数の処理装置のうち、依頼されることが想定されるタスクのサイズ又は種類に応じた数の処理装置を予め単一又は複数種類のクラスタとして分類し、分類したクラスタリストを所定のメモリ領域に格納する段階と;
ネットワーク通信によりいずれかの前記処理装置からタスク要求を受け付けたときに、そのタスクのサイズ又は種類に適合するクラスタを前記クラスタリストより特定し、特定したクラスタに対して当該タスクを割り当てる段階と;
タスクを割り当てたクラスタと前記要求元処理装置の少なくとも一方に他方の前記通信設定情報を伝達することにより、当該クラスタと前記要求元処理装置との間のネットワーク通信によるダイレクトな前記実行結果の受け渡しを可能にする段階と;を有し、これにより、自己を介在させないダイレクトな前記タスクの実行結果の受け渡しを可能にする、
分散処理方法。 - 前記複数の処理装置のすべてが共通の構造のプロセッサ・エレメントを有する、
請求項8記載の分散処理方法。 - 前記複数の処理装置が有するプロセッサエレメントは、命令セット・アーキテクチャ(ISA)がすべて同じで、同じ命令セットに従って所要の処理を実行できるものである、
請求項9記載の分散処理方法。 - コンピュータを、それぞれ依頼されたタスクを実行し、その実行結果を依頼元の指定先へ送信する機能を備えた複数の処理装置が接続可能なネットワークに接続される処理管理装置として動作させるためのプログラムであって;
前記コンピュータを;
予め想定されるタスクのサイズ又は種類に応じた数の処理装置を単一又は複数種類のクラスタとして分類したクラスタリストと、個々のクラスタとのネットワーク通信を可能にするための通信設定情報とがリストアップされている所定のメモリへのアクセスを可能にする第1管理手段;
ネットワーク通信によりいずれかの前記処理装置からタスク要求を受け付けたときに当該タスクのサイズ又は種類に適合するクラスタを前記クラスタリストを参照することにより特定し、特定したクラスタに対して当該タスクを割り当てる割当手段;
この割当手段でタスクを割り当てたクラスタと前記タスク要求を行った要求元処理装置の少なくとも一方に他方の前記通信設定情報を伝達することにより、当該クラスタと前記要求元処理装置との間のネットワーク通信によるダイレクトな前記実行結果の受け渡しを可能にする第2管理手段;として機能させるためのコンピュータプログラム。
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