JP2012089103A - 計算資源制御装置及び計算資源制御プログラム - Google Patents

計算資源制御装置及び計算資源制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】計算要求を計算処理する計算資源の状態遷移を計算要求に応じて最適化することができる計算資源制御装置及び計算資源制御プログラムを提供する。
【解決手段】計算資源制御サーバ装置４は、計算要求に応じて休止状態の計算資源を起動する計算資源起動手段４００と、起動中の計算資源を起動待ち行列に加える起動待ち行列管理手段４０１と、起動待ち行列で起動した計算資源を計算要求に割り当てて計算処理可能な実行可能状態とする計算処理割当手段４０２と、計算処理が終了した計算資源を解放待ち行列に加え、解放待ち行列に加えられて予め定めた時間が経過した計算資源を休止状態とする解放待ち行列管理手段４０３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、計算資源制御装置及び計算資源制御プログラムに関する。
従来の計算資源制御装置として、コンピュータのメモリ容量、ハードディスク容量、ＣＰＵ（Central Processing Unit）処理能力、ネットワーク速度等のリソースが割り当てられた複数の計算資源と、計算資源を計算要求に割り当てて計算する情報処理部と、情報処理部による計算資源の使用表明に応じて複数の計算資源の一の計算資源を供給状態にし、情報処理部による計算資源の不使用表明に応じて供給状態の計算資源を非供給状態にする計算資源制御部とを有し、計算資源制御部は、複数の計算資源の状態を監視し、供給状態となっている計算資源があれば、その供給状態が予定時間を継続していれば、その計算資源の供給状態を非供給状態にするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３５７１００号公報
本発明の目的は、計算要求を計算処理する計算資源の状態遷移を計算要求に応じて最適化することができる計算資源制御装置及び計算資源制御プログラムを提供することにある。
［１］計算要求に応じて休止状態の計算資源を起動する起動手段と、起動中の前記計算資源を第１の待ち行列に加える第１の行列管理手段と、前記第１の待ち行列から出た前記計算資源を前記計算要求に割り当てて前記計算要求に対応する計算処理を実行させる割当手段と、前記計算処理が終了した前記計算資源を第２の待ち行列に加え、当該第２の待ち行列を出た前記計算資源を休止状態とする第２の行列管理手段とを有する計算資源制御装置。
［２］前記第２の行列管理手段は、前記第２の待ち行列に加えた前記計算資源に該当する計算要求を受け付けた場合、当該計算資源を当該計算要求に割り当てて前記計算要求に対応する計算処理を実行させる前記［１］に記載の計算資源制御装置。
［３］前記第１の行列管理手段は、前記第１の待ち行列に加えた前記計算資源に該当する計算要求が存在しない場合、当該計算資源を前記第２の待ち行列に加える前記［１］に記載の計算資源制御装置。
［４］前記第１の行列管理手段は、前記第１の待ち行列に加えた前記計算資源の再利用価値を評価し、当該計算資源を前記第２の待ち行列に加える順序位置を決定する前記［３］に記載の計算資源制御装置。
［５］前記第１の行列管理手段は、前記計算資源の再利用価値が予め定めた価値より低い場合、起動中の当該計算資源を休止状態とする前記［１］に記載の計算資源制御装置。
［６］コンピュータを、計算要求に応じて休止状態の計算資源を起動する起動手段と、起動中の前記計算資源を第１の待ち行列に加える第１の行列管理手段と、前記第１の待ち行列から出た前記計算資源を前記計算要求に割り当てて前記計算要求に対応する計算処理を実行させる割当手段と、前記計算処理が終了した前記計算資源を第２の待ち行列に加え、当該第２の待ち行列を出た前記計算資源を休止状態とする第２の行列管理手段として機能させるための計算資源制御プログラム。
請求項１又は６に係る発明によれば、計算要求を計算処理する計算資源の状態遷移を計算要求に応じて最適化することができる。
請求項２に係る発明によれば、計算処理が終了した計算資源を再利用することができる。
請求項３に係る発明によれば、起動処理を中断する前に計算資源を再利用することができる。
請求項４に係る発明によれば、起動処理を中断する前に再利用価値に基づいて計算資源を再利用することができる。
請求項５に係る発明によれば、再利用価値に基づいて計算資源の起動を中断することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る計算資源制御システムの構成の一例を示す図である。 図２は、計算資源制御サーバ装置の構成の一例を示すブロック図である。 図３は、計算資源制御サーバ装置によって制御される計算資源５の状態遷移を説明するための図である。 図４は、計算資源制御サーバ装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図５（ａ）〜（ｃ）は、計算資源制御サーバ装置が受け付ける計算要求数と、計算要求が発生してからその計算要求を計算処理するまでに要する待ち時間との関係をシミュレートした結果を示すグラフ図である。
（計算資源制御システムの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る計算資源制御システムの構成の一例を示す図である。
計算資源制御システム１は、ポータルサーバ装置２、サービス提供サーバ装置３、計算資源制御サーバ装置４、計算資源５、複合機６及び端末装置７等を有し、それぞれインターネット８によって互いに通信可能に接続される。計算資源制御サーバ装置４及び計算資源５は、ネットワーク９によって互いに接続されており、ファイヤーウォール８Ａによって外部装置からの通信を制限される。
ポータルサーバ装置２は、複合機６又は端末装置７等のクライアントに対し、サービス提供サーバ装置３のサービスを案内するポータルサイト等を提供する。
サービス提供サーバ装置３は、複合機６又は端末装置７から要求を受け付けて、ウェブアプリケーション等を動作させ、その動作に必要な計算要求を、後述する計算資源制御サーバ装置４が確保した計算資源５に実行させる。
計算資源制御サーバ装置４は、計算資源５を起動、解放、停止等することでその状態を制御する。
計算資源５は、コンピュータ等の情報処理装置が複数台設けられたものであり、それらのメモリ容量、ハードディスク容量、ＣＰＵ（Central Processing Unit）処理能力、ネットワーク速度等のリソースがサービス提供サーバ装置３の計算要求に割り当てて使用される。
複合機６は、サービス提供サーバ装置３に対するクライアント装置であり、印刷機能部、光学走査機能部、ファクシミリ機能部、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示部及び複数の操作キーを有する操作部等を有し、利用者の操作部に対する操作内容に応じてサービス提供サーバ装置３のウェブアプリケーションの実行を要求して、サービス提供サーバ装置３の計算結果に応じて表示部に操作用の画像等を表示する。また、複合機６は、計算結果に応じて光学走査機能部、印刷機能部及びファクシミリ機能部等を動作させてもよい。なお、複合機６は、単一のユニットのみならず、各機能部に対応した複数のユニットからなるものも含まれる。
端末装置７は、複合機６と同様にサービス提供サーバ装置３に対するクライアント装置であり、ＬＣＤ等の表示部、キーボード及びマウス等の操作部並びにＣＰＵ等からなる制御部等を有し、利用者の操作部に対する操作内容に応じてサービス提供サーバ装置３のウェブアプリケーションの実行を要求して、サービス提供サーバ装置３の計算結果に応じて表示部に操作用の画像等を表示する。
図２は、計算資源制御サーバ装置４の構成の一例を示すブロック図である。
計算資源制御サーバ装置４は、ＣＰＵ等から構成され各部を制御するとともに各種のプログラムを実行する制御部４０と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置から構成され情報を記憶する記憶部４１と、インターネット８を介して外部と通信する通信部４２とを有する。
制御部４０は、計算資源制御プログラム４１０を実行することで、計算資源起動手段４００、起動待ち行列管理手段４０１、計算処理割当手段４０２及び解放待ち行列管理手段４０３等として機能する。
計算資源起動手段４００は、サービス提供サーバ装置３の計算要求に応じた計算資源５に対し起動命令を送信する。
起動待ち行列管理手段４０１は、計算資源起動手段４００によって起動準備の状態となった計算資源５を起動待ち行列に加える。
計算処理割当手段４０２は、起動待ち行列において起動した計算資源５を行列の並び順に実行可能状態とし、サービス提供サーバ装置３の計算要求に割り当てて計算処理を実行させる。
解放待ち行列管理手段４０３は、計算要求の計算処理が終了した計算資源５又は実行可能状態のまま予め定めた時間を経過した計算資源５を解放し、解放待ち行列に加え、一定時間が経過するとその計算資源５を休止状態とする。
記憶部４１は、制御部４０を上述した手段４００〜４０３として動作させる計算資源制御プログラム４１０及び待ち行列管理情報４１１等の情報を格納する。
（動作）
以下に、計算資源制御システムの動作を各図を参照しつつ説明する。
（１）計算資源制御システムの基本動作
まず、利用者は、ウェブアプリケーションを利用するため、複合機６又は端末装置７を操作する。複合機６又は端末装置７は、インターネット８及びポータルサーバ装置２を介してサービス提供サーバ装置３と通信し、ウェブアプリケーションを起動するよう要求する。
サービス提供サーバ装置３は、複合機６又は端末装置７の要求を受信し、ウェブアプリケーションを起動する。
ウェブアプリケーションは、複合機６又は端末装置７の要求に応じて複合機６又は端末装置７の表示部において表示する画像情報等を生成して複合機６又は端末装置７に送信し、複合機６又は端末装置７は、その画像情報等を受信して表示部に画像を表示する。また、ウェブアプリケーションは、特定のプログラム等の実行結果を複合機６又は端末装置７に送信し、複合機６又は端末装置７は、プログラムの実行結果に応じて動作する。
以上の動作を繰り返し、利用者はウェブアプリケーションを利用する。
また、サービス提供サーバ装置３のウェブアプリケーションは、計算資源制御サーバ装置４に対して計算要求することで、その動作を実行する。計算資源制御サーバ装置４は、計算要求に応じて計算資源を割り当てることで計算処理を実行する。なお、ウェブアプリケーションは、複数の計算要求が存在する場合、それらの生成された順に計算要求待ち行列Ｓ５（図３）に追加して、順番に計算資源５に要求する。
（２）計算資源制御サーバ装置の動作
図４は、計算資源制御サーバ装置４の動作の一例を示すフローチャートである。
図３は、計算資源制御サーバ装置４によって制御される計算資源５の状態遷移を説明するための図である。
計算資源５０１〜５０４のハッチングの種類は、それぞれ計算資源５の状態を示す。また、計算資源５０１〜５０４のそれぞれの形状は、計算処理可能な計算要求の種類又は要求に必要な処理能力を示しており、形状の一致した計算要求３０５のみ計算処理することができるものとする。
まず、計算資源制御サーバ装置４の計算処理割当手段４０２は、サービス提供サーバ装置３から計算要求を受け付ける（Ｓ１０）。
ステップＳ１１において、計算資源制御サーバ装置４の計算処理割当手段４０２は、受け付けた計算要求の種類と一致する計算資源５０4が解放待ち行列Ｓ４の中に存在するか確認し、存在しない場合（Ｓ１１；Ｎｏ）、計算資源起動手段４００は、休止状態Ｓ１にある計算資源５０１のうち受け付けた計算要求の種類と一致する計算資源５０１を起動Ａ１するよう指示する（Ｓ１９）とともに、受け付けた計算要求を計算待ち行列Ｓ５の最後尾に追加して計算要求３０５とする。
起動待ち行列管理手段４０１は、計算資源起動手段４００によって起動された計算資源５０２を起動待ち行列Ｓ２の最後尾に追加し、起動に要する時間、例えば、１０分経過するか、後述する代替資源割当通知を受けるまで待つ（Ｓ２０）。起動待ち行列管理手段４０１は、予め定められた時間経過するか代替資源割当通知を受けると、該当する計算資源５０２が起動完了しているか確認する。計算資源５０２の起動が完了していた場合、（Ｓ２１；Ｙｅｓ）、起動した計算資源５０２に対応する計算要求３０５を計算待ち行列Ｓ４から取り出すとともに、起動した計算資源を実行可能状態Ｓ３とし（すなわち計算資源５０２を計算資源５０３とし）、取り出した計算要求３０５に割り当てる（Ｓ１２）。計算資源５０３は、計算処理を実行する（Ｓ１３）。
ステップＳ１１において、受け付けた計算要求と種類が一致する計算資源５０４が解放待ち行列Ｓ４の中に存在する場合（Ｓ１１；Ｙｅｓ）、計算資源制御サーバ装置４の計算処理割当手段４０２は、受け付けた計算要求と種類が一致する計算資源５０４を実行可能状態Ｓ３に復帰Ａ７させて計算資源５０３とし、受け付けた計算要求に対して復帰Ａ７させた計算資源５０３を割り当てる（Ｓ１２）。受け付けた計算要求を割り当てられた計算資源５０３は、計算処理を実行する（Ｓ１３）。受け付けた計算要求と種類が一致する計算資源５０４が解放待ち行列Ｓ４の中に複数存在する場合には、解放待ち行列Ｓ４の中で最も前の計算資源５０４に対して受け付けた計算要求を割り当てると良い。
計算資源５０３による計算処理（Ｓ１３）が終了すると、計算資源制御サーバ装置４の計算処理割当手段４０２は、計算処理の終了した計算資源５０３の種類と一致する計算要求３０５が存在するか、計算要求待ち行列Ｓ５を調べる。計算処理の終了した計算資源５０３の種類と一致する計算要求３０５が計算要求待ち行列Ｓ５に存在する場合（Ｓ１４；Ｙｅｓ）、その計算資源５０３を起動待ち行列Ｓ２で起動待ち中の計算資源５０２の代替の代替計算資源として計算要求３０５に対して割り当てるとともに、起動待ち行列Ｓ２で起動待ち中の計算資源５０２の代替の代替計算資源として、計算要求３０５に対して計算資源５０３を割り当てた旨を、起動待ち行列管理手段４０１に通知する（代替資源割当通知）（Ｓ１８）。なお、計算処理が終了した計算資源５０３と種類が一致する計算要求３０５が計算要求待ち行列Ｓ５の中に複数存在する場合には、計算要求待ち行列Ｓ５の中で最も前の計算要求３０５を計算処理が終了した計算資源５０３に割り当てると良い。
計算処理の終了した計算資源５０３と種類が一致する計算要求３０５が計算要求待ち行列Ｓ５に存在しない場合（Ｓ１４；Ｎｏ）、その計算資源５０３を解放Ａ３し、解放待ち行列管理手段４０３は、解放待ち行列Ｓ４の最後尾に追加する（Ｓ１５）。
解放待ち行列管理手段４０３は、解放待ち行列Ｓ４の計算資源５０４と種類が一致する計算要求３０５が計算要求待ち行列Ｓ５に存在しないとき（Ｓ１６；Ｎｏ）であって、解放待ち行列Ｓ４に追加されてから予め定めた時間、例えば、２０分が経過したとき（Ｓ１７；Ｙｅｓ）、その計算資源５０４を休止Ａ４させて休止状態Ｓ１とする（Ｓ２４）。なお、解放待ち行列Ｓ４に追加されてから休止Ａ４されるまでの時間は、変更可能であり、ウェブアプリケーションの種類や、計算資源５の使用用途により自動で又は利用者の動作に応じて変更するものとしてもよい。
また、ステップＳ１６において、解放待ち行列Ｓ４の計算資源５０４と種類が一致する計算要求３０５が計算要求待ち行列Ｓ５に存在するとき（Ｓ１６；Ｙｅｓ）、解放待ち行列管理手段４０３は、その計算資源５０４を実行可能状態Ｓ３に復帰Ａ７し（すなわち計算資源５０３とし）、計算処理割当手段４０２は、計算要求３０５を割り当てるとともに、起動待ち行列Ｓ２で起動待ち中の計算資源５０２の代替の代替計算資源として、計算要求３０５に対して計算資源５０３を割り当てた旨を、起動待ち行列管理手段４０１に通知する（代替資源割当通知）（Ｓ１８）。
また、起動待ち行列管理手段４０１は、計算資源５０２が未だ起動していない状態である場合、すなわちＳ２０の最中に代替資源割当通知を受けた場合（Ｓ２１；Ｎｏ）、計算資源５０２の起動を継続すべきか判断する。起動を継続すべきと判断した場合（Ｓ２２；Ｙｅｓ）、計算資源５０２を保留Ａ６して、再利用価値を評価し、解放待ち行列Ｓ４への挿入位置を決める（Ｓ２３）。
ステップＳ２１で起動を継続すべきと判断するための条件は、例えば、計算資源５０２が起動待ち行列Ｓ２に追加されてからの経過時間をtとした場合、
Figure 2012089103
を満たす場合とする。但し、p(i)は、計算資源５０２と同一種類の計算要求の発生確率、f(x)は、(0<x<1)の区間で、xに反比例する関数、tcは固定値である。
また、ステップＳ２２で決める解放待ち行列Ｓ４への挿入位置は、
Figure 2012089103
と定義される再利用価値vRの値に基づいて決定する。但し、ta(i)は、計算資源５０２と同一種類の計算要求のうち前回の計算処理からの経過時間、V(x,y)及びg(x)は増加関数である。
Ｓ２２において起動待ち行列管理手段４０１は、計算資源５０２の起動を継続しないと判断した場合（Ｓ２２；Ｎｏ）、計算資源５０２の起動を中断Ａ５して、再び休止状態Ｓ１とする（Ｓ２４）。
ステップＳ２１で起動を中断すべきと判断するための条件は、計算資源５０２が起動待ち行列Ｓ２に追加されてからの経過時間をtとした場合、
Figure 2012089103
を満たす場合とする。
（３）計算資源割り当てまでの待ち時間
図５（ａ）〜（ｃ）は、計算資源制御サーバ装置４が受け付ける計算要求数と、計算要求が発生してからその計算要求を計算処理するまでに要する待ち時間との関係をシミュレートした結果を示すグラフ図である。
図５（ａ）は、実行可能状態Ｓ３の計算資源５０３が計算処理を終了した後に、一定時間、同一種類の計算要求３０５がなかった場合であって、解放待ち行列Ｓ４を経ずに実行可能状態Ｓ３から休止状態Ｓ１へ休止する場合をシミュレートした結果を示す。このとき、計算要求が発生してからその計算要求を計算処理するまでに要する平均待ち時間は、約２０分となる。
図５（ｂ）は、計算資源５０４が解放待ち行列Ｓ４に追加されてから休止Ａ４されるまでの時間を２０分とした場合をシミュレートした結果を示す。このとき、計算要求が発生してからその計算要求を計算処理するまでに要する平均待ち時間は、約１２分となる。
図５（ｃ）は、計算資源５０４が解放待ち行列Ｓ４に追加されてから休止Ａ４されるまでの時間を２００分とした場合をシミュレートした結果を示す。このとき、計算要求が発生してからその計算要求を計算処理するまでに要する平均待ち時間は、約１０分となり、図５（ｂ）の場合に比べて平均待ち時間は短縮される。
しかし、上記図５（ｃ）の場合、解放待ち行列の長さが２００分と長いため、一般に計算資源が起動中の状態、つまり休止状態Ｓ１以外の状態に利用者側に課金が発生するシステムにおいては、解放待ち行列の長さが過剰に長いものは運用のための費用が増大する。以上を踏まえ、計算資源制御システム１の利用者は、解放待ち行列の長さと平均待ち時間とのバランスにおいてシステムを調整する。
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能である。
また、上記実施の形態で使用される計算資源制御プログラム４１０は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体から装置内の記憶部に読み込んでも良く、インターネット等のネットワークに接続されているサーバ装置等から装置内の記憶部にダウンロードしてもよい。また、上記実施の形態で使用される手段４００〜４０３の一部または全部をＡＳＩＣ等のハードウェアによって実現してもよい。
１…計算資源制御システム、２…ポータルサーバ装置、３…サービス提供サーバ装置、４…計算資源制御サーバ装置、５…計算資源、６…複合機、７…端末装置、８…インターネット、８Ａ…ファイヤーウォール、９…ネットワーク、４０…制御部、４１…記憶部、４２…通信部、３０５…計算要求、４００…計算資源起動手段、４０１…起動待ち行列管理手段、４０２…計算処理割当手段、４０３…解放待ち行列管理手段、４１０…計算資源制御プログラム、４１１…待ち行列管理情報

Claims (6)

  1. 計算要求に応じて休止状態の計算資源を起動する起動手段と、
    起動中の前記計算資源を第１の待ち行列に加える第１の行列管理手段と、
    前記第１の待ち行列から出た前記計算資源を前記計算要求に割り当てて前記計算要求に対応する計算処理を実行させる割当手段と、
    前記計算処理が終了した前記計算資源を第２の待ち行列に加え、当該第２の待ち行列を出た前記計算資源を休止状態とする第２の行列管理手段とを有する計算資源制御装置。
  2. 前記第２の行列管理手段は、前記第２の待ち行列に加えた前記計算資源に該当する計算要求を受け付けた場合、当該計算資源を当該計算要求に割り当てて前記計算要求に対応する計算処理を実行させる請求項１に記載の計算資源制御装置。
  3. 前記第１の行列管理手段は、前記第１の待ち行列に加えた前記計算資源に該当する計算要求が存在しない場合、当該計算資源を前記第２の待ち行列に加える請求項１に記載の計算資源制御装置。
  4. 前記第１の行列管理手段は、前記第１の待ち行列に加えた前記計算資源の再利用価値を評価し、当該計算資源を前記第２の待ち行列に加える順序位置を決定する請求項３に記載の計算資源制御装置。
  5. 前記第１の行列管理手段は、前記計算資源の再利用価値が予め定めた価値より低い場合、起動中の当該計算資源を休止状態とする請求項１に記載の計算資源制御装置。
  6. コンピュータを、
    計算要求に応じて休止状態の計算資源を起動する起動手段と、
    起動中の前記計算資源を第１の待ち行列に加える第１の行列管理手段と、
    前記第１の待ち行列から出た前記計算資源を前記計算要求に割り当てて前記計算要求に対応する計算処理を実行させる割当手段と、
    前記計算処理が終了した前記計算資源を第２の待ち行列に加え、当該第２の待ち行列を出た前記計算資源を休止状態とする第２の行列管理手段として機能させるための計算資源制御プログラム。
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