JP2013196176A - 排他制御システム、排他制御方法および排他制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 排他制御回路が多重化された排他制御システムにおいて、排他的アクセス制御の処理、性能を向上することを目的とする。
【解決手段】本発明による排他制御システムの中継装置２００は、排他制御回路３１０および排他制御回路３２０から収集した命令振り分け情報を元に、ホストがアクセスするデータに対する排他的アクセス制御を担当する排他制御回路３１０または３２０を特定し特定した排他制御回路にロック命令を振り分けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排他制御システム、排他制御方法および排他制御プログラムに関し、特に、排他制御が多重化された排他制御システム、排他制御方法および排他制御プログラムに関する。

一般的に、排他制御装置とは、図７に示すように、複数のホストプロセッサ（以下、単に、「ホスト」とも言う。）１００および１０１から構成されるクラスタシステムにおいて、ホスト間で共有されるディスク装置等のデータ記憶装置４００に対するホスト間でのアクセスの衝突（同時アクセス等）を防ぐ装置である。

一例として、あるホスト１００内のあるプロセス（図示せず）（ここでは、このプロセスを識別するプロセスＩＤを「プロセス１０」とする。）がデータ記憶装置４００上のひとつのファイルを更新する場合について説明する。

排他制御装置３００は、ロック情報テーブルを有する排他制御回路３１０を含み、記憶装置４００内の各ファイルのロック状態を管理している。まず、ホスト１００内の当該プロセスは、ファイルＡ１にアクセスする前に、そのアクセス対象のファイルに割り当てられたファイル識別子（「ファイル名」とも言われる。ここでは、「ファイルＡ１」であるとする。）を含むロック命令を排他制御装置３００に発行する。ロック命令を受け取った排他制御装置３００内の排他制御回路３１０はロック情報テーブル内のロック情報を参照し、ロック命令内の識別子（ファイルＡ１）に基づき当該ファイルのロック状態を確認する。ここで、ロック情報テーブルは、各ファイルのファイル識別子が登録されるファイル識別子欄と、ファイル識別子欄に登録された各ファイルがロックされているか否かを示す情報が登録されるロック状態欄と、ファイルをロックしているホストを示すホストＩＤが登録されたホストＩＤ欄と、ファイルをロックしているプロセスのプロセスＩＤが登録されたプロセスＩＤ欄とを有する。

排他制御装置３００は、当該ファイルを他のホスト１０１がロックしていなければ、ロック情報テーブル内のファイル識別子欄が「ファイルＡ１」であるもののロック状態欄を「ＯＮ」に更新して、さらにホストＩＤ欄に「ホスト１００」、プロセスＩＤ欄に「プロセス１０」とそれぞれ登録する。これにより、ファイルＡ１がホスト１００内のプロセス１０によりロックされていることが、ロック情報テーブルに反映されたことになる。

その後、装置３００はロックが成功したことをホスト１００に通知する。一方、もし、ファイルＡ１がホスト１０１によりロックされていた場合には、装置３００はロック不可であったことをホスト１００に通知する。

ホスト１００はロック成功が通知されたら、当該ファイルを更新し、更新完了後に排他制御装置３００に当該ファイルのファイル識別子を含むアンロック命令を発行する。アンロック命令を受け取った排他制御装置３００はロック情報テーブルのロック状態欄のファイルＡ１に対応する箇所を「ＯＦＦ」に更新し、ホストＩＤ欄に登録されている「ホスト１００」とプロセスＩＤ欄に登録されている「プロセス１０」を消去する。

関連技術として、記憶装置が排他制御機能を有しているか否かに関わらず計算機が記憶領域へ排他的にアクセスすることができる計算機システム、排他制御方法が特許文献１に記載されている。

さらに、関連技術として、特許文献２は、資源管理ノードでの共有資源の排他制御の負荷を減らすことを目的にした排他制御方法および計算機システムを開示している。

また、一般的な排他制御装置として、排他制御機能が二重化されたものが知られている。排他制御装置はクラスタシステムのコア装置のため排他制御装置がダウンするとシステム全体のダウンになる。

それを防ぐため、図８に示すように、各ホスト１００および１０１と排他制御装置３００とのインタフェースを二重化するとともに、排他制御装置３００内の排他制御機能を二重化（排他制御回路３１０と排他制御回路３２０）して耐故障性を向上する技術が知られている 。

図８に示すシステムでは、排他制御装置３００内の二重化された排他制御回路３１０および３２０はそれぞれ異なる、データ記憶装置内のファイルに対する排他的アクセス制御を担当する。すなわち、例えば、システム起動時に、どちらの排他制御回路がどのファイルの排他的アクセス制御を担当するかを決定する。例えば、排他制御回路３１０にデータ記憶装置４００内の奇数番号のファイル識別子を有するファイルを担当させ、排他制御回路３２０に偶数番号のファイル識別子を有するファイルを担当させるといった具合である。担当させるファイルの決め方はこれに限定されることはなく、様々な決め方があることは言うまでもない。

このように二重化がされていると、排他制御回路３１０または３２０に障害が発生した場合には、正常な排他制御回路が故障した排他制御回路の担当していたファイルの排他的アクセス制御を引き継いで担当する。

そのためには、障害が発生した排他制御回路が担当していたファイルのロック情報が必要となる。

次に、図８に示すシステムの動作について図９も参照して説明する。

まず、いずれかのホスト内のあるプロセスが、記憶装置４００内のあるファイルに対してアクセスするために、事前にロック命令を排他制御回路３１０または３２０に送信する。このとき、当該ホストも当該プロセスもどちらの排他制御回路にロック命令を送信するかを意識しない（例えば、当該ホストと排他制御回路３１０との間の回線および当該ホストと排他制御回路３２０との間の回線のうちの空いているほうの回線を使用して送信したり、ランダムにいずれかの回線を使用して送信したりしている）。

ここで、図９（１）に示すように、回路３１０が担当するファイルに対するロック命令が回路３１０に送信された場合には、図８の回路３１０での処理と同様の処理が行われ、その結果（すなわち、ロック情報テーブルの更新結果）が排他制御回路３２０に送られる。この結果を受け取った回路３２０は、その結果に基づき回路３２０内のロック情報テーブルを更新する。この結果、回路３１０のロック情報テーブルと回路３２０のロック情報テーブルとは常に同一内容に保たれる。

その後、回路３１０はロックが成功したか否かをロック命令を送信したホストのプロセスに通知する。

一方、図９（２）に示すように、回路３１０に回路３２０が担当のファイルに対するロック命令が送信されてきた場合には、回路３２０にロック命令を転送し、これに応答して、回路３２０は、上述した回路３１０と同様の処理が行われる。

なお、図８のシステムで用いるロック情報テーブルには、各ファイルのファイル識別子が登録されたファイル識別欄と、自排他制御回路がファイル識別子欄に登録されたファイル識別子のファイルの排他的アクセス制御を担当するか否かを示すフラグが登録された担当フラグ欄と、ファイルがロックされているか否か示すロック状態欄と、ファイルをロックしているホストを示すホストＩＤ、プロセスＩＤ（ホストＩＤで示されるホスト内のプロセスを識別する情報）とを有する。回路３１０および３２０は担当フラグ欄を参照して、ロック命令に含まれるファイル識別子のファイルを自身で処理すべきか否かを判断する。

特開２００３−１９６１４０号公報 特開平０９−０６２６３４号公報

上述したように、図８に記載の排他制御システムにおいては、ホストからロック命令を受け取った排他制御回路３１０および３２０のそれぞれが、ホストから受け取ったロック命令を解析し、自身が担当するファイルに対するロック命令であれば自身で処理するが、そうでなければその命令を他の排他制御回路に送るという処理を行わなければならず、余計な処理が増えるだけでなく、その分、当該他の排他制御回路での処理が遅れるため全体的に処理性能の低下を招くという問題点がある。

また、特許文献１および特許文献２記載の技術では、二重化された排他制御制御については全く考慮されていない。

本発明の目的は、上述した問題点を解決する排他制御システム、排他制御方法および排他制御プログラムを提供することにある。

本発明の排他制御システムは、それぞれを特定するための識別子が割り当てられた複数のデータを記憶したデータ記憶装置内の各前記データへの複数のアクセス元からの排他的アクセスを制御する排他制御システムにおいて、それぞれが、自身が担当する前記データへの排他的アクセスを許可するか否かの判定を行う複数の排他制御手段と、前記複数のアクセス元のうちの一つから前記ロック命令を受信し、該ロック命令に含まれる前記識別子で特定されるデータを担当する前記排他制御手段に該ロック命令を送信し、当該ロック命令を受信した前記排他制御手段に、当該ロック命令に含まれる前記識別子で特定される前記データへの排他的アクセスを許可するか否かの判定を行わせる中継手段とから構成される。

本発明の排他制御方法は、それぞれを特定するための識別子が割り当てられた複数のデータを記憶したデータ記憶装置内の各前記データへの複数のアクセス元からの排他的アクセスを制御する排他制御方法において、前記複数のアクセス元のうちの一つから前記識別子を含むロック命令を受信し、該ロック命令に含まれる前記識別子で特定されるデータを担当する、複数の排他制御手段のうちの一つに該ロック命令を送信する送信ステップと、前記送信ステップで前記ロック命令が送信されてきた前記排他制御手段に、当該ロック命令に含まれる前記識別子で特定される前記データへの排他的アクセスを許可するか否かの判定を行わせるステップとを含む。

本発明の排他制御プログラムは、それぞれを特定するための識別子が割り当てられた複数のデータを記憶したデータ記憶装置内の各前記データへの複数のアクセス元からの排他的アクセスを制御する排他制御システムにおいて、前記複数のアクセス元のうちの一つから前記識別子を含むロック命令を受信し、該ロック命令に含まれる前記識別子で特定されるデータを担当する、複数の排他制御手段のうちの一つに該ロック命令を送信する送信処理と、前記送信処理で前記ロック命令が送信されてきた前記排他制御手段に、当該ロック命令に含まれる前記識別子で特定される前記データへの排他的アクセスを許可するか否かの判定を行わせる処理とをコンピュータに実行させる。

本発明には、排他的アクセス制御の処理性能を向上できるという効果がある。

本発明の第１の実施形態のブロック図である。 本発明の第１の実施形態における中継装置を示すブロック図である。 情報収集時の中継装置の動作を示すフローチャートである。 命令受信時の中継装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における命令処理フローを示す図である。 本発明の第２の実施形態のブロック図である。 一般的な排他制御装置のブロック図である。 一般的な二重化された排他制御システムのブロック図である。 図８に示したシステムの命令処理フローを示す図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。

図１において、本実施形態は、複数のホスト１００および１０１と、中継装置２００と、排他制御装置３００と、ディスク装置等のデータ記憶装置４００とから構成される。

また、ホスト１００および１０１にはアプリケーション（図１ではＡＰと記述）１１０が少なくとも一つ存在する。

排他制御装置３００は、排他制御回路３１０と排他制御回路３２０とを備える。排他制御回路３１０と排他制御回路３２０は二重化されている。排他制御回路３１０および排他制御回路３２０は、図８に示した回路３１０および３２０とそれぞれ同様の構成を有し、動作も同様であるためその詳細な説明は省略する。

ホスト１００および１０１は、回線を介して中継装置２００と接続されている。

中継装置２００は、排他制御装置３００の排他制御回路３１０および排他制御回路３２０の両方に回線を介して接続されている。

データ記憶装置４００は、ホスト間、アプリケーション間またはプロセス間で共有して使用されるディスク装置等であり、これらホスト、アプリケーションまたはプロセスにより排他的にアクセスされるファイル等のデータが含まれる。

これらデータにアクセスするホスト、アプリケーションおよびプロセス等は、「アクセス元」とも称される。

図２は中継装置２００の詳細を示す図である。

中継装置２００は、命令振り分け情報収集部２１０、記憶部２２０、命令解析部２３０、振り分け判別部２４０および命令振り分け部２５０から構成される。

記憶部２２０の内部には振り分け情報２２１が存在する。

命令振り分け情報収集部２１０は、排他制御回路３１０および排他制御回路３２０から命令振り分け情報を収集し、記憶部２２０に振り分け情報２２１として書き込む。

命令振り分け情報とは、各排他制御回路と当該排他制御回路が排他的アクセス制御を担当するデータ（例えば、「ファイル」。以下では、「ファイル」を一例として説明するが、これに限定されるものではない。）の識別子との対応関係を示すものであり、記憶部２２０にはこの対応関係をまとめたテーブルとして記憶されている。

また、このようなテーブルという形ではなく、予め定めた規則を振り分け情報としても良い。

例えば、ファイルの識別子はファイル単位に付与される連続番号であり、排他制御回路３１０は偶数番号のファイル識別子を割り当てられたファイルを、また、排他制御回路３２０は奇数番号のファイル識別子を割り当てられたファイルを担当することにしても良いし、その他の規則等に基づいてそれぞれの担当を定めても良い。

命令解析部２３０は、ホスト１００および１０１からのロック命令を解析する。このロック命令は、排他的アクセスの対象としたいファイルのファイル識別子を含む。

振り分け判別部２４０は、命令解析部２３０の解析結果に基づき、振り分け情報２２１を参照し、担当する排他制御回路を特定する。

命令振り分け部２５０は、振り分け判別部２４０が特定した排他制御回路にホスト１００および１０１からのロック命令を振り分ける。

次に、図３および図４を参照して図２の中継装置２００のの動作を詳細に説明する。

図３は中継装置２００による情報収集時の動作フローを示す。

中継装置２００の起動時またはあらかじめ定めたタイミングで、命令振り分け情報収集部２１０は、排他制御回路３１０および排他制御回路３２０から振り分け情報を収集する（ステップＡ１）。命令振り分け情報収集部２１０は、収集した情報を記憶部２２０に振り分け情報２２１として格納する（ステップＡ２）。

図４は中継装置２００がホスト１００またはホスト１０１（またはそれらホスト上のアプリケーションやプロセス）（ここでは、簡単のため、ホストとして説明する。）からロック命令を受信した時の動作フローを示す。

中継装置２００は、ホスト１００またはホスト１０１からロック命令を受け取る（ステップＢ１）。

命令解析部２３０は、ホスト１００またはホスト１０１から受け取ったロック命令を解析し、このロック命令に含まれるファイル識別子を抽出する（ステップＢ２）。

次に、振り分け判別部２４０は、記憶部２２０の振り分け情報２２１を参照して、排他制御回路３１０および排他制御回路３２０のうちのどちらの排他制御回路で処理を担当するかを特定する（ステップＢ３）。

命令振り分け部２５０は、振り分け判別部２４０で特定した排他制御回路にのみロック命令を発行する（ステップＢ４）。

次に、図１に示すシステムの動作について図５も参照して説明する。

まず、いずれかのホスト内のあるプロセスが、記憶装置４００内のあるファイルに対してアクセスするために、事前にロック命令を中継装置２００に送信する。

ここで、図５（１）に示すように、回路３１０が担当するファイルに対するロック命令は、中継装置２００の図４の処理により、回路３１０に送信される。回路３１０では、図８の回路３１０での処理と同様の処理が行われ、その結果（すなわち、ロック情報テーブルの更新結果）が排他制御回路３２０に送られる。この結果を受け取った回路３２０は、その結果に基づき回路３２０内のロック情報テーブルを更新する。この結果、回路３１０のロック情報テーブルと回路３２０のロック情報テーブルとは常に同一内容に保たれる。

その後、回路３１０はロックが成功したか否かをロック命令を送信したホストのプロセスに通知する。

図５（２）に示すように、回路３２０が担当のファイルに対するロック命令は、回路３２０に送信され、上述した回路３１０と同様の処理が行われる。

各回路は、他の回路が担当するファイルに対するロック命令を受け取ることがなくなり、図９の（２）では行っていた他の回路へのロック命令の転送が不要になる。

以上、説明したように、本実施形態には、排他的アクセス制御の処理性能を向上できるという効果がある。

その理由は、データへの排他的アクセスを行うためのロック処理を担当する排他制御回路を中継装置２００において即座に特定できるからである。

図６は、本発明の第２の実施形態を示すブロック図であり、第１の実施形態に中継装置２０１を追加したものである。中継装置２０１は中継装置２００と同様の構成を有し、同様の動作をする。

ホスト１００およびホスト１０１はそれぞれ中継装置２００および中継装置２０１の両方に接続される。

中継装置２００および中継装置２０１はそれぞれ排他制御回路３１０と排他制御回路３２０の両方に接続される。

本実施形態は、第１の実施形態に中継装置２０１を追加した点を除けば、第１の実施形態と同じであり、中継装置２００および２０１並びに排他制御装置３００の動作は第１の実施形態のそれらと同様であり説明は省略する。

ホスト１００または１０１は、中継装置２００または中継装置２０１にロック命令を発行する。どちらの中継装置を使用するかについては、通常はあらかじめ定めた優先順位の高い方を使い、そちらが故障したらもう一方の方を使用するようにしてもよいし、または、ランダムに使用するようにしても良い。

本実施形態では、中継装置を２個用意することにより、一方の中継装置が故障した場合でも、もう一方の中継装置を使用して処理を継続することが可能である。

以上、説明したように、本実施形態には、第１の実施形態の排他アクセス制御の処理性能を向上できるという効果に加え、第１の実施形態よりも耐障害性を向上できるという効果もある。

その理由は中継装置が二重化されているからである。

なお、第１および第２の実施形態において、中継装置および排他制御回路は専用のハードウェアで実現しても良いし、一般のコンピュータで実現してもよい。

１００ ホスト
１０１ ホスト
１１０ ＡＰ
２００ 中継装置
２０１ 中継装置
２１０ 命令振り分け情報収集部
２２０ 記憶部
２２１ 振り分け情報
２３０ 命令解析部
２４０ 振り分け判別部
２５０ 命令振り分け部
３００ 排他制御装置
３１０ 排他制御回路
３２０ 排他制御回路
４００ データ記憶装置

Claims (8)

1. それぞれを特定するための識別子が割り当てられた複数のデータを記憶したデータ記憶装置内の各前記データへの複数のアクセス元からの排他的アクセスを制御する排他制御システムにおいて、
   それぞれが、自身が担当する前記データへの排他的アクセスを許可するか否かの判定を行う複数の排他制御手段と、
   前記複数のアクセス元のうちの一つから前記ロック命令を受信し、該ロック命令に含まれる前記識別子で特定されるデータを担当する前記排他制御手段に該ロック命令を送信し、当該ロック命令を受信した前記排他制御手段に、当該ロック命令に含まれる前記識別子で特定される前記データへの排他的アクセスを許可するか否かの判定を行わせる中継手段と
   を備えることを特徴とする排他制御システム。
2. 前記複数の排他制御手段は、それぞれ自身が担当している前記データの前記識別子を記憶しており、
   前記中継手段は、
   該中継手段の起動時または予め定めたタイミングで、各前記排他制御手段が記憶している前記識別子を事前に収集する収集手段と、
   前記収集手段が収集した各前記識別子と該識別子の収集元である各前記排他制御手段の識別名とを関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記アクセス元からの前記ロック命令を解析し、該命令に含まれる前記識別子を抽出する命令解析手段と、
   前記命令解析手段で抽出した前記識別子を基に、前記記憶手段を検索し、当該抽出した識別子と同一の識別子に関連付けられて記憶されている前記排他制御手段の識別名を取得する判別手段と、
   前記判別手段で取得した前記識別名の前記排他制御手段に前記命令を送信する命令振り分け手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の排他制御システム。
3. 前記中継手段は複数個設けられ、該複数の中継手段のうちの、予め定められた規則により決まる、または、前記アクセス元によりランダムに指定される、一つの前記中継手段が前記アクセス元からの前記ロック命令を受信することを特徴とする請求項１または２記載の排他制御システム。
4. 前記複数の中継手段のうちの一つが故障した場合には、他の前記中継手段の少なくとも一つが故障した前記中継手段の処理を引き継いで行うことを特徴とする請求項３記載の排他制御システム。
5. それぞれを特定するための識別子が割り当てられた複数のデータを記憶したデータ記憶装置内の各前記データへの複数のアクセス元からの排他的アクセスを制御する排他制御方法において、
   前記複数のアクセス元のうちの一つから前記識別子を含むロック命令を受信し、該ロック命令に含まれる前記識別子で特定されるデータを担当する、複数の排他制御手段のうちの一つに該ロック命令を送信する送信ステップと、
   前記送信ステップで前記ロック命令が送信されてきた前記排他制御手段に、当該ロック命令に含まれる前記識別子で特定される前記データへの排他的アクセスを許可するか否かの判定を行わせるステップと
   を含むことを特徴とする排他制御方法。
6. 前記複数の排他制御手段は、それぞれ自身が担当している前記データの前記識別子を記憶しており、
   前記送信ステップは、
   各前記排他制御手段が記憶している前記識別子を事前に収集する収集ステップと、
   前記収集ステップで収集した各前記識別子と該識別子の収集元である各前記排他制御手段の識別名とを関連付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
   前記アクセス元からの前記ロック命令を解析し、該命令に含まれる前記識別子を抽出する命令解析ステップと、
   前記命令解析ステップで抽出した前記識別子を基に、前記記憶手段を検索し、当該抽出した識別子と同一の識別子に関連付けられて記憶されている前記排他制御手段の識別名を取得する判別ステップと、
   前記判別ステップで取得した前記識別名の前記排他制御手段に前記命令を送信する命令振り分けステップと
   を含むことを特徴とする請求項５記載の排他制御方法。
7. それぞれを特定するための識別子が割り当てられた複数のデータを記憶したデータ記憶装置内の各前記データへの複数のアクセス元からの排他的アクセスを制御する排他制御システムにおいて、
   前記複数のアクセス元のうちの一つから前記識別子を含むロック命令を受信し、該ロック命令に含まれる前記識別子で特定されるデータを担当する、複数の排他制御手段のうちの一つに該ロック命令を送信する送信処理と、
   前記送信処理で前記ロック命令が送信されてきた前記排他制御手段に、当該ロック命令に含まれる前記識別子で特定される前記データへの排他的アクセスを許可するか否かの判定を行わせる処理と
   をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
8. 前記複数の排他制御手段は、それぞれ自身が担当している前記データの前記識別子を記憶しており、
   前記送信処理は、
   各前記排他制御手段が記憶している前記識別子を事前に収集する収集処理と、
   前記収集ステップで収集した各前記識別子と該識別子の収集元である各前記排他制御手段の識別名とを関連付けて記憶手段に記憶する記憶処理と、
   前記アクセス元からの前記ロック命令を解析し、該命令に含まれる前記識別子を抽出する命令解析処理と、
   前記命令解析処理で抽出した前記識別子を基に、前記記憶手段を検索し、当該抽出した識別子と同一の識別子に関連付けられて記憶されている前記排他制御手段の識別名を取得する判別処理と、
   前記判別処理で取得した前記識別名の前記排他制御手段に前記命令を送信する命令振り分け処理と
   をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項７記載のプログラム。

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