JP2014052786A - Computer, computer system and shared memory control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、計算機、計算機システム及び共有メモリ制御方法に関し、特に、データ通信を用いてメモリを共有する計算機、計算機システム及び共有メモリ制御方法に関する。 The present invention relates to a computer, a computer system, and a shared memory control method, and more particularly to a computer, a computer system, and a shared memory control method that share a memory using data communication.
複数の計算機からなる計算機システムにおいて、複数の計算機が、個々に保有する共有メモリ間でデータ通信を行うことによって、データを共有することがある。このような共有メモリ制御方式では、ある計算機が保有する共有メモリのデータに変化があったとき、変化したデータを他の計算機の共有メモリに反映させるために、計算機間でデータ通信を行う。データ通信を用いて共有メモリの制御を実現する方式として、専用の共有メモリコントローラを使用する方式がある。 In a computer system including a plurality of computers, a plurality of computers may share data by performing data communication between shared memories that are individually held. In such a shared memory control method, when there is a change in the data in the shared memory held by a certain computer, data communication is performed between the computers in order to reflect the changed data in the shared memory of another computer. As a method for realizing control of the shared memory using data communication, there is a method using a dedicated shared memory controller.
図4は、複数の計算機を備え、計算機間でデータを共有する計算機システムの構成例を示すブロック図である。本計算機システムは、専用のハードウェアである共有メモリコントローラを備え、計算機毎に独立した共有メモリ間でデータ通信を行うことによってデータを共有する。本計算機システムは、数ミリ秒周期でリアルタイムに作動することができる。複数の計算機を備え、リアルタイム動作する計算機システムにとって、共有メモリ間のデータ通信による共有メモリ制御方式は、計算機間の複雑なデータ通信を単純化できるため、優れた方式である。 FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a computer system that includes a plurality of computers and shares data among the computers. This computer system includes a shared memory controller, which is dedicated hardware, and shares data by performing data communication between independent shared memories for each computer. The computer system can operate in real time with a period of several milliseconds. For a computer system that includes a plurality of computers and operates in real time, a shared memory control method using data communication between shared memories is an excellent method because it can simplify complicated data communication between computers.
図4の計算機システム300は、4台の計算機と、それぞれの計算機に専用の共有メモリコントローラ及び独立した共有メモリを備える。図4を参照して、計算機システム300におけるメモリの共有方式の概要について説明する。
The
計算機システム300は、計算機310、320、330、340を備える。計算機310、320、330、340の識別情報であるID(Identification Data)は、それぞれ、”1”、”2”、”3”、”4”である。
The
計算機310は、CPU311、バスブリッジ312、メモリ313、共有メモリコントローラ314、共有メモリ315を含む。計算機320は、CPU321、バスブリッジ322、メモリ323、共有メモリコントローラ324、共有メモリ325を含む。計算機330は、CPU331、バスブリッジ332、メモリ333、共有メモリコントローラ334、共有メモリ335を含む。計算機340は、CPU341、バスブリッジ342、メモリ343、共有メモリコントローラ344、共有メモリ345を含む。以上のように、計算機310、320、330、340は、それぞれ独立した共有メモリ315、325、335、345を含む。
The
次に、計算機310のCPU311で実行されているアプリケーションプログラムが、共有メモリ315のデータを変更する場合を例として、計算機システム300のメモリの共有方式の動作を説明する。
Next, the operation of the memory sharing method of the
初めに、CPU311は、バスブリッジ312を介して、共有メモリコントローラ314へ、共有メモリ315、325、335、345のデータを変更すべきアドレスである変更アドレスと、変更後のデータである変更データを転送する。共有メモリコントローラ314は、共有メモリ315の変更アドレスと変更データを含むパケットを、計算機320の共有メモリコントローラ324に転送するとともに、共有メモリ315の変更アドレスのデータを変更データに変更する。
First, the
共有メモリコントローラ314から送信されたパケットは、共有メモリコントローラ324によって受信される。共有メモリコントローラ324は、変更アドレスと変更データを含むパケットを計算機330の共有メモリコントローラ334に転送するとともに、共有メモリ325の変更アドレスのデータを変更データに変更する。
The packet transmitted from the shared
共有メモリコントローラ324から送信されたパケットは、共有メモリコントローラ334によって受信される。共有メモリコントローラ334は、変更アドレスと変更データを含むパケットを計算機340の共有メモリコントローラ344に転送するとともに、共有メモリ335の変更アドレスのデータを変更データに変更する。
The packet transmitted from the shared
共有メモリコントローラ334から送信されたパケットは、共有メモリコントローラ344によって受信される。共有メモリコントローラ344は、変更アドレスと変更データのパケットを計算機310の共有メモリコントローラ314に転送するとともに、共有メモリ345の変更アドレスのデータを変更データに変更する。
The packet transmitted from the shared
共有メモリコントローラ344から送信されたパケットは、共有メモリコントローラ314によって受信される。共有メモリコントローラ314は、受信したパケット、すなわち自身が送信したパケットを破棄する。
The packet transmitted from the shared
以上のような動作によって、計算機システム300では、計算機310、320、330、340間でデータを共有する。
Through the operation as described above, the
共有メモリ間でデータ通信を行うことによって、複数の装置がデータを共有する技術は、例えば、特許文献1、2にも記載されている。
A technique in which a plurality of devices share data by performing data communication between shared memories is also described in
計算機システム300のデータ共有方式は、専用の共有メモリコントローラと、独立した共有メモリを必要とする。そのため、計算機の台数が多くなるほど、データを共有するためのデータ通信に必要なハードウェアのコストが高くなるという課題がある。
(発明の目的)
本発明は上記のような技術的課題に鑑みて行われたもので、専用ハードウェアを用いずにメモリを共有することが可能で、経済性が高い計算機、計算機システム及び共有メモリ制御方法を提供することを目的とする。
The data sharing method of the
(Object of invention)
The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and provides a computer, a computer system, and a shared memory control method that can share a memory without using dedicated hardware and are highly economical. The purpose is to do.
本発明の計算機システムは、第1の演算部と、第1の演算部に接続された第1のバスブリッジと、第1のバスブリッジ又は第1の演算部に接続された、共有データを含むデータを保持する第1の記憶部と、第1のバスブリッジに接続された第1の通信制御部を含む第1の計算機と、第2の演算部と、第2の演算部に接続された第2のバスブリッジと、第2のバスブリッジ又は第2の演算部に接続された、共有データを含むデータを保持する第2の記憶部と、第2のバスブリッジ及び第1の通信制御部に接続された第2の通信制御部を含む第2の計算機を備え、第1の計算機は、共有データを変更するための変更データ、及び送信権を持つ計算機を指定する識別情報を含む変更データパケットを、識別情報によって送信権を持つことが指定されているときに、第2の計算機へ送信することを特徴とする。 The computer system of the present invention includes a first arithmetic unit, a first bus bridge connected to the first arithmetic unit, and shared data connected to the first bus bridge or the first arithmetic unit. A first storage unit for holding data, a first computer including a first communication control unit connected to the first bus bridge, a second arithmetic unit, and a second arithmetic unit A second bus bridge, a second storage unit connected to the second bus bridge or the second arithmetic unit and holding data including shared data; a second bus bridge and a first communication control unit; A second computer including a second communication control unit connected to the first computer, the first computer including change data for changing the shared data, and change data including identification information designating a computer having a transmission right The packet is specified to have transmission rights by the identification information. And transmitting to the second computer.
本発明の計算機は、第1の演算部と、第1の演算部に接続された第1のバスブリッジと、第1のバスブリッジ又は第1の演算部に接続された、共有データを含むデータを保持する第1の記憶部と、第1のバスブリッジに接続された第1の通信制御部を含む第1の計算機を備え、共有データを変更するための変更データ、及び送信権を持つ計算機を指定する識別情報を含む変更データパケットを、識別情報によって送信権を持つことが指定されているときに、第2の演算部と、第2の演算部に接続された第2のバスブリッジと、第2のバスブリッジ又は第2の演算部に接続された、共有データを含むデータを保持する第2の記憶部と、第2のバスブリッジ及び第1の通信制御部に接続された第2の通信制御部を含む第2の計算機に送信することを特徴とする。 The computer according to the present invention includes a first arithmetic unit, a first bus bridge connected to the first arithmetic unit, and data including shared data connected to the first bus bridge or the first arithmetic unit. And a first computer including a first communication control unit connected to the first bus bridge, a computer having change data for changing shared data and a transmission right A change data packet including identification information designating the second data when the identification information designates having a transmission right, and a second bus bridge connected to the second calculation unit, A second storage unit connected to the second bus bridge or the second arithmetic unit and holding data including shared data; a second bus unit connected to the second bus bridge and the first communication control unit; To the second computer including the communication control unit And features.
本発明の共有メモリ制御方法は、共有データを含むデータを保持する第1の記憶部を含む第1の計算機から、共有データを含むデータを保持する第2の記憶部を含む第2の計算機へ、共有データを変更するための変更データ、及び送信権を持つ計算機を指定する識別情報を含む変更データパケットを、第1の計算機が送信権を持つときに送信することを特徴とする。 According to the shared memory control method of the present invention, from a first computer including a first storage unit that holds data including shared data to a second computer including a second storage unit that stores data including shared data. A change data packet including change data for changing shared data and identification information designating a computer having a transmission right is transmitted when the first computer has a transmission right.
本発明の計算機、計算機システム及び共有メモリ制御方法は、専用ハードウェアが不要で、汎用計算機で作動するソフトウェアのみでメモリの共有機能を実現することができる。従って、経済性が高いという効果がある。 The computer, computer system, and shared memory control method of the present invention do not require dedicated hardware, and can realize a memory sharing function only with software that operates on a general-purpose computer. Therefore, there is an effect that the economy is high.
初めに、本発明の基本的原理について説明する。 First, the basic principle of the present invention will be described.
本発明の計算機システムは、複数の計算機間のデータ通信において、各計算機が保有する共有メモリに変化があったとき、確実かつ速やかに、変化したデータを各計算機の共有メモリに反映させる。この制御により、計算機間のデータ通信の信頼性及び秘匿性が確保される。 The computer system of the present invention reflects the changed data in the shared memory of each computer reliably and quickly when there is a change in the shared memory held by each computer in data communication between a plurality of computers. This control ensures the reliability and secrecy of data communication between computers.
具体的には、次のように動作する。まず、予め複数の計算機間で、パケットを送受信する計算機の順番を決めておく。順番を規定するための計算機の特定は、各計算機に割り当てられたID等を用いる。 Specifically, the operation is as follows. First, the order of computers that transmit and receive packets is determined in advance among a plurality of computers. Identification of a computer for defining the order uses an ID or the like assigned to each computer.
変更要求元の、ある計算機が、他の計算機と共有する共有メモリのデータを変更するときは、変更する共有メモリのアドレスと、変更後のデータを包含するパケットを、次の順番の計算機に送信する。パケットを受信した計算機は、次の順番の計算機にパケットを送信するとともに、受信したパケットの内容に基づき、共有メモリ中の、指定されたアドレスのデータを変更する。 When a computer that requested the change changes the data in the shared memory shared with other computers, the address of the shared memory to be changed and the packet containing the changed data are sent to the computer in the next order. To do. The computer that has received the packet transmits the packet to the next computer in the next order, and changes the data at the designated address in the shared memory based on the contents of the received packet.
パケットを受信した計算機は、次の順番の送信先の計算機が、変更要求元の計算機である場合は、そのパケットを破棄し、変更要求元の計算機には送信しない。 If the next destination transmission destination computer is the change request source computer, the computer that received the packet discards the packet and does not transmit it to the change request source computer.
複数の計算機で構成される計算機システムにおいて、共有メモリのデータを変更する場合は、計算機間の同期をとる必要がある。ある瞬間において、共有メモリの変更内容を包含するパケットを受け取っており、共有メモリが書き換えられた計算機と、まだパケットを受信しておらず、共有メモリが書き換えられていない計算機が存在する可能性がある。 In a computer system composed of a plurality of computers, when changing data in the shared memory, it is necessary to synchronize the computers. There is a possibility that there is a computer that has received a packet containing the change of the shared memory at a certain moment, and a computer in which the shared memory has been rewritten, and a computer that has not yet received the packet and has not rewritten the shared memory. is there.
そこで、本発明においては、送信権を有する単一の計算機のIDをパケットに包含させ、共有メモリを書き換える権利を計算機単位で受け渡す。このように、送信権の受け渡しを行うことにより、共有メモリを使用する複数の計算機間の同期をとるとともに、複数の計算機が共有メモリの同じアドレスのデータを同時に書き換えることを防止する。 Therefore, in the present invention, the ID of a single computer having the transmission right is included in the packet, and the right to rewrite the shared memory is transferred on a computer basis. In this way, by transferring the transmission right, synchronization between a plurality of computers using the shared memory is achieved, and a plurality of computers are prevented from simultaneously rewriting data at the same address in the shared memory.
計算機間の通信には通信ハブを使用してもよい。その際に、Ethernet(登録商標)ハブやUSBハブといった通信ハブが故障した場合は、通信経路を自動的に切り換えてもよい。正常動作している通信経路を用いることにより、通信線の断線や通信ハブの故障が発生しても共有メモリによるデータ通信を継続させることができるので、信頼性が実現される。 A communication hub may be used for communication between computers. At that time, if a communication hub such as an Ethernet (registered trademark) hub or a USB hub fails, the communication path may be automatically switched. By using a communication path that is operating normally, data communication using the shared memory can be continued even if a communication line break or a communication hub failure occurs, thereby achieving reliability.
あるいは、計算機間の通信に通信ハブを使用せず、計算機間の通信線を多重化してもよい。通信線の二重化により、通信線の断線や通信コントローラの故障が発生しても、共有メモリによるデータ通信を継続させることができるので、信頼性が実現される。 Alternatively, communication lines between computers may be multiplexed without using a communication hub for communication between computers. By duplicating the communication line, data communication using the shared memory can be continued even if the communication line is disconnected or the communication controller is broken, so that reliability is realized.
また、通信を用いた共有メモリの制御方式では、もともとメモリの一部のみがパケットで送信される。そのため、パケットを傍受しても通信内容の判別が困難である。さらに、パケットに暗号化コードを追加し、ベースアドレスとデータを送信する場合にデータが並ぶ順番をランダムに変更してもよい。このような暗号化により、通信データの秘匿性を一層高めることができる。
(第1の実施形態)
図面を参照し、本発明の第1の実施形態の、共有メモリを備える計算機システムの概要について説明する。
(第1の実施形態の構成)
図1は、本発明の第1の実施形態の計算機システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の計算機システムは、4台の計算機を備える場合の例である。
In the shared memory control method using communication, only a part of the memory is originally transmitted as a packet. For this reason, it is difficult to determine communication contents even if a packet is intercepted. Further, when an encryption code is added to a packet and a base address and data are transmitted, the order in which the data is arranged may be randomly changed. Such encryption can further enhance the confidentiality of communication data.
(First embodiment)
An overview of a computer system including a shared memory according to the first embodiment of this invention will be described with reference to the drawings.
(Configuration of the first embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a computer system according to the first embodiment of this invention. The computer system of this embodiment is an example in the case of including four computers.
本実施形態の計算機システム100は、4台の計算機110、120、130、140、及び第1の通信ハブ151、第2の通信ハブ152を備える。計算機110、120、130、140のそれぞれのIDは、”1”、”2”、”3”、”4”である。
The
計算機110は、CPU111、バスブリッジ112、メモリ113、通信コントローラ114を含む。計算機120は、CPU121、バスブリッジ122、メモリ123、通信コントローラ124を含む。計算機130は、CPU131、バスブリッジ132、メモリ133、通信コントローラ134を含む。計算機140は、CPU141、バスブリッジ142、メモリ143、通信コントローラ144を含む。
The
メモリ113、123、133、143は、計算機110、120、130、140間で共有される共有メモリを含む。すなわち、メモリ113、123、133、143は、共有メモリによって共有される共有データを含むデータを保持する。
The
通信コントローラ114、124、134、144としては、Ethernet通信コントローラやUSB通信コントローラなどが使用される。
As the
第1の通信ハブ151、第2の通信ハブ152は、通信コントローラ114、124、134、144の相互のデータ通信を二重化する。第1の通信ハブ151、第2の通信ハブ152としては、Ethernet通信スイッチングハブやUSBハブなどが使用される。
The
図2は、計算機110、120、130、140間で送受信されるパケットを構成する、各種のデータを示す。本パケットは、共有メモリ中の変更対象のデータが変更された後に保持される新しいデータ、すなわち「変更データ」を含む。以降、本パケットを「変更データパケット」という。
FIG. 2 shows various data constituting a packet transmitted / received between the
送信データサイズ11は、変更データパケットのデータ長を示す。
The
パケットヘッダ12は、変更データパケットの固有ヘッダを示す。
The
送信計算機ID13は、変更データパケットを送信した計算機のIDを示す。従って、送信計算機ID13は、計算機110、120、130、140が受信した変更データパケットを他の計算機に転送するときに、転送を行う計算機のIDに書き換えられる。
The
送信権フラグ14は、変更データパケットを送信する権利を有する計算機のIDを示す。
The transmission
暗号化コード15は、その時点のデータが変更データに変更されるメモリ113、123、133、143のベースアドレス、及び変更データの送信順序をランダムに入れ替えるときの送信順序を指定するための暗号化コードを示す。例えば、暗号化コード15が32bitの場合には、変更データの送信順序を規定する相対アドレスの組合せが、2の32乗(4,294,967,296)通り指定可能である。なお、暗号化コード15と、変更データの送信順序を規定する相対アドレスの組合せとの対応は、所定の暗号表(図示なし)として、計算機110、120、130、140の各々が保持する。
The
ベースアドレス16は、変更のデータが上書きされるメモリ113、123、133、143のベースアドレスを示す。
The
変更データサイズ17は、変更データのサイズを示す。
The
変更データ18は、上記の変更データ、すなわち共有メモリにおいて変更対象とするデータの変更後のデータを示す。
The
チェックサム19は、パケットに含まれるデータの誤りを検出するためのチェックサムを示す。
(第1の実施形態の動作)
次に、計算機システム100において、通信ハブを使用して共有メモリを制御する場合の動作について、図1を使用して説明する。
The
(Operation of the first embodiment)
Next, the operation when the
以下に、IDが”1”の計算機110のCPU111で実行されているアプリケーションプログラムが、メモリ113上に確保している共有データを変更する場合を例として説明する。
The case where the application program executed by the
CPU111は、図2の送信権フラグ14で指定されたIDが”1”である場合に、変更データパケットを、IDが”2” の計算機120の通信コントローラ124あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ112、及び通信コントローラ114を経由して送信される。その直後に、CPU111は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ113上に確保されている共有メモリに保存する。
When the ID specified by the transmission
CPU111は、送信権フラグ14で指定されたIDが”1”である場合かつ変更データパケットの送信が終わった場合に、送信権フラグ14によりIDを”2”に指定した変更データパケットを送信する。すなわち、変更データパケットを送信する権利が、計算機110から計算機120へ移転される。
When the ID specified by the transmission
CPU111は、送信権フラグ14で指定されたIDが”1”でない場合は、変更データパケットを、送信権フラグ14を変更することなく、計算機IDが”2”の計算機120の通信コントローラ124あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ112、及び通信コントローラ114を経由して送信される。その直後に、CPU111は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ113上に確保されている共有メモリに保存する。
If the ID specified by the transmission
通信コントローラ114から送信された変更データパケットは、通常は、二重化された通信ハブの一方である第1の通信ハブ151を経由して、通信コントローラ124に受信される。そして、変更データパケットは、バスブリッジ122を介して、CPU121に受信される。
The change data packet transmitted from the
CPU121は、送信権フラグ14で指定されたIDが”2”でない場合は、変更データパケットを、送信権フラグ14を変更することなく、計算機IDが”3”の計算機130の通信コントローラ134あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ122、及び通信コントローラ124を経由して送信される。その直後に、CPU121は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ123上に確保されている共有メモリに保存する。
If the ID specified by the transmission
CPU121は、送信権フラグ14で指定されたIDが”2”である場合は、送信するべき変更データパケットを、計算機IDが”3”の計算機130の通信コントローラ134あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ122、及び通信コントローラ124を経由して送信される。その直後に、CPU121は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ123上に確保されている共有メモリに保存する。
When the ID specified by the transmission
CPU121は、送信権フラグ14で指定されたIDが”2”である場合かつ変更データパケットの送信が終わった場合に、送信権フラグ14によりIDを”3”に指定した変更データパケットを送信する。すなわち、変更データパケットを送信する権利が、計算機120から計算機130へ移転される。
When the ID specified by the transmission
通信コントローラ124から送信された変更データパケットは、通常は、第1の通信ハブ151を経由して、通信コントローラ134に受信される。そして、変更データパケットは、バスブリッジ132を介して、CPU131に受信される。
The change data packet transmitted from the
CPU131は、送信権フラグ14で指定されたIDが”3”でない場合は、変更データパケットを、送信権フラグ14を変更することなく、計算機IDが”4”計算機140の通信コントローラ144あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ132、及び通信コントローラ134を経由して送信される。その直後に、CPU131は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ133上に確保されている共有メモリに保存する。
If the ID specified by the transmission
CPU131は、送信権フラグ14で指定されたIDが”3”である場合は、送信するべき変更データパケットを、計算機IDが”4”の計算機140の通信コントローラ144あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ132、及び通信コントローラ134を経由して送信される。その直後に、CPU131は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ133上に確保されている共有メモリに保存する。
When the ID specified by the transmission
CPU131は、送信権フラグ14で指定されたIDが”3”である場合かつ変更データパケットの送信が終わった場合に、送信権フラグ14によりIDを”4”に指定した変更データパケットを送信する。すなわち、変更データパケットを送信する権利が、計算機130から計算機140へ移転される。
When the ID specified by the transmission
通信コントローラ134から送信された変更データパケットは、通常は、第1の通信ハブ151を経由して、通信コントローラ144に受信される。そして、変更データパケットは、バスブリッジ142を介して、CPU141に受信される。
The change data packet transmitted from the
CPU141は、送信権フラグ14で指定されたIDが”4”でない場合は、変更データパケットをどこへも送信しない。そして、CPU141は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ143上に確保されている共有メモリに保存する。
If the ID specified by the transmission
CPU141は、送信権フラグ14で指定されたIDが”4”である場合は、送信するべき変更データパケットを、計算機IDが”1”の計算機110の通信コントローラ114あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ142、及び通信コントローラ144を経由して送信される。その直後に、CPU131は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ133上に確保されている共有メモリに保存する。
When the ID specified by the transmission
CPU141は、送信権フラグ14で指定されたIDが”4”である場合かつ変更データパケットの送信が終わった場合に、送信権フラグ14によりIDを”1”に指定した変更データパケットを送信する。すなわち、変更データパケットを送信する権利が、計算機140から計算機110へ移転される。
When the ID specified by the transmission
もし、第1の通信ハブ151を介した通信が失敗した場合、CPU111、121、131、141は、二重化された通信ハブの他方である第2の通信ハブ152に送信先を自動的に切り換えて、計算機110、120、130、140間の通信を続行する。
If communication via the
共有メモリ間の通信を用いたデータ共有方式は、もともとメモリの一部をパケットで送信するので、それを傍受しても通信内容の判別が困難である。そこで、さらに、ベースアドレスとデータを送信する際に、図2の変更データパケットに含まれる暗号化コード15を用いて、データが並ぶ順番をランダムに変更してもよい。この暗号化により、通信データ、すなわち変更データの秘匿性を高めることができる。
Since the data sharing method using communication between shared memories originally transmits a part of the memory in packets, it is difficult to determine the communication contents even if it is intercepted. Therefore, when the base address and data are transmitted, the order in which the data is arranged may be randomly changed using the
例えば、暗号化コード15が32bitで、00 00 00 00(H)の場合、ベースアドレスとデータを送信する場合にデータが並ぶ順番は変更しない。
For example, when the
例えば、暗号化コード15が32bitで、FF FF FF FF(H)の場合、ベースアドレスは予め決められた暗号表の値を加算した値とし、変更データは、予め決められた暗号表の暗号化コードの数値に対応付けて指定された順番する通りに並べ替えて送信される。
For example, when the
なお、図1の計算機システムにおいて、通信ハブを2台備えること、及び計算機110、120、130、140間の通信回線が二重化されていることは必須ではない。例えば、計算機110、120、130、140間の通信回線に十分な信頼性がある場合には、通信回線は二重化される必要はない。
In the computer system of FIG. 1, it is not essential that two communication hubs are provided and that the communication lines between the
さらに、図2の変更データパケットが備える各種データは、すべてが必須のものではない。 Furthermore, all the various data included in the modified data packet in FIG. 2 are not essential.
送信データサイズ11は、例えば、変更データパケットのデータ長を固定することができる場合は、省略することができる。また、パケットヘッダ12も、例えば、パケットを受信した装置が、受信したパケットが変更データパケットであることを他の方法で識別できる場合は、省略することができる。
The
さらに、暗号化コード15も、例えば、盗聴の可能性がない場合には省略することができる。
Furthermore, the
また、ベースアドレス16も、例えば、変更するアドレス領域を固定することができる場合は、省略することができる。変更データサイズ17は、例えば、変更データのサイズを固定することができる場合は、省略することができる。チェックサム19も、例えば、通信中のエラーを無視できる場合には省略することができる。
The
以上のように、何らかの条件を設定することによって、送信データサイズ11、パケットヘッダ12、暗号化コード15、ベースアドレス16、変更データサイズ17チェックサム19は省略することができる。
As described above, the
以上説明したように、本実施形態の計算機システムは、以下のような効果を奏する。 As described above, the computer system of the present embodiment has the following effects.
以上のように、本実施形態の計算機システムは、計算機を構成するCPU、メモリ、通信コントローラ(Ethernet通信コントローラやUSB通信コントローラなど)だけを使用し、ソフトウェアで複数の計算機のメモリ上に共有メモリを構築する。共有メモリのデータを書き換える場合は、変更するデータのアドレスとデータの内容をパケット化して、計算機間をリレーしながら共有メモリを書き換えていく。 As described above, the computer system of this embodiment uses only the CPU, memory, and communication controller (Ethernet communication controller, USB communication controller, etc.) that constitute the computer, and the shared memory is stored on the memory of multiple computers by software. To construct. When rewriting the data in the shared memory, the address of the data to be changed and the contents of the data are packetized, and the shared memory is rewritten while relaying between computers.
そのため、本実施形態の計算機システムは、専用ハードウェアは不要で、汎用計算機で作動するソフトウェアのみで機能を実現することができる。従って、設計変更に対する柔軟性の向上やコストダウンを実現することができる。 Therefore, the computer system of this embodiment does not require dedicated hardware, and can realize the function only with software that operates on a general-purpose computer. Accordingly, it is possible to improve flexibility and reduce costs with respect to design changes.
また、本実施形態の計算機システムは、共有メモリを書き換える送信権のフラグを計算機間で受け渡す。従って、複数の計算機間で共有メモリの書き換えの同期をとるとともに、複数の計算機が同時に同じアドレスのデータを書き換えるのを防止することができる。 Further, the computer system of this embodiment transfers a transmission right flag for rewriting the shared memory between computers. Therefore, it is possible to synchronize the rewriting of the shared memory among a plurality of computers and to prevent the plurality of computers from rewriting data at the same address at the same time.
本実施形態の計算機システムでは、複数の計算機のメモリ上に構築した共有メモリのデータを書き換えるために、計算機間のデータ通信を行う。計算機間の通信に用いる回線は二重化されてもよい。この場合、EthernetハブやUSBハブといった通信ハブが故障した場合には、通信経路を自動的に切り換える。従って、通信線の断線や通信ハブの故障といった障害に対して信頼性を向上することができる。 In the computer system of the present embodiment, data communication between computers is performed in order to rewrite data in a shared memory built on the memories of a plurality of computers. The line used for communication between computers may be duplicated. In this case, when a communication hub such as an Ethernet hub or a USB hub fails, the communication path is automatically switched. Therefore, reliability can be improved against failures such as disconnection of communication lines and failure of communication hubs.
また、本実施形態の計算機システムでは、メモリの一部のみをパケットを用いて送信する。そのため、パケット傍受しても通信内容を判別することは困難である。さらに、本実施形態の計算機システムでは、パケットに暗号化コードを追加することができる。この場合、ベースアドレスとデータを送信する場合にデータが並ぶ順番をランダムに変更することができる。従って、本実施形態の計算機システムは、通信データの秘匿性を高めることができる。
(第2の実施形態)
本発明の計算機システムは、通信ハブを用いずに実現することができる。第2の実施形態では、通信ハブを使用しない共有メモリ制御装置の例を示す。
(第2の実施形態の構成)
図3は、本発明の第1の実施形態の計算機システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の計算機システム200は、4台の計算機110、120、130、140を備える。計算機110、120、130、140のそれぞれのIDは、”1”、”2”、”3”、”4”である。このように、本実施形態の計算機システム200は、第1の実施形態の計算機システム100から、第1の通信ハブ151、第2の通信ハブ152を除いたものである。計算機110、120、130、140の構成及びこれらの内部構成は、計算機システム100と同等なので、説明は省略する。
In the computer system of this embodiment, only a part of the memory is transmitted using a packet. For this reason, it is difficult to determine the communication contents even if a packet is intercepted. Furthermore, in the computer system of this embodiment, an encryption code can be added to the packet. In this case, when the base address and data are transmitted, the order in which the data is arranged can be randomly changed. Therefore, the computer system of this embodiment can improve the confidentiality of communication data.
(Second Embodiment)
The computer system of the present invention can be realized without using a communication hub. The second embodiment shows an example of a shared memory control device that does not use a communication hub.
(Configuration of Second Embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the computer system according to the first embodiment of this invention. The
ただし、通信コントローラ114、124、134、144は、計算機システム200では、計算機システム100とは異なり、通信ハブを介さず、直接、通信を行う。計算機110、120、130、140間で送受信されるパケットは、図2の変更データパケットである。
(第2の実施形態の動作)
次に、計算機システム200において、通信ハブを使用せず共有メモリを制御する場合の動作について、図3を使用して説明する。
However, unlike the
(Operation of Second Embodiment)
Next, in the
以下に、IDが”1”の計算機110のCPU111で実行されているアプリケーションプログラムが、メモリ113上に確保している共有データを変更する場合を例として説明する。
The case where the application program executed by the
CPU111は、図2の送信権フラグ14で指定されたIDが”1”である場合に、変更データパケットを、IDが”2”の計算機120の通信コントローラ124あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ112、及び通信コントローラ114を経由して送信される。
When the ID specified by the transmission
CPU111は、送信権フラグ14で指定されたIDが”1”でない場合は、計算機IDが”2”の計算機120の通信コントローラ124あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ112、及び通信コントローラ114を経由して送信される。その直後に、CPU111は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ113上に確保されている共有メモリに保存する。
If the ID specified by the transmission
CPU111は、通信コントローラ124あての変更データパケットの送信に失敗した場合、IDが”3” の計算機130の通信コントローラ134あてに変更データパケットを送信する。CPU111は、通信コントローラ134あての変更データパケットの送信にも失敗した場合、IDが”4” の計算機140の通信コントローラ144あてに変更データパケットを送信する。
When the transmission of the modified data packet addressed to the
CPU111は、送信権フラグ14で指定されたIDが”1”である場合かつ変更データパケットの送信が終わった場合に、送信権フラグ14のIDを送信可能な計算機のID(2、3、又は4)に指定した変更データパケットを送信する。
When the ID designated by the transmission
通信コントローラ124、通信コントローラ134、又は通信コントローラ144への変更データパケットの送信の直後に、CPU111は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ113上に確保されている共有メモリに保存する。
Immediately after the transmission of the change data packet to the
通信コントローラ114から送信された変更データパケットは、通常は、通信コントローラ124に受信される。そして、変更データパケットは、バスブリッジ122を介して、CPU121に受信される。
The change data packet transmitted from the
CPU121は、送信権フラグ14で指定されたIDが”2”でない場合は、変更データパケットの送信計算機IDを確認する。そして、CPU121は、送信計算機IDが”1”、すなわち変更データパケットの送信元が通信コントローラ114の場合は、通信コントローラ124に対し、変更データパケットを、計算機IDが”3”の計算機130の通信コントローラ134あてに送信する。
If the ID specified by the transmission
CPU121は、送信権フラグ14で指定されたIDが”2”である場合は、送信するべき変更データパケットを、計算機IDが”3”の計算機130の通信コントローラ134あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ122、及び通信コントローラ124を経由して送信される。その直後に、CPU121は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ123上に確保されている共有メモリに保存する。
When the ID specified by the transmission
CPU121は、通信コントローラ134あての変更データパケットの送信に失敗した場合、通信コントローラ144あてに変更データパケットを送信する。
If the transmission of the changed data packet addressed to the
CPU121は、通信コントローラ144あての変更データパケットの送信にも失敗した場合、通信コントローラ114あてに変更データパケットを送信する。
If the transmission of the changed data packet addressed to the
通信コントローラ134、通信コントローラ144、又は通信コントローラ114への変更データパケットの送信の直後に、CPU121は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ123上に確保されている共有メモリに保存する。
Immediately after the transmission of the change data packet to the
CPU121は、送信権フラグ14で指定されたIDが”2”である場合かつ変更データパケットの送信が終わった場合に、送信権フラグ14のIDを送信可能な計算機のID(3、4、又は1)に指定した変更データパケットを送信する。
When the ID specified by the transmission
通信コントローラ124から送信された変更データパケットは、通常は、通信コントローラ134に受信される。そして、変更データパケットは、バスブリッジ132を介して、CPU131に受信される。
The change data packet transmitted from the
CPU131は、送信権フラグ14で指定されたIDが”3”でない場合は、変更データパケットの送信計算機IDを確認する。そして、CPU131は、送信計算機IDが”1”、すなわち変更データパケットの送信元が通信コントローラ114の場合は、変更データパケットを、計算機IDが”4”の計算機140の通信コントローラ144あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ132、及び通信コントローラ134を経由して送信される。その直後に、CPU131は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ133上に確保されている共有メモリに保存する。
If the ID specified by the transmission
CPU131は、送信権フラグ14で指定されたIDが”3”である場合は、送信するべき変更データパケットを、計算機IDが”4”の計算機140の通信コントローラ144あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ132、及び通信コントローラ134を経由して送信される。その直後に、CPU131は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ133上に確保されている共有メモリに保存する。
When the ID specified by the transmission
CPU131は、通信コントローラ144あての変更データパケットの送信に失敗した場合、通信コントローラ114あてに変更データパケットを送信する。
If the
CPU131は、通信コントローラ114あての変更データパケットの送信にも失敗した場合、通信コントローラ124あてに変更データパケットを送信する。
If the transmission of the modified data packet addressed to the
CPU131は、送信権フラグ14で指定されたIDが”3”である場合かつ変更データパケットの送信が終わった場合に、送信権フラグ14のIDを送信可能な計算機のID(4、1、又は2)に指定した変更データパケットを送信する。
When the ID designated by the transmission
通信コントローラ134から送信された変更データパケットは、通常は、通信コントローラ144受信される。そして、変更データパケットは、CPU141に受信される。
The change data packet transmitted from the
CPU141は、送信権フラグ14で指定されたIDが”4”でない場合は、変更データパケットの送信計算機IDを確認する。そして、CPU141は、送信計算機IDが”1”、すなわち変更デーパケットの送信元が通信コントローラ114の場合は、変更データパケットをどこへも送信しない。そして、CPU141は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ143上に確保されている共有メモリに保存する。
If the ID specified by the transmission
CPU141は、送信権フラグ14で指定されたIDが”4”である場合は、送信するべき変更データパケットを、計算機IDが”1”の計算機110の通信コントローラ114あてに送信する。その際、変更データパケットは、バスブリッジ142、及び通信コントローラ144を経由して送信される。その直後に、CPU141は、変更データパケットに含まれる変更データ18の内容を、メモリ143上に確保されている共有メモリに保存する。
When the ID specified by the transmission
CPU141は、通信コントローラ114あての変更データパケットの送信に失敗した場合、通信コントローラ124あてに変更データパケットを送信する。
When the transmission of the changed data packet addressed to the
CPU141は、通信コントローラ124あての変更データパケットの送信にも失敗した場合、通信コントローラ134あてに変更データパケットを送信する。
If the transmission of the modified data packet addressed to the
CPU141は、送信権フラグ14で指定されたIDが”4”である場合かつ変更データパケットの送信が終わった場合に、送信権フラグ14のIDを送信可能な計算機のID(1、2、又は3)に指定した変更データパケットを送信する。
When the ID specified by the transmission
なお、図3の計算機システムにおいても、計算機110、120、130、140間の通信回線が二重化されていることは必須ではない。例えば、計算機110、120、130、140間の通信回線に十分な信頼性がある場合には、通信回線は二重化される必要はない。
In the computer system of FIG. 3, it is not essential that the communication lines between the
以上のように、第2の実施形態の計算機システムも、計算機間のデータ通信を用いて共有メモリを制御する。その際、専用ハードウェアは不要で、汎用計算機で作動するソフトウェアのみで機能を実現することができる。従って、設計変更に対する柔軟性の向上やコストダウンを実現することができる。 As described above, the computer system according to the second embodiment also controls the shared memory using data communication between computers. At that time, dedicated hardware is not required, and the function can be realized only by software operating on a general-purpose computer. Accordingly, it is possible to improve flexibility and reduce costs with respect to design changes.
また、送信権のフラグの受け渡しも可能なので、共有メモリの書き換えの同期をとるとともに、複数の計算機が同時に同じアドレスのデータを書き換えるのを防止することができる。 Further, since the transmission right flag can be transferred, it is possible to synchronize the rewriting of the shared memory and to prevent a plurality of computers from rewriting data at the same address at the same time.
さらに、必要に応じて、通信経路の二重化や暗号化にも対応することもできるので、信頼性や秘匿性を向上することができる。 Furthermore, since it can respond | correspond to the duplication and encryption of a communication path as needed, reliability and concealment can be improved.
100、200、300 計算機システム 100, 200, 300 Computer system
Claims (6)
第2の演算部と、前記第2の演算部に接続された第2のバスブリッジと、前記第2のバスブリッジ又は第2の演算部に接続された、前記共有データを含むデータを保持する第2の記憶部と、前記第2のバスブリッジ及び前記第1の通信制御部に接続された第2の通信制御部を含む第2の計算機を備え、
前記第1の計算機は、前記共有データを変更するための変更データ、及び送信権を持つ計算機を指定する識別情報を含む変更データパケットを、前記識別情報によって前記送信権を持つことが指定されているときに、前記第2の計算機へ送信する
ことを特徴とする計算機システム。 A first arithmetic unit, a first bus bridge connected to the first arithmetic unit, and a first bus bridge connected to the first bus bridge or the first arithmetic unit and holding data including shared data A first computer including a first storage unit and a first communication control unit connected to the first bus bridge;
A second arithmetic unit, a second bus bridge connected to the second arithmetic unit, and data including the shared data connected to the second bus bridge or the second arithmetic unit are held. A second storage unit, and a second computer including a second communication control unit connected to the second bus bridge and the first communication control unit,
The first computer has a change data packet for changing the shared data and a change data packet including identification information designating a computer having a transmission right, and the identification information is designated to have the transmission right. A computer system that transmits to the second computer when the computer is on.
ことを特徴とする請求項1に記載の計算機システム。 The computer system according to claim 1, wherein the change data packet includes encryption information for encrypting the change data.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の計算機システム。 The computer system according to claim 1 or 2, wherein the first communication control unit and the second communication control unit are connected by a plurality of communication lines.
ことを特徴とする請求項3に記載の計算機システム。 4. The computer system according to claim 3, wherein each of the plurality of communication lines connects the first communication control unit and the second communication control unit via a hub.
前記第1の演算部に接続された第1のバスブリッジと、
前記第1のバスブリッジ又は第1の演算部に接続された、共有データを含むデータを保持する第1の記憶部と、
前記第1のバスブリッジに接続された第1の通信制御部を含む第1の計算機を備え、
前記共有データを変更するための変更データ、及び送信権を持つ計算機を指定する識別情報を含む変更データパケットを、前記識別情報によって前記送信権を持つことが指定されているときに、第2の演算部と、前記第2の演算部に接続された第2のバスブリッジと、前記第2のバスブリッジ又は第2の演算部に接続された、前記共有データを含むデータを保持する第2の記憶部と、前記第2のバスブリッジ及び前記第1の通信制御部に接続された第2の通信制御部を含む第2の計算機に送信する
ことを特徴とする計算機。 A first computing unit;
A first bus bridge connected to the first arithmetic unit;
A first storage unit connected to the first bus bridge or the first arithmetic unit and holding data including shared data;
A first computer including a first communication control unit connected to the first bus bridge;
When a change data packet including change data for changing the shared data and identification information designating a computer having a transmission right is designated as having the transmission right by the identification information, a second A second bus bridge connected to the second computing unit; a second bus bridge connected to the second computing unit; and a second bus bridge connected to the second bus bridge or the second computing unit for holding data including the shared data. A computer, comprising: a storage unit; and a second computer including a second communication control unit connected to the second bus bridge and the first communication control unit.
ことを特徴とする共有メモリ制御方法。 To change the shared data from a first computer including a first storage unit holding data including shared data to a second computer including a second storage unit storing data including the shared data A shared memory control method, comprising: transmitting a change data packet including change data and identification information designating a computer having a transmission right when the first computer has the transmission right.
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