JP3778099B2 - メモリ管理方法及び計算機システム並びにプログラム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮想記憶制御機能と、ワーキングセットの計算処理機能を具備する計算機システムにおけるページ管理方法及び計算機システム並びにプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のメモリ取得処理高速化の手法の一例が、2001年6月に発行されたユーザ向け説明書「スーパバイザ解説書」第2版の、第139頁の「5.2.10プールの補充」に記載されている。このメモリ取得処理高速化手法では、実メモリ割り当て要求が発生した際に割り当てるべき実メモリ(メモリプールと称している。)を、予め確保することとしているため、実メモリ割り当て要求が発生した際に新たに実メモリ領域を解放することなく実メモリの割り当てを行うことが可能となっている。そして、メモリプールが一定量以下になると、使用中のページのページアウトを行い、メモリプールの補充を行っている。この場合、例えば、実メモリ上に存在するページのうち使用頻度の低いページを選択して、優先的にページアウトすることとし、実メモリ上には使用頻度の高いページのみを常駐させることとしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したメモリ取得処理高速化の手法には、メモリ割り当て要求が大量に発生すると、それに伴ってメモリプールの補充のためのページアウト処理が大量に発生し、システム全体のスループット低下に繋がるという問題点があった。
【0004】
従って、本発明が解決しようとする課題は、仮想記憶制御機能とワーキングセット計算処理機能を有する計算機システムにおいて、メモリ割り当て要求が大量になされた場合の、スループットの低下を軽減できるメモリ管理方法及び計算機システム並びにプログラムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段を提供する本発明の第1の視点によれば、仮想記憶制御機能と、ワーキングセットの計算処理機能を具備する計算機システムにおけるメモリ管理方法において、システム上で動作しているジョブ毎に、予め定められた時間あたりのページフォルト(Page fault;ページ不在例外処理)の発生頻度を計算するステップと、ジョブに実メモリの割り当てを行った場合に、システム上で動作しているジョブ集合に割り当てられている実メモリの量を計算するステップと、前記ジョブ集合に割り当てられている実メモリの量と、前記割り当てを行った実メモリの量との比率(以下、実メモリ割り当て比率ともいう)を計算するステップと、前記比率と、予め定められた第1のしきい値との比較を行って、前記比率が予め定められた第1のしきい値を超えた場合は、ページフォルトの発生頻度の高いジョブを選択して、該ジョブを停止するステップと、前記ジョブに割り当てられているすべてのページをページアウトし、該ページに対応する実メモリ領域を解放するステップと、を含むこと、を特徴とするメモリ管理方法が提供される。
【0006】
また、前記メモリ管理方法において、ジョブに実メモリを割り当てた際に、前記ジョブ集合に割り当てられている実メモリの量が、予め定められた第2のしきい値以下である場合には、ページフォルトの発生頻度の高いジョブの停止と該ジョブについてのページアウト処理は行わないよう制御することとして、ジョブ集合に割り当てられている実メモリの量が少ない場合に実メモリ割り当て比率が前記しきい値を超えやすくなることに対する措置を講じることも好ましい。
【0007】
また、本発明の第2の視点によれば、前記各方法を実施するための計算機システム、とりわけ、仮想記憶制御機能と、ワーキングセットの計算処理機能を具備する計算機システムであって、システム上で動作するジョブ毎にページフォルトの発生頻度を監視する手段を備え、ジョブにメモリを割り当てた際に、システム上で動作するジョブの集合に割り当てられている実メモリの量と、前記割り当てを行った実メモリの量との比率が、予め定められたしきい値を超えた場合には、ページフォルトの発生頻度の高いジョブをジョブ単位でページアウトし、該ジョブに対応する実メモリ領域を解放すること、を特徴とする計算機システムが提供される。
【0008】
さらに、本発明の第3の視点によれば、前記各方法を実施する計算機システムを構成するコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の一実施の形態について説明する。本発明は、その好ましい一実施の形態において、仮想記憶制御機能とワーキングセット計算処理機能を有する計算機システムに、メモリ割り当て・解放手段(図1の5)と、ページフォルト発生頻度計算手段(図1の6)と、実メモリ量計算手段(図1の7)と、実メモリ割り当て比率計算手段(図1の8)と、一時停止ジョブ選択手段(図1の9)と、ジョブ一時停止手段(図1の10)と、ページアウト手段(図1の11)と、を備えている。また、本計算機システムは、メモリ取得高速化のために、メモリ割り当て要求が発生した際に割り当てるべき実メモリ領域を予め確保する方式を採用している。
【0010】
その作用は、まず、本計算機システムにおいて、メモリ割り当て要求が発生して、前記予め確保された実メモリ領域への割り当てが行われると、実メモリ量計算手段(図1の7)が、システム上で動作しているジョブ集合(図1の1)に割り当てられている実メモリ量を計算する。続いて、実メモリ割り当て比率計算手段(図1の8)が、ジョブ集合(図1の1)に割り当てられている実メモリ量と、メモリ割り当て要求に応じて割り当てを行った実メモリ量との比率(実メモリ割り当て比率)を計算する(図2参照)。
【0011】
実メモリ割り当て比率計算手段(図1の8)は、前記実メモリ割り当て比率の値に応じて以下の制御を行う。まず、前記実メモリ割り当て比率が、予め定めたしきい値を超えた場合は、ページフォルト発生頻度計算手段(図1の6)が監視するページフォルト発生頻度に基づいて、ページフォルト発生頻度の高いジョブを選択して、該ジョブを一時停止し、さらに、該ジョブに割り当てられているすべてのページをページアウトの対象とする処理を行い、該ページに対応する実メモリ領域を解放する処理を行わせる。一方、前記実メモリ割り当て比率が、予め定めたしきい値以下の場合は、前記予め確保された実メモリ領域の補充のために、実メモリの割り当てを行った実メモリの量に相当する実メモリを解放すべく、予め定めた規則に基づいて、ページアウトすべき実メモリ領域を選定し、ページアウト処理と、該実メモリ領域の解放処理を行わせる(図3参照)。
【0012】
上記作用により、大量のページアウト処理の必要が生じた場合にも、より少ないページアウト処理回数で、目的とするメモリの領域を確保することが可能となる。その理由は、ページフォルト発生頻度が高いジョブ、換言すれば、二次記憶装置(図1の12)にページのイメージが転送済みである可能性が高いページを多く含むジョブを、ページアウトの対象として選択する機構を組み込んだことにある。
【0013】
本発明の別の実施の形態において、実メモリ割り当て比率計算手段(図1の8)は、さらに、ジョブ集合(図1の1)に割り当てられている実メモリ量と、予め定めた別のしきい値との比較を行って、ジョブ集合(図1の1)に割り当てられている実メモリ量が、前記しきい値以下である場合には、上記したページフォルト発生頻度の高いジョブ一時停止処理は行わない。即ち、該ジョブに割り当てられているすべてのページのページアウトの対象とする処理並びに実メモリの解放を行わせる処理は行わずに、予め定めた規則に基づいて、ページアウトすべき実メモリ領域を選定し、ページアウト処理と、該実メモリ領域の解放を行わせる(図4参照)。
【0014】
上記した実施の形態においては、ジョブ集合(図1の1)に割り当てられている実メモリ量が少ないために、前記実メモリ割り当て比率が大きく変動してしまう場合にも、安定した動作が実現される。
【0015】
なお、上記した方法を実施する計算機システムは、前記計算機システムを構成するコンピュータで実行されるプログラムによりその処理、機能が実現される。
【0016】
【実施例】
続いて、上記した本発明の実施の形態をより詳細かつ具体的に説明すべく、本発明の一実施例について説明する。図1は、本発明の計算機システムの構成の一例を示すブロック図である。図1を参照すると、本実施例の計算機システムは、実メモリ4と、メモリ割り当て・解放手段5と、ページフォルト発生頻度計算手段6と、実メモリ量計算手段7と、実メモリ割り当て比率計算手段8と、一時停止ジョブ選択手段9と、ジョブ一時停止手段10と、ページアウト手段11と、二次(補助)記憶装置12と、ジョブ再開手段13と、から構成されている。
【0017】
また、本計算機システムにおいては、ジョブ2a、2b、2cが動作しており、ジョブ集合1は、ジョブ2a、2b、2cの集合である。
【0018】
また、図1の仮想記憶空間3は、アドレス写像により形成された仮想記憶空間を示している。
【0019】
また、メモリ割り当て・解放手段5は、ジョブ2a、2b、2cに対して実メモリ(ページ)の割り当て・解放を行う手段であり、ページフォルト発生頻度計算手段6は、ジョブ2a、2b、2cの各ページフォルト発生頻度を計算する手段であり、実メモリ量計算手段7は、ジョブ集合1に割り当てられた実メモリ量(ページ数)の計算を行う手段である。そして、実メモリ割り当て比率計算手段8は、実メモリ量計算手段7で計算されたジョブ集合1(全ジョブ)に割り当てられている実メモリ量(ページ数)と、メモリ解放・割り当て手段5が割り当てを行った実メモリ量(ページ数)の比率を計算する手段である。また、一時停止ジョブ選択手段9は、ページフォルト発生頻度計算手段6が計算したページフォルト発生頻度に基づいて、最もページフォルト発生頻度が高いジョブを選択する手段であり、ジョブ一時停止手段10は、一時停止ジョブ選択手段9で選択されたジョブの動作を一時停止させる手段である。
【0020】
ページアウト手段11は、ページアウト処理を行う手段であり、ページアウトの対象とする実メモリ4領域の内容(ページ)が、二次記憶装置12に存在するか否かによって、以下の処理を行う。まず、ジョブに割り当てられた実メモリ4領域の内容(ページ)が二次記憶装置12に存在しない場合は、実メモリ4領域の内容(ページ)を二次記憶装置12へ転送するとともに、実メモリ割り当て・解放手段5によって、該ジョブに割り当てられた実メモリ4領域を解放する。一方、ジョブに割り当てられた実メモリ4領域の内容(ページ)が二次記憶装置12に存在する場合は、二次記憶装置12へ実メモリ4領域の内容(ページ)を転送することなく、実メモリ割り当て・解放手段5によって、該ジョブに割り当てられた実メモリ4領域を解放する。
【0021】
また、二次記憶装置12(補助記憶装置)は、磁気ディスク装置等で構成された記憶装置であって、実メモリ4と連携して仮想記憶空間3を実現するものである。
【0022】
また、本計算機システムは、メモリ割り当て要求が発生した際に割り当てるべき実メモリ4の領域(空きページ並びに二次記憶装置12へページ内容が転送済みであるページを含む)を予め確保しており、実メモリ(ページ)割り当て要求が発生した場合に、速やかに実メモリ4(ページ)の割り当てが可能となっている。
【0023】
続いて、本実施例の作用を、図面を参照して詳細に説明する。まず、実行中のジョブ2a、2b、2cのいずれかのページに対する書き込み・読み込みの際にページフォルトが発生した場合、ページフォルト発生頻度計算手段6が、各ジョブ2a、2b、2cについての、単位時間あたりのページフォルト発生頻度を計算する。以下、本実施例においては、ジョブ2bのページフォルト発生頻度の値が最も高かったものとして説明する。
【0024】
図2は、本発明の計算機システムが、実行中のジョブに実メモリ(ページ)の割り当てを行った後、実メモリ割り当て比率を得るまでの処理の流れの一例を示したフローチャートである。図2を参照すると、まず、実行中のジョブ(例えば、2a)に対して、実メモリ(ページ)の割り当て要求がなされ、実メモリ割り当て・解放手段5が、実メモリ(ページ)の割り当てを行う(ステップS11)と、実メモリ量計算手段7が起動され、実メモリ量計算手段7は、前記実メモリの割り当てによる変化を反映して、実行中のジョブ2a、2b、2cを含むジョブ集合1に割り当てられている実メモリ量(ページ数)の計算を行う(ステップS12)。続いて、実メモリ割り当て比率計算手段8は、ステップS12の実メモリ量計算手段7が得たジョブ集合1に割り当てられている実メモリ量(ページ数)に対する、ステップS11で割り当てた実メモリ量(ページ数)の比率(実メモリ割り当て比率)を計算する(ステップS13)。
【0025】
図3は、本発明の計算機システムが、前記処理により得た実メモリ割り当て比率に応じたページアウト・メモリ解放を行うまでの処理の流れの一例を示したフローチャートである。図3を参照すると、まず、実メモリ割り当て比率計算手段8は、実メモリ割り当て比率計算処理(ステップS21、図2のステップS13)に続いて、前記実メモリ割り当て比率と、予め定められたしきい値と、を比較する(ステップS22)。前記比較の結果、実メモリ割り当て比率がしきい値以下の場合は、実メモリ割り当て比率計算手段8は、ページアウト手段11を起動し、ページアウト手段11は、ステップS11で割り当てた実メモリ量(ページ数)に相当する実メモリ量(ページ数)を確保すべく、ページの使用頻度、例えば、LRU(Least Recently Used)手順等の予め定めた方法により選択したページに対応する実メモリ領域の内容を二次記憶手段12に転送し、ページアウトする(ステップS25)。続いて、メモリ割り当て・解放手段5が、該メモリ領域を解放(ステップS26)する。
【0026】
一方、ステップS22における比較の結果、実メモリ割り当て比率が前記しきい値より大きい場合は、実メモリ割り当て比率計算手段8は、一時停止ジョブ選択手段9を起動し、以下の処理が行われる。まず、一時停止ジョブ選択手段9は、ページフォルト発生頻度計算手段6によって計算されたページフォルト発生頻度の値を取得して、最も値が大きいジョブ2bを一時停止対象として選択する(ステップS23)。続いて、ジョブ一時停止手段10は、一時停止ジョブ選択手段9により選択されたジョブ2bを一時停止する(ステップS24)。続いて、ページアウト手段11が、ステップS24で一時停止したジョブ2bの全ページをページアウトの対象としてページアウト処理を行う(ステップS25)。
【0027】
ここで、ページアウト手段11は、前記一時停止されたジョブ2bのページ内容が二次記憶装置12に存在しない場合、該ページに対応する実メモリ領域の内容を二次記憶手段12に転送する処理を行った後、メモリ割り当て・解放手段5を起動し、一時停止されたジョブ2bのページ内容が二次記憶装置12に存在する場合は、転送処理を行うことなくメモリ割り当て・解放手段5を起動する。爾後、メモリ割り当て・解放手段5が、該メモリ領域を解放する(ステップS26)。
【0028】
そして、実メモリ解放後、予め定めたジョブ再開条件が満たされた場合に、ジョブ再開手段13が起動されて、ジョブ再開手段13が、前記一時停止しているジョブ2bの再開を行う。
【0029】
上記のとおり、実メモリ割り当て比率がしきい値を超え、メモリ割り当て要求が急激に増加していると判断される場合に、ページフォルト発生頻度の値が最も大きいジョブのすべてのページをページアウトの対象とする処理がなされる。ページフォルト発生頻度をページアウトすべきページの選択基準とした理由は、二次記憶装置12上にページのイメージが転送済みである可能性が高いページを多く含み、より少ない転送処理回数で、メモリ割り当て要求が発生した際に割り当てるべき実メモリ領域の確保が可能となることにある。
【0030】
続いて、本発明の他の実施例について図面を参照して説明する。本実施例のシステム構成は、先に説明した実施例と同様であるため、省略する。図4は、本発明の計算機システムが、前記処理により得た実メモリ割り当て比率に応じたページアウトを行う流れの別の一例を示したフローチャートである。図4を参照すると、ジョブの一時停止に続く一連の処理(ステップS34以降)の実行開始条件に、ステップS32に示す制限が加えられている点で、上記した実施例と異なっている。
【0031】
図4のステップS31に至るまでの動作は、上記した実施例のステップS11からステップS13(ステップS31)と同様であるため省略する。まず、実メモリ割り当て比率計算手段8は、実メモリ量計算手段7により得られたジョブ集合1に割り当てられている実メモリ量(ページ数)と、予め定めた(実メモリ比較用の)しきい値との比較を行う(ステップS32)。
【0032】
ここで、ジョブ集合1に割り当てられている実メモリ量(ページ数)が、予め定めたしきい値以下の場合には、上記した実施例のステップS25、S26と同様に、ページアウト手段11の起動がなされ、ページアウト手段11が、割り当てた実メモリ量(ページ数)に相当する実メモリ量(ページ数)を確保すべく、予め定めたLRU手順等により選択したページに対応する実メモリ領域の内容を二次記憶手段12に転送し、ページアウトする(ステップS36)。そして、メモリ割り当て・解放手段5が、該メモリ領域を解放する(ステップS37)。
【0033】
一方、ステップS32における比較の結果、ジョブ集合1に割り当てられている実メモリ量が前記しきい値よりも大きい場合は、先に述べた実施例のステップS22〜ステップS26と同様の手順が実施される(ステップS33〜S35)。
【0034】
本実施例によれば、本発明の計算機システムに、ジョブ集合1に割り当てられている実メモリ量(ページ数)が少ない場合に、ジョブの一時停止処理(ステップS23、S24)が頻発してしまう事態を回避する機構が、具備されることとなる。
【0035】
上記した実施例では、ジョブ集合1に割り当てられている実メモリ量(ページ数)としきい値との比較(ステップS32)を行った後に、実メモリ割り当て比率としきい値の比較(ステップS33)を行うこととしているが、その判定順序は、設計的事項であり、特に限定するものではない。
【0036】
また、上記した各実施例では、ステップS13において、実メモリ割り当て比率計算手段8は、ステップS12の実メモリ量計算手段7が得たジョブ集合1に割り当てられている実メモリ量(ページ数)に対する、ステップS11の実メモリ(ページ)割り当て処理で得られる実メモリ量(ページ数)との比率(実メモリ割り当て比率)を計算することとしているが、両者の比率を求めて、計算機システムの仕様に応じて設定するしきい値との比較を行うものであれば、当業者であれば、なし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、仮想記憶制御機能とワーキングセット計算処理機能を有する計算機システムにおけるメモリ割り当て要求が大量になされた場合の、スループットの低下が軽減される。その理由は、大量のメモリ割り当て要求が発生した場合に、ページフォルト発生頻度の高いジョブを、優先的にページアウトの対象とする処理がなされるよう構成したことにある。
【0038】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の計算機システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例における処理の流れ(前半部)の一例を示したフローチャートである。
【図3】本発明の一実施例における処理の流れ(後半部)を示したフローチャートである。
【図4】本発明の別の実施例における処理の流れ(後半部)を示したフローチャートである。
【符号の説明】
1 ジョブ集合
2 ジョブ
3 仮想記憶空間
4 実メモリ
5 メモリ割り当て・解放手段
6 ページフォルト発生頻度計算手段
7 実メモリ量計算手段
8 実メモリ割り当て比率計算手段
9 一時停止ジョブ選択手段
10 ジョブ一時停止手段
11 ページアウト手段
12 二次記憶装置
13 ジョブ再開手段

Claims (7)

  1. 仮想記憶制御機能と、ワーキングセットの計算処理機能を具備する計算機システムにおける、予め定められた量の割り当て可能な実メモリ領域を確保するメモリ管理方法において、
    システム上で動作しているジョブ毎に、予め定められた時間あたりのページフォルトの発生頻度を計算するステップと、
    ジョブに実メモリの割り当てを行った場合に、
    システム上で動作しているジョブ集合に割り当てられている実メモリの量を計算するステップと、
    前記ジョブ集合に割り当てられている実メモリの量と、前記割り当てを行った実メモリの量との比率を計算するステップと、
    前記比率と、予め定められた第1のしきい値との比較を行って、前記比率が予め定められた第1のしきい値を超えた場合は、ページフォルトの発生頻度の高いジョブを選択して、該ジョブを停止するステップと、
    前記ジョブに割り当てられているすべてのページをページアウトし、該ページに対応する実メモリ領域を解放するステップと、を含むこと、
    を特徴とするメモリ管理方法。
  2. 請求項1に記載のメモリ管理方法において、
    ジョブに実メモリを割り当てた際に、
    前記ジョブ集合に割り当てられている実メモリの量が、予め定められた第2のしきい値以下である場合には、
    少なくとも、ページフォルトの発生頻度の高いジョブを選択して該ジョブを停止する処理を行わないこと、
    を特徴とするメモリ管理方法。
  3. 仮想記憶制御機能と、ワーキングセットの計算処理機能を具備する計算機システムであって、
    システム上で動作するジョブ毎にページフォルトの発生頻度を監視する手段を備え、
    ジョブに実メモリを割り当てた際に、システム上で動作するジョブの集合に割り当てられている実メモリの量と、前記割り当てを行った実メモリの量との比率が、予め定められたしきい値を超えた場合には、ページフォルトの発生頻度の高いジョブをジョブ単位でページアウトし、該ジョブに対応する実メモリ領域を解放すること、
    を特徴とする計算機システム。
  4. 仮想記憶制御機能と、ワーキングセットの計算処理機能を具備する計算機システムであって、
    ジョブに対して実メモリの割り当て・解放を行うメモリ割り当て・解放手段と、
    システム上で動作しているジョブ毎に、予め定められた時間あたりのページフォルトの発生頻度を計算するページフォルト発生頻度計算手段と、
    システム上で動作しているジョブ集合に割り当てられている実メモリの量を計算する実メモリ量計算手段と、
    前記ジョブ集合に割り当てられている実メモリの量と、前記割り当てを行った実メモリの量との比率を計算する実メモリ割り当て比率計算手段と、
    前記実メモリ割り当て比率と、予め定められた第1のしきい値との比較を行う手段と、
    前記ページフォルト発生頻度に基づいて、ページフォルト発生頻度の高いジョブを選択する一時停止ジョブ選択手段と、
    を備えて、
    ジョブに実メモリを割り当てた際に、前記実メモリの割り当て比率が予め定められた第1のしきい値を超えた場合は、ページフォルトの発生頻度の高いジョブを停止し、該ジョブに割り当てられているすべてのページをページアウトして、該ページに対応する実メモリ領域を解放すること、
    を特徴とする計算機システム。
  5. 請求項3又は4に記載の計算機システムにおいて、
    ジョブに実メモリを割り当てた際に、
    前記ジョブ集合に割り当てられている実メモリの量が、予め定められた第2のしきい値以下である場合には、
    少なくとも、ページフォルトの発生頻度の高いジョブを選択して該ジョブを停止する処理を行わないこと、
    を特徴とする計算機システム。
  6. 仮想記憶制御機能と、ワーキングセットの計算処理機能を具備する計算機システムを構成するコンピュータに実行させるプログラムであって、
    システム上で動作しているジョブ毎に、予め定められた時間あたりのページフォルトの発生頻度を計算する処理と、
    ジョブに実メモリの割り当てを行った場合に、
    システム上で動作しているジョブ集合に割り当てられている実メモリの量を計算する処理と、
    前記ジョブ集合に割り当てられている実メモリの量と、前記割り当てを行った実メモリの量との比率を計算する処理と、
    前記比率と、予め定められた第1のしきい値との比較を行って、前記比率が予め定められた第1のしきい値を超えた場合は、ページフォルトの発生頻度の高いジョブを選択して、該ジョブを停止する処理と、
    前記ジョブに割り当てられているすべてのページをページアウトし、該ページに対応する実メモリ領域を解放する処理との、
    前記各処理を前記コンピュータに実行させるプログラム。
  7. 請求項6に記載のプログラムにおいて、
    前記ジョブ集合に割り当てられている実メモリの量が、予め定められた第2のしきい値以下である場合には、少なくとも、ページフォルトの発生頻度の高いジョブを選択して該ジョブを停止する処理を行わないこと、
    を特徴とするプログラム。
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