JP3952058B2 - 推定伸長率に基づくトランザクション負荷分散方法及び方式並びにコンピュータ可読記録媒体 - Google Patents
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fi =si (ni +1)2 (式1)
Fi =si (ni +1) (式2)
ここで、fおよびFは負荷指標、iは計算機番号、sはジョブのCPUにおける純サービス時間の平均、nはCPU系に存在するジョブ数である。これらの式は、待ち行列理論で言う開放型待ち行列網モデルにおいて、CPU系について平衡状態における平均値に関して成立する関係をもとに、平均応答時間をある意味で最小化するという目的のために、小さいほどよい値として導き出されたものである。実際、(式2)はCPU系における平均滞在時間を表し、これに入出力系における平均滞在時間を加えると平均応答時間となるものである。これらの負荷指標は、静的負荷配分のための指標としてはある意味の最適性が証明されている。しかし、動的制御はその時々の状況に応じた制御を行いうるところにメリットがあり、si,niについては、平衡状態における平均値でなく現在値を用いないと意味がない。現在値に関しniは測定可能であるが、計算機i上で実行中のジョブミックスの特性を反映するsiは直接には測定不可能である。当文献上における評価では、siとして全体の平均値を用いている。実行する処理が、ジョブ特性の観点から一種類でしかも特性のばらつきが小さいなら全体の平均値を用いてもよいであろうが、一種類でもばらつきが大きい場合や、現実には一般的と考えられる特性の異なる複数種類の処理が混在する場合には、全体の平均値を用いてしまうと動的制御のメリットが大きく失われることになる。
e(n)=a*m(n)+(1−a)*e(n−1) (式3)
ここで、aはパラメタ(0<a≦1)であり、また、e(n)の初期値e(0)はe(1)と等しいとする。すなわち、今回の測定値にaを乗じたものと前回の推定値に1−aを乗じたものとの和を今回の推定値とする。式3は次のように展開できる。
e(n)=a*m(n)+a(1−a)*m(n−1)+a(1−a)2 *m(n−2)+a(1−a)3 *m(n−3)+ …
この式は、推定値が、近い過去の測定値ほど重視する形で過去の測定値を全部取り込んだものになっていることを示している。aが大きい(1に近い)ほど近い過去を重視する度合いが高いことになる。前記測定間隔が十分に小さいなら、aの値は0.1などの小さい値とした方が推定値の信頼度は上がる。前記R方式では、式3により求められたReiから次の式によりPeiを求め、列T4に格納する。Pei=Rei/(1.0−Rei)(Rei≧0.99ならPei=Nei)この式は、M/M/1待ち行列における系の長さと使用率との関係そのものである。
Nri=w*Npi+(1−w)*Nei (式4)
ここでwは重み係数(w≦1.0)であり、0.8程度がよい。
Pri=Pei+(Nri−Nei),Nri≧Neiのとき (式5)
=Pei*(Nri/Nei),Nri<Neiのとき
式5は、過去のサンプリングから推定していたPeiを、これと同一条件で推定したNeiと現時点の状況を表す最も信頼できる補正値であるNriとの関係から、補正するものである。一定時間間隔でしか行わない推定をベースに、最新の推定値から現時点の真の値に近い補正値を得ることができる。
X=Nri*(Pri+1)として、
Epi=X/(X−Pri*Pri),Pri<Nriのとき (式6)
=Nri+1.0 ,Pri≧Nriのとき
F:処理時間
t:純処理時間
s:CPU使用時間
d:入出力時間(t=s+d)
更に、対象計算機からの要求で実行中の入出力数の平均をDとする(N=P+D)。従来技術4の文献228頁の8.3式から、平衡状態の平均値について、
F=s(P+1)+d=sP+t (式61)
となり、入出力で待ちがないので、
d/s=D/R (式62)
となる。また、同文献228頁の式8.3と式8.1の対比からも知られるように、
P+1=1/(1−R) から R=P/(1+P) 式(63)
となる。
式63を式62に代入し、d=t−s、N=P+Dを適用すると、
s=Pt/(P+D+PD)=Pt/(N(P+1)−P・P) 式(64)
となり、式64を式61に代入すると、
F=P・Pt/(N(P+1)−P・P)+t=N(P+1)t/(N(P+1)−P・P)=Xt/(X−P・P)となる。ここで、X=N(P+1)である。したがって、伸長率Eは、
E=F/t=X/(X−P・P)
となり、式6が導かれる。また、伸長率Eは、NとCPU使用率Rを用いて次のように表すこともできる。
E=N(1−R)/(N(1−R)−R・R) 式(65)
式65は、式6にRとPの関係を表す式63を適用して得ることもできるし、従来技術4の文献の式8.1(Rを用いて処理時間を表現)から出発して、式62、式63を適用して得ることもできる(導出の記述は省略する)。しかし、Rについては式5で行ったのに相当する補正の手段がなさそうなので、本実施形態では補正の前にPに変換してから補正を受けるようにしてしまい、CPU使用率を測定した場合にも最終的な伸長率の式としてはNとPを用いる式6を使用するようにした。なお、本実施形態で推定伸長率を求めるために用いる計算式(式6)は、このようにシステムの統計的平衡状態に関して成立するものであり、平衡状態がある程度の時間続くときに、その間のP、Nの平均値を知れば推定可能になるものである。現状を表す平衡平均値としては、過去の履歴に基づいて式3を用いたNei、Peiが適当と考えられるが、Nについては正確な現在値Npiが知られているので、動的負荷配分の立場からはこれも反映すべく、前述した式4においては、この方針によりNの補正値を得ている。
C1=Pri/(Nri*(1+Pri)−Pri・Pri)
となる。C2を計算機iに、C=C0である到着メッセージをスケジュールした場合の新ジョブミックスにおけるCの推定値とする。平均がC1のジョブがNri個存在し、そこへC0のものが1個加わり総数はNniとなるので、その平均値は、
C2=(Nri*C1+C0 )/Nni
となる。式64から、s/t=P/(NP+N−P・P)なので、この式をスケジュール後の状態に適用すると、s/t=C2なので、Pniをyとおくと、
C2(Nni・y+Nni−y2)=y
となり、整理すると、次の2次方程式が得られる。
C2y2+(1−C2・Nni)y−C2・Nni=0 (式7)
式7をyについて解くことによって、スケジュール後のPniの推定値が得られる。定数項が負の値なので正の解と負の解が得られる。正の解をPniとして採用する。そして、式6と同様にしてEniを計算する(これを、以下ではEkiとする)。
10 交換・蓄積機構
11〜1n 計算機1〜n
1x1 計算機x上の負荷データ測定手段A
1x2 計算機x上のトランザクション処理手段
1x3 計算機x上の通信手段
2 中継配分装置
21 通信手段
25 中継仮配分装置
3 高速チャネル
4 ファイル装置群
5 端末装置群
51 通信網
6 負荷データ記憶手段
6x 計算機x上の負荷データ記憶手段
7 実行計算機選択手段
7x 計算機x上の実行計算機選択手段
8 負荷データ測定手段B
8x 計算機x上の負荷データ測定手段B
Claims (4)
- 端末装置群で発生したトランザクション処理要求の処理を負荷分担して実行する複数の計算機と、前記複数の計算機がファイル装置群を共有しているシステムにて、
一定時間ごとに各計算機の負荷データとして、CPU割当て待ちプロセス数とCPU使用中であるプロセス数と前記ファイル装置群と前記計算機との間のファイルアクセスのためのプロセス数との合計数である処理中業務処理プロセス数、および前記CPU割当て待ちプロセス数と前記CPU使用中であるプロセス数の合計数を測定し、
該測定した処理中業務処理プロセス数および、CPU割当て待ちプロセス数とCPU使用中であるプロセス数との合計数と、前記ファイルアクセスのためのプロセス数とを用いて、Nを前記処理中業務プロセス数、Pを前記CPU割当て待ちプロセス数とCPU使用中であるプロセス数との合計数、Dを前記ファイルアクセスのためのプロセス数、X=N×(P+1)=N×(N−D+1)とすると、P<NのときはX/(X−P×P)として、P=NのときはN+1としてすべての計算機について処理時間の推定伸長率を求め、または、D>0のときはX/(X−(N−D)×(N−D))として、D=0のときはN+1としてすべての計算機について処理時間の推定伸長率を求め、
該求めた推定伸長率に基づいてトランザクション実行の各計算機への配分を決定することを特徴とする推定伸長率に基づくトランザクション負荷分散方法。 - 端末装置群で発生したトランザクション処理要求の処理を負荷分担して実行する複数の計算機と、前記複数の計算機がファイル装置群を共有しているシステムにて、
一定時間ごとに各計算機の負荷データとして、CPU割当て待ちプロセス数とCPU使用中であるプロセス数と前記ファイル装置群と前記計算機との間のファイルアクセスのためのプロセス数との合計数である処理中業務処理プロセス数、およびCPU使用率を測定するとともに該測定したCPU使用率から前記CPU割当て待ちプロセス数と前記CPU使用中であるプロセス数との合計数を導出し、
該測定した処理中業務処理プロセス数および、前記導出したCPU割当て待ちプロセス数と前記CPU使用中であるプロセス数との合計数と、前記ファイルアクセスのためのプロセス数とを用いて、Nを前記処理中業務プロセス数、Pを前記CPU割当て待ちプロセス数とCPU使用中であるプロセス数との合計数、Dを前記ファイルアクセスのためのプロセス数、X=N×(P+1)=N×(N−D+1)とすると、P<NのときはX/(X−P×P)として、P=NのときはN+1としてすべての計算機について処理時間の推定伸長率を求め、または、D>0のときはX/(X−(N−D)×(N−D))として、D=0のときはN+1としてすべての計算機について処理時間の推定伸長率を求め、
該求めた推定伸長率に基づいてトランザクション実行の各計算機への配分を決定すること
を特徴とする推定伸長率に基づくトランザクション負荷分散方法。 - 一定時間ごとに各計算機の負荷データとして、CPU割当て待ちプロセス数とCPU使用中であるプロセス数と前記ファイル装置群と前記計算機との間のファイルアクセスのためのプロセス数との合計数である処理中業務処理プロセス数、および前記CPU割当て待ちプロセス数と前記CPU使用中であるプロセス数の合計数を測定する負荷データ測定手段と、
該負荷データ測定手段で得られたデータを記憶する負荷データ記憶手段と、
該負荷データ記憶手段に記憶された処理中業務処理プロセス数および、CPU割当て待ちプロセス数とCPU使用中であるプロセス数との合計数と、前記ファイルアクセスのためのプロセス数とを用いて、Nを前記処理中業務プロセス数、Pを前記CPU割当て待ちプロセス数とCPU使用中であるプロセス数との合計数、Dを前記ファイルアクセスのためのプロセス数、X=N×(P+1)=N×(N−D+1)とすると、P<NのときはX/(X−P×P)として、P=NのときはN+1としてすべての計算機について処理時間の推定伸長率を求め、または、D>0のときはX/(X−(N−D)×(N−D))として、D=0のときはN+1としてすべての計算機について処理時間の推定伸長率を求め、
該求めた推定伸長率に基づいてトランザクション実行の各計算機への配分を決定する実行計算機選択手段と、
前記各計算機ごとにその上に存在し、複数のトランザクション実行を並列に行い、前記実行計算機選択手段に指令されたトランザクションの実行を管理するトランザクション処理手段とを備えたことを特徴とする推定伸長率に基づくトランザクション負荷分散方式。 - 端末装置群で発生したトランザクション処理要求の処理を負荷分担して実行する複数の計算機と、前記複数の計算機がファイル装置群を共有しているシステムにて、
一定時間ごとに各計算機の負荷データとして、CPU割当て待ちプロセス数とCPU使用中であるプロセス数と前記ファイル装置群と前記計算機との間のファイルアクセスのためのプロセス数との合計数である処理中業務処理プロセス数、およびCPU使用率を測定するとともに該測定したCPU使用率から前記CPU割当て待ちプロセス数と前記CPU使用中であるプロセス数との合計数を導出する負荷データ測定手段と、
該負荷データ測定手段で得られたデータを記憶する負荷データ記憶手段と、
該負荷データ記憶手段に記憶された処理中業務処理プロセス数および、前記導出したCPU割当て待ちプロセス数と前記CPU使用中であるプロセス数との合計数と、前記ファイルアクセスのためのプロセス数とを用いて、Nを前記処理中業務プロセス数、Pを前記CPU割当て待ちプロセス数とCPU使用中であるプロセス数との合計数、Dを前記ファイルアクセスのためのプロセス数、X=N×(P+1)=N×(N−D+1)とすると、P<NのときはX/(X−P×P)として、P=NのときはN+1としてすべての計算機について処理時間の推定伸長率を求め、または、D>0のときはX/(X−(N−D)×(N−D))として、D= 0 のときはN+1としてすべての計算機について処理時間の推定伸長率を求め、
該求めた推定伸長率に基づいてトランザクション実行の各計算機への配分を決定する実行計算機選択手段と、
前記各計算機ごとにその上に存在し、複数のトランザクション実行を並列に行い、前記実行計算機選択手段に指令されたトランザクションの実行を管理するトランザクション処理手段とを備えたことを特徴とする推定伸長率に基づくトランザクション負荷分散方式。
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