JP4820940B2 - ポート群を動的に専用化するプロセッサ間通信ネットワーク - Google Patents
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Description
(1)IPCプレゼンテーションマネージャ(202) この層は、異なるシステムコンポーネント(例えば、ソフトウェアスレッド)の間で異なるデータタイプを変換する為に使用される。異なるタイプのプロセッサコア同士間のそのデータ変換に伴う問題を克服するのに十分なハードウェアが提供されている場合には、この層を迂回してもよい。
2.IPCノードの特権を無効にする権限
3.DRTの同期
4.IPCアドレスブロックの割り当て
5.ネットワークセキュリティ
コンパイル時には、あるIPCノードがあるサーバの役割を割り当てられる。しかし、任意の(信頼できる)IPCノードが実行時間の交渉によってサーバの仕事を引き受ける方法が提供されたほうがよい。この方法は、通信を保持したままでネットワークからサーバのノードを正常に除去するよう柔軟性をもたらすはずである。
IPCアドレス割り当て
IPCアドレス群がIPCサーバ108とピアノード群とによってのみ割り当てられる。このノードは常に、自身に割り当てられたアドレスの範囲から最上位のIPCアドレスを選び取る。よってこのノードはこのIPCアドレスによって分かる。ノードがもう使用不可能なとき、そのIPCの特権は無効になり、従ってそのIPCアドレスももう有効ではない。このIPCソフトウェアがこのIPCノードの情報を無効化しネットワークから除去する。除去されたIPCノードにメッセージ群が送られた場合、親ルータが不正な宛先アドレスと共にエラーメッセージを戻す。一つのノードが2つ以上のIPCアドレスを持つことはできない。IPCアドレス群は任意のIPCネットワーク内で固有である。サーバのIPCアドレスは常に254に設定されている。サービス群のブロードキャストの為にアドレス255が確保される。
IPCメッセージのルーティング
このIPCネットワークで何らかの通信を行うことを希望するIPCノードは全て、まずこのIPCセッションサーバに登録しなければならない。認証が無事終了した後で、要求しているIPCノードがそのIPCネットワークでの通信の資格を得る。どのIPCノードにもルータがある。その機能は、IPCメッセージ群を次の宛先ノードにルーティングするか、このルータがこのIPCアドレスを任意のハードウェアポートの宛先のどれにも変えられない場合にはIPCメッセージ群を解消させることである。このルータがIPCメッセージ群を別のノードに回送している場合、このルータはこのメッセージをセッションマネージャまで通過させない。多数のノードに亘る通信チャネルを必要とするコンポーネント群は、それぞれ各自のルータを介してその全てのノードに亘る終端間のQoSを要求する必要がある。その下のデバイス層からのチャネルのQoSをルータが要求してもよい。
IPCヘッダ
図3に示されているのはIPCヘッダ300である。このヘッダを全てのIPCパケットが持っている。ソースIPCアドレス及び宛先IPCアドレスをセッションマネージャが埋める。ソースコンポーネント識別番号(CID)はデータ要求の間に送られるものであり、宛先CIDは任意選択である。目標のCIDが書き込まれなかった場合、この宛先ノードはこのIPCメッセージを全ての加入しているコンポーネントに回送する。宛先CIDがソースコンポーネントにより書き込まれた場合には、このIPCメッセージはそのコンポーネントにのみルーティングされる。セッション層により最終のデータチェックサムが書き込まれ任意選択で作動させられたり作動させられなかったりする。ルータがIPCヘッダにルータの制御語を書き込んだ場合、このチェックサムは更新される必要がある。このチェックサムの計算にはIPCヘッダとメッセージのデータ部とが含まれる。デバイス層によりセッション層に向けてパケット群が受信側に送り届けられるとき、前者は、何らかのデータを上に向けて回送するより前に、チェックサムが検証されたことを確かめる。データチェックサムを任意選択で省いてもよいが、このIPCヘッダのチェックサムは常に含まれていなくてはならない。このチェックサムの最上位ビットは、このIPCパケットに属するデータがONかOFFかを示す。ONを「1」の状態が示し、OFFを「0」の状態が示す。このIPCヘッダは合計7バイトである。このIPCデータフィールドは単に図示の為に示されており、そのサイズはIPCパケットのデータ構造に依存している。
IPCアドレス:IPCノードのIPCアドレス。
オペコードリスト:このリストは、コンポーネントが加入しているIPCメッセージオペコード全てのリストである。
ここで図4を参照すると、IPCスタックが全ての主要なIPCテーブルと共に示されている。動的なルーティングテーブル(DRT)402には、ノードタイプ(プロセッサタイプ)、IPCアドレス情報、データタイプ、加入リストなどがある。この加入リストには、特定のノードのIPCにサポートされたメッセージオペコードの全てが含まれている。コンポーネントルーティングテーブル404には、オペコードの情報と各特定のオペコードに加入しているコンポーネントの全てとに関連している情報が含まれている。最後に、チャネルリソーステーブル406には各チャネルIDを物理チャネルIDのリストと関連させることが含まれている。
アウトバウンドデータの為のIPCノードアドレス検出
各IPCノードがこのIPCネットワークの活動中のDRT全ての最新のコピーを保有する。各IPCノードのDRTに変更があった場合、IPCサーバへの通告をセッション層が担当している。コンポーネントがそのパケットデータを送信の為にこのセッション層に回送するとき、コンポーネントは目標のノードの物理IPCアドレスについて何も知らない。代わりに、コンポーネントがそのIPCノードタイプにより目標のIPCノードを指定する。目標のIPCノードタイプに対応する目標のIPCアドレスを検出するのはセッション層にかかっている。目標のノードがこのIPCネットワークで使用可能な場合、このIPCアドレスはその対応するDRTからフェッチされる。他の場合には、このコンポーネントにエラーが戻される。よってこのコンポーネントは適切なAPIの機能を使用してネットワークの既存のIPCノードについての情報を知ることができる。
インバウンドデータの為のIPCコンポーネント検出
そのノードでIPCパケットが受信されたとき、IPCパケットの目標のIPCアドレスがルータにより検査される。そのIPCアドレスがノードのものだった場合、そのパケットはその後の処理に向けセッション層に回送される。このセッションは、登録されているコンポーネント群のオペコード加入リストに基づいて、そのメッセージをそのコンポーネント群に分配することを担当している。IPCパケット群は、加入リスト群とフィルタテーブル群とに依存して2つ以上のコンポーネントにより消費可能である。前述のように、コンポーネント群は、その構成プロセスの間に自身でIPCオペコード群又はサービス群に加入する。次に、セッション層がオペコード加入リスト(加入リスト)を構築して、インバウンドデータのIPCコンポーネントルーティングを助ける。
IPCコンポーネントルーティング層
セッションマネージャにはIPCコンポーネントルーティング層が備わっており、加入しているコンポーネント群と、データの完全な消費時にはバッファのないメモリとへのデータパケット群のブロードキャストと分配とを担当している。受信されたデータがどのコンポーネントによっても変えられない又は修正されないことが条件である。バッファデータへの上書きを希望するコンポーネント群は、まずローカルコピーを作り、IPCコンポーネントルーティング層に本来のバッファの解放の表示を送る。
IPCスタックを介したコンポーネントの通信
コンポーネント群は相互通信/内部通信メッセージングの標準的なAPI呼び出しを使用する。このAPI呼び出し群は、ひとつのOSのプラットフォームから次のものに変わらない。これにより、コンポーネントがどこで動いているかに関わらず、データメッセージ群の移送に対処するコンポーネントソフトウェアを同じ状態のままにしておける。加えて、コンポーネント群は、IPCセッションマネージャへのサービス呼を介して、要求しているサービス群の中に局所的に存在するもの又はIPCリンクを必要とするものがあるかどうかを検出できる。宛先コンポーネントが局所的に備わっている場合には、IPCセッションマネージャが、送信用のデバイス層にデータを回送することなく、このメッセージを正当なコンポーネントに回送する。
IPCコンポーネントIDの割り当て
何らかのIPC通信への参加を希望しているコンポーネントは全て、こういった動作を、まず自身をIPCスタックと一体となるよう構成することによって行わなければならない。ノードのセッションマネージャはコンポーネント群を認証しそのコンポーネント群にCIDを割り当てる。各コンポーネントはCIDを2つ以上持つことはできない。コンポーネント群がIPCノードからアンインストールされた場合には、コンポーネント群のCIDは除去されなくてはならずIPCネットワークに通告する必要がある。適切な除去のコマンドをIPCセッションマネージャに送るのは、アンインストーラ又は同等のソフトウェアの担当である。一般的な使用の場合には、コンポーネント群が、IPCメッセージを送るのに自身の目標のコンポーネントのCIDを知らなくてもよい。このコンポーネント群からのルーティング抽出を管理するのは、IPCソフトウェアの担当である。場合によっては受信したIPCメッセージに返答するようなコンポーネント群は、ソースCIDを目標にすることで返事をリダイレクトする。この場合はその目標のノードがメッセージをその特殊なコンポーネントに回送し、加入しているコンポーネント全てには回送しない。コンポーネント群のCIDはそのノード内で固有でありノード同士間では固有ではない。
論理的なIPCチャネル配分
コンポーネント群はIPCネットワークで通信するのに論理チャネル群を用いる。論理チャネル群は、各コンポーネントから要求されたQoSに基づいてデバイス層により割り当てられる。コンポーネント群には多数の論理チャネルが割り当てられる。本発明のある実施形態に従って、チャネルには専用と非専用の2つのタイプがある。コンポーネント群がチャネルのタイプを選ぶ。専用のチャネル群は、そのコンポーネントがそのチャネルを使用するときいつもコンポーネントのQoSが使用可能であることを保証する。異なるQoSのチャネルが2つ以上コンポーネント群に与えられる可能性があるので、IPCの帯域幅がなくなる恐れがある。
専用チャネルと非専用のチャネル
専用のチャネル群はコンポーネントから要求されたQoSを保証する。そのチャネルが解放されていない限り、そのチャネルのQoSは履行される。非専用のチャネル群はQoSを保証できないが、余分の帯域幅が使用可能になったときデータを送ろうと連続的に試みる。非専用のチャネル群には予想可能なリアルタイムの性能はないが、非同期の、低帯域幅のデータの為に使用できる。コンポーネント群は、2つ以上のチャネルを要求することにより、異なるQoSを同時に確保できる。コンポーネント群は、自身のチャネル群を解放すると決めるまで、自身のチャネル群を保持する。しかし、優先権の高いほかのものによりスタックが供給されて、ある専用のチャネルについてのあるコンポーネントの特権が除去される。この場合は、あるチャネルを所有しているコンポーネント群が通告され、そのチャネルを解放するかそのコンポーネント群のチャネルを非専用のモードへと変えるよう求められる。
QoSの割り当て及びコンポーネントの優先権
コンポーネント群が論理チャネル群をあるQoSに基づいて要求する。QoSの定義はデータ速度である。QoSがそのコンポーネントにより指定されデバイス層と交渉される。加えて、コンポーネント群が登録及び認証のプロセスの間に優先権を割り当てられる。この優先権はIPCセッションマネージャに用いられ、コンポーネントの特権が、特権の程度の低いコンポーネント群のチャネル群とサービス群とを無効にし要求する際に検証される。
IPCコンポーネントの加入リスト
IPCスタックとのコンポーネントの登録の一部は構成要求である。あるコンポーネントが認証されたとき、そのコンポーネントはセッションマネージャからあるCIDを受信する。ここで、このコンポーネントは、異なるIPCオペコードに加入することにより自身をIPCスタックと一体となるよう構成する場合がある。このコンポーネントは、対象となっているオペコード群を選びそのオペコード群をセッション層に登録する。コンポーネントが、別の構成要求をセッションマネージャに送ることにより、自身のオペコードのリストへの加入をやめることを決めたり変更したりしてもよい。
IPCのAPI(APPLICATION PROGRAM INTERFACE)
以下に、本発明のIPCプロトコルの為の高いレベルのAPIを幾つかリストアップする。各々が定義された一組のAPIの呼び出しを持つ。
1)コンポーネント/セッションの高いレベルのAPI
コンポーネントの登録及び認証
これは、コンポーネント群とそのローカルセッションマネージャとの間の登録及び認証のプロセスである。
コンポーネントの構成及び管理
これは、コンポーネントのローカルセッションマネージャによるコンポーネントの構成のプロセスである。
コンポーネントチャネルの管理
これは、データを他のIPCノード群に送る為に論理チャネルを取得するプロセスである。
コンポーネントデータの管理
インバウンドIPCデータ及びアウトバウンドIPCデータに加えフロー制御もここで処理される。
コンポーネントルーティングのサービス
IPCパケット群のコンポーネントルーティングの複雑な部分がここで処理される。
2)デバイス/ルータのインタフェースの高いレベルのAPI
IPCパケットのルーティング
IPCパケット群のルーティングがここで処理される。
チャネル帯域幅の管理
論理チャネル/物理チャネルの管理がここで処理される。
ハードウェアポートのハードウェア検出
IPCリンクのハードウェア検出がここで処理される。
IPC物理チャネル管理
アドレス割り当てがここで処理される。
IPCポート群の動的な専用化
改善されたオーバーヘッド効率を提供しシステムの待ち時間を低減させる為に、本発明に係るIPCプロトコル/ネットワークがIPCネットワーク内でのポート群の動的な専用化を提供する。例えば、クライアントのプロセッサが音声のサンプル又は他のリアルタイムデータなどの大量のデータを送信する必要があるとき、本発明に従い、クライアント及びサーバは一つ以上のサーバのポート/クライアントのポートの専用化を交渉する。
Claims (4)
- プロセッサ間通信(IPC)ネットワーク・システムであって、
IPCサーバと、
同IPCサーバに結合された一つ以上のIPCクライアントと、を備え、
同IPCサーバはポート専用化テーブルを含み、前記IPCサーバが一つ以上のポートを備え、前記ポート専用化テーブルは、前記IPCサーバのポートと、該IPCサーバのポートの各々に対する現在の専用化の状況とを関連付けし、前記ポート専用化テーブルにより、前記一つ以上のポートのうちどのポートが専用化されているのかが常時監視されて、専用のパスが形成され、前記一つ以上のIPCクライアントの各々が、IPCクライアントのポートと、IPCクライアントのポートの各々に対する現在の専用化の状況とを関連付けするポート専用化テーブルを持っており、
パケットを前記専用のパスを介して転送する場合に、ヘッダ情報を含ませるようにする必要がなく、
前記一つ以上のIPCクライアントがそれぞれ更に、前記IPCサーバのポートの各々にどのIPCクライアントのアドレスが割り当てられているかを示すネットワークルーティングテーブルを含み、
前記一つ以上のIPCクライアントのうち一つ又は前記IPCサーバが、前記IPCサーバに直接接続されたピアIPCノードである一つ以上のIPCクライアントのうち一つからポートを専用化したことを示すポート専用化メッセージを受信すると、前記ポート専用化メッセージを送ってきた前記IPCクライアントに、専用に使用可能なポートを前記IPCサーバが持っているかどうかを通知し、
ピアIPCノードである前記一つ以上のIPCクライアントのうち一つ又は前記IPCサーバが更に、前記ポート専用化メッセージを送ってきた前記IPCクライアントに、前記IPCサーバが持っている使用可能なポートについての情報を通知し、
前記一つ以上のIPCクライアントの各々にある前記ポート専用化テーブルの各々が、前記IPCクライアント自身のポートについての情報を含んでいる、IPCネットワーク・システム。 - IPCサーバとIPCクライアントとを持つIPCネットワークのポートを専用化する方法であって、IPCサーバがIPCサーバのポートとIPCサーバのポートの各々に対する現在の専用化の状況とを関連付けするポート専用化テーブルを持ち、IPCネットワークがIPCネットワークのポートとIPCネットワークのポートの各々に対する現在の専用化の状況とを関連付けするポート専用化テーブルを持ち、
(a)前記IPCクライアントから前記IPCサーバに、ポート専用化メッセージを送信する工程と、
(b)前記IPCサーバから前記IPCクライアントに、前記IPCサーバが持っている使用可能なポートについて前記IPCクライアントに通知する情報メッセージを戻す工程と、
(c)前記IPCクライアントから前記IPCサーバに、前記IPCクライアントが専用化を望むポートを選択するメッセージを送信する工程と、
(d)前記IPCサーバから前記IPCクライアントに、前記要求されたポートが前記クライアントの使用の為に専用化されたことを前記IPCクライアントに通知するメッセージを送って、専用のパスを形成する工程であって、パケットを前記専用のパスを介して転送する場合に、ヘッダ情報を含ませるようにする必要がない、前記パスを形成する工程と、
(e)前記IPCサーバから、前記専用のポートを解消させるメッセージを送る工程とを含み、工程(d)で前記ポートが専用化され次第、所望のデータパスに沿った前記リンクの各々での他のチャネルのデータロードの総計に関わらず、前記専用のポートで送信されたデータについてサービス品質(QoS)が保証される、方法。 - (f)前記IPCクライアントから、前記専用のポートの解放を要求する所定のメッセージを送る工程を更に含む請求項2に記載の方法。
- 工程(d)の後で、前記IPCサーバも自身のポート専用化テーブルを更新する請求項2に記載の方法。
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