JP4857374B2

JP4857374B2 - タスクを割り当てる方法、データ処理システム、クライアントデータ処理ノードおよび機械可読記憶媒体

Info

Publication number: JP4857374B2
Application number: JP2009220032A
Authority: JP
Inventors: ボルフガング・シユタイガー; ロルフ・バオアー
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: CA2270863C; DE19822543A1; EP0959407B1; JP2000029856A; AU748321B2; DE59914655D1; EP0959407A2; AU3014999A; CA2270863A1; JP2009301581A; ATE386977T1; US6725455B2; US20030177162A1; ES2302372T3; EP0959407A3

Description

本発明の主題は、請求項１のプレアンブルに記載の少なくとも２つのサーバデータ処理ノードからなるグループ内でタスクを割り当てる方法、請求項７のプレアンブルに記載のデータ処理システム、請求項８のプレアンブルに記載のクライアントデータ処理ノード、および請求項９のプレアンブルに記載の機械可読記憶媒体である。

本発明はクライアントサーバアプリケーションにおける、負荷分散の慣習的手法に基づく。

クライアントコンピュータは通信ネットワークを介していくつかのサーバコンピュータに接続されている。サーバコンピュータはその使用率に関する情報を提供するクライアントコンピュータへ周期的にメッセージを送信する。クライアントコンピュータはこの情報を記憶する。クライアントコンピュータがデータ処理タスクを抱えている場合、クライアントコンピュータはサーバコンピュータの記憶された使用率の情報を用いて最も使用率が低いサーバコンピュータを選択する。次にクライアントコンピュータはデータ処理タスクの処理要求を送信して処理のためのデータ処理タスクをこの特定のサーバに割り当てることにより上記のように選択したサーバコンピュータにこのタスクを割り当てる。この処理によってすべてのサーバコンピュータが均等に使用されることが確保される。

この処理は通信ネットワーク上の高トラフィック容量を必然的に伴うという点で不利である。すべてのサーバコンピュータは周期的にメッセージを送信する必要がある。使用率に関する現在データを入手するため、メッセージ間の期間はあまり長くはできない。

本発明の目的はサーバデータ処理ノードの均等な使用を維持し、クライアントおよびサーバデータ処理ノード間のトラフィックを最小限に維持しながらクライアントデータ処理ノードからサーバデータ処理ノードにタスクを割り当てることである。

本発明の上記目的は、請求項１の教示に従う、少なくとも２つのサーバデータ処理ノードからなるグループ内でタスクを割り当てる処理と、請求項７の教示に従うデータ処理システムと、請求項８の教示に従うクライアントデータ処理ノードと、請求項９の教示に従う機械可読記憶媒体を用いて達成される。

クライアントおよびサーバデータ処理ノードはマルチコンピュータシステムの異なるコンピュータ、マルチプロセッサシステムの異なるプロセッサ、またはあるシステムプラットフォームで実行される異なるプロセッサまたはオブジェクトから構成することができる。

本発明は最初に周期的に選択したサーバデータ処理ノードにタスクを割り当てることを試み、サーバデータ処理ノードがこのタスクを受け付けない場合（すでにフル稼働している場合）には必要に応じてランダムに選択したサーバデータ処理ノードにこのタスクを割り当てることを試みるという概念に基づく。したがって、第１の周期的な割り当ての試行に続けて１つまたは複数のランダムな割り当て試行が実行される。

この特定の割り当て方式の結果、すべての負荷領域でのサーバデータ処理ノードが均等に使用され、この処理で必要な割り当て試行数が最小化されていることがテストによって示されている。この割り当て方式は、データ処理システムのクライアントおよびサーバデータ処理ノードの数とはほとんど無関係にごく少数のコンピュータを用いて実行することもできる。したがって、本発明による方法は極めて優れたパフォーマンスと少数の技術的要件とを結びつける。

本発明の別の利点は、タスクが割り当てられる時にだけ１つまたは複数のメッセージが交換されることである。これとは別に、クライアントとサーバデータ処理ノード間でこれ以外の情報の交換は不要である。これによって、特に多数のクライアントおよびサーバデータ処理ノードがかかわる場合に通信負荷が大幅に低減される。

本発明の有利な実施形態を従属請求項に記載する。

本発明はクライアントデータ処理ノードが相互に独立した周期的な選択をする場合に特に有利である。これは、クライアントデータ処理ノード間に同期が存在してはならないということを意味する。

実施形態の例と添付の図面を用いて以下に本発明について詳述する。

本発明によるデータ処理システムおよび本発明によるクライアントデータ処理ノードのブロック図である。本発明および図１と、本発明によるクライアントデータ処理ノードによるデータ処理システムの機能断面図である。図２によるクライアントデータ処理ノードが実行する処理を示すフローチャートである。

図１にいくつかのクライアントデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５および相互に通信するいくつかのサーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４を備えたデータ処理システムＤＰＳを示す。

データ処理システムＤＰＳはマルチコンピュータシステムであり、交換機の分散制御の一部を実現する。データ処理システムＤＰＳが異なる分散制御機能を実行することはもちろん可能である。

図に示すクライアントおよびサーバデータ処理ノードの数は一例にすぎない。しかしながら、少なくとも２つのサーバデータ処理ノードが必要である。クライアントデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５およびサーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４のそれぞれは、少なくとも１つのプロセッサと、１つのメモリおよび周辺通信コンポーネントとこのコンピュータ上で実行されるプログラムを備えたコンピュータから構成される。クライアントおよびサーバデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５およびＳ１〜Ｓ４は通信ネットワークを介して接続される。この結果、通信ネットワークは交換機の結合ネットワークおよびサーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４への通信回線から構成される。しかしながら、通信ネットワークはＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）またはコンピュータ通信用のあらゆるタイプの通信ネットワークでもよい。

クライアントデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５はその機能を果たすと、サーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４の１つに定期的または不定期にタスク処理を要求する。例えば図１の例では、サーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ３はクライアントデータ処理ノードＣ３、Ｃ２、Ｃ５またはＣ４のタスクをそれぞれ処理している。

サーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４はそれぞれ所定のタイプのタスクを実行することができる。この結果、これらのノードは所定のタイプのタスクを処理することができるサーバデータ処理ノードのグループを構成する。このようなタスクの例は、データ操作を実行する、または物理要素をトリガする所与の開始値の計算である。全てのサーバデータ処理ノードはこのようなタスクを実行することができる。サーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４は利用可能なリソースに応じて、１度に１つのタスクを処理するかまたは同時に所定数のタスクを処理できる。また、サーバデータ処理ノードは、処理すべきタスクが中間記憶に配置されるタスクの待ち行列を備えることができる。

クライアントデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５は、異なるまたは同じコンピュータシステムの他の処理またはオブジェクトにタスク処理を要求するコンピュータシステムの異なる処理またはオブジェクトであり得る。これらのその他の処理またはオブジェクトはサーバデータ処理ノードである。サーバデータ処理ノードは異なるコンピュータ上で実行され、システムリソースに関して相互に競合しない処理またはオブジェクトから構成されることが有利である。このようなデータ処理ノード間の通信は例えばＣＯＲＢＡインフラストラクチャ（ＣＯＲＢＡ＝ＣｏｍｍｏｎＯｂｊｅｃｔＲｅｑｕｅｓｔＢｒｏｋｅｒＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）を介して実行できる。

データ処理システムＤＰＳをサーバデータ処理ノードがクライアントデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５がタスクの実行要求を向ける異なるプロセッサを表すマルチプロセッサシステムで構成することもできる。クライアントデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５はまた、１つまたはいくつかのプロセッサの異なるプロセッサまたは処理を表す。

クライアントデータ処理ノードの機能構造の一例について図２を用いて説明し、クライアントデータ処理ノードＣ２の動作方法について説明する。

図２に、クライアントデータ処理ノードＣ２とサーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４を示す。クライアントデータ処理ノードＣ２は２つのプログラムモジュールＴＦとＡＬＬを有する。

プログラムモジュールＴＦはクライアントデータ処理ノードを介して所定のタスクの実行を要求し、このために、要求ＳＲを介してプログラムモジュールＡＬＬを起動する。機能的な観点から、プログラムモジュールＡＬＬは、割り当てユニットにより、処理のためにタスクを割り当てるサーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４のグループ内のサーバデータ処理ノードを決定する。ＡＬＬプログラムモジュールの機能は当然ハードウェアでも実現でき、これはデータ処理システムＤＰＳがマルチプロセッサシステムの場合に特に有利である。このサーバデータ処理ノードのアドレスＳはプログラムモジュールＴＦに転送され、次にプログラムモジュールＴＦはＴＡＳＫメッセージを用いてこのサーバデータ処理ノード、この場合はサーバデータ処理ノードＳ２に処理のためのタスクを割り当てる。

また、ＲＥＱメッセージを用いてタスクをサーバデータ処理ノードに直ちに割り当てることもできる。例えばプログラムモジュールＡＬＬはサーバデータ処理ノードＳ２へメッセージＲＥＱおよびＴＡＳＫを共に送信する。このような実施形態の例では、タスクはプログラムモジュールＴＦからプログラムモジュールＡＬＬへ割り当てのために転送され、プログラムモジュールはタスクの処理を独立してサーバデータ処理ノードへ転送するか、プログラムモジュールＴＦにこのような転送は現在不可能であることを通知する。タスクの即時転送によってサーバデータ処理ノードはタスクの実行に必要なものを明確に決定することができる。サーバデータ処理ノードがタスクの実行を拒否した場合、サーバデータ処理ノードはプログラムモジュールＡＬＬへメッセージＤＥＮを送信する。ＡＣＫメッセージを送信する必要はない。

機能的に見ると、プログラムモジュールＡＬＬはＣＯＮＴＲおよびＣＯＭという２つの機能グループを備える。機能グループＣＯＭはプログラムモジュールＡＬＬがサーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４とシステムプラットフォーム上で交信するための機能を備える。機能グループＣＯＮＴＲは機能グループＣＯＭの機能を用いて要求ＳＲに続くアドレスＳを決定する。このために、機能グループＣＯＮＴＲは機能グループＣＯＭを用いてサーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４のサーバデータ処理ノードへＲＥＱメッセージを送信し、サーバデータ処理ノードからメッセージＡＣＫおよびＤＥＮを受信する。

機能グループＣＯＮＴＲの機能について図３のフローチャートを用いて以下に説明する。

図３は２つの状態Ｚ１およびＺ２と、７つのステップＳＴ１〜ＳＴ７と、３つの判断ステップＤ１〜Ｄ３を示す。

要求ＳＲによって待ち状態Ｚ２は開始状態Ｚ１に切り替わる。これによって第１のステップで、サーバデータ処理ノードの予め定義された周期的シーケンスに基づいて選択される次のサーバデータ処理ノードであるサーバデータ処理ノードがサーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４から選択される。これを行うため、サーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４のそれぞれには昇順が割り当てられる。つまり、サーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４には番号１、２、３、または４が割り当てられる。クライアントデータ処理ノードＣ２が実行するそれぞれの周期的割り当てにおいて、すなわち、ステップＳＴ１が実行されるたびに、カウンタ値が１だけ増分し、これによってカウンタは５に達するたびに１にリセットされる（モジュロ加算）。周期的に選択される次のサーバデータ処理ノードは新しいカウンタ値が割り当てられるサーバデータ処理ノードである。

別法として、リスト上のサーバデータ処理ノードのアドレスを調整することもできる。クライアントデータ処理ノードＣ２を介したそれぞれの周期的割り当ての間、ポインタはリストの次のエントリにセットされ、これによってリストの終わりまでくるとポインタはリストの最初のエントリにセットされる。したがって、周期的に選択される次のサーバデータ処理ノードはポインタがそのアドレスを指しているサーバデータ処理ノードである。

また、クライアントデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５の１つが周期的な選択を実行するたびに進行する、全てのクライアントデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５について１つのカウンタまたはポインタだけが利用可能であるということもできる。これによってクライアントデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５の応答が同期化される。

また、タスク（ステップＳＴ３およびＳＴ６で実行される）が割り当てられた最後のサーバデータ処理ノードと比較して、（割振り番号、リスト位置による）所定の順序に従って周期的に選択されるべき次のサーバデータ処理ノードであるサーバデータ処理ノードを選択することも可能である。ここで、このクライアントデータ処理ノードが割り当てたサーバデータ処理ノード、またはクライアントデータ処理ノードＣ１〜Ｃ５のいずれかがタスクを割り当てた最後のサーバデータ処理ノードに処理を基礎付ける代替方法もある。

ステップＳＴ２で、サーバデータ処理ノードにタスクを実行できるかどうか質問するステップＳＴ１で周期的に選択されたサーバデータ処理ノードへ要求ＲＥＱが送信される。このサーバデータ処理ノードは例えば他のタスクをすでに処理しているため、または待ち行列が満杯のためにこのタスクを処理できない場合、このノードはＲＥＱメッセージに対してＤＥＮメッセージでクライアントデータ処理ノードＣ２に応答する。そうでない場合、このノードはタスクの処理に同意するＡＣＫメッセージで応答する。選択されたサーバデータ処理ノードはその使用率が一定のしきい値を超えた場合にＤＥＮメッセージを送信することができる。

クライアントデータ処理ノードＣ２はＡＣＫメッセージを受信すると、判断ステップＤ１のステップＳＴ３へ移行する。ＤＥＮメッセージを受信すると、ステップＳＴ４が開始される。

ステップＳＴ３で、周期的に選択したサーバデータ処理ノードのアドレスがアドレスＳとしてプログラムモジュールＴＦへ転送される。すなわち、このサーバデータ処理ノードにタスクが割り当てられる。次に処理は待ち状態Ｚ２へ移行する。

ステップＳＴ４で、このタスクのために選択されていないサーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４の残りのサーバデータ処理ノードの１つがランダムに選択される。ランダムな選択は疑似乱数の数字を提供するアルゴリズムに基づいて行われる。もちろん、ランダムシーケンスジェネレータを用いてサーバデータ処理ノードＳ１〜Ｓ４のいずれかを選択することも可能である。この場合、最後に選択されたサーバデータ処理ノードを選択しないのが有利である。ステップＳＴ５で、要求ＲＥＱはランダムに選択したサーバデータ処理ノードへ送信される。このサーバデータ処理ノードの要求がＡＣＫメッセージを受信すると、判断ステップＤ２がステップＳＴ６に分岐する。ＤＥＮメッセージを受信すると、判断ステップＤ３に分岐する。

ステップＳＴ６で、ランダムに選択したサーバデータ処理ノードのアドレスがアドレスＳとしてプログラムモジュールＴＦへ送信される、すなわち、このサーバデータ処理ノードに割り当てられる。次に処理は待ち状態Ｚ２へ移行する。

判断ステップＤ３はサーバデータ処理ノードのランダム選択試行数が前もって決定されている上限値に達したかどうかチェックする。例えば、クライアントデータ処理ノードが１０００、サーバデータ処理ノードが２５５でこれらの割り当て試行数を４に制限することが有利である。そうでない場合、ステップＳＴ４が開始され、そうでない場合、ステップＳＴ７が開始される。また判断ステップＤ３を不要にする１回限りのランダム割り当てを実行することも可能である。

ステップＳＴ７で、プログラムモジュールＡＬＬはサーバデータ処理ノードのいずれにもタスクを割り当てることは現在できないというメッセージをプログラムモジュールＴＦへ送信する。次に処理は待ち状態Ｚ２へ移行する。所定の待ち期間に続けて、プログラムモジュールＴＦが再び割り当て試行を開始する。

Ｃ１クライアントデータ処理ノード
Ｃ２クライアントデータ処理ノード
Ｃ３クライアントデータ処理ノード
Ｃ４クライアントデータ処理ノード
Ｃ５クライアントデータ処理ノード
Ｓ１サーバデータ処理ノード
Ｓ２サーバデータ処理ノード
Ｓ３サーバデータ処理ノード
Ｓ４サーバデータ処理ノード
ＤＰＳデータ処理システム
ＴＦプログラムモジュール
ＡＬＬプログラムモジュール

Claims

１つまたはいくつかのクライアントデータ処理ノード（Ｃ１〜Ｃ５）から発信されるタスクを、少なくとも２つのサーバデータ処理ノード（Ｓ１〜Ｓ４）からなるグループ内のサーバデータ処理ノードの１つに処理のために割り当てる方法であって、
タスクを割り当てる第１のクライアントデータ処理ノードが、サーバデータ処理ノードの予め定義された周期的順序に基づいて選択されるべき、次のサーバデータ処理ノードである第１のサーバデータ処理ノードをグループから最初に選択し、予め定義された周期的順序によって最初に選択された第１のサーバデータ処理ノードがタスクの割り当てを拒否する場合には、第１のクライアントデータ処理ノードは、複数のサーバデータ処理ノードから異なるサーバデータ処理ノードをランダムに選択し、また第１のクライアントデータ処理ノードは、タスクが許可されるか、または拒否されたタスクの割り当てが所定の回数に到達するかのいずれかまで、複数のサーバデータ処理ノードからランダムに選択されたサーバデータ処理ノードにタスクを割り当てる試行を続行し、サーバデータ処理ノードがタスクの処理を許可する場合には、第１のクライアントデータ処理ノードは、選択したサーバデータ処理ノードにタスクを処理のために割り当て、最初の周期的割り当ての試行の後に１つまたはいくつかのランダム割り当ての試行が続くことを特徴とする方法。
ランダムに選択されたサーバデータ処理ノードがタスクの処理を拒否した場合には、タスクを処理する異なるサーバデータ処理ノードを求めて第１のクライアントデータ処理ノードによりさらにランダムな選択が実行され、拒否されたタスクが処理のために割り当てられるまで拒否されたタスクの割り当てが再び開始されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
第１のクライアントデータ処理ノードは、当該クライアントデータ処理ノードからタスクを割り当てられた最後のサーバデータ処理ノードに対して、サーバデータ処理ノードの予め定義された周期的順序に基づいて選択されるべき、次のサーバデータ処理ノードである第１のサーバデータ処理ノードをグループから最初に選択することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
第１のクライアントデータ処理ノードは、クライアントデータ処理ノードの１つからタスクを割り当てられた最後のサーバデータ処理ノードに対して、サーバデータ処理ノードの予め定義された周期的順序に基づいて選択されるべき、次のサーバデータ処理ノードである第１のサーバデータ処理ノードをグループから最初に選択することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
第１のクライアントデータ処理ノードは、当該クライアントデータ処理ノードによって周期的に選択された最後のサーバデータ処理ノードに対して、サーバデータ処理ノードの予め定義された周期的順序に基づいて選択されるべき、次のサーバデータ処理ノードである第１のサーバデータ処理ノードをグループから最初に選択することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
第１のクライアントデータ処理ノードは、クライアントデータ処理ノードのいずれかによって周期的に選択された最後のサーバデータ処理ノードに対して、サーバデータ処理ノードの予め定義された周期的順序に基づいて選択されるべき、次のサーバデータ処理ノードである第１のサーバデータ処理ノードをグループから最初に選択することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
サーバデータ処理ノード（Ｓ１〜Ｓ４）を介してタスクの処理を要求する１つまたはいくつかのクライアントデータ処理ノード（Ｃ１〜Ｃ５）と、クライアントデータ処理ノード（Ｃ１〜Ｃ５）が処理のために割り当てるタスクを処理する少なくとも２つのサーバデータ処理ノード（Ｓ１〜Ｓ４）からなるグループとを備えたデータ処理システム（ＤＰＳ）であって、クライアントデータ処理ノード（Ｃ１〜Ｃ５）のそれぞれが、それぞれのクライアントデータ処理ノードによってタスクが割り当てられるサーバデータ処理ノードの予め定義された周期的順序に基づいて選択されるべき次のサーバデータ処理ノードであるサーバデータ処理ノードをグループから最初に選択し、予め定義された周期的順序によって選択されたサーバデータ処理ノードがタスクの割り当てを拒否する場合には、クライアントデータ処理ノードは、複数のサーバデータ処理ノードから異なるサーバデータ処理ノードをランダムに選択し、またクライアントデータ処理ノードは、タスクが許可されるか、または拒否されたタスク割り当てが所定の回数に到達するかのいずれかまで、複数のサーバデータ処理ノードからランダムに選択されたサーバデータ処理ノードにタスクを割り当てる試行を続行し、サーバデータ処理ノードがタスクの処理を許可する場合には、選択したサーバデータ処理ノードに該タスクを割り当てる割り当てユニット（ＡＬＬ）を備え、最初の周期的割り当ての試行の後に１つまたはいくつかのランダム割り当ての試行が続くることを特徴とするデータ処理システム（ＤＰＳ）。
少なくとも２つのサーバデータ処理ノード（Ｓ１〜Ｓ４）からなるグループのサーバデータ処理ノード（Ｓ１〜Ｓ４）を介してタスクの処理を要求するクライアントデータ処理ノード（Ｃ２）であって、
クライアントデータ処理ノード（Ｃ２）が、クライアントデータ処理ノード（Ｃ２）によって割り当てられるべきタスクについて、サーバデータ処理ノードの予め定義された周期的順序に基づいて選択されるべき次のサーバデータ処理ノードであるサーバデータ処理ノードをグループから最初に選択し、予め定義された周期的順序によって最初に選択されたサーバデータ処理ノードがタスクの割り当てを拒否する場合には、クライアントデータ処理ノードは、複数のサーバデータ処理ノードから異なるサーバデータ処理ノードをランダムに選択し、またクライアントデータ処理ノードは、タスクが許可されるか、または拒否されたタスクの割り当てが所定の回数に到達するかのいずれかまで、複数のサーバデータ処理ノードからランダムに選択されたサーバデータ処理ノードにタスクを割り当てる試行を続行し、サーバデータ処理ノードがタスクの処理を許可する場合には、選択したサーバデータ処理ノードに処理のために該タスクを割り当てる割り当てユニット（ＡＬＬ）を備え、最初の周期的割り当ての試行の後に１つまたはいくつかのランダム割り当ての試行が続くることを特徴とするクライアントデータ処理ノード（Ｃ２）。
少なくとも２つのサーバデータ処理ノードからなるグループのサーバデータ処理ノードへの処理タスクの割り当てをクライアントデータ処理ノードに制御させるプログラムを保持する機械可読記憶媒体であって、プログラムは、
クライアントデータ処理ノードがタスクを割り当てるときに、クライアントデータ処理ノードに、サーバデータ処理ノードの予め定義された周期的順序に基づいて選択されるべき次のサーバデータ処理ノードであるサーバデータ処理ノードをグループから最初に選択させ、予め定義された周期的順序によって最初に選択されたサーバデータ処理ノードがタスクの割り当てを拒否する場合には、クライアントデータ処理ノードに、複数のサーバデータ処理ノードから異なるサーバデータ処理ノードをランダムに選択させ、またクライアントデータ処理ノードに、タスクが許可されるか、または拒否されたタスクの割り当てが所定の回数に到達するかのいずれかまで、複数のサーバデータ処理ノードからランダムに選択されたサーバデータ処理ノードにタスクを割り当てる試行を続行させ、サーバデータ処理ノードがタスクの処理を許可する場合には、クライアントデータ処理ノードに、選択したサーバデータ処理ノードに処理のために該タスクを割り当てさせ、最初の周期的割り当ての試行の後に１つまたはいくつかのランダム割り当ての試行が続くことを特徴とする機械可読記憶媒体。