JP4872818B2 - プロセス状態監視装置 - Google Patents

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本発明は、複数の端末装置上で実行されるプロセスに処理を振り分ける手法に関する。
半導体製造工程において、ウェハを収納したキャリアを搬送する搬送装置が知られている。このような搬送装置としては、OHS(Over Head Shuttle)、OHT(Over Head Hoist Transport)などが知られており、AMHS(Automatic Material Handling System)からの無線通信による指示に基づいて移動する。複数のAMHSはネットワークを通じてMCS(Materal Control System)と接続されている。MCSは、ホストマシン又はオペレータの指令に従って搬送経路を決定し、各AMHSに対して搬送指令を送る。
上記のような従来の搬送制御システムでは、複数ノード、複数プロセスで分散処理が行われる。具体的には、ネットワーク接続された複数の端末装置(計算機)の各々が1つのノードを構成し、各ノードの端末装置上で複数の処理プロセスが実行される。つまり、複数のMCS上で複数の処理プロセスが同時に実行される。このため、1つのMCSが、他の複数のMCSに対して処理を振り分けるプロセスを実行する。これをディスパッチャプロセスと呼ぶ。
具体的には、ホストから処理要求を受信すると、ディスパッチャプロセスは、その処理を複数の処理プロセスに振り分ける。各処理プロセスは、要求された処理を実行し、処理結果をディスパッチャプロセスに返す。ディスパッチャプロセスは、各処理プロセスから受信した処理結果をホストに返信し、一連のトランザクション処理が終了する。
ホストからの要求処理(「メッセージ」と呼ばれる。)としては、搬送指令の生成、搬送情報の問い合わせ、搬送指令のキャンセルなど、複数種類のメッセージがあり、メッセージの種別により処理負荷が大きく異なる。よって、同一のノードに高負荷の処理が重なった場合、ノードの負荷上昇により処理時間が増大し、ホストへの応答速度が遅くなる。応答時間が長すぎると、ホスト側で応答タイムアウトが発生し、ホスト側で悪影響が発生する。よって、複数ノードへの負荷の偏りにより応答時間が長くならないようにすることが要求される。
これに関連し、複数のサーバ及びクライアントを含むネットワークシステムにおいて、サーバ間に生じる処理負荷の偏在あるいは過負荷を未然に防止することにより、システム全体の処理能力を向上する手法が特許文献1に提案されている。
特開2001−167074号公報
従来、上記の搬送制御システムは、複数の処理プロセスに処理を振り分ける手法としてラウンドロビンによる方法を採用している。各処理プロセスは、ホストからの全ての処理を同時に受け付けることができるように、ホストの最大要求処理数で起動する必要がある。しかし、ラウンドロビン方式による振り分け手法の場合、処理プロセスの最大数が大きいほど、データの読み出しを高速化するキャッシュの使用率が悪くなる。その結果、高速なトランザクション処理が実行できなくなる。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、各処理プロセスを実行する際のキャッシュのヒット率を向上させることにより、ホストからのトランザクション処理の応答時間を短縮することを課題とする。
本発明の1つの観点では、処理分散装置は、各々が処理プロセスを実行する複数の処理プロセス実行手段と、処理を各処理プロセス実行手段に振り分けるディスパッチャプロセスを実行するディスパッチャプロセス実行手段と、を備え、前記処理プロセス実行手段は、キャッシュと、前記キャッシュをクリアしたことを示すキャッシュクリア通知を前記ディスパッチャプロセス実行手段に送信する通知手段と、を備え、前記ディスパッチャプロセス実行手段は、前記通知手段からのキャッシュクリア通知に基づいて、キャッシュ生存時間が最も長い処理プロセス実行手段に処理を振り分ける。
上記の処理分散装置は、複数の処理プロセス実行手段と、ディスパッチャプロセス実行手段とを備える。処理プロセス実行手段は、各々が処理プロセスを実行する。ディスパッチャプロセス実行手段は、ホストから要求されるなどして発生した処理を、処理プロセス実行手段に振り分ける。ここで、各処理プロセス実行手段は、キャッシュを有し、キャッシュをクリアするとキャッシュクリア通知をディスパッチャプロセス実行手段に送信する。ディスパッチャプロセス実行手段は、処理プロセス実行手段に処理を振り分ける際、キャッシュクリア通知を利用して各処理プロセス実行手段のキャッシュ生存時間を監視し、キャッシュ生存時間が最も長い処理プロセス実行手段に処理を割り振る。これにより、処理プロセス実行手段のキャッシュヒット率を向上させ、処理の効率を上げることができる。
上記の処理分散装置の一態様では、前記複数の処理プロセス実行手段は複数の端末装置上で処理プロセスを実行しており、前記ディスパッチャプロセス実行手段は、前記端末装置毎の負荷を算出し、最小の負荷を有する端末装置上で動作している処理プロセス実行手段のうち、キャッシュ生存時間が最も長い処理プロセス実行手段に処理を振り分ける。これにより、処理負荷を分散させて処理効率をさらに向上させることができる。
上記の処理分散装置の他の一態様では、前記ディスパッチャプロセス実行手段は、前記処理プロセス実行手段毎にキャッシュの生存時間を保持しており、前記キャッシュクリア通知を受信すると、当該キャッシュクリア通知の送信元の処理プロセス実行手段のキャッシュ生存時間をゼロとする。これにより、ディスパッチャプロセス実行手段は、各処理プロセス実行手段におけるキャッシュ生存時間を容易に管理することができる。
本発明の他の観点では、各々がキャッシュを有し、処理プロセスを実行する複数の処理プロセス実行手段と、処理を各処理プロセス実行手段に振り分けるディスパッチャプロセスを実行するディスパッチャプロセス実行手段と、を備える処理システムにおいて実行される処理分散方法は、前記キャッシュをクリアしたことを示すキャッシュクリア通知を前記複数の処理プロセス実行手段から受信する工程と、前記通知手段からのキャッシュクリア通知に基づいて、キャッシュ生存時間が最も長い処理プロセス実行手段に処理を振り分ける工程と、を備える。この方法によっても、処理プロセス実行手段のキャッシュヒット率を向上させ、処理の効率を上げることができる。
本発明の他の観点では、各々がキャッシュを有し、処理プロセスを実行する複数の処理プロセス実行手段と、処理を各処理プロセス実行手段に振り分けるディスパッチャプロセスを実行するディスパッチャプロセス実行手段と、を備える処理システムにおいて実行される処理分散プログラムは、前記キャッシュをクリアしたことを示すキャッシュクリア通知を前記複数の処理プロセス実行手段から受信する工程と、前記通知手段からのキャッシュクリア通知に基づいて、キャッシュ生存時間が最も長い処理プロセス実行手段に処理を振り分ける工程と、をコンピュータにより実行することを特徴とする。このプログラムを、コンピュータを有する処理システムで実行することにより、処理プロセス実行手段のキャッシュヒット率を向上させ、処理の効率を上げることができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
[基本構成]
なお、以下の説明において、MCSなどはコンピュータ端末装置(計算機)により構成される。「プロセス」とは、予め用意され、そのような端末装置において実行されるプログラムに相当する。即ち、端末装置のCPUなどがプログラムを実行することにより、各プロセスが実行されることになる。
まず、本発明を適用した搬送制御システムの基本構成について説明する。図1は、本発明を適用したシステムの構成を示す。図示のように、本システムは、ホスト(MES)3と、複数の端末装置5とがネットワーク接続されてなる。複数の端末装置5のうち、1つの端末装置(以下、「ノード#0」と呼ぶ。)は、ホストから要求された処理を複数の端末装置5上で実行される複数の処理プロセス(以下、「サービスプロセス」と呼ぶ。)に振り分ける処理であるディスパッチャプロセスを実行する。他の複数の端末装置5(ノード#1〜#m)は、ノード#0が振り分けた処理要求に従って、各々が複数のサービスプロセスを実行する。以下、「ノード#Xの端末装置5」を、単に「ノードX」とも表記する。
図1の例では、ノード#0は、ホストからの処理要求を複数のノード#1〜#m上の複数のサービスプロセス#11〜#mnに振り分ける処理であるホスト通信ディスパッチャプロセス(以下、単に「ディスパッチャプロセス」と呼ぶ。)を実行している。一方、ノード#1はサービスプロセス#11〜#1nを実行しており、ノード#2上はサービスプロセス#21〜#2nを実行しており、ノード#mはサービスプロセス#m1〜mnを実行している。
次に、基本的な処理の流れを説明する。まず、ホスト3は、処理要求をノード#0に送信し、ノード#0のディスパッチャプロセス7はこの処理要求を受信する(S101)。ディスパッチャプロセス7は、この処理を、あるノードのあるサービスプロセスに振り分ける(S102)。処理を振り分けられたサービスプロセスは、要求された処理を実行し、処理結果をディスパッチャプロセス7へ送る(S103)。ディスパッチャプロセス7は、受信した処理結果をホスト3へ送信する(S104)。こうして1つのトランザクション処理が完了する。
次に、サービスプロセスにおけるキャッシュ機能について説明する。ホストから要求される処理は搬送指令の生成、搬送情報の問い合わせ、搬送指令キャンセルなど各種のものがあり、各サービスプロセスは処理の実行に際して、必要に応じて破線矢印50に示すようにデータベース8内のデータにアクセスする。データベース8には例えば搬送指令情報、搬送先装置情報などが格納されており、ディスパッチャプロセス7から搬送指令などを受け取ったサービスプロセスは、データベース8から搬送先装置情報などを取得して、処理を実行する。
しかし、データベース8へアクセスしてデータを取得する処理は時間を要するため、各サービスプロセスは、キャッシュ機能を備えている。具体的には、各端末装置5内の内部メモリなどにキャッシュ領域を確保し、ある処理の実行中にデータベース8から読み出したデータは一時的に内部キャッシュに記憶する。次回以降の処理で同一のデータを使用する際には、そのデータをキャッシュから取得することができ、データベース8へのアクセスは不要となる。
但し、搬送指令情報、搬送先装置情報などは変化するため、キャッシュには生存期間が定められており、サービスプロセスはキャッシュ内のデータを定期的に削除する。これを「キャッシュをクリアする」という。具体的には、サービスプロセスは、定期的にキャッシュをクリアするとともに、キャッシュをクリアしたこと示すキャッシュクリアメッセージをディスパッチャプロセス7に送信する。ディスパッチャプロセス7は、処理の割り振り先である各サービスプロセスの管理情報を有しているが、管理情報にはキャッシュ生存時間が含まれる。ディスパッチャプロセス7は、サービスプロセスからキャッシュクリアメッセージを受け取ると、そのサービスプロセスに関する管理情報中のキャッシュ生存時間を0にする(クリアする)。よって、キャッシュ生存時間が長いサービスプロセスは、キャッシュヒット率が高いと考えることができ、ディスパッチャプロセスはキャッシュ生存時間が長いサービスプロセスを優先して処理を割り振ることにより、処理効率の向上が期待できる。この観点から、本発明では、ディスパッチャプロセスは、キャッシュ生存時間が長いサービスプロセスを優先して処理を割り振る。
次に、ノード別の負荷評価について説明する。本システムでは複数ノード上で複数のサービスプロセスが実行されるので、ディスパッチャプロセスは、極力負荷が集中していないノード上に処理を割り振ることが望ましい。この観点から、ディスパッチャプロセスは、ノード別の負荷を評価し、負荷が最小であるノード(「最小負荷ノード」と呼ぶ。)のサービスプロセスに処理を割り振る。
ノード別の負荷の評価パラメータとしては各種のものが考えられる。本実施例では、ノード別平均処理時間を利用する。ディスパッチャプロセスは、サービスプロセスに処理を割り振ってから、処理結果を受け取るまでに要した時間、即ち応答時間を求め、メッセージ種別毎のノード別平均処理時間(調和平均)を求める。なお、前述のようにメッセージとは処理要求であり、メッセージ種別とは例えば搬送指令の生成、搬送情報問い合わせなど、要求される処理の種別に相当する。
具体的に、ディスパッチャプロセスは、最新の応答時間k個について、下記の式(1)によりノード別平均処理時間を算出する。
ノード別平均処理時間 Res(i,n)
=k/{1/Data(i,1)+1/Data(i,2)+
.....+1/Data(i,k)} (1)
ここで、「i」はメッセージ種別を示し、「n」はノード番号を示す。また、「k」は平均を求めるノード単位の応答時間データ数を示し、値は変更可能であり調整パラメータ(有限値)となる。即ち、kの値は感度(古いデータをいつまで残すか)を規定する。
上記のノード別平均処理時間を利用して、ノード別負荷を以下の式(2)により求める。
ノード別負荷 Load(i,n)=Res(i,n)・ProcNum(i) (2)
ここで、「i」はメッセージ種別を示し、「ProcNum(i)」はメッセージ種別iを現在実行中のプロセス数を指す。「n」はノード番号を示す。
ディスパッチャプロセスは、上記のノード別負荷Load(i,n)を各ノードについて算出し、最小負荷ノードを決定する。
なお、上記のノード別負荷の評価方法は一例であり、本発明の適用がこれに限定されるわけではない。例えば、他の負荷の評価方法として、単位時間当たりの処理件数、処理待ち件数、CPU利用率などを利用することとしてもよい。
次に、ディスパッチャプロセス7によるサービスプロセス選択処理について説明する。図2は、サービスプロセス選択処理のフローチャートである。この処理は、ノード#0の端末装置5が、予め用意されたプログラムを実行することにより実現される。なお、実際には、この処理はスレッドにより並列処理される。
ディスパッチャプロセス7は、ホストから処理要求を受け付けると(S201)、ノード#1〜#m上のサービスプロセスのうち、未起動のサービスプロセスを除外し(S202)、さらに処理中のサービスプロセスを除外する(S203)。こうして、ディスパッチャプロセス7は、現時点で処理を割り振ることができるサービスプロセスを抽出する。
次に、ディスパッチャプロセス7は、前述の手法でノード別負荷を算出し、最小負荷ノードを決定する(S204)。さらに、ディスパッチャプロセス7は、最小負荷ノードの複数のサービスプロセス中で、キャッシュ生存時間の最も長いサービスプロセスを選択し(S205)、選択したサービスプロセスに対して処理要求を送信する(S206)。
ディスパッチャプロセス7から処理要求を受信したサービスプロセスは、要求された処理を実行し(S207)、処理結果をディスパッチャプロセス7へ送信する(S208)。
ディスパッチャプロセス7は、サービスプロセスから処理結果を受信し(S209)、ホストへ送信する(S210)。こうして、ホストの要求に基づいて1つのトランザクションが完了する。
以上説明したように、本発明では、ディスパッチャプロセス7が複数ノード上の複数のサービスプロセスに処理を振り分ける際、キャッシュ生存時間の長いサービスプロセスを優先的に選択する。よって、キャッシュヒット率を向上させることができ、ホストからのトランザクション処理の応答時間を平均的に下げることができる。また、各ノードについてノード別負荷を評価し、最小負荷ノードに処理を割り振ることにより、ノード間の負荷を平準化することができ、負荷の偏りに起因する応答時間の悪化を防止することができる。
なお、図2に示すサービスプロセス選択処理は、最小負荷ノードを選択し、そのノード上の複数のサービスプロセスのうちからキャッシュ生存時間が最も長いサービスプロセスを選択している。しかし、本発明では、最小負荷ノードからサービスプロセスを選択することは必須ではない。即ち、キャッシュ生存時間のみに着目し、全てのノード上のサービスプロセスから、キャッシュ生存時間が最長であるサービスプロセスを選択し、処理を割り振ることとしてもよい。
[実施例]
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。図3は本発明の実施例に係る搬送制御システムの構成を示す。図示のように、ホスト11と、MCSターミナル12と、複数のAMHS#1〜#nと、ネットワーク分散装置(以下、「分散装置」と呼ぶ。)13と、複数のMCS(ノード#1〜#n)とがイーサネット(登録商標)LAN(以下、「LAN」と呼ぶ。)10を通じて接続されている。
ホスト11は、MCSに搬送指令を送る役割を有する。MCSターミナル12は、システムの状態表示を行うとともに、MCSに対するオペレータ操作を提供する。MCSは、ホストまたはオペレータの指令に従って搬送経路を決定し、各AMHSに対して搬送指示を送る。AMHSはMCS又はオペレータの指示に従い、搬送を実行する。
MCSはマルチノード構成であり、搬送処理量に応じてシステムを停止することなく増減が可能である。但し、システム無停止でのMCS増減時には、そのノード上で起動/停止するプロセスに制限がある。
具体的に、ノード#0のMCSは、管理プロセス#1、搬送制御ディスパッチャプロセス、AMHS通信ディスパッチャプロセス、ホスト通信ディスパッチャプロセス、及び、サーバプロセスを実行する。一方、ノード#1のMCSは、管理プロセス#2、統計履歴プロセス、ログプロセス及び画面制御プロセスを実行する。
共有ディスク#1にはノード#1のMCSが使用するデータであって制御に必要なデータが記憶される。共有ディスク#2にはノード#2のMCSが使用する履歴/統計/ログデータが記憶されている。
ノード#3のMCSは、管理プロセス#3に加えて、搬送制御ディスパッチャプロセスにより割り振られた搬送制御プロセス#1、AMHS通信ディスパッチャプロセスにより割り振られたAMHS通信プロセス#1、及びホスト通信ディスパッチャプロセスにより割り振られたホスト通信プロセス#1を実行する。同様に、ノード#nのMCSは、管理プロセス#nに加えて、搬送制御ディスパッチャプロセスにより割り振られた搬送制御プロセス#n、AMHS通信ディスパッチャプロセスにより割り振られたAMHS通信プロセス#n、及びホスト通信ディスパッチャプロセスにより割り振られたホスト通信プロセス#nを実行する。これらノード#3〜#n上で動作するホスト通信プロセス#1〜#nが、上記のサービスプロセスに相当する。
このように、搬送制御のための各プロセスは、複数のMCS#3〜#nによるマルチプロセス化されており、あるノード上での実行が不能となった場合には別ノードでの実行が可能である。また、マルチノード、マルチプロセス構成としたため、管理プロセス及びディスパッチャプロセスが存在する。
各プロセスの機能は以下の通りである。なお、以下の説明では、あるノードのMCSを単に「ノード」とも呼ぶ。例えば、ノード#1のMCSを単に「ノード#1」とも呼ぶ。
管理プロセスは、同一ノード上のプロセスの起動/終了/監視を行う。各ノードの管理プロセス同士は通信を行い、各ノードで発生したイベントを他ノードへ通知する。
ホスト通信ディスパッチャは、ホスト通信プロセスの管理を行うものであり、具体的には他プロセスから受信したメッセージの処理、ホストとの通信などを行う。また、ホストより受信した搬送指示などをホスト通信プロセスに実行させる。
AMHS通信ディスパッチャプロセスは、AMHS通信プロセスの管理を行うものであり、具体的には他プロセスから受信したメッセージの処理を行う。また、搬送制御プロセスからのAMHS送信メッセージを担当AMHS通信プロセスに実行させる。
搬送制御ディスパッチャプロセスは、搬送制御プロセスの管理を行うものであり、具体的には、他プロセスから受信したメッセージの処理を行う。また、搬送制御を搬送制御プロセスに実行させる。
統計履歴プロセスは、他プロセスからの履歴情報の登録、管理を行うとともに、統計情報の計算、登録及び管理を行う。ログプロセスは、他プロセスからのログ(Log)情報の登録、管理を行う。画面制御プロセスは、システム状態表示及びオペレータ操作の受付などを行う。
ホスト通信プロセスは、搬送指示などの受付処理(受信メッセージの処理)を行う。AMHS通信プロセスはAMHSとの通信及び受信メッセージの処理を行う。搬送制御プロセスは、搬送経路の決定及び制御を行う。
なお、図1及び図2においては、ホスト通信ディスパッチャプロセスに対して本発明による処理分散手法を適用した例を示しているが、本実施例では図3に例示する搬送制御ディスパッチャプロセスやAMHSディスパッチャプロセスなどにも本発明による処理分散手法を適用することも可能である。
本発明を適用した搬送制御システムの基本構成を模式的に示す。 サービスプロセス選択処理のフローチャートである。 実施例に係る搬送制御システムの構成を示す。
符号の説明
3 ホスト
5 端末装置
7 ホスト通信ディスパッチャプロセス
8 データベース
10 LAN
11 ホスト
12 MCSターミナル
13 分散装置

Claims (5)

  1. 各々が処理プロセスを実行する複数の処理プロセス実行手段と、
    処理を各処理プロセス実行手段に振り分けるディスパッチャプロセスを実行するディスパッチャプロセス実行手段と、を備え、
    前記処理プロセス実行手段は、キャッシュと、前記キャッシュをクリアしたことを示すキャッシュクリア通知を前記ディスパッチャプロセス実行手段に送信する通知手段と、を備え、
    前記ディスパッチャプロセス実行手段は、前記通知手段からのキャッシュクリア通知に基づいて、キャッシュ生存時間が最も長い処理プロセス実行手段に処理を振り分けることを特徴とする処理分散装置。
  2. 前記複数の処理プロセス実行手段は複数の端末装置上で処理プロセスを実行しており、
    前記ディスパッチャプロセス実行手段は、前記端末装置毎の負荷を算出し、最小の負荷を有する端末装置上で動作している処理プロセス実行手段のうち、キャッシュ生存時間が最も長い処理プロセス実行手段に処理を振り分けることを特徴とする請求項1に記載の処理分散装置。
  3. 前記ディスパッチャプロセス実行手段は、前記処理プロセス実行手段毎にキャッシュの生存時間を保持しており、前記キャッシュクリア通知を受信すると、当該キャッシュクリア通知の送信元の処理プロセス実行手段のキャッシュ生存時間をゼロとすることを特徴とする請求項1又は2に記載の処理分散装置。
  4. 各々がキャッシュを有し、処理プロセスを実行する複数の処理プロセス実行手段と、処理を各処理プロセス実行手段に振り分けるディスパッチャプロセスを実行するディスパッチャプロセス実行手段と、を備える処理システムにおいて実行される処理分散方法であって、
    前記キャッシュをクリアしたことを示すキャッシュクリア通知を前記複数の処理プロセス実行手段から受信する工程と、
    前記通知手段からのキャッシュクリア通知に基づいて、キャッシュ生存時間が最も長い処理プロセス実行手段に処理を振り分ける工程と、を備えることを特徴とする処理分散方法。
  5. 各々がキャッシュを有し、処理プロセスを実行する複数の処理プロセス実行手段と、処理を各処理プロセス実行手段に振り分けるディスパッチャプロセスを実行するディスパッチャプロセス実行手段と、を備える処理システムにおいて実行される処理分散プログラムであって、
    前記キャッシュをクリアしたことを示すキャッシュクリア通知を前記複数の処理プロセス実行手段から受信する工程と、
    前記通知手段からのキャッシュクリア通知に基づいて、キャッシュ生存時間が最も長い処理プロセス実行手段に処理を振り分ける工程と、をコンピュータにより実行することを特徴とする処理分散プログラム。
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