JP4926120B2 - データ処理システムおよびデータ処理方法 - Google Patents
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Description
サーバ環境内の仮想パーティションは、単一のサーバ内においてまたは実現される単一サーバ内のハードウェアパーティション内において複数の仮想サーバまたは仮想パーティションを可能にするソフトウェアパーティショニング技術を使用して実現される。
たとえば、HP−UX 11i仮想パーティション(vPars)は、単一のサーバ内においてまたはnPartitionと組み合わせれば1つまたは2つ以上のハードウェアパーティション内において仮想パーティションを提供する。
各仮想パーティションは、それぞれのオペレーティングシステムのインスタンスのホストとなり、関連するサポート資源を有する。
オプションとして、各仮想パーティションは、1つまたは2つ以上のアプリケーションおよび1人または2人以上のユーザを含む。
仮想メモリは、当該技術分野では既知であり、CPUハードウェアは、仮想パーティション内で使用される仮想アドレスと、仮想アドレスをサポートするサーバまたは他のコンピュータシステムのメモリの実アドレスとの間のマッピングをキャッシュする変換索引バッファ(TLB)を実装することによって、仮想メモリの実現を助ける。
たとえば、所与の仮想アドレスに関連付けられるTLBパージオペレーションは、パージされる仮想アドレスのすべてのインスタンスをTLBから削除する。
これは、仮想パーティションをハンドリングする複数のオペレーティングシステム間で共有されるTLBを有するシステム内において、TLBパージを引き起こしたオペレーティングシステムには容認可能であり得るが、TLBパージオペレーションは、そのパージを引き起こしたオペレーティングシステムを含むパーティション以外のパーティションに関連付けられる同じ仮想アドレスを有するTLBエントリを含めて、パージされた仮想アドレスのすべてのインスタンスを削除することになる。
このようなグローバルオペレーションは、オペレーティングシステムパニックおよびシステム性能劣化等の深刻な問題を引き起こす恐れがある。
中央処理装置102〜108は、複数の仮想パーティション110〜114をサポートするように構成されている。
仮想パーティション110〜114は、それぞれのカーネル116〜120を含む。
これらのカーネルは、たとえば、図示される4つのアプリケーション122〜128等の1つまたは2つ以上のアプリケーションをサポートする。
各カーネル116〜120は、それぞれの仮想アドレス空間130〜134の全体にアクセスする。
たとえばItaniumアーキテクチャ上のグローバル仮想アドレスは、領域IDおよび仮想アドレスから成る。
したがって、グローバル仮想アドレスは、<領域ID>.<仮想アドレス>という形態を有する。
したがって、仮想アドレス空間は、領域ID0x000000〜0xFFFFFFと組み合わせて仮想アドレス0x000000〜0xFFFFFFを含むことを十分理解することができる。
仮想アドレス空間130〜134は、変換索引バッファ136および実メモリ138の組み合わせを使用して実現される。
図1には、説明を簡単にすると共に図を過度に複雑にすることを回避するために、単一のTLB136が示されている。
しかしながら、CPU102〜108のそれぞれが、それぞれのTLBを実装することに留意すべきである。
メモリ132は、「rid1.va1」というグローバル仮想アドレスを有する特定の仮想アドレス142を含むものとしても示されている。
TLB136は、エントリ144を含む複数のエントリを含む。
エントリ144は、仮想アドレス142を実メモリ138内の実アドレス146にマッピングする。
メモリ134は、グローバル仮想アドレス「rid1.va1」を有する特定の仮想アドレス148を含むものとしても示されている。
TLB136は、エントリ150を含む。
エントリ150は、仮想アドレス148を実メモリ138内の実アドレス152にマッピングする。
このTLBパージオペレーションは、「rid1.va1」のすべてのインスタンスをTLB136から削除する。
したがって、このパージオペレーションは、第2のカーネル118のメモリ132のグローバル仮想アドレス「rid1.va1」、すなわち仮想アドレス142に関連付けられるエントリを削除する。
しかしながら、このパージオペレーションは、第3のカーネル120に関連付けられる仮想メモリ134の仮想アドレス「rid1.va1」、すなわち仮想アドレス148に関連付けられるエントリ150も削除する。
TLB136からエントリ150を削除することによって、第3の仮想パーティション114の適切なオペレーションが不都合に妨げられることになる。
中央処理装置202〜208は、複数の仮想パーティション210〜214をサポートするように構成されている。
仮想パーティション210〜214は、それぞれのカーネル216〜220を含む。
これらのカーネルは、たとえば、図示される4つのアプリケーション222〜228等の1つまたは2つ以上のアプリケーションをサポートする。
各カーネル216〜220は、それぞれの仮想アドレス空間の全体のうちのそれぞれの部分230〜234にアクセスする。
単なる例示の目的で、仮想アドレス空間は、仮想アドレス0x000000〜0xFFFFFF、および、0x000000〜0xFFFFFFの領域ID空間を備えるものと仮定する。
この仮想アドレス空間のそれぞれの部分230〜234は、変換索引バッファ236および実メモリ238の組み合わせを使用して実現される。
この場合も、図1に関して解説したように、単一のTLB236が図2に示されている。
しかしながら、CPU202〜208のそれぞれが、それぞれのTLB236を実装することに留意すべきである。
ここで、rid10は、第1の領域ID、すなわち下位領域IDを表し、rid11は、第2の領域ID、すなわち上位領域IDを表している。
たとえば、領域ID rid10およびrid11は、0x000000〜0xFFFFFFの利用可能な領域ID空間のうちの0x400000〜0x7FFFFFにわたることができる。
メモリ232は、rid10〜rid11によって定められる領域ID空間または領域ID範囲内にあるridWを有する「ridW.vaX」というグローバル仮想アドレスを有する特定の仮想アドレス242を含むものとしても示されている。
この特定の例では、ridWは、0x400000〜0x7FFFFFの領域ID空間内にある。
TLB236は、エントリ244を含む複数のエントリを含む。
エントリ244は、仮想アドレス242、すなわちridW.vaXを実メモリ238内の実アドレス246にマッピングする。
ここで、rid20は、第1の領域ID、すなわち下位領域IDを表し、rid21は、第2の領域ID、すなわち上位領域IDを表している。
たとえば、領域ID rid20およびrid21は、全領域ID空間または領域ID範囲0x000000〜0xFFFFFFのうちの0x800000〜0xBFFFFFにわたることができる。
メモリ234は、rid20〜rid21によって定められる領域ID空間または領域ID範囲内にあるridYを有する「ridY.vaZ」というグローバル仮想アドレスを有する特定の仮想アドレス248を含むものとしても示されている。
この特定の例では、ridYは、0x800000〜0xBFFFFFの領域ID空間内にある。
TLB236はエントリ250を含む。
エントリ250は、仮想アドレス248を実メモリ238内の実アドレス252にマッピングする。
たとえば、当業者は、たとえばIA−64アーキテクチャ内の仮想アドレスが、領域ID(RID)とも呼ばれる仮想領域番号(vrn)、仮想ページ番号(vpn)、およびオフセットを含むことを十分理解する。
カーネル216〜220は、割り当てられる領域IDの範囲についてモニタまたはCPUに要求を発行するように構成されている。
モニタ240は、連続する一組の利用可能な領域IDをテーブル254から求め、それを要求側カーネルに割り当てる。
要求側カーネルによって使用される仮想アドレスは、当該一組の割り当てられる仮想領域番号を使用して定められる。
モニタは、カーネルが異なる仮想領域番号を有し、それによって、カーネルに割り当てられる仮想アドレス空間が確実に異なるように、仮想領域番号の割り当てを管理する。
したがって、上記例において、たとえ「vaX」が「vaZ」と同一であっても、対応するグローバルアドレス「ridW.vaX」および「ridY.vaZ」は異なり、領域IDの割り当てを制御するモニタまたは他のエンティティが原因で同じになる可能性は決してない。
したがって、上述したそれぞれの部分は、仮想領域番号および仮想ページ番号およびオフセットの組み合わせを使用して定められる。
仮想領域番号は、所定のビット数を含むことができる。
たとえば、仮想領域番号は、3ビットを使用して表すことができる。
この3ビットによって、実行中のパーティション間で分配することができる最大8つの仮想領域番号が提供される。
このTLBパージオペレーションは、「ridW.vaX」のすべてのインスタンスをTLB236から削除する。
しかしながら、従来技術とは異なり、第2の仮想パーティション212が利用可能な領域IDの範囲は、他のあらゆる仮想パーティションと共通のいかなる領域IDも含まず、特に第3の仮想パーティション214と共通のいかなる領域IDも含まないので、このTLBパージオペレーションは、たとえ仮想アドレス「vaX」および「vaZ」が同じであっても、他の仮想パーティション210および214に関連付けられるTLB236のエントリに悪影響を与える可能性はない。
さらに例示するために、「ridW」は、領域ID範囲rid00〜rid01内にあり、この範囲は、他のどのパーティションに割り当てられる範囲とも重ならない。
これによって、パーティション間にわたるグローバル仮想アドレスが常に一意となり、したがって、或るパーティションに対するTLBパージが他のパーティションに影響を与える可能性がないことが確実になる。
仮想アドレスが、特にグローバルベースの他のあらゆるタイプのオペレーション、すなわち、本発明がなければ他の仮想パーティションまたはCPUに関連付けられるグローバル仮想アドレスに悪影響を与える可能性を有する他のあらゆるタイプのオペレーションによる影響を受ける可能性がある実施形態を実現することができる。
しかしながら、他の或る個数のパーティションも、等しく本発明から十分に利益を受けることができる。
さらに、上記実施形態は、3つのカーネル216〜220を使用して例示されている。
しかしながら、他の或る個数のカーネルも、等しく良好に使用することができる。
またさらに、アプリケーション222、224、226、および228は、単なる例示にすぎない。
他の或る個数、すなわち、アプリケーションの総数または仮想パーティション当たりのアプリケーションの個数も、等しく良好に本発明の実施形態の利点を例示するために使用することができたであろう。
しかしながら、実施形態は、このような構成に限定されるものではない。
実施形態は、任意の個数のハードパーティションを使用して実現することができる。
上記実施形態では、第1のCPU202および第2のCPU204は、第1のハードパーティションおよび第2のハードパーティションの一部を成すのに対して、残りの2つのCPU206および208は、同じハードパーティションの一部を成す。
上記コンピュータシステム200は、このような複合体の一部を形成するにすぎない。
nPartition製品は、Hewlett Packard社から入手可能である。
単一のスタンドアロンサーバは、いくつかの実施形態のハードパーティションと等価であると考えることができる。
たとえば、nPartitionは、たとえばHP−UX等のオペレーティングシステムの単一のインスタンスを実行することもできるし、仮想パーティションにさらに分割することもできる。
ハードパーティションは、複数の仮想パーティションを含むことができるが、その逆は当てはまらない。
仮想パーティションは、ハードパーティションの境界にまたがることができない。
たとえば、仮想アドレスの第2の部分232は、領域ID0x400000〜0x7FFFFFを含む。
しかしながら、実施形態は、このような構成に限定されるものではない。
第2のカーネルに関連付けられる仮想アドレス空間が、不連続な領域IDおよび連続する領域IDの少なくとも一方を含む実施形態を実現することができる。
さらに、上記それぞれの部分は、領域ID空間の連続するブロックを使用して例示されている。
しかしながら、領域IDのブロックのうちの任意の1つまたは2つ以上が、仮想アドレスの他のブロックのうちの任意の1つまたは2つ以上と連続していない代替的な実施形態を実現することができる。
たとえば、0x800000〜0xBFFFFFにわたる領域IDを有するのではなく、第3のカーネル220に関連付けられる領域ID空間234は、他の仮想アドレス空間230および232のどの領域IDとも重ならない場合には、範囲0xC00000〜0xFFFFFFまたは他の或る値にわたることができる。
追加領域ID空間の要求に応答して、パーティションモニタまたは他のエンティティは、要求側カーネルに関連付けられる既存の領域ID空間にさらなる領域ID空間を割り当てることができる。
このさらなる領域ID空間は、追加領域ID空間を要求したカーネルに関連付けられる既存の領域ID空間と連続していてもよいし、連続していなくてもよい。
要求側カーネルに割り当てられる追加領域ID空間は、要求側カーネルまたは要求側カーネルを含む仮想パーティションに専用または一意である1つまたは2つ以上の領域IDを含む。
これによって、たとえばTLBパージオペレーション等のグローバルオペレーションが、他のカーネルまたは仮想パーティションに関連付けられる仮想アドレスに悪影響を与えないことが確実になる。
適切には、実施形態は、上記実施形態に関して説明したようなコンピュータシステムを実現するように構成された命令、または、上記実施形態に関して説明したような方法を実施するように構成された命令を含むプログラムを記憶、収容、通信、伝搬、またはトランスポートするコンピュータ可読媒体を提供する。
コンピュータ可読媒体には、たとえば、電子ベース、磁気ベース、光ベース、電磁気ベース、赤外線ベース、または半導体ベースのシステム、装置、デバイス、または伝搬媒体が含まれ得る。
特に、コンピュータ可読媒体の具体的な例には、1つまたは2つ以上のワイヤを有する電気接続、ポータブルコンピュータディスクまたはディスケット、RAM、ROM、EPROM、EEPROM若しくはフラッシュメモリ等の消去可能プログラマブルメモリ、光ファイバ、CD、DVD、コンピュータ可読テープが含まれ得る。
またさらに、コンピュータ可読媒体には、プログラムを印刷でき且つたとえば光学式スキャンを介して読み取ることができ、その後、メモリに記憶される前にコンパイルできるか、解釈実行できるかまたは別の方法で実行することができる用紙または他の適した媒体も含まれ得る。
116・・・カーネル,
136・・・変換索引バッファ,
138・・・メインメモリ実アドレス,
140・・・パーティションモニタ,
210・・・仮想パーティション,
216・・・カーネル,
236・・・変換索引バッファ,
240・・・パーティションモニタ,
Claims (10)
- 複数の仮想パーティションを含む少なくとも1つのハードパーティションを備えるデータ処理システムであって、
前記仮想パーティションのそれぞれに対して、
仮想アドレスを実メモリの実アドレスに関係付けるメモリアクセス手段を介してアクセス可能な仮想アドレス空間のうち、他の仮想パーティションにおいて割り当てられる範囲とは重複しない予め定められた範囲の仮想アドレス空間の部分を割り当てる割り当て手段
を備え、
前記割り当てられた仮想アドレス空間の部分それぞれは、
この仮想アドレス空間の部分の範囲内の領域を前記仮想アドレス空間において一意に識別するために用いられる領域識別子に基づいて、前記仮想アドレス空間において一意に定められる仮想アドレス
を備える
データ処理システム。 - 前記割り当て手段は、所定のオペレーションに応答する
請求項1に記載のデータ処理システム。 - 前記所定のオペレーションは、
所定のクラスのソフトウェアを、前記複数の仮想パーティションのうちの少なくとも1つの仮想パーティションに関連付けること
を含む
請求項2に記載のデータ処理システム。 - 前記所定のクラスのソフトウェアは、
オペレーティングシステム
を含む
請求項3に記載のデータ処理システム。 - 前記所定のオペレーションは、
ブートオペレーション
を含む
請求項2〜4のいずれか一項に記載のデータ処理システム。 - 前記割り当て手段は、前記複数のパーティションに割り当てられた仮想アドレス空間の部分とは異なる仮想アドレス空間の部分を、前記複数のパーティションそれぞれに対してさらに割り当てうる
を備える請求項1〜5のいずれか一項に記載のデータ処理システム。 - 前記割り当て手段は、所定のクラスのソフトウェアに関連付けられる、より多くのメモリを求める要求に応答して、仮想アドレス空間の部分をさらに割り当てる
請求項6に記載のデータ処理システム。 - 複数の仮想パーティションを含む少なくとも1つのハードパーティションを備えるデータ処理システムにおけるデータ処理方法であって、
前記仮想パーティションのそれぞれに対して、仮想アドレスを実メモリの実アドレスに関係付けるメモリアクセス手段を介してアクセス可能な仮想アドレス空間のうち、他の仮想パーティションにおいて割り当てられる範囲とは重複しない予め定められた範囲の仮想アドレス空間の部分を割り当てることと、
前記割り当てられた仮想アドレス空間の部分それぞれにおいて、この仮想アドレス空間の部分の範囲内の領域を前記仮想アドレス空間において一意に識別するために用いられる領域識別子に基づいて、仮想アドレスを、前記仮想アドレス空間において一意に定めることと
を含む
データ処理方法。 - 前記複数のパーティションに割り当てられた仮想アドレス空間の部分とは異なる仮想アドレス空間の部分を、前記複数のパーティションそれぞれに対してさらに割り当てうること
をさらに含む
請求項8に記載のデータ処理方法。 - 複数の仮想パーティションを含む少なくとも1つのハードパーティションを備えるデータ処理システムにおいて、
前記仮想パーティションのそれぞれに対して、仮想アドレスを実メモリの実アドレスに関係付けるメモリアクセス手段を介してアクセス可能な仮想アドレス空間のうち、他の仮想パーティションにおいて割り当てられる範囲とは重複しない予め定められた範囲の仮想アドレス空間の部分を割り当てるステップと、
前記割り当てられた仮想アドレス空間の部分それぞれにおいて、この仮想アドレス空間の部分の範囲内の領域を前記仮想アドレス空間において一意に識別するために用いられる領域識別子に基づいて、仮想アドレスを、前記仮想アドレス空間において一意に定めるステップと
を前記データ処理システムのコンピュータに実行させるプログラム。
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