JP5347396B2 - マルチプロセッサシステム - Google Patents
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Description
ことを特徴とする。
(1)構成
図1は本実施の形態にかかる共有メモリ型のマルチプロセッサシステムの構成を示す図である。本実施の形態にかかるマルチプロセッサシステムSYMは、一例として3つのプロセッサノード50A〜50Cが通信回線51と、通信回線52とを介して各々接続される。プロセッサノード50Aは、CPU(Central Processing Unit)500Aと、メインメモリ501Aとの対を有し、Ethernet(登録商標)カード504Aと、メモリマッピングカード505Aとを有する。プロセッサノード50Aは、Ethernet(登録商標)カード504A及び通信回線52を介して他のプロセッサノード50B〜Cと通信を行い、Ethernet(登録商標)カード504A及び通信回線51を介して他のプロセッサノード50B〜Cと通信を行う。プロセッサノード50B、50Cについても同様である。尚、プロセッサノード50Aは、ルートノードとして機能し、プロセッサノード50B〜50Cは、リーフノードとして機能するものとする。そして、ルートノード50Aはサーバとし、プロセッサノード50B〜50Cはクライアントとして各々接続される。また、ルートノード50Aと、プロセッサノード50B〜50Cとは各々P2Pで接続される。
次に、本実施の形態にかかるマルチプロセッサシステムSYMの動作について説明する。まず、リーフノード50Bがリーフノード50Cのリモートメモリ602Cにアクセスする場合の処理の手順について説明する。図19は、リーフノード50Bがリーフノード50Cのリモートメモリ602Cにアクセスする場合のシーケンスチャートである。リーフノード50Bのメモリデバイスドライバ805Bは、OS804Bの起動時に、メインメモリ501Bにおいて、リーフノード50B自身のリモートメモリのためのメモリ領域を物理アドレスが連続的となるようメモリプールとして確保する(ステップS1)。リーフノード50Cについても同様に、OS804Cの起動時に、メモリデバイスドライバ805Cが、メインメモリ501Cにおいて、リモートメモリ602Cのためのメモリ領域を物理アドレスが連続的となるようメモリプールとして確保する(ステップS2)。そして、リーフノード50Bのユーザプログラム801Bは、リモートメモリ602Cの割り当てを要求すべく、共有メモリキー及び割り当てるメモリサイズを含むメモリ割り当て要求をメモリライブラリ802Bに送る(ステップS3)。またこのときユーザプログラム801Bは共有メモリファイルを送る。メモリライブラリ802Bはメモリ割り当て要求を受け取ると、共有メモリキー及び割り当てるメモリサイズを含むメモリ割り当て要求をリーフノード50Cに対して送信する(ステップS4)。
また、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
上述した実施の形態において、本実施形態のプロセッサノードで実行される各種プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、当該プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。
上述した実施の形態において、プロセッサノード50は、Ethernet(登録商標)カード504を有するように構成したが、この代わりに、仮想ネットワーク機能を有する仮想Ethernet(登録商標)ドライバを備えるように構成しても良い。仮想Ethernet(登録商標)ドライバは、例えば、ハードウェアではなく、ソフトウェアにより構成する。仮想Ethernet(登録商標)ドライバは実際の通信手段としては、リモートメモリのメモリマッピングに関するデータを通信する通信手段として機能しながら、Ethernet(登録商標)デバイスの機能をエミュレーションすることにより、上位のレイヤーに対しては本物のEthernet(登録商標)デバイスと同等の機能を提供するモジュールである。この仮想Ethernet(登録商標)ドライバ上でTCP/IP通信を行うことにより、プロセスは任意のプロセッサノード間でソケット通信を行うことが可能となる。このような構成によれば、物理的に通信回線51を設ける必要がなく、通信に用いるケーブルだけでなく、コネクタ、トランスミッタ、レシーバ、通信インターフェイスチップ等を全て二重に用意する必要がないため、コストパフォーマンスの良いマルチプロセッサシステムを提供することができる。
上述した実施の形態において、各プロセッサノードは、ライトバッファをメモリコントローラ又はCPUに設けるように構成しても良い。図42は、ライトバッファ508をメモリコントローラ502´に設けたプロセッサノード50´の構成を例示する図である。ライトバッファ508は、CPU500からPCIデバイスに対する書き込み要求を保持する何段かのバッファで構成されており、ライトバッファ508内にたまっている書き込み要求のライトアドレスを比較し、ライトアドレスが連続的なアドレスである場合にはバースト転送サイクルをホスト−PCIブリッジ503に対して発行する機能を有している。
上述した実施の形態において、プロセッサノード50は、キャッシュメモリを備えるように構成しても良く、この場合、メモリウィンドウ603に対してキャッシュメモリを無効にするようにしても良い。図44は、プロセッサノード50Bがキャッシュメモリ900Bを有し、プロセッサノード50Cがキャッシュメモリ900Cを有し、各メモリウィンドウ603B〜603Cに対してキャッシュメモリ900B〜900Cを無効にした場合の動作を概念的に例示した図である。ここでまずプロセッサノード50BのCPU500Bがリモートメモリ602Cがマッピングされているメモリウィンドウ603Bを通してプロセッサノード50C上のメインメモリ501Cにあるリモートメモリ602Cのアドレスに対してデータを書き込む(ST110)。このデータに従ってプロセッサノード50CのCPU500Cが処理を行いリモートメモリ602Cに処理結果のデータを書き込む(ST111)。そして、プロセッサノード50BのCPU500Bは、リモートメモリ602Cに書き込まれたデータを読み出す(ST112)。この場合にはリモートメモリ602Cに記憶されたデータのコピーがキャッシュメモリ900Cに保持されることがない。
51 通信回線
52 通信回線
53 メモリマッピングスイッチ
500 CPU
501 メインメモリ
502 メモリコントローラ
503 ホスト−PCIブリッジ
504 Ethernetカード
505 メモリマッピングカード
506 PCIデバイス
508 ライトバッファ
510 ホストバス
600 メモリ空間
601 アドレス空間
602 リモートメモリ
603 メモリウィンドウ
801 ユーザプログラム
802 メモリライブラリ
803 メモリデーモン
805 メモリデバイスドライバ
806A メモリマッパ管理デーモン
900 キャッシュメモリ
SYM マルチプロセッサシステム
Claims (11)
- 各々独立したメモリ空間が構成されるメモリを各々有する複数のプロセッサノードが複数の通信回線を介して接続され、
複数の前記プロセッサノードのそれぞれは、
プログラムの実行により動作するプロセスからの要求に従って、自身の有する前記メモリにおいて構成されるメモリ空間に他のプロセッサノードのメモリの一部又は全部をリモートメモリとしてマッピングするメモリマッピングを行うメモリマッピング手段と、
第1の通信回線を介して通信する第1通信手段と、
第2の通信回線を介して通信する第2通信手段とを各々有し、
複数の前記プロセッサノードのうち1つのプロセッサノードは、
前記メモリマッピング手段が前記メモリマッピングを行う場合、前記プロセッサノードと前記他のプロセッサノードとの間のマッピングコネクションを作成するメモリマッピング管理手段を更に有し、
前記メモリマッピング手段は、前記他のプロセッサノードの有する他のメモリマッピング手段に対して前記リモートメモリの割り当てを要求するメモリ割り当て要求を、前記第2通信手段を介して送信し、前記1つのプロセッサノードが有する前記メモリマッピング管理手段に対して前記マッピングコネクションの作成を要求するコネクション作成要求を、前記第2通信手段を介して送信し、
前記メモリマッピング管理手段は、前記メモリマッピング手段から送信された前記コネクション作成要求に従って、前記プロセッサノードと前記他のプロセッサノードとの間のマッピングコネクションを作成した後、前記メモリマッピング手段に対して前記メモリマッピングの実行を指示するメモリマッピング指示を、前記1つのプロセッサノードが有する第1通信手段を介して送信する
ことを特徴とするマルチプロセッサシステム。 - 前記他のメモリマッピング手段は、前記リモートメモリの割り当てが要求された場合、前記他のプロセッサノードが有する他のメモリの全部又は一部のメモリ領域をリモートメモリとして割り当て、当該メモリ領域のアドレスを含むメモリ割り当て結果を、当該他のプロセッサノードが有する他の第2通信手段を介して前記メモリマッピング手段に送信する
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチプロセッサシステム。 - 前記メモリマッピング手段は、前記他のメモリマッピング手段に対して前記メモリ割り当て要求を前記第2通信手段を介して送信した後、前記他のメモリマッピング手段が送信した前記メモリ領域のアドレスを含むメモリ割り当て結果を受信した場合、前記メモリマッピング管理手段に対して、前記メモリ領域のアドレスを含む前記コネクション作成要求を前記第2通信手段を介して送信し、
前記メモリマッピング管理手段は、前記メモリマッピング手段が送信した前記コネクション作成要求に従って、前記プロセッサノードに対して設定されているメモリウィンドウのアドレスに対して前記メモリ領域のアドレスをマッピングすることによりマッピングコネクションを作成した後、前記メモリマッピング手段に対して前記メモリマッピングの実行を指示するメモリマッピング指示を、前記1つのプロセッサノードが有する第1通信手段を介して送信する
ことを特徴とする請求項2に記載のマルチプロセッサシステム。 - 前記メモリマッピング手段は、前記メモリマッピング管理手段が送信した前記メモリマッピング指示を、前記第1通信手段を介して受信した場合、前記メモリ領域のアドレスについて、自身の有する前記メモリにおいて構成されるメモリ空間であり且つ前記プロセスにより生成される仮想メモリ空間にマッピングすることにより、前記メモリマッピングを行う
ことを特徴とする請求項3に記載のマルチプロセッサシステム。 - 複数の前記プロセッサノードは、記憶手段に記憶されたOS(Operating System)を読み出してこれを実行することにより当該プロセッサノードを制御する制御手段を各々有し、
前記他のメモリマッピング手段は、前記OSの起動時に、前記メモリにおいてアドレスが連続しているメモリ領域を確保し、前記メモリマッピング手段から前記リモートメモリの割り当てが要求された場合、確保したメモリ領域の一部又は全部をリモートメモリとして割り当て、当該メモリ領域のアドレスを含むメモリ割り当て結果を、前記他の第2通信手段を介して前記メモリマッピング手段に送信する
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のマルチプロセッサシステム。 - 前記メモリマッピング手段は、前記他のプロセッサノードの有する他のメモリマッピング手段に対して、前記リモートメモリのメモリサイズを指定して当該リモートメモリの割り当てを要求するメモリ割り当て要求を、前記第2通信手段を介して送信し、
前記他のメモリマッピング手段は、前記メモリサイズが指定された前記リモートメモリの割り当てが要求されると、前記他のメモリのメモリ領域のうち前記メモリサイズのメモリ領域をリモートメモリとして割り当て、当該メモリ領域のアドレスを含むメモリ割り当て結果を、前記他のプロセッサノードが有する他の第2通信手段を介して前記メモリマッピング手段に送信する
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか一項に記載のマルチプロセッサシステム。 - 前記メモリマッピング手段は、System V IPCに含まれる共有メモリ機能が実現される際に用いられるAPIと同等のAPIを提供するメモリライブラリを含む
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のマルチプロセッサシステム。 - 前記プロセッサノードに対して設定されているメモリウィンドウの一部又は全部は、まとめ書き込み可能なメモリ領域である
ことを特徴とする請求項3乃至7のいずれか一項に記載のマルチプロセッサシステム。 - 複数の前記プロセッサノードは、各々P2P(Peer to Peer)の関係で接続され、
前記1つのプロセッサノードと、当該1つのプロセッサノード以外のプロセッサノードとはサーバとクライアントとの関係で接続される
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のマルチプロセッサシステム。 - 前記第2の通信回線は、所定の通信規格に従って通信するためのネットワーク通信回線である
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載のマルチプロセッサシステム。 - 前記プロセッサノードは、
I/O(Input/Output)デバイスに対してデータの書き込みを要求する書き込み要求を送るCPU(Central Processing Unit)と、
前記CPUが接続されるホストバスと、
前記I/Oデバイスが接続される汎用バスと、
前記ホストバスと前記汎用バスとを接続するホストバスブリッジと、
前記CPUと前記ホストバスブリッジとの間に設けられたライトバッファとを有し、
前記ライトバッファは、前記CPUから送られる前記書き込み要求をバッファリングして、前記汎用バスに対してバースト転送サイクルを発行する
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチプロセッサシステム。
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