JP5425022B2

JP5425022B2 - ネットワークシステム

Info

Publication number: JP5425022B2
Application number: JP2010199482A
Authority: JP
Inventors: 良介綿部; 裕介村井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: JP2012060278A

Description

本発明は、複数の局がリング状の伝送路を介して互いに通信可能に接続されたトークン巡回型のネットワークシステムに関し、特に、各局が有する分散共有メモリ内の同一アドレスへの重複書き込みが可能なネットワークシステムに関する。

近年、複数の局で構成されるトークン巡回型のネットワークシステムでは、各局がそれぞれ共通の情報を記憶させるための分散共有メモリを有するネットワークシステムが広く採用されている。このようなネットワークシステムにおける分散共有メモリでは、一般的に、各局が書込み可能なアドレスが局毎に分かれている。すなわち、ある局（自局）が書込み可能なアドレス範囲に対しては、その他の局（他局）は書込むことができず読み出すことしかできない。各局では、収集したデータを分散共有メモリ内の自局が書込み可能なアドレスに書込むとともに、書込んだ内容を含む伝送信号を他局に伝送することによって、自局および他局のそれぞれが有する分散共有メモリの内容の同一性を確保している。

また、分散共有メモリを効率的に使用するために、分散共有メモリ内に各局から重複書込みが可能な重複書込領域を設けた分散共有メモリが考えられている。例えば、分散共有メモリ内における各局が書込み可能な領域（アドレス）に設けられた権利フラグおよび判別フラグの状態によって重複書込領域への書込みの可否を判定した上で、重複書込領域への書込みを行っているネットワークシステムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−８４１５５号公報

特許文献１では、１つの重複書込領域に対する書込み可否の判定のために、ネットワークシステムを構成する局数分の権利フラグおよび判別フラグが必要となる。すなわち、局数×２の数のフラグが必要となる。従って、局数や重複書込領域が増加した場合において、書込み可否の判定に要する時間が長くなるという問題がある。

また、権利フラグおよび判別フラグが分散共有メモリに含まれているため、局数が増加した場合において、ネットワーク内の転送速度が遅くなるという問題がある。

このように、重複書込領域への書込み可否の判定は、より少ないフラグ数で行われることが要求されている。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、重複書込領域への書込み可否の判定に要する時間を短縮し、かつネットワーク内の転送速度を速くすることが可能なネットワークシステムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明によるネットワークシステムは、複数の局がリング状の伝送路を介して互いにデータの通信が可能に接続され、伝送路をトークンが巡回するトークン巡回型のネットワークシステムであって、複数の局の各々は、自局を含む複数の局の各々からデータの書込みが可能な重複書込領域と、自局を含む複数の局のいずれかの局で重複書込領域へのデータの書込みが行われているか否かを示す判別フラグとを有する分散共有メモリと、分散共有メモリ外に保持され、トークンが自局に前回到着した際に、自局が重複書込領域へのデータの書込みを行ったか否かを示す権利フラグと、分散共有メモリ外に保持され、トークンが自局に今回到着した際に、自局が重複書込領域へのデータの書込みを要求しているか否かを示す要求フラグと、判別フラグ、権利フラグ、および要求フラグのオン・オフ状態に基づいて、重複書込領域へのデータの書込可否を判定するフラグ判定部とを備える。

本発明によると、複数の局の各々は、自局を含む複数の局の各々からデータの書込みが可能な重複書込領域と、自局を含む複数の局のいずれかの局で重複書込領域へのデータの書込みが行われているか否かを示す判別フラグとを有する分散共有メモリと、分散共有メモリ外に保持され、トークンが自局に前回到着した際に、自局が重複書込領域へのデータの書込みを行ったか否かを示す権利フラグと、分散共有メモリ外に保持され、トークンが自局に今回到着した際に、自局が重複書込領域へのデータの書込みを要求しているか否かを示す要求フラグと、判別フラグ、権利フラグ、および要求フラグのオン・オフ状態に基づいて、重複書込領域へのデータの書込可否を判定するフラグ判定部とを備えるため、重複書込領域への書込み可否の判定に要する時間を短縮し、かつネットワーク内の転送速度を速くすることが可能となる。

本発明の実施形態１によるネットワークシステムの構成を示す模式図である。本発明の実施形態１によるトークン処理部の機能を示すブロック図である。本発明の実施形態１によるフラグ判定部における判定テーブルの一例を示す図である。本発明の実施形態２によるネットワークシステムの構成を示す模式図である。本発明の実施形態２による論理名変換部における論理名変換テーブルの一例を示す図である。

本発明の実施形態について、図面に基づいて以下に説明する。

〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１によるネットワークシステムの構成を示す模式図である。図１に示すネットワークシステムは、Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃがリング状の伝送路２を介して互いにデータの通信が可能に接続され、伝送路２をトークン５０が巡回するトークン巡回型のネットワークシステムである。トークン５０は、Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃの各々が有する分散共有メモリＣＭの内容を含んでおり、Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃ，Ａ局１ａ，・・・の順で巡回している。

図１に示すように、Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃ（複数の局）の各々は、重複書込領域ＬＷと判別フラグＬＢとを有する分散共有メモリＣＭを備えており、分散共有メモリＣＭ外に権利フラグＢｄおよび要求フラグＢｋを備えている。また、Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃの各々は、トークン処理部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを備えている。

重複書込領域ＬＷは、Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃのいずれの局からも同じアドレスを指定することによって値（データ）を書込むことができる領域である。すなわち、自局を含む複数の局の各々からデータの書込みが可能な領域である。

判別フラグＬＢは、トークン５０が自局に前回到着してから、伝送路２を経由（一巡）して自局に今回到着するまでの間に、いずれかの局で重複書込領域ＬＷへの書込みが行われているか否かを示すフラグである。すなわち、自局を含む複数の局のいずれかの局で重複書込領域ＬＷへのデータの書込みが行われているか否かを示すフラグである。なお、判別フラグＬＢは、各局から書込み可能である。

権利フラグＢｄは、トークン５０が自局に前回到着したときに、自局が重複書込領域ＬＷへのデータの書込みを行ったか否かを示すフラグである。

要求フラグＢｋは、トークン５０が自局に今回到着したときに、自局が重複書込領域ＬＷへのデータの書込みを要求しているか否かを示すフラグである。要求フラグＢｋがオフの状態である場合は、重複書込領域ＬＷへの書込みは行われない。また、要求フラグＢｋがオンの状態である場合は、判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄの状態によって、重複書込領域ＬＷへの書込みが行われるか否かが決まる。

本実施形態１では、図１に示すように、各符号に添字されているアルファベットは、Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃの各々に対応しており各々に属していることを示している。また、Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃは同一の構成であり、説明の重複を避けるために以下ではＡ局１ａを例に挙げて説明する。

図２は、本発明の実施形態１によるトークン処理部１０ａの機能を示すブロック図である。図２に示すように、トークン処理部１０ａは、トークン受信部１１ａ、フラグ判定部１２ａ、フラグ更新部１３ａ、重複書込領域更新部１４ａ、トークン送信部１５ａを備えている。

トークン受信部１１ａは、伝送路２を巡回しているトークン５０を受信する機能を有している。

フラグ判定部１２ａは、トークン受信部１１ａにて受信されたトークン５０に含まれる分散共有メモリＣＭが有する判別フラグＬＢと、Ａ局１ａ（自局）が保持する権利フラグＢｄおよび要求フラグＢｋとの３つのフラグの状態を判定し、判定結果に基づいてフラグ更新部１３ａおよび重複書込領域更新部１４ａに対してデータ更新の指示を行う機能を有している。

フラグ更新部１３ａは、フラグ判定部１２ａからの指示に基づいて、分散共有メモリＣＭが有する判別フラグＬＢと、Ａ局１ａが保持する権利フラグＢｄのオン・オフ状態を更新する機能を有している。

重複書込領域更新部１４ａは、フラグ判定部１２ａからの指示に基づいて、分散共有メモリＣＭが有する重複書込領域ＬＷの値（データ）を更新する機能を有している。

トークン送信部１５ａは、フラグ更新部１３ａおよび重複書込領域更新部１４ａでの更新が完了した後に、分散共有メモリＣＭを含むトークン５０を伝送路２を介して次の局（図１ではＢ局１ｂ）に送信する機能を有している。

次に、トークン処理部１０ａを構成する機能のうちの、フラグ判定部１２ａ、フラグ更新部１３ａ、重複書込領域更新部１４ａにおける動作について詳細に説明する。

図３は、本発明の実施形態１によるフラグ判定部１２ａにおける判定テーブル２０の一例を示す図である。フラグ判定部１２ａは、図３の判定テーブル２０に示されるような判別フラグＬＢ、権利フラグＢｄ、要求フラグＢｋの３つのフラグのオン・オフ状態に基づいて、重複書込領域ＬＷへの値（データ）の書込可否を判定する。このように、３つのフラグの状態から書込可否の判定を行うため、合計８通り（２×２×２＝８）の判定が存在する。以下、８通りの判定結果（図３の（１）〜（８））についてそれぞれ説明する。なお、図３において、白丸はフラグがオフの状態を示し、黒丸はフラグがオンの状態を示している。

図３の（１）では、判別フラグＬＢがオフ、権利フラグＢｄがオフ、および要求フラグＢｋがオフの状態である場合を示している。この状態は、トークン５０が前回到着したときの自局（Ａ局１ａ）を含めたいずれの局（Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃ）も重複書込領域ＬＷへの書込みを行っておらず、かつ、トークン５０が今回到着した自局において重複書込領域ＬＷへの書込みを要求していない状態である。従って、判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄはオフのままでよく、フラグ判定部１２ａは、フラグ更新部１３ａに対して判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄを更新しないよう指示するとともに、重複書込領域更新部１４ａに対して重複書込領域ＬＷを更新しないよう指示する。その結果、フラグ更新部１３ａおよび重複書込領域更新部１４ａでは何も更新されない。

図３の（２）では、判別フラグＬＢがオフ、権利フラグＢｄがオフ、および要求フラグＢｋがオンの状態である場合を示している。この状態は、トークン５０が前回到着したときの自局（Ａ局１ａ）を含めたいずれの局（Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃ）も重複書込領域ＬＷへの書込みを行っておらず、かつ、トークン５０が今回到着した自局において重複書込領域ＬＷへの書込みを要求している状態である。従って、判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄをそれぞれオンにする必要があり、フラグ判定部１２ａは、フラグ更新部１３ａに対して判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄをそれぞれオンにするよう指示するとともに、重複書込領域更新部１４ａに対して重複書込領域ＬＷを更新するよう指示する。すなわち、フラグ判定部１２ａは、判別フラグＬＢがオフ、権利フラグＢｄがオフ、および要求フラグＢｋがオンの状態である場合において、重複書込領域ＬＷへの値（データ）の書込みが有効であると判定する。その結果、フラグ更新部１３ａでは判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄがオンに更新され、重複書込領域更新部１４ａでは重複書込領域ＬＷへの値（データ）が書込まれて更新される（上書きされる）。

図３の（３）では、判別フラグＬＢがオフ、権利フラグＢｄがオン、および要求フラグＢｋがオフの状態である場合を示している。判別フラグＬＢがオフかつ権利フラグＢｄがオンの状態は、「トークン５０が前回到着したときの自局（Ａ局１ａ）を含めたいずれの局（Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃ）も重複書込領域ＬＷへの書込みを行っていない」かつ「トークン５０が今回到着した自局において重複書込領域ＬＷへの書込みを行った」という矛盾した状態となる。従って、判別フラグＬＢがオフかつ権利フラグＢｄがオンの状態は動作上ありえないため、システムエラーとする。その結果、フラグ更新部１３ａおよび重複書込領域更新部１４ａでは何も更新されない。

図３の（４）では、判別フラグＬＢがオフ、権利フラグＢｄがオン、および要求フラグＢｋがオンの状態である場合を示している。判別フラグＬＢがオフかつ権利フラグＢｄがオンの状態は、図３の（３）と同様に動作上ありえないため、システムエラーとする。その結果、フラグ更新部１３ａおよび重複書込領域更新部１４ａでは何も更新されない。

図３の（５）では、判別フラグＬＢがオン、権利フラグＢｄがオフ、および要求フラグＢｋがオフの状態である場合を示している。この状態は、トークン５０が前回到着したときの自局（Ａ局１ａ）以外のいずれかの局（Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃ）で重複書込領域ＬＷへの書込みが行われており、かつ、トークン５０が今回到着した自局において重複書込領域ＬＷへの書込みを要求していない状態である。従って、判別フラグＬＢはオン、権利フラグＢｄはオフのままでよく、フラグ判定部１２ａは、フラグ更新部１３ａに対して判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄを更新しないよう指示するとともに、重複書込領域更新部１４ａに対して重複書込領域ＬＷを更新しないよう指示する。その結果、フラグ更新部１３ａおよび重複書込領域更新部１４ａでは何も更新されない。

図３の（６）では、判別フラグＬＢがオン、権利フラグＢｄがオフ、および要求フラグＢｋがオンの状態である場合を示している。この状態は、トークン５０が前回到着したときの自局（Ａ局１ａ）以外のいずれかの局（Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃ）で重複書込領域ＬＷへの書込みが行われており、かつ、トークン５０が今回到着した自局において重複書込領域ＬＷへの書込みを要求している状態である。この状態で自局が重複書込領域ＬＷへの書込みを行うと、各局間における重複書込領域ＬＷの内容の整合性が取れなくなるため、自局が重複書込領域ＬＷへの書込みを要求しても実際には書込みを無効とする。従って、フラグ判定部１２ａは、フラグ更新部１３ａに対して判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄを更新しないよう指示するとともに、重複書込領域更新部１４ａに対して重複書込領域ＬＷを更新しないよう指示する。すなわち、フラグ判定部１２ａは、判別フラグＬＢがオン、権利フラグＢｄがオフ、および要求フラグＢｋがオンの状態である場合において、重複書込領域ＬＷへの値（データ）の書込みが無効であると判定する。その結果、フラグ更新部１３ａおよび重複書込領域更新部１４ａでは何も更新されない。

図３の（７）では、判別フラグＬＢがオン、権利フラグＢｄがオン、および要求フラグＢｋがオフの状態である場合を示している。この状態は、トークン５０が前回到着したときの自局（Ａ局１ａ）が重複書込領域ＬＷへの書込みを行っており、かつ、トークン５０が今回到着した自局において重複書込領域ＬＷへの書込みを要求していない状態である。従って、判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄをそれぞれオフにする必要があり、フラグ判定部１２ａは、フラグ更新部１３ａに対して判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄをそれぞれオフにするよう指示するとともに、重複書込領域更新部１４ａに対して重複書込領域ＬＷを更新しないよう指示する。その結果、フラグ更新部１３ａでは判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄがオフに更新され、重複書込領域更新部１４ａでは何も更新されない。

図３の（８）では、判別フラグＬＢがオン、権利フラグＢｄがオン、および要求フラグＢｋがオンの状態である場合を示している。この状態は、トークン５０が前回到着したときの自局（Ａ局１ａ）が重複書込領域ＬＷへの書込みを行っており、かつ、トークン５０が今回到着した自局において重複書込領域ＬＷへの書込みを要求している状態である。従って、判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄはオンのままでよく、フラグ判定部１２ａは、フラグ更新部１３ａに対して判別フラグＬＢおよび権利フラグＢｄを更新しないよう指示するとともに、重複書込領域更新部１４ａに対して重複書込領域ＬＷを更新するよう指示する。すなわち、フラグ判定部１２ａは、判別フラグＬＢがオン、権利フラグＢｄがオン、および要求フラグＢｋがオンの状態である場合において、重複書込領域ＬＷへの値（データ）の書込みが有効であると判定する。その結果、フラグ更新部１３ａでは何も更新されず、重複書込領域更新部１４ａでは重複書込領域ＬＷへの値（データ）が書込まれて更新される（上書きされる）。

上記のようにフラグ判定部１２ａ、フラグ更新部１３ａ、重複書込領域更新部１４ａが動作することによって、重複書込領域ＬＷは正常に更新される。

以上のことから、本実施形態１では、重複書込領域ＬＷへの書込み可否の判定を、判別フラグＬＢ、権利フラグＢｄ、要求フラグＢｋの３つのフラグ（３ビット）で実現できるため、重複書込領域ＬＷへの書込み可否の判定に要する時間を短縮することが可能となる。また、分散共有メモリＣＭに含まれるフラグは判別フラグＬＢ（１ビット）のみであるため、ネットワーク内の転送速度を早くすることが可能となる。

なお、本実施形態１では、１つの分散共有メモリＣＭが１つの重複書込領域ＬＷを有する場合について説明したが、重複書込領域ＬＷは１つに限らず複数あってもよい。その場合は、重複書込領域ＬＷの数と同数の判別フラグＬＢ、権利フラグＢｄ、要求フラグＢｋを設けることによって、各々の重複書込領域ＬＷへの書込み可否の判定を行うことができる。

また、本実施形態１では、ネットワークシステムを構成する局を３つ（Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃ）として説明したが、３つに限らず少なくとも２つ以上の複数の局であってもよい。

〈実施形態２〉
実施形態１では、重複書込領域ＬＷへのデータの書込みをする際に、重複書込領域ＬＷのアドレスを直接指定してアクセスする方式を想定しているが、本実施形態２では、重複書込領域ＬＷのアドレスに対応する論理名でアクセスすることを特徴としている。

図４は、本発明の実施形態２によるネットワークシステムの構成を示す模式図である。図４に示すように、本実施形態２では、各局（Ａ局１ａ，Ｂ局１ｂ，Ｃ局１ｃ）に論理名変換部３０ａ〜３０ｃを備えていることを特徴としている。その他の構成および動作は実施形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。以下、Ａ局１ａを例に挙げて説明する。

図５は、本実施形態２による論理名変換部３０ａにおける論理名変換テーブル３１の一例を示す図である。図５に示される論理名変換テーブル３１では、アドレス「重複書込領域ＬＷ００」に対応して論理名「カウンタ」が設定され、アドレス「重複書込領域ＬＷ０２」に対応して論理名「正常停止回数」が設定され、アドレス「重複書込領域ＬＷ０３」に対応して論理名「異常停止回数」が設定されている。論理名変換部３０ａは、論理名変換テーブル３１に基づいて、論理名から重複書込領域ＬＷのアドレスへの変換を行う。

なお、各局間の不整合を避けるために、各局の論理名変換部３０ａ〜３０ｃが保持する論理名変換テーブル３１は、エンジニアリングツールなどを利用して同一の内容としておく。

以上のことから、本実施形態２では、重複書込領域ＬＷのアドレスに対応する論理名を用いることによって、重複書込領域ＬＷを容易に指定することが可能となる。

なお、上記の論理名は、重複書込領域ＬＷだけでなく、判別フラグＬＢに対しても設定してもよい。

１ａＡ局、１ｂＢ局、１ｃＣ局、２伝送路、１０ａ〜１０ｃトークン処理部、１１ａトークン受信部、１２ａフラグ判定部、１３ａフラグ更新部、１４ａ重複書込領域更新部、１５ａトークン送信部、２０判定テーブル、３０ａ〜３０ｃ論理名変換部、３１論理名変換テーブル、ＭＣ分散共有メモリ、ＬＷ重複書込領域、ＬＢ判別フラグ、Ｂｄ権利フラグ、Ｂｋ要求フラグ。

Claims

複数の局がリング状の伝送路を介して互いにデータの通信が可能に接続され、前記伝送路をトークンが巡回するトークン巡回型のネットワークシステムであって、
前記複数の局の各々は、
自局を含む前記複数の局の各々から前記データの書込みが可能な重複書込領域と、前記自局を含む前記複数の局のいずれかの局で前記重複書込領域への前記データの書込みが行われているか否かを示す判別フラグとを有する分散共有メモリと、
前記分散共有メモリ外に保持され、前記トークンが前記自局に前回到着した際に、前記自局が前記重複書込領域への前記データの書込みを行ったか否かを示す権利フラグと、
前記分散共有メモリ外に保持され、前記トークンが前記自局に今回到着した際に、前記自局が前記重複書込領域への前記データの書込みを要求しているか否かを示す要求フラグと、
前記判別フラグ、前記権利フラグ、および前記要求フラグのオン・オフ状態に基づいて、前記重複書込領域への前記データの書込可否を判定するフラグ判定部と、
を備えることを特徴とする、ネットワークシステム。
前記フラグ判定部は、前記判別フラグがオフ、前記権利フラグがオフ、および前記要求フラグがオンの状態である場合において、前記重複書込領域への前記データの書込みが有効であると判定し、かつ、前記判別フラグおよび前記権利フラグをオンにするよう判定することを特徴とする、請求項１に記載のネットワークシステム。
前記フラグ判定部は、前記判別フラグがオン、前記権利フラグがオフ、および前記要求フラグがオンの状態である場合において、前記重複書込領域への前記データの書込みが無効であると判定することを特徴とする、請求項１に記載のネットワークシステム。
前記フラグ判定部は、前記判別フラグがオン、前記権利フラグがオン、および前記要求フラグがオンの状態である場合において、前記重複書込領域への前記データの書込みが有効であると判定することを特徴とする、請求項１に記載のネットワークシステム。
前記フラグ判定部は、前記判別フラグがオン、前記権利フラグがオン、および前記要求フラグがオフの状態である場合において、前記判別フラグおよび前記権利フラグをオフにするよう判定することを特徴とする、請求項１に記載のネットワークシステム。
前記複数の局の各々は、前記重複書込領域のアドレスと、当該アドレスに対応する論理名との変換を行う論理名変換部をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のネットワークシステム。