JP5677393B2 - 情報処理装置および命令のオフローディング方法 - Google Patents
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Description
第1実施形態は、識別子管理表をメインボードにもつ場合である。識別子管理表をメインボードではなくネットワーク処理ボード等の他のボードにもつ場合については第2実施形態以後で説明する。本実施形態は、システムの起動当初からのオフロード実行、システム起動後の任意の時点からのオフロード実行の両者に適用可能である。オフロード処理を開始するか否かは、リソースの確保を依頼するシステムコール(例えばsocket)に基づく。
図1は、第1実施形態に係る情報処理装置を示すブロック図である。
識別子管理表を利用したオフロード操作は、識別子管理表への登録、検索、抹消の3手順に分けられる。
図2は、第1実施形態に係る識別子の登録の動作を示すフローチャート、図3は、第1実施形態に係る識別子の登録の動作を示すシーケンス図である。
図4は、第1実施形態に係る識別子の検索の動作を示すフローチャート、図5は、第1実施形態に係る識別子の検索の動作を示すシーケンス図である。
図6は、第1実施形態に係る識別子の抹消の動作を示すフローチャート、図7は、第1実施形態に係る識別子の抹消の動作を示すシーケンス図である。
第2実施形態は、識別子管理表をネットワーク処理ボードに設ける場合であって、システムの起動直後からオフロード機能の利用を開始する場合に相当する。本実施形態において、第1実施形態と同様の構成および動作については詳細な説明を省略する。
メインボード10は、オフロード命令発行部1と通信部2で構成される。オフロード命令発行部1は、メインボード10上のタスクをオフロード先で処理可能な形に変換し、ネットワーク処理ボード20に処理の代行を依頼する。通信部2は、ネットワーク処理ボード20との間で通信を行う。
識別子管理表を利用したオフロード操作は、識別子管理表への登録、検索、抹消の3手順に分けられる。
図9は、第2実施形態に係る識別子の登録の動作を示すフローチャート、図10は、第2実施形態に係る識別子の登録の動作を示すシーケンス図である。
図11は、第2実施形態に係る識別子の検索の動作を示すフローチャート、図12は、第2実施形態に係る識別子の検索の動作を示すシーケンス図である。
図13は、第2実施形態に係る識別子の抹消の動作を示すフローチャート、図14は、第2実施形態に係る識別子の抹消の動作を示すシーケンス図である。
第3実施形態は、オフロード先をストレージ処理ボードとするものである。本実施形態において、第1実施形態と同様の構成および動作については詳細な説明を省略する。
図15は、第3実施形態に係る情報処理装置を示すブロック図である。
識別子管理表を利用したオフロード操作は、識別子管理表への登録、検索、抹消の3手順に分けられる。
オフロード機能を利用するか否かは、ユーザの設定、装置の電力消費と電力供給状況、事前に設定されたプロファイル、ユーザアプリケーションの種類などによって決定される。オフロード機能の利用開始直後は識別子管理部3が保持する識別子管理表は空の状態である。メインボード10とストレージ処理ボード30の識別子の組を識別子管理表に登録する作業は、ユーザアプリケーションがOSの管理しているファイルの開閉をOSに依頼するシステムコールに連動して行う。例えばLinuxでは、ファイルにアクセスする際にはOSにファイルを開くことを依頼するシステムコールであるopenシステムコールが発行される。このシステムコールが発行された際に、メインボード10ではOSが他の識別子と連番で貸与する番号(仮想ファイル番号)を用意する。同時に、オフロード命令発行部1は、ファイルの位置を特定する位置情報を含み、該ファイルを開くことを依頼するオフロード命令を発行する。ストレージ処理ボード30のオフロード命令実行部5は、ファイルを開く処理を行った後、返り値としてストレージ処理ボード30上のファイル番号をオフロード命令発行部1に返す。識別子管理部3は、ここで得られたストレージ処理ボード30上のファイル番号と、メインボード10上で生成された仮想ファイル番号のペアを識別子管理表に登録する。この際、メインボード10上でユーザアプリケーションが複数存在する場合には、該ユーザアプリケーションのプロセスIDも登録する。なお、アプリケーションがOSにファイルを開くよう依頼するシステムコールの返り値は、仮想ソケット番号とする。
ユーザアプリケーションがOSの管理するファイルへ読み書きを行う際には、必ずシステムコールが発行される。たとえば、Linuxのファイル操作に関するものとしては、read、writeなどがある。オフロード機能を利用するか否かはここで判定される。システムコールの引数としてOSに渡されるファイル番号(ユーザアプリケーションが複数ある場合はファイル番号に加えてプロセスID)が識別子管理部3に登録されていればオフロードに関するものであると判定できる。該システムコールがオフロード機能に関するものであると判定された場合、オフロード命令発行部1は、システムコール引数のうち、ファイル番号以外の引数のうち少なくとも1つ以上の引数と、識別子管理部3で該ファイル番号をストレージ処理ボード30上のファイル番号に変換した番号を引数とするオフロード命令を生成し、ネットワーク処理ボード20での実行を依頼する。オフロード命令発行部1は返り値としてデータをオフロード命令実行部5から受け取り、このデータをシステムコールの返り値としてユーザプログラムに返す。
ユーザアプリケーションがOSの管理しているファイルを閉じる際には必ずシステムコールが発行される。この際、該システムコールの引数の一つである、ファイル番号が識別子管理表に存在すれば、該システムコールがオフロード機能に関するものであることが判定できる。オフロード機能に関するものであると判定された場合には、オフロード命令発行部1は、識別子管理部3から該システムコールの引数の一つである、ファイル番号に対応するストレージ処理ボード30上のファイル番号を検索する。該システムコールのファイル番号以外の引数のうち、少なくとも1つ以上の引数と、ストレージ処理ボード30上のファイル番号を引数とする、ファイルを閉じる操作を依頼するオフロード命令を作成し、オフロード命令実行部5に処理を依頼する。オフロード命令実行部5は、実行結果データをオフロード命令発行部1に返し、オフロード命令発行部1は、そのデータをシステムコールの返り値としてユーザに返す。
第4実施形態は、動作モードに応じてオフロード先をネットワーク処理ボード20とする場合において、有線LAN、無線LANなどの通信インタフェース(I/F)を切り替え可能としたものである。識別子管理部3が保持する識別子は、抽象的なレイヤでリソースを管理するためのものであることから、特定の物理層に限定されない。したがって、ネットワーク処理部7における下位レイヤの通信I/Fを切り替えても、これに応じてアプリケーションプログラム自体を変更する必要はなく、プログラムを単純化することができる。
図17は、第4実施形態に係る情報処理装置を示すブロック図である。
オフロード機能を利用する基本的な操作(識別子管理部3への登録・検索・削除)は上述した実施形態と同様であり、変更点は以下の通りである。
第5実施形態は、オフロード先をネットワーク処理ボード20とする場合において、通信プロトコルの階層(レイヤ)や、ネットワークバッファを切り替え可能としたものである。
メインボード10側の構成は第1実施形態と同様である。ネットワーク処理ボード20の構成はほぼ同じであるが、ネットワーク処理部7内に複数のソケットに対応する複数のキュー(Queue1〜Queue4)を有し、新規システムコールによってこれらを変更できる点が第1実施形態とは相違する。この構成によれば、QoSのキューやプロトコル種別を瞬時に切り替えることができ、遅延時間を低減することができる。
図19は、第5実施形態に係る識別子の検索の動作を示すフローチャート、図20は、第5実施形態に係る識別子の検索の動作を示すシーケンス図である。
第6実施形態は、2つのオフロード処理の同時利用に関する。本実施形態は、オフロード先をネットワーク処理ボード20およびストレージ処理ボード30とする場合またはネットワーク処理およびストレージ処理の両方を処理可能なオフロード処理ボードとする場合である。本実施形態において、第1実施形態と同様の構成および動作については詳細な説明を省略する。
図21は第6実施形態に係る情報処理装置を示すブロック図、図22は別の構成例を示すブロック図である。メインボード10の構成は第1実施形態のメインボード10と同じである。図21は、オフロード先としてオフロード命令実行部5aおよび通信部6aを有するネットワーク処理ボード20とオフロード命令実行部5bおよび通信部6bを有するストレージ処理ボード30とを同時に利用する構成であり、図22は、オフロード先としてネットワーク処理部7、ストレージアクセス処理部9、記憶領域11を有する単一のオフロード処理ボード40を用いる構成である。ネットワーク処理ボード20のオフロード命令実行部5aおよび通信部6aは、第1実施形態で説明したものと同様であり、ストレージ処理ボード30のオフロード命令実行部5bおよび通信部6bは、第3実施形態で説明したものと同様である。図22のオフロード処理ボード40のオフロード命令実行部5および通信部6は、第1および第3実施形態で説明したそれぞれの機能を併せ持つものである。また、識別子情報保持部4は、識別子管理表においてファイル記述子およびプロセスIDに加え、ボードIDをさらに保持する。識別子管理表にボードIDを保持することで、オフロードするリソースを指定することを特徴とする。
識別子管理表を利用したオフロード操作は、識別子管理表への登録、検索、抹消の3手順に分けられる。
図23は、第6実施形態に係る識別子の登録の動作を示すフローチャートである。
図24は、第6実施形態に係る識別子の検索の動作を示すフローチャートである。ここでは図22の場合の動作例を説明する。
図25は、第6実施形態に係る識別子の抹消の動作を示すフローチャートである。
第7実施形態は、オフロード先においてオフロード命令以外のタスクを実行可能としたものである。このため、本実施形態は、第1実施形態の構成に加え、自律的に動作するタスクを管理するオフロードタスク管理部を備える。本実施形態において、第1実施形態と同様の構成および動作については詳細な説明を省略する。
図26は、第7実施形態に係る情報処理装置を示すブロック図である。
・識別子の登録
図27は、第7実施形態に係る識別子の登録の動作を示すフローチャート、図28は、第7実施形態に係る識別子の登録の動作を示すシーケンス図である。
ユーザプログラムから該仮想識別子を引数とするシステムコールが発行された際には、仮想識別子をキーとして、識別子管理部3にて待ち受けタスクの識別子を検索する。ここでいうシステムコールとは、たとえば、該仮想識別番号を引数として、write(出力)する。これにより、自律的に動作する待ち受けタスク(オフロードプログラム)がオフロード処理ボード40にロードされる。オフロードプログラムのロード動作を示すフローチャートを図29に示す(ステップS120〜S127)。ステップS124において、待ち受けタスクがオフロード処理ボード40にロードされる。
図34は、第7実施形態に係るオフロードタスク終了の動作を示すフローチャート図35は、第7実施形態に係るオフロードタスク終了の動作を示すシーケンス図である。
第8実施形態は、第7実施形態におけるオフロードタスクの動作例に関する。本実施形態において、第1実施形態と同様の構成および動作については詳細な説明を省略する。
第9実施形態は、第7実施形態におけるオフロードタスクの別の動作例に関する。本実施形態において、第1実施形態と同様の構成および動作については詳細な説明を省略する。第9実施形態のオフロードタスクは、第8実施形態と同様に、ネットワーク8から受信したデータをバッファに蓄積する。さらに第9実施形態のオフロードタスクは、バッファに蓄積されたデータを参照し、当該データの受信をメインボード10に通知すべきかを判定する。このとき、メインボード10は低消費電力モード中であり、例えばスリープ動作している。
2,6…通信部、
3…識別子管理部、
4…識別子情報保持部、
5…オフロード命令実行部、
7…ネットワーク処理部、
8…ネットワーク、
9…ストレージアクセス処理部、
10…メインボード、
11…記憶領域、
12…動作モード記憶部、
13…低消費電力無線I/F、
14…高速無線I/F、
15…有線I/F、
16…オフロードタスク管理部、
20…ネットワーク処理ボード、
30…ストレージ処理ボード
40…オフロード処理ボード
Claims (15)
- ユーザの設定、装置の電力消費と電力供給の比率、残電池容量、事前に設定された省電力ポリシーを記載したプロファイル、即応性が求められるアプリケーションであるか否か、及び間欠動作のアプリケーションであるか否かの少なくとも1つによって、オフロード命令により指示された処理を実行するか否かを判定する判定部と、
前記処理を実行すると判定された場合は、第1演算部における第1リソースを一意に指定可能な第1識別子を伴って実行される第1処理に対応するオフロード命令を発行する発行部と、
前記オフロード命令を第2演算部に送信し、前記第2演算部から前記オフロード命令の実行結果を受信する通信部と、を具備し、
前記第2演算部においては、前記オフロード命令は、前記第1識別子が前記第2演算部のリソースを一意に指定可能な第2識別子に変換されて、前記オフロード命令により指示された処理が実行されることを特徴とする情報処理装置。 - 前記第1識別子は、前記第1演算部のリソースに対応するファイル記述子、またはソケット識別子、またはデバイス識別子を含み、前記第2識別子は、前記第2演算部のリソースに対応する第2のファイル記述子、またはソケット識別子、またはデバイス識別子を含む、請求項1記載の装置。
- 前記第2識別子を一意に指定可能な前記第1識別子と、前記第2識別子とを関連付ける識別子変換表を保持する保持部をさらに具備する請求項1または2記載の装置。
- 前記発行部、前記通信部、前記保持部を含む第1演算装置と、
前記オフロード命令によりネットワーク処理を実行し、前記第1演算装置に前記オフロード命令の実行結果を送信するネットワーク処理装置と、をさらに具備する請求項3記載の装置。 - 前記発行部および前記通信部を含む第1演算装置と、
前記第2演算部のリソースの確保を指示する前記オフロード命令により生成される前記第2識別子と、前記第2識別子を一意に指定可能とする前記第1識別子と、を関連付ける識別子変換表を保持し、前記オフロード命令によりネットワーク処理を実行し、前記第1演算部に前記オフロード命令の実行結果を送信する第2演算装置と、をさらに具備する請求項1または2記載の装置。 - 前記発行部、前記通信部、前記保持部を含む第1演算装置と、
前記オフロード命令によりストレージ処理を実行し、前記第1演算部に前記オフロード命令の実行結果を送信するストレージ処理装置と、をさらに具備する請求項3記載の装置。 - 前記発行部および前記通信部を含む第1演算装置と、
前記第2演算部のリソースの確保を指示する前記オフロード命令により生成される前記第2識別子と、前記第2識別子を一意に指定可能とする前記第1識別子と、を関連付ける識別子変換表を保持し、前記オフロード命令によりストレージ処理を実行し、前記第1演算部に前記オフロード命令の実行結果を送信するストレージ処理装置と、をさらに具備する請求項1または2記載の装置。 - 前記発行部、前記通信部、前記保持部を含む第1演算装置と、
前記オフロード命令によりネットワーク処理を実行し、前記第1演算部に前記オフロード命令の実行結果を送信するネットワーク処理装置と、
前記オフロード命令によりストレージ処理を実行し、前記第1演算部に前記オフロード命令の実行結果を送信するストレージ処理装置と、をさらに具備し、
前記保持部は、前記ネットワーク処理装置と前記ストレージ処理装置を識別する装置識別子を保持する請求項3記載の装置。 - 前記ネットワーク処理装置は、動作モードに応じて前記ネットワーク処理に用いられる通信インタフェース、または通信方式を切り替えるネットワーク処理部を具備する請求項4、8のいずれかに記載の装置。
- 前記ネットワーク処理装置は、オフロード命令によって、前記ネットワーク処理に用いられる通信プロトコルまたは、通信プロトコルの階層を切り替えるネットワーク処理部を具備する請求項4、8のいずれかに記載の装置。
- 前記ネットワーク処理装置は、前記オフロード命令によって前記ネットワーク処理に用いられる受信バッファ、または送信キューを切り替えるネットワーク処理部を具備する請求項4、8のいずれかに記載の装置。
- 前記ネットワーク処理装置は、前記ネットワーク処理によりネットワークから受信したデータを記憶するバッファを具備し、
前記ネットワーク処理は、前記バッファが記憶するデータをまとめて前記発行部に通知する請求項4、8のいずれかに記載の装置。 - 前記第1演算部は、
前記オフロード命令の実行中に低消費電力状態に遷移し、
前記第2演算部からの通知に応じて前記低消費電力状態を解除する、
請求項4乃至12のいずれかに記載の装置。 - 前記第2演算部で自律的に動作するタスクを管理するタスク管理部をさらに具備し、
前記タスク管理部は、前記オフロード命令に従って前記タスクのロードおよび前記タスクの実行結果の通知を行う請求項1または2記載の装置。 - ユーザの設定、装置の電力消費と電力供給の比率、残電池容量、事前に設定された省電力ポリシーを記載したプロファイル、即応性が求められるアプリケーションであるか否か、及び間欠動作のアプリケーションであるか否かの少なくとも1つによって、オフロード命令により指示された処理を実行すると判定された場合は、リソースを一意に指定可能な第1識別子を引数に含む第1演算部のシステムコールに応じてオフロード命令を発行すること、
前記オフロード命令を第2演算部に送信し、第2演算部から前記オフロード命令の実行結果を受信すること、を含み、
前記オフロード命令は、前記第1識別子が前記第2演算部のリソースを一意に指定可能な第2識別子に変換され、前記オフロード命令により指示された処理が実行され、前記結果を使用して前記システムコールの戻り値が生成される、命令のオフローディング方法。
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