JPH02260043A - 資源ロック管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、計算機システムの資源ロック管理装置に関す
る。

（従来の技術） 昨今の計算機システムの多くは多重処理を行なっており
、複数ユーザのタスクが同時に計算機上で走ることが多
い。しかもこれら計算機システムを利用するユーザは不
特定多数である場合が多く、計Ｗ機の使用に関して相互
に厳重な取り決めを持つことは期待できない。

一方、これら計算機上で仕事を行なうために必要となる
データなどの計算資源は、計算機の進歩と共にますます
膨大なものになってきており、ユーザー人−人に対して
大きな資源を個別に確保するのは難しく、共有できるも
のは一つにまとめておいた方が都合がよい。また、こう
することにより、データの更新を一度に行なうことがで
き、ユーザが使用するデータの一貫性を保つことが容易
となる。

ところが、データなど資源を共有する場合、複数ユーザ
によるデータの更新を無秩序に許すと、データに矛盾が
生じることが知られている。このため、各：Ｌ−ザの業
務を実行するプロセスは、自己が必要とする資源に対し
てロックを掛け、必要とする処理が終了するまで他のユ
ーザのプロセスがデータをアクセスするのを排除すると
いう手段がとられている。

一方、計算機システムでは、あるひとまとまりのデータ
は一つのファイルという形になる。各プロセスはこのフ
ァイルから自分が必要とする部分に対して読み書きを行
ないながら作業を進める。

通常、複数ユーザで共有されるようなデータは規模が大
きなものであり、それが格納されるファイルも大きなも
のとなる。従って、ファイル内のある一部分を複数のプ
ロセスが同時に使用する可能性はそれほど大きくない。

このような状況において、排他のためのロックをファイ
ル単位に掛けるようにしてしまうと、二つのプロセスが
ファイルの異なった部分にアクセスしようとした場合、
本来競合がないにもかかわらず、一方のプロセスが実行
を待たされることになる。

かかる不合理を避けるため、ファイルをより細かな単位
に分割し、それを単位としてロックを掛けることが行わ
れる。

また、このようなデータを始めとして複数のユーザによ
って共有される資源へのロックを実現するためには、通
常、第４図に示すような資源ロック管理テーブルＬＴが
用いられる。ロック管理テーブルはロックの対象となる
資源の数に等しい数だけのエントリーを持っている。各
エントリーには、その資源が既にロックされているかど
うかを示すロックフラグと、その資源をロックしている
プロセスのプロセス番号が格納されるプロセス番号フィ
ールドがある。あるプロセスＡがある資源Ｘに対して読
み書きを行なう場合、プロセスＡはまずロック管理テー
ブル内の資源〆に対応するエントリーを調べる。そのエ
ントリーのロックフラグが立っていなければ、つまり資
源Ｘがまだ他のプロセスによってロックされていなけれ
ばＷａＸは獲得可能であり、プロセスＡはロックフラグ
を立て、自分のプロセス番号を所定のフィールドに登録
し、ロック管理テーブルＬＴを更新する。もしフラグが
立っていた場合、処理をどうするかについて様々な方式
が提案されているが、ここではプロセスＡが獲得を一時
的に放棄し、資源Ｘが解放されるのを待つような状態（
ブロック状態）に入るものとする。

ところが、異なるプロセッサ上で実行されている複数の
プロセスが同時にロック管理テーブルし丁へアクセスす
るのを許すと、以下に示すようにデッドロックが生じる
恐れがある。

すなわち、二つのプロセスＡ、Ｂが実行中であり、どち
らも資源番号１及び２の２つの資源を獲得しようとして
いるものとする。今、プロセスＡが資源１を獲得しよう
とし、ロック管理テーブル内の資＋１ｉ１に対応するエ
ントリー（エントリー１）を更新したとする。次に、プ
ロセスＡが資源２の獲得を試みる前にプロセスＢがロッ
ク管理テーブルＬＴ内の資源２に対応するエントリー（
エントリー２）を更新したとする。すると、プロセスＡ
が資源２を獲得しようしてエントリー２を調べに行くが
、既にプロセスＢによってロックが掛けられているので
、プロセスＡは実行をブロックされる。またプロセス８
は資源１の獲得を試みるが既にプロセスＡによってロッ
クされているので、プロセスＢもブロックされる。

このように、プロセスＡ、Ｂがそれぞれお互いに資源を
解放するのを待って実行が停止するような状況、つまり
デッドロックが生じるのである。

このデッドロックは、プロセスＡ及びＢが同時に資源ロ
ック管理テーブルＬＴをアクセスするのを許しているこ
とに起因する。

上記のような状況を回避するためには、ロック管理テー
ブルＬＴへのアクセスを完全に排他的に制御することが
考えられる。この場合、一つのプロセスがロック管理テ
ーブルをアクセスしている間は、他のプロセスはその間
ずっとアクセスできず実行を持たされることになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このように他を完全に排他的とする従来
の方式では、ある資源をアクセスしようとするプロセス
全てが一つのロック管理テーブルを専有するため、そこ
での競合が原因でシステムの性能に悪影響を与える可能
性があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、
その目的はロック管理テーブルへのアクセスの競合を調
整し、計算機システムの性能を向上させることにある。

［発明の構成１ （課題を解決するための手段） 本発明の計算機システムの資源ロック管理装置は、複数
のプロセスで共有される複数の資源を有し一つの資源を
他のプロセスに対してロックした上で一つのプロセスに
専有させることとした計算機システムの資源ロック管理
装置において、ロック管理テーブルを複数設け、各プロ
セスのアクセス要求に対し順次一つのロック管理テーブ
ルを割付けるアクセス調停装置を設け、各プロセスのア
クセス要求状態に基いて最先のアクセス要求を行ったプ
ロセス及び他のプロセスのアクセス要求に対して何ら干
渉の無いアクセス要求を行ったプロセスに対して任意の
ロック処理を許可すると共にロック結果を仙のロック管
理テーブルに対して複製する監視装置を設けたことを特
徴とする。

（作用） 本発明の計算機システムの資源ロック管理装置では、複
数のロック管理テーブルを設け、アクセス調停装置で各
プロセスのアクセス要求に対し順次一つのロック管理テ
ーブルを割付ける。

又、監視装置で各プロセスのアクセス状態を監視し、最
先のアクセス要求を行ったプロセス、及び他のプロセス
のアクセス要求に対して何ら干渉の無いアクセス要求を
行ったプロセスに対して任意のロック処理を許可する。

さらに、上記監視装置では、ロック結果を他のロック管
理テーブルに対して複製し、次のロック処理の前準備と
する。

したがって、各管理テーブルは、常時現在のロック状態
を反映することになる。また、各プロセスは最優先の場
合、及び他のプロセスに対して何ら干渉が無い場合に他
のプロセスのロック処理と並行して自由にロック処理を
行うことができ、他のプロセスとの競合を減少させるこ
とができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の資源ロックの管理装置の一実施例を示
すブロック図である。図中、１・ａ、１ｂ・・・１ｎは
プロセッサを示す。

各プロセッサｌａ、１ｂ・・・１ｎはデータバス（２ａ
　、　２ｂ　−＋・２ｊｌ　）　、アドレスバス（３ａ
、３ｂ・・・３ｎ）、読み／書き識別信号線（４ａ　、
　４ｂ・・・４ｎ）、ロック管理装置アクセス信号線（
５ａ。

５ｂ−５ｎ）、承認信号線（６ａ　、　６ｂ　・６ｎ　
）等の制御信号線を介してロック管理装置７のアクセス
調停装置８に接続されている。

ロック管理装置７は、従来例で示したロック管理テーブ
ルＬＴのコピーを記録するコピー記憶装置９．１０を複
数（本例では２）持っている。コピー記憶装置は最大、
プロセッサの数と同じだけあればよいが、管理テーブル
のアクセスの衝突の頻度に応じて適当に加減をしてもよ
い。

プロセッサｌａ、１ｂ・・・１ｎは、アクセス調停装置
８内のチャンネル（１１ｉ、１１ｊ＞を介してコピー記
憶装置９，１０につながる。各コピー記憶＠ｆ１９．１
０に対しては、内部アドレスバス（１２ｉ　、１２ｊ　
）、内部データバス（１３ｉ。

１３ｊ）、内部読み／書き識別信号線（１４１４ｊ）等
の制御信号線を介して監視装置１５と接続されている。

監視装置１５は内部アドレスバス（１２ｉ　、１２ｊ　
）を監視することにより、どのエントリーがアクセスさ
れているか、すなわちどの資源が要求されているかを知
ることができる。

アクセス調停装置８は、各プロセッサ１ａ〜１ｎに対し
て承認信号線（６ａ　、６ｂ・・・６ｎ）がつながって
いる。この承認信号線は、通常のメモリアクセスにおけ
るデータレディ信号に相当するもので、この信号がＯＮ
ならばプロセッサはメモリが読み書きの準備ができてい
るものと判断して、読み／書きサイクルを実行する。こ
の信号がＯＦＦならば、読み書きサイクルにウェイトが
掛けられる。この様にしてプロセッサの１ａ〜１ｎの実
行を制御できる。

第２図に詳細に示すように、アクセス調停装置８は、各
プロセッサ１８〜１ｎがロック管理装置７に対してアク
セスしている状態であるかそうでないかを示す状態フラ
グ１６を各プロセッサ１ａ〜１ｎに対応して持っている
。また、アクセス調停装置８は、各管理テーブルＬＴの
コピーがいずれかのプロセッサに割り当てうけているか
どうかを示すビジーフラグ１７を各コピー記憶装置９゜
１０に対応して持っている。最初、これらのフラグは全
てリセット状態にある。

プロセスがロック管理装置７へのアクセスを開始してか
ら終了するまでの処理は、第３図に示すように、読み込
みフェーズＦ１と、更新フェーズＦ２と、終了フェーズ
Ｆ３とに分けることができる。

まず、ロック管理装置７へのアクセスの競合がないと仮
定して、各フェーズにおけるプロセスの動作及び対応す
るロック管理装置７の動作を説明する。

今、プロセッサ１ａ上で実行されているあるプロセスＡ
がロック管理装置７にアクセスしたいという状況を想定
すると、プロセスＡの読み込みフェーズＦ１では、プロ
セッサ１ａはロック管理装置７のアクセス信号線５ａか
らの制御信号をＯＮにすると同時に、アドレスバス３ａ
に必要とする資源の管理テーブル内のエントリーに対応
するアドレスをのせる。この時、アクセス調停装＠８は
ロック管理装置のアクセス信号線５ａの制御信号の立上
りにより、それがロック管理装置７に対するプロセスＡ
による最初のアクセスであると判定し、どのプロセッサ
にも割り当てられていないコピー装置９．１０があれば
その内−つ（例えばコピー記憶装ｒａ９）をプロセッサ
１ａに割り当てる。

具体的には、アクセス調停装置８はそのプロセッサ１ａ
に対応する状態フラグ１６、及びコピー装置９に対応す
るビジーフラグ１７をセットする。

そして、プロセッサ１ａからコピー記憶装置９へのチャ
ンネル１１ｉが割り当てられる。全てのコピー記憶装置
が他のプロセッサにすでに割り合てられている場合には
、アクセス調停装置８は承認信号を返さず、何れかのコ
ピー記憶装置が解放されるまでプロセッサ１ａはウェイ
トされる。）コピー記憶装置９が割り当てられると、プ
ロセスＡは必要とするエントリーを調べ、そのロックフ
ラグが立っておらず、資源が獲得可能であるかどうかを
判定する。この時、監視装置１５はプロセスＡがどの資
源を獲得しようとしているかを監視しているが、他のプ
ロセスからのロック監視装置７へのアクセスがない限り
は、監視装＠１５がプロセスＡの実行に干渉することは
ない。必要とする資源が全て獲得が可能であると判断で
きた場合、プロセスＡは更新フェーズＦ２に入る。そう
でない場合、プロセスＡは資源を獲得できないので、更
新フェーズをスキップし終了フェーズＦ３に入る。

更新フェーズＦ２では、プロセスＡは獲得しようとする
資源に対応するロック管理テーブルＬＴ内のエントリー
を更新する。アクセス調停装置８はプロセスＡが更新フ
ェーズＦ２に入ったことを読み７ｍき識別信号により検
出すると、全てのコピー記憶装置！９．１０に対して同
時に更新を行えるように、全てのコピー記憶装置９．１
０をプロセッサ１ａに割り当てる。

更新フェーズＦ２において、ロック管理テーブルＬＴに
対して必要な更新を終えた場合、または読み込みフェー
ズＦ１において必要な資源が獲得できないと判断できた
場合、プロセスＡは終了フェーズＦ３に入る。この時、
プロセッサ１ａはロック管理装置７へのアクセスが終了
したことを通知するため、ロック管理装置アクセス信号
線５ａの制御信号をＯＦＦにする。これを受けて、アク
セス調停装置８はそのプロセッサ１ａに対する状態フラ
グ１６．及びプロセッサ１ａに割り当てられていたコピ
ー記憶装置９に対応するビジー７ラグ１７ａをリセット
する。監視＠置１５においては、プロセスＡがどの資源
を要求したかという記録をクリアーする。

次に、ロック管理テーブルＬＴに対して二つのプロセス
からアクセスがあった場合、ロック管理装置７がどの様
にしてそれを並行に実行するかを説明する。

今、プロセッサ１ａ上で実行されているプロセス八と、
プロセッサ１１）上で実行されているプロセスＢがとも
にロック管理装置７にアクセスするものと仮定する。す
ると、アクセス調停装＠８は、それぞれに対してロック
管理テーブル１丁のコピー記憶装置９，１０をそれぞれ
割り当てる。ここで、プロセス八に対してコピー記憶装
置９が、プロセス已に対してコピー記憶装置１０が割り
当てられたと仮定する。

新たなプロセスによりロック管理テーブルのアクセスが
開始されたことは、監視装置１５にも伝えられ、監視機
構がスタートする。すなわち、監視＠置１５は、内部ア
ドレスバス１２ａ、１２ｂを監視していて、どの資源が
要求されているかを記録し、プロセスＡ、プロセスＢの
要求している資線に重なりがないかどうかを絶えずチエ
ツクしている。

もし、プロセスＡが獲得しようとする資源とプロレスＢ
の獲得しようとする資源に重なりがな【ノればどちらの
プロセスも独立に動作を行う。これによりロック管理テ
ーブルＬＴへのアクセスが多重化できるため、アクセス
権の競合による性能低下を防ぐことができる。

もし、重なりが検出された場合、監視装置１５は重なっ
てアクセスされたエントリーに後からアクセスしたプロ
セッサに対して承認信号を返さず、ウェイトを掛ける。

ここでは、プロセッサ１ｂがウェイトを掛けられたもの
とする。この場合もやはりプロセッサ１ｂは、プロセス
Ａが終了フェーズＦ３を経由して、アクセスを終了する
までウェイトされる。そのうち、アクセス調停装置８は
再びコピー記憶装置１０をプロセッサ１ｂにｉＰＩり当
て、監視装置１５はプロセッサ１ｂに対して承認信号を
返し、プロセスＢの実行が継続される。

以上により、本例では監視装置１５の監視作用により、
プロセスＡ、Ｂに干渉がない場合には並列処理を許可し
、干渉が有るときは最先のプロセスのみに許可を与える
こととしたので、総合的な処理速度が大となり、かつデ
ッドロックを生ずることがない。

上記実施例では、一つのプロセッサは一つのプロセスを
実行するが如く説明したが、一つのプロセッサで複数プ
ロセスを実行する場合であっても、これを時分割的に処
理することとすれば同様である。但し、あるプロセスが
ロック管理装置にアクセスしている間は、そのプロセス
が実行されているプロセッサではタスクスイッチがおこ
らないものとする。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、適宜
の設計的変更を行うことにより、この他適宜の態様で実
施し得るものである。

［発明の効果１ 本発明は、特許請求の範囲に記載の通りの計算機システ
ムの資源ロック管理装置であるので、マルチプロセッサ
環境において、複数のプロセッサが同時に資源のロック
管理テーブルにアクセスしたとしてもデッドロックに陥
る危険性がなく、ロック管理テーブルの読み書きを並列
に実行できる。

このため、ロック管理テーブルのアクセスがシステムの
ボトルネックになることを回避でき、システムの性能を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の計算機システムの資源ロック管理装置
の一実施例を示すブロック図、第２図はアクセス調停装
置の詳細を示すブロック図、第３図はロック管理テーブ
ルへのアクセスするときのプロセスの状態遷移を示す説
明図、第４図は従来例で共用されるロック管理テーブル
の構成を示す説明図である。 １ａ、ｌｂ・・・１ｎ・・・プロセッサ７・・・ロック
管理装置 ８・・・アクセス調停装置 ９．１０・・・コピー記憶装置 １５・・・監視装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のプロセスで共有される複数の資源を有し一つの資
   源を他のプロセスに対してロックした上で一つのプロセ
   スに専有させることとした計算機システムの資源ロック
   管理装置において、ロック管理テーブルを複数設け、各
   プロセスのアクセス要求に対し順次一つのロック管理テ
   ーブルを割付けるアクセス調停装置を設け、各プロセス
   のアクセス要求状態に基いて最先のアクセス要求を行つ
   たプロセス及び他のプロセスのアクセス要求に対して何
   ら干渉の無いアクセス要求を行つたプロセスに対して任
   意のロック処理を許可すると共にロック結果を他のロッ
   ク管理テーブルに対して複製する監視装置を設けたこと
   を特徴とする計算機システムの資源ロック管理装置。