JPH03288955A - データ記憶方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の処理装置からなる計算機システムにお
けるデータの共有方法に関する。

〔従来の技術〕

複数の処理装置と処理装置間に共有される共有記憶装置
から構成される計算機システムには、各装置がバスによ
る高速の通信路で結合されているシステム（以下、密結
合システムと呼ぶ）と、装置間がＬＡＮや通信回線等の
バスに比べて低速の通信路で結合されているシステム（
以下、疎結合システムと呼ぶ）とがある。これらの計算
機システムでは、共有記憶装置上の同一データを複数の
処理装置ｆ（以下、プロセッサと呼ぶ）間で共有するこ
とがある。密結合システムでは、各プロセッサは同一の
アドレス空間を有するため、共有記憶装置上の共有され
るデータ（以下、共有データと呼ぶ）の一部分を各プロ
セッサ上の高速小容量な局所記憶装置（以下、キャッシ
ュと呼ぶ）に複写して使用する方式が知られている。し
かしながら疎結合システムでは、各プロセッサのアドレ
ス空間は独立しているため、このようなキャッシュ方式
が適用できない。

疎結合システムにおけるデータの共有では、共有データ
の全体を各プロセッサ上の記憶装置に複写して使用する
方式がある。この方式では、記憶装置に複写したデータ
（以下、複製データと呼ぶ）に対して書込みを行った場
合、同一データを共有している他のプロセッサ上の複製
データや共有記憶装置上の共有データとの内容の整合性
を保つ必要がある。

整合性を保つ方法として、複製データへの書き込みが必
要になった時に他のプロセッサの複製データや共有記憶
装置上の共有データにもデータを書き込み、各プロセッ
サおよび共有記憶装置が常に最新のデータを保持する方
法と、複製データへの書き込みが必要になった時に他の
プロセッサの複製データや共有記憶装置上の共有データ
を無効化し以後参照できないようにし、他のプロセッサ
の複製データが参照された時点で初めて最新のデータを
複写する方法とがある。

前者の方法では、他のプロセッサの複製データへの書込
みは、その装置で本来行っている処理を中断して実行さ
れねばならないため、本来の処理の実行効率が低下する
。また他のプロセッサおよび共有記憶装置へのデータ書
込みは装置間の通信路を介して行われるため、システム
全体の通信量が増加する。このため装置間の通信が待た
される可能性が増え性能低下の要因となる。さらに他の
プロセッサ上の複製データが以降参照されない場合には
、他のプロセッサへのデータ書込みは無駄な処理となる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、疎結合システムにおけるデータ共有に
おける複製データの整合性を維持する方法において、共
有記憶装置の共有データおよび他のプロセッサの複製デ
ータを無効化するための、高効率かつ性能低下の少ない
方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明では、各プロセッサおよ
び共有記憶装置が同一データを共有している他のプロセ
ッサを識別する共有認識テーブルと、複製データや共有
データが有効か無効かを示すフラグとを共有記憶装置お
よび各プロセッサ内の記憶装置を具備し、各々の共有認
識テーブルには複製データを持つプロセッサを識別する
双方向リストを保持する。ここで双方向リストにおいて
、共有記憶装置を先頭、共有記憶装置から見である一方
向のプロセッサを末尾、と便宜上呼ぶことにする、ある
プロセッサが共有記憶装置上のデータを新たに共有する
場合には、同一データを共有している他のプロセッサお
よび共有記憶装置の共有認識テーブルの双方向リスト末
尾に追加登録し、データを自プロセッサの記憶装置に複
製し、この複製データに対して読出し、書込みを行なう
。

プロセッサが複製データに対して書込みを行なう場合に
は、共有認識テーブルの双方向リストを用いて、同一デ
ータを共有中の他のプロセッサおよび共有記憶装置に対
して通信路を通じてデータの無効を通知し、通知された
共有記憶装置およびプロセッサはそのフラグを無効にす
る。従ってフラグが有効か無効かにより、共有データあ
るいは複製データが最新か否かが分かる。

最新の製複データを持つプロセッサが共有データを参照
する場合には、自プロセッサの持つ複製データを直接参
照する。最新でない製複データを持つプロセッサが共有
データを参照する場合には、共有認識テーブルの双方向
リストを用いて、同一データを共有中の他プロセツサあ
るいは共有記憶装置のうち最新のデータを持つところか
らデータを自プロセッサの記憶装置に複写した後、この
複製データを参照する。プロセッサがデータの共有を終
了する場合には、このプロセッサが複製データに対して
書込みを行ないかつその複製データが最新であり共有記
憶装置の共有データが最新でない場合には、その複製デ
ータを共有記憶装置に書込み、共有記憶装置に共有デー
タが有効であることを通知し、そのフラグを有効にする
。その後、他プロセツサおよび共有記憶装置に対して双
方向リストからそのプロセッサを削除することを依頼す
る。依頼されたプロセッサおよび共有記憶装置は、双方
向リストから共有を終了するプロセッサを削除する。

特に本発明の望ましい態様では、各プロセッサおよび共
有記憶装置の共有認識テーブルに完全な双方向リストを
保持するのではなく、双方向リストの一部分のみを各プ
ロセッサおよび共有記憶装置の共有認識テーブルに保持
する。ここで双方向リストの一部分とは、完全な双方向
リスト上における自プロセッサの両隣にあたる２つのプ
ロセッサのみを識別する部分である。即ち、計算機シス
テム内の共有認識テーブル全体を合成すれば１つの双方
向リストが形成されるようにする。特に共有記憶装置の
共有認識テーブルに保持する２つのプロセッサのうち少
なくとも１つは、最新の複製データを持つプロセッサと
なるように維持し、共有記憶装置からは、最新データを
持つプロセッサが双方向リストを辿ることなく直ちに判
明するようにする。

〔作用〕

本発明では、あるプロセッサの複製データへの書込みに
伴う他のプロセッサ上の複製データに対する書込みは、
他のプロセッサが共有データを必要とした時のみに行な
われる。また共有記憶装置の共有データに対する書込み
は、最新の複製データを持つプロセッサが共有を終了す
る時のみに行なわれる。従って他の装置への書込み回数
、書込みデータ量はともに必要最小限である。また複数
データへの書込みに伴う他のプロセッサおよび共有記憶
装置への影響は無効通知のみであり、装置間のデータ通
信量を小さくできる。

特に計算機システム全体で１つの双方向リストを形成す
る場合には、データを共有するプロセッサの増減に伴う
双方向リストの更新は、最大２台のプロセッサ、または
共有認識装置と１台のプロセッサの共有認識テーブルの
みで行なえばよく、計算機システムの性能低下が少ない
。また複数データの無効通知を共有中の各プロセッサが
分割して行なうため、書込みを行なうプロセッサの負担
を軽減できる。また各装置上の共有認識テーブルの容量
を小さくできる。特に共有記憶装置の共有認識テーブル
が保持する双方向リストの１つが最新の複製データを持
つプロセッサを常に指し示すように維持すれば、他のプ
ロセッサが最新データを複製する際に共有記憶装置が最
新データを保持していない場合でも最新データを直ちに
探し出すことができる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図〜第１３図に従って説明
する。第１図は、３台のプロセッサと１台の共有記憶装
置からなる計算機システムの機能ブロック図である。プ
ロセッサ１は、各プロセッサが占有的に使用できる記憶
装置３と、中央処理装置４とを持つ。記憶装置３内には
、共有するデータを複写した複製データを保持するデー
タ領域３１と、そのデータの共有状態に関する情報を保
持するデータ管理領域３２と、各プロセッサの実行すべ
き処理を保持するプログラム領域３４があり、読出し／
書込み制御回路３３により制御される。共有記憶装置！
２は、共有データを保持するデータ領域２１と、そのデ
ータの共有状態に関する情報を保持するデータ管理領域
２２があり、読出し／書込み制御回路２３により制御さ
れる。プロセッサと共有記憶装置は、通信路ＮＷにより
接続され、データやフラグの有効／無効通知の授受を行
える。

第２図は、本発明によるデータ共有を実現する処理手順
の概略フローチャートである。第３図は、プロセッサの
記憶装置および共有記憶装置内のデータ領域およびデー
タ管理領域の値の例である。

第４図は第３図の共有認識テーブル２２１および３２１
に保持される双方向リストの例で、同図（ａ）はデータ
Ａに関する共有リストを、同図（ｂ）はデータＢに関す
る共有リストを各々示している。

共有記憶装置のデータ管理領域２２内には、そのデータ
を共有する装置を認識する共有認識テーブル２２１と、
共有データの有効／無効を示すフラグ２２２が入れられ
る。各プロセッサのデータ管理領域３２内には、そのデ
ータを共有する装置を認識する共有認識テーブル３２１
と、複製データの有効・無効を示すフラグ３２２とが入
れられる。

第３図では、共有データＡがプロセッサｌａとプロセッ
サ１ｂにより共有され、共有データＢがプロセッサ１ａ
とプロセッサ１ｃにより共有され、共有データＡに関し
てはプロセッサｌａが書込みを行った結果ＡからＡ′に
変化した状態を示している。第３図において、フラグの
値が１の場合はその記憶装置の持つデータが有効である
ことを、フラグの値がＯの場合はデータが無効であるこ
とを意味する。従って同図では、データＡに関しては、
プロセッサ１ａの複製データが有効であり、プロセッサ
１ｂの複製データと共有記憶装置の共有データが無効で
ある。またデータＢに関しては、プロセッサ１ａとプロ
セッサ１ｂの複製データおよび共有記憶装置の共有デー
タが有効である。

さて第３図および第４図の状態において、プロセッサ１
ｃがデータＡを新たに共有する場合には、第２図の手順
に従って処理を行う。先ず共有開始処理（ステップ２０
１）を行う。この共有開始処理は第５図に示す手順に従
って行う、先ずデータが既に共有中か否かを共有記憶装
置に間合せて調べ（ステップ５１）、共有中であるので
共有記憶装置および共有中の他プロセツサの双方向リス
トの末尾にプロセッサ１ｃを追加し、この新しい双方向
リストを自プロセッサの共有認識テーブル３２ｃに入れ
る（ステップ５２）、この時のプロセッサ１ｃの共有認
識テーブルを第１０図（ｃ）に、データＡ用の新しい共
有リストを第１１図に示す。

次にプロセッサｌｃが共有データの読出しを行なうか書
込みを行うかを判定（ステップ２０２）Ｌ、、読出しの
場合には読出し処理（ステップ２０３）を行う。読出し
処理は第６図に従って行う。先ず複製データ作成処理を
行ない（ステップ６１）、次に複製データから必要箇所
を読み出す（ステップ６２）。

ここでステップ６１の複製データ作成処理は第８図に従
って行う。先ず自プロセッサ上の複製データが有効か否
かを調べる（ステップ８１）。今の場合は、複製データ
を作成していないため無効と判断し、ステップ８２へ進
む。共有記憶装置上の共有データは第３図の状態では無
効であるから、ステップ８４によりデータＡに関する双
方向リスト上の各プロセッサに有効な複製データを持つ
否かを間合せ、その結果有効複製データを持つプロセッ
サ１ａからデータを複製し、この複製したデータを読み
出す。以上により、記憶装置上の複製データ、共有認識
テーブル、フラグの値は第３図の状態から第１０図の状
態に変化する。また共有認識テーブル内のデータＡに関
する双方向リストは第４図の状態から第１１図の状態に
変化する。

次にプロセッサｌｃが複製データに対して書込みを行な
う場合は、ステップ２０２に戻り、書込み処理（ステッ
プ２０４）を行う。書込み処理は第７図に従って行う、
先ず複製データ作成処理を行なう（ステップ７１）、こ
の処理は前述のステップ６１と同じである。次に複製デ
ータの必要箇所に書き込む（ステップ７２）。この結果
データ領域３１ｃ内のデータＡ′はＡ′に変化する。次
に第１１図の双方向リストに従って共有記憶装置、およ
びデータＡを共有中のプロセッサｌａ、ｌｂへ共有デー
タおよび複製データの無効を通知する（ステップ７３）
。その結果フラグの値は、第１０図の状態から第１２図
の状態に変化する０次にプロセッサ１ｃがデータＡの共
有を終了する場合は、共有終了処理（ステップ２０６）
を行う。

ステップ２０６の共有終了処理は第９図に従って行う。

先ず複製データへの書込みを行ったかどうかを判定（ス
テップ９１）し、読出しのみを行った場合には、双方向
リスト上の他プロセツサおよび共有記憶装置に対して各
々の双方向リストからプロセッサｌｃの削除を依頼（ス
テップ９６）する。この結果各プロセッサおよび共有認
識の共有認識テーブル内のデータＡに関する共有リスト
は第４図（ａ）の状態に戻る。

第１２図に示すようにプロセッサ１ｃが書込みを行なっ
た場合には、プロセッサ１ｃの複製データが有効（ステ
ップ９２）でありかつ共有記憶装置の共有データは無効
（ステップ９３）であるから、共有記憶装置にプロセッ
サ１ｃの複製データを複写（ステップ９４）し、共有記
憶装置に共有データの有効を通知（ステップ９２）した
後、双方向リストからプロセッサ１ｃを削除（ステップ
９６）する。この結果データＡに関する共有リストは第
４図（ａ）の状態に戻る６以上により、記憶装置上の複
製データ、共有認識テーブル、フラグの値は第１２図の
状態から第１３図の状態に変化する。ここで共有記憶装
置のデータ領域２１内のデータＡの値は、ＡからＡ′に
変化する。このような複製データへの書込みに発生時に
は共有記憶装置および他のプロセッサには無効通知のみ
を出す６そして他のプロセッサが実際にデータを必要と
した時のみに最新データを複製する。このため、共有記
憶装置および他のプロセッサの複製データへの書込み回
数が必要最小限となる。

以上は各装置の共有認識テーブルに完全な双方向リスト
を形成する例であったが、共有認識テーブルに双方向リ
ストの一部分を保持し、計算機システム全体で１つの双
方向リストを形成することもできる。

第１４図は、部分的な双方向リストを用いた場合の各記
憶装置のデータ領域（２１，３１）およびデータ管理領
域（２２，３２）内の共有認識テーブル（２２１，３２
１）、およびフラグ（２２２゜３２２）の値を示した図
で、共有認識テーブル以外は第３図と同じである。同図
において、各プロセッサの共有認識テーブルは、完全な
双方向リスト上において自プロセッサの両隣のプロセッ
サのみを認識する値が入れられている。同図において、
点線の左側を後向きポインタ、点線の右側を前向きポイ
ンタと呼ぶことにする。このようにして計算機システム
内の共有認識テーブル全体で１つの双方向リストを形成
する。即ち同図の共有認識テーブル全体により第４図と
同等の双方向リストを表現している。

第１５図は、第１４図の状態からプロセッサ１ｃが新た
にデータＡの共有を開始した状態を示す図で、第１１図
と同等の双方向リストを表現している。第１４図から第
１５図への変更には、プロセッサ１ｂと共有記憶装置２
の２カ所の共有認識テーブルを変更するだけでよく、プ
ロセッサｌａの共有認識テーブルの値は変更不要である
。

このように双方向リストの変更が容易になり、データの
共有開始、終了に伴う性能低下を小さくできる。

また複製データの書き込み時には、複製データへの書き
込みを行うプロセッサが自プロセッサの共有認識テーブ
ルを用いて自プロセッサの隣のプロセッサへ無効通知し
、無効を通知されたプロセッサは自プロセッサの共有認
識テーブルを用いて自プロセッサの隣のプロセッサへさ
らに無効通知して、複製データの無効通知を順次伝播す
ることにより、複製データの無効通知処理が分散して実
行でき、複製データへ書き込みを行ったプロセッサの処
理が全無効通知完了まで待つ必要がなくなる。

さらに複製データに対して書込みを行なうプロセッサが
ある場合に、有効な複製データ、即ち最新のデータを保
持するプロセッサを共有記憶装置から直接認識可能なよ
うに双方向リストを維持することもできる。

第１６図は、プロセッサが共有データへの書込みを行な
う場合の処理手順を示すフローチャートであり、ステッ
プ１６１〜１６３は第７図のステップ７１〜７３と同一
である。ステップ１６３の後、複製データに書込みを行
なったプロセッサを共有記憶装置の双方向リストの後向
きポインタが直接指すように双方向リストを再構成する
（ステップ１６４）。

第１７図は、第１５図に示す共有状態においてプロセッ
サｌｃがデータＡの複製データに書込みを行なった場合
の共有認識テーブルを示す図である。これにより最新の
データは常に共有記憶装置、或いは双方向リスト上で共
有記憶装置から直接認識できるプロセッサが保持するこ
とが保証され、ステップ８４における最新データの探索
が簡単に行なえる。

以上は２台以上のプロセッサと、１台以上の共有記憶装
置からなる計算機システムの例であったが、共有記憶装
置もまた中央処理装置を具備したプロセッサであっても
よい。

〔発明の効果〕

本発明では、複製データへの書込みに伴う共有記憶装置
上の共有データおよび他のプロセッサ上の複製データに
対する書込み回数を必要最小限にできる。また複製デー
タへの書込みによる共有記憶装置および他のプロセッサ
に対する通信量を小さくできる。このため、効率良くか
つ性能低下の少ない複製データの整合性維持ができる。

特に計算機システム全体で１つの双方向リストを形成す
る場合には、記憶を共有するプロセッサの追加・削除に
よる双方向リストの更新が簡単に行なえる。

そして共有記憶装置から最新データを保持するプロセッ
サを直接識別するような双方向リストを用いると、最新
データの探索が簡単に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が実施例される計算機システム機能ブロ
ック図である。第２図はデータの共有処理手順の概略フ
ローチャートである。第３図は記憶装置上の複製データ
、共有認識テーブル、フラグの値の例を示す説明図であ
る。第４図は記憶装置内の共有認識テーブルに保持され
る双方向リストの例を示す説明図である。第５図は共有
開始手順を示すフローチャートである。第６図は読出し
処理手順を示すフローチャートである。第７図は書込み
処理手順を示すフローチャートである。第８図は複製デ
ータ作成処理手順を示すフローチャートである。第９図
は共有終了処理手順を示すフローチャートである。第１
０図は新たにプロセッサ１ｃがデータＡの共有を開始し
たときの記憶装置内の値を示す説明図である。第１１図
は第１０図におけるデータＡに関する双方向リストの説
明図である。第１２図は第１０図において複製データへ
の書込みを行ったときの記憶装置内の値の説明図である
。第１３図は、第１２図においてプロセッサｌｃがデー
タＡの共有を終了したときの記憶装置内の値の説明図で
ある。第１４図は部分的に双方向リストを用いた場合の
記憶装置内の値の説明図である。第１５図は、第１４図
において新たにプロセッサがＩＣがデータＡの共有を開
始したときの部分的な双方向リストを用いた場合の共有
認識テーブルの値の説明図である。第１６図は、共有記
憶装置から最新データを持つプロセッサを直接認識でき
る双方向リストを用いる場合の書込み処理手順を示すフ
ローチャートである。第１７図は第１６図において複製
データへの書込みを行ったときの共有認識テーブルの例
を示す説明図である。 ３ 図 （α） （ν） （Ｃ） 第 ｂ！ｌｉ！１ 箒 図 名 図 （共ＭＩＶＩ轄弘押） 図 Ｃ久） 隼 ？ 図 （不隻事とテ゛ニタ作成力■里の詩＠）第 Ｏ 醐 （１）） （Ｃ） 妬 ノー 図 １／３９　図 Ｃ更有終′５処理） 嘱 ノ２ 図 （α） （′０） 茶 ３ 品 （０） 尾 １４ 図 （＾） （ν） （Ｃ） 嘱 図 ２１ δ ｂ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の記憶装置と各々第２の記憶装置を有する前記
   第１の記憶装置に接続された複数の処理装置とからなる
   計算機システムを用いて、前記処理装置が実行すべき処
   理に要するデータを前記第１の記憶装置から前記第２の
   記憶装置に複写し、前記第１の記憶装置および前記第２
   の記憶装置内に該処理装置に関する情報を格納し、前記
   処理の実行に伴つて前記第２の記憶装置内に前記複写し
   たデータを書き換える場合に、前記書き換えるデータに
   対応する前記第１の記憶装置内のデータが無効であるこ
   とを前記第１の記憶装置に通知する情報を出力し、前記
   書き換えるデータに対応する複写データを前記第２の記
   憶装置内に有する該処理装置を除く処理装置に対して該
   複写データが無効であることを通知する情報を出力し、
   前記複写データを書き換えることを特徴とするデータ記
   憶方法。 ２、第１の記憶装置が中央処理装置を有する処理装置で
   ある事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のデータ
   記憶方法。 ３、第１の記憶装置および第２の記憶装置内に保持する
   情報が、複写データを保持する処理装置を認識する値を
   双方向リストにより表わした共有認識テーブルと、前記
   第１の記憶装置内のデータおよび前記複写データの有効
   無効を表わすフラグとからなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のデータ記憶方法。 ４、共有認識テーブルの保持する値が２つの処理装置を
   識別する値からなり、該共有データの複製データを保持
   する処理装置群および第１の記憶装置の共有認識テーブ
   ルの値全体が１つの双方向リストを構成する事を特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載のデータ記憶方法。 ５、第１の記憶装置の共有識別テーブルの保持する値の
   少なくとも１つは有効な複製データを保持する処理装置
   を認識する値である事を特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載のデータ記憶方法。 ６、複製データに書込みを行う処理装置が複製データを
   保持する他の処理装置に無効を通知する場合、無効を通
   知された処理装置が双方向リスト上の一定方向の隣にあ
   る処理装置に順次無効を伝播通知する事を特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載のデータ記憶方法。