JPH04357540A - マップドファイル仮想記憶方式 - 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】

【０００１】

【技術分野】本発明は、マップドファイル仮想記憶方式
に関し、より詳細には、ランダムアクセスが可能な二次
記憶装置及びネットワークにより他の任意のマシンにア
クセスできる装置を有するマシンにおいて、仮想空間へ
のアクセスを同一マシン及びネットワークで結合された
マシンの二次記憶へのアクセスへ自動的に変換すること
ができるマップドファイル仮想記憶方式に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、外部記憶装置を備えたデータ処理シ
ステムでは、高性能のメモリ・マネジメント・ユニット
（ＭＭＵ）、および再試行可能なマイクロ・プロセシン
グ・ユニット（ＭＰＵ）の出現により、メモリ上の実／
仮想記憶空間を所定の大きさに分割したページと呼ばれ
る単位でのメモリの有無を検出し、その結果、メモリが
無い場合にはメモリ割付けを行って処理を再試行してい
た。

【０００３】また、ミニコンクラスのコンピュータでは
、このようなハードウェアを用い、デマンド・ページド
・バーチャル・メモリという方式によって、実メモリよ
りも大きなプロセス（タスクあるいはジョブとも呼ぶ）
を実行していた。このような技術では、外部記憶装置に
対してアクセスする場合、アプリケーションレベルから
は明示的に外部記憶装置に対する入出力をプログラミン
グする必要があった。つまり、ユーザプログラムそのも
のに対しては、例えば、ミニコンピュータ用の会話型汎
用オペレーティング・システムであるＵＮＩＸや、大型
計算機のオペレーティング・システム（以下ＯＳと略す
）では仮想化が行われているが、外部記憶装置そのもの
の仮想化は実現されていなかった。このため、外部記憶
装置に対するアクセスについては、プログラムが複雑に
なるという問題があった（以上のことは、特開平１−１
６９５５５号公報の従来技術として記載されている。）
。

【０００４】この点を解決するために、例えば、特開平
１−１６９５５５号公報に「仮想記憶外部記憶装置」が
提案されている。この公報のものは、主記憶に対してリ
ード／ライトすることによりランダムアクセス可能な外
部記憶装置に対する入出力動作を自動的に行うことがで
きるようにするために、ユーザプログラムにより、上記
仮想記憶空間に対応して上記外部記憶装置に対しマッピ
ングを行う手段を備え、ユーザプログラムによって該仮
想記憶空間に対し、リード／ライトを行うことにより、
該外部記憶装置に対して自動的に入出力動作を行わせる
ものである。

【０００５】すなわち、二次記憶上のファイルを、ユー
ザの仮想記憶空間にマッピングする手法であり、この方
法では、ＭＭＵ（記憶管理機構）がページを管理するた
めのページテーブルのエントリに、マップする二次記憶
上のページのアドレスを記録することにより、ページフ
ォールトが起った時に、二次記憶装置は、同一マシン上
になければならない。つまり、ネットワークを介した他
のマシンに接続されたファイルをマッピングすることが
できないという問題点を有する。また、リード・オンリ
ー（ｒｅａｄ　ｏｎｌｙ）のページの共有は行なわれる
が、ページの整合性をとるためにリード／ライト（ｒｅ
ａｄ／ｗｒｉｔｅ）可能であるページの共有はマップす
らもできない。 したがって、同一ページへのリード／ライト（ｒｅａｄ
／ｗｒｉｔｅ）のマップ要求が起こった場合には、他の
マップが解放するまで待たなくてはならず、極めて処理
が遅くなるという問題点を有する。

【０００６】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、自マシン及びネットワークを介した任意のマシ
ンの二次記憶上にあるファイルをマッピングし、ユーザ
がユーザの仮想空間へのアクセスを、二次記憶上のファ
イルへのアクセスに変換することにより、容易にアクセ
スができるようにすること、また、マップ時にリード／
ライト（ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ）のマップをしても、実
際に書き込みにいくページは少ない傾向があることを利
用し、リード・オンリー（ｒｅａｄ　ｏｎｌｙ）、リー
ド／ライト（ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ）を問わず同一ペー
ジへのマップ要求を受け、実際にそのページに書き込み
にいった時にはじめて、排他処理をすることにより、フ
ァイルの整合性を保つようにすること、さらに、データ
ベースシステム作成に不可欠なロック、アンロックの機
構を仮想記憶ユニットを利用することにより実現し、こ
のコマンドによって不必要なロックを減らし、また、ロ
ック時にもロックしたプロセスが実際にそのページにア
クセスするまでは複数のプロセスによるリードのみの共
有を許すことにより、複数のプロセスによるページの共
有度を高め処理効率をあげるようにしたマップドファイ
ル仮想記憶方式を提供することを目的としてなされたも
のである。

【０００７】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
中央処理装置と、主記憶装置と、記憶管理機構と、Ｉ／
Ｏコントローラと、二次記憶装置と、ネットワークＩ／
Ｏコントローラとを備えたコンピュータシステムにおい
て、仮想空間のページを物理ページにマップするページ
テーブルと、ネットワークを介したホストのページをマ
ップするネットワークページテーブルと、自マシンの二
次記憶上のファイルページと該ファイルページを参照し
ているプログラムの数を含む参照カウンタテーブルとを
有し、ネットワークで結合された任意のマシンの二次記
憶上の任意のファイルをユーザの仮想記憶空間にマップ
し、ユーザの仮想記憶空間ヘのアクセスを自動的に二次
記憶装置へのアクセスへ変換すること、更には、（２）
ファイルをユーザの仮想記憶空間にマップする時に、複
数のプログラムが同時に同ページへ書き込むことがない
ように、前記参照カウンタテーブルの参照カウンタによ
り排他処理を行なうこと、或いは、（３）中央処理装置
と、主記憶装置と、記憶管理機構と、Ｉ／Ｏコントロー
ラと、二次記憶装置と、ネットワークＩ／Ｏコントロー
ラとを備えたコンピュータシステムにおいて、仮想空間
のページを物理ページにマップするページテーブルと、
ネットワークを介したホストのページをマップするネッ
トワークページテーブルと、二次記憶部のページを参照
しているページテーブルエントリである参照リストと、
二次記憶ページアドレスに対応する二次記憶ページテー
ブルとを有し、ネットワークで結合された任意のマシン
の二次記憶上の任意のファイルをユーザの仮想記憶空間
にマップし、ユーザの仮想記憶空間へのアクセスを自動
的に二次記憶装置へのアクセスへ変換し、複数のプログ
ラムが同一のページをリード／ライト（ｒｅａｄ／ｗｒ
ｉｔｅ）を問わずマップが可能で、実際のライト（ｗｒ
ｉｔｅ）時に排他処理を行ない、かつ、ページの整合性
を保つようにしたこと、或いは、（４）中央処理装置と
、主記憶装置と、記憶管理機構と、Ｉ／Ｏコントローラ
と、二次記憶装置と、ネットワークＩ／Ｏコントローラ
とを備えたコンピュータシステムにおいて、仮想空間の
ページを物理ページにマップするページテーブルと、ネ
ットワークを介したホストのページをマップするネット
ワークページテーブルと、二次記憶部のページを参照し
ているページテーブルエントリである参照リストと、二
次記憶ページアドレスに対応する二次記憶ページテーブ
ルとを有し、ネットワークで結合された任意のマシンの
二次記憶上の任意のファイルをユーザの仮想記憶空間に
マップし、ユーザの仮想記憶空間へのアクセスを自動的
に二次記憶装置へのアクセスへ変換し、ページ毎にファ
イルをロックまたはアンロックする機構を記憶管理機構
を利用して実現すること、更には、（５）仮想記憶ユニ
ットを利用して、ロックした後もロックしたプロセスが
実際に書き込みにいくまでは他のプロセスとリードのみ
のページの共有を可能とすることを特徴としたものであ
る。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

【０００８】図１は、本発明によるマップドファイル仮
想記憶方式の一実施例を説明するための構成図で、図中
、１，１１は中央処理装置（ＣＰＵ）、１ａ，１１ａは
マイクロ・プロセシング・ユニット（ＭＰＵ）、１ｂ，
１１ｂはメモリ・マネジメント・ユニット（記憶管理機
構：ＭＭＵ）、２，１２は主記憶装置、３，１３はＩ／
Ｏ（入出力）コントローラ、４，１４はネットワークＩ
／Ｏコントローラ、５，１５は二次記憶装置、６はネッ
トワークである。

【０００９】本発明は、主記憶装置２，１２、メモリ・
マネジメント・ユニット（ＭＭＵ）１ｂ，１１ｂ、二次
記憶装置のＩ／Ｏコントローラ３，１３、およびネット
ワークＩ／Ｏコントローラ４，１４を備えており、ユー
ザが、二次記憶のファイルをマッピングできる手段、及
びユーザプログラムがマッピングしたファイルをアクセ
スできる手段を備えている。データ構造は、仮想空間の
ページを物理ページにマップするページテーブル、ネッ
シワークページテーブル、及び自マシンの二次記憶上の
ページのファイルページとそれを参照しているプログラ
ム（プロセス）の数を含む参照カウンタテーブルを有す
る。

【００１０】図２はページテーブルのエントリを示す図
で、図中、ｖはバリッドビット、ｐは書き込みプロテク
トビット、ｒは参照ビット、ｍは変更ビット、ｎはネッ
トワークビット、ａｄｒはアドレスである。ｖはページ
が主記憶にある時にセットされる。ｐは書き込みに対し
てプロテクトされている時にセットされる。また、ｒは
、ページを参照した時にセットされ、ｍはページに書き
込をした時にセットされる。また、ｎはページが他のマ
シンの二次記憶にある場合にセットされる。

【００１１】図３（ａ）〜（ｃ）は、ページテーブルの
エントリの状態を示す図で、図３（ａ）はページが主記
憶にある時を示し、図３（ｂ）はページが同一マシンの
二次記憶にある時を示し、図３（ｃ）はページが他のマ
シンの二次記憶にある時を示す。ページが主記憶、同一
マシンの二次記憶、及び他のマシンの二次記憶にある場
合のページエントリの状態を示す。図３（ａ）の場合（
ｖ＝１で識別可能）には、ｎビットが不要なので、ｎビ
ットを含めてａｄｒフィールドとしている。ａｄｒは物
理メモリアドレスのページフレーム番号である。図３（
ｂ）の場合には、ａｄｒは二次記憶アドレスである。図
３（ｃ）の場合には、ａｄｒのフィールドはネットワー
クページテーブルのエントリへのインデックスであり、
ポイントされるネットワークページテーブルのエントリ
に、ページの存在するホストアドレスと二次記憶のペー
ジアドレスが格納されている。

【００１２】図４は、ネットワークページテーブルのエ
ントリを示す図である。ｈｏｓｔはページを有するホス
トのアドレスである。ａｄｒは、そのホストの二次記憶
上でのページのアドレスである。図５は、参照カウンタ
テーブルのエントリを示す図である。ａｄｒは自マシン
の二次記憶上のページのアドレスである。ｃｎｔは、ａ
ｄｒで示されるページを参照していルプログラムの数で
ある。これは、同一ページを複数のプログラムが書き込
まないように、排他処理するために利用される。

【００１３】図６は、各データ構造を示す図で、図中、
２１はホスト１のページテーブル、２２は主記憶部、２
３はホスト１のネットワークページテーブル、２４はホ
スト１の二次記憶部、２５はホスト１の参照カウンタテ
ーブル、２６はホスト１０のページテーブル、２７はホ
スト１０のネットワークページテーブル、２８はホスト
１０の二次記憶部、２９はホスト１０の参照カウンタテ
ーブルである。これは、ホスト１はホスト１０の二次記
憶のページアドレス３と自マシンの二次記憶のページア
ドレス１をマップし、ホスト１０はホスト１の二次記憶
のページアドレス１と４をマップしている状態を示して
いる。

【００１４】まず、ユーザプログラムは、以下に示すよ
うなコマンドにより、ユーザの仮想空間にファイルをマ
ップする。 ｍａｐ＿ｆｉｌｅ（ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅ，ｆｉｌｅ＿ｎ
ａｍｅ，ｆｉｌｅ＿ａｄｄｒｅｓｓ，ｌｅｎｇｔｈ，ａ
ｄｄｒｅｓｓ，ｒｅａｄ＿ｏｒ＿ｗｒｉｔｅ）ｈｏｓｔ
＿ｎａｍｅ：マップするファイルの実体があるホスト名
ｆｉｌｅ＿ｎａｍｅ：マップするファイル名（バスを含
む）ｆｉｌｅ＿ａｄｄｒｅｓｓ：上記のファイル内での
マップを開始する先頭アドレス ｌｅｎｇｔｈ：マップする長さ ａｄｄｒｅｓｓ：ユーザ空間でのマップする先頭アドレ
スｒｅａｄ＿ｏｒ＿ｗｒｉｔｅ：ｒｅａｄ　ｏｎｌｙま
たはｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅを指定する。

【００１５】このコマンドの処理手順（ファイルのマッ
プ手順）を以下に示す。 ｓｔｅｐ１；ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅのホストにアクセス可
能であるか確認する。 ｓｔｅｐ２；ｆｉｌｅ＿ｎａｍｅのファイルにアクセス
可能であるか確認する。 ｓｔｅｐ３；ｆｉｌｅ＿ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔ
ｈで示される領域を包含し、ページ単位になるように、
各引数を丸める。 ｓｔｅｐ４；ｆｉｌｅ＿ｎａｍｅ，ｆｉｌｅ＿ａｄｄｒ
ｅｓｓ及びｌｅｎｇｔｈより、二次記憶ページアドレス
を求める。

【００１６】ｓｔｅｐ５；ｒｅａｄ＿ｏｒ＿ｗｒｉｔｅ
がｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅで、かつ、ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅ
のホスト上の参照カウンタテーブルの上記憶二次記憶ペ
ージアドレスで示されるエントリが存在し、ｃｎｔが１
以上の時は、他のプログラムが参照中であることを意味
するので、ｍａｐ＿ｆｉｌｅコマンドはエラーとなる。 参照カウンタテーブルによってページ毎の参照数を管理
し、上記のように同一ページを複数のプログラムが書き
込もうとした場合に、エラーとすることにより排他処理
を行なっている。 ｓｔｅｐ６；ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅのホスト上の参照カウ
ンタテーブルの二次記憶ページアドレスで示されるエン
トリが存在する（ｒｅａｄ　ｏｎｌｙの時のみ）なら、
そのエントリのｃｎｔをカウントアップする。エントリ
がないなら、ａｄｒを設定し、ｃｎｔが１であるエント
リを登録する。 ｓｔｅｐ７；ａｄｄｒｅｓｓをページ単位になるように
丸める。

【００１７】ｓｔｅｐ８；ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅが自マシ
ンではない時には、ホストのホストアドレス及び二次記
憶中での上記ファイルのページアドレスを求め、ネット
ワークページテーブルに登録する。 ｓｔｅｐ９；ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔｈで示され
るユーザ空間のページテーブルのページテーブルエント
リを変更する。ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅが自マシンの時は、
図３（ｂ）のように、また、；ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅが自
マシンではない時には、図３（ｃ）のように変更する。 この処理によりマップは完了し、マップされたファイル
は、単にメモリのアクセスによって、アクセスが可能に
なる。

【００１８】次にマップファイルへのアクセス時の処理
を図７にフローチャートで示す。ページを参照する時に
、ＭＭＵが物理アドレスを仮想アドレスに変換する。 ＭＭＵは仮想アドレスに対応するページテーブルのエン
トリを探し、ｖビットがセットされていれば、ａｄｒに
より物理アドレスに変換する。ｖビットがクリアされて
いれば、主記憶にページが存在していないということで
、ページフォールトが発生し、制御がオペレーティング
システムに移る。この時点がフローチャートの開始に対
応する。フローチャートに従って説明を加える。

【００１９】ｓｔｅｐ１；ページの内容を持ってくるた
めの主記憶のページを確保するために、最近、参照され
ていないページ（まだ、一度も使われたことのないペー
ジを含む）を選択する（フリーリストからページを取り
出す）。 ｓｔｅｐ２；前記ｓｔｅｐ１において、選択されたペー
ジのＰＴＥのｍビットがクリアされていれば、後述する
ｓｔｅｐ４以降を実行する。 ｓｔｅｐ３；選択されたＰＴＥのｍビットがセットされ
ている場合には、以前、二次記憶から読み込まれてから
、内容が変化しているということなので、その内容を二
次記憶に書き戻す。 ｓｔｅｐ４；選択されたページのＰＴＥのｖビットをク
リアし、同一マシンの二次記憶にページがあるなら、ｎ
を１にする。また、ｎが０なら、ａｄｒに二次記憶にペ
ージアドレスをセットし、ｎが１なら、ａｄｒに対応す
るネットワークページテーブルのエントリへのポインタ
をセットする。

【００２０】ｓｔｅｐ５；ページフォールトが発生した
ＰＴＥのｎビットが、１の時には、次のｓｔｅｐ６以降
を、０の時には後述するｓｔｅｐ８以降を実行する。 ｓｔｅｐ６；ページフォールトが発生したＰＴＥのａｄ
ｒで示されるネットワークページテーブルのエントリを
見つける。 ｓｔｅｐ７；ページの内容を、ネットワークページアド
レスのエントリのホストアドレスとページアドレスで示
されるホストの二次記憶から選択されたページに書き込
み、後述するｓｔｅｐ９以降を実行する。 ｓｔｅｐ８；ページフォールトが発生したＰＴＥのａｄ
ｒで示される二次記憶のページから選択されたページに
書き込む。 ｓｔｅｐ９；ページフォールトが発生したＰＴＥのｖを
セットし、ｍをクリアする。ページの物理アドレスをａ
ｄｒにセットする。そして、再度ＭＭＵに制御が戻りア
ドレス変換をする。

【００２１】次に下記コマンドの処理手順（ファイルの
アンマップ手順）を以下に示す。 ｕｎｍａｐ＿ｆｉｌｅ（ａｄｄｒｅｓｓ，ｌｅｎｇｔｈ
）ｌｅｎｇｔｈ：アンマップする長さ ａｄｄｒｅｓｓ：ユーザ空間でのアンマップする先頭ア
ドレスｓｔｅｐ１；ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔｈで
示される領域を包含し、ページ単位になるように、各引
数を丸める。 ｓｔｅｐ２；ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔｈで示され
るページテーブルエントリのａｄｒで示されるネットワ
ークページテーブルエントリのｈｏｓｔから、ホストア
ドレスと二次記憶アドレスを得る。

【００２２】ｓｔｅｐ３；ページテーブルエントリのｍ
ビットがセットされているなら、ページを上記ホストア
ドレスと二次記憶アドレスで示されるページに書き出す
。 ｓｔｅｐ４；上記のホストアドレスで示されるホスト上
の参照カウンタテーブルのｃｎｔをカウントダウンする
。カウントダウンした結果、０になった場合には、その
エントリを削除する。 ｓｔｅｐ５；上記のネットワークページテーブルエント
リを解放する。 ｓｔｅｐ６；上記のページテーブルエントリのｖビット
をクリアし、そのページをフリーリスト（使用中でない
ページのリスト）に加える。

【００２３】図８は、本発明によるマップドファイル仮
想記憶方式の適用例を示す図で、図中、３１はホスト１
、３２はホスト２、３３はホスト３、３４はホスト４、
３５はファイルＡ、３６はファイルＢである。一つのデ
ータを複数のホストで共有する場合に、本発明を利用で
きる。この場合、Ｐｒｏｇ１はＨｏｓｔ１のＦｉｌｅＡ
のａ領域を、Ｐｒｏｇ２はＦｉｌｅＡのｂ領域を、Ｐｒ
ｏｇ３はＦｉｌｅＡのｃ領域をそれぞれマップしている
。さらに、Ｐｒｏｇ１はＨｏｓｔ４のＦｉｌｅＢのｄ領
域をマップしている。このように、容易にファイルを共
有することが可能であり、データベースシステムを容易
に構築することができる。

【００２４】図９は、本発明によるマップドファイル仮
想記憶方式の他の実施例を説明するためのページテーブ
ルのエントリを示す図で、図中、ｖはバリッドビット、
ｐは書き込みプロテクトビット、ｒは参照ビット、ｍは
変更ビット、ｒｗはリード／ライト（ｒｅａｄ／ｗｒｉ
ｔｅ）ビット、ｎはネットワークビット、ａｄｒはアド
レスである。なお、全体構成図は前述した図１と同じで
あるので説明は省略する。ｖはページが主記憶にある時
にセットされる。ｐは書き込みに対してプロテクトされ
ている時にセットされる。ｒはページを参照した時にセ
ットされる。ｍはページに書き込みをした時にセットさ
れる。ｒｗは、マップ時のｒｅａｄ＿ｏｒ＿ｗｒｉｔｅ
指定を示し、ｒｅａｄ　ｏｎｌｙの時にセットされる。 ｎはページが他のマシンの二次記憶にある場合セットさ
れる。

【００２５】図１０（ａ）〜（ｃ）は、ページテーブル
エントリの状態を示す図で、図１０（ａ）はページが主
記憶にあるとき、図１０（ｂ）はページが同一マシンの
二次記憶にあるとき、図１０（ｃ）はページが他のマシ
ンの二次記憶にある時を示す。図３（ａ）〜（ｃ）と異
なる点は、変更ビットｍの次にリード／ライト（ｒｅａ
ｄ／ｗｒｉｔｅ）ｒｗビットが入っている点である。こ
の実施例におけるページテーブルエントリの状態は図４
と同じである。図１１は、二次記憶ページテーブルエン
トリと参照リストセルを示す図ある。ａｄｒは自マシン
の二次記憶のページアドレスである。ｖはこの二次記憶
のページの内容が有効である時にセットされる。ｎｅｘ
ｔは、参照リストの先頭へのポインタである。参照リス
トは上記の二次記憶のページを参照しているＰＴＥのリ
ストである。参照リストのセルのｈｏｓｔは、その二次
記憶のページを参照しているホストで、ａｄｒはそのホ
ストの対応するＰＴＥのアドレスを示す。

【００２６】図１２は、各データ構造を示す図で、図中
、４１はページテーブル、４２は主記憶部、４３はネッ
トワークページテーブル、４４は二次記憶部、４５は二
次記憶ページテーブル、４６は参照リスト、４７はペー
ジテーブル、４８はネットワークページテーブル、４９
はホスト１０の二次記憶部、５０は二次記憶ページテー
ブルである。これは、ホスト１はホスト１０の二次記憶
のページアドレス３と自マシンの二次記憶のページアド
レス１をマップし、ホスト１０はホスト１の二次記憶の
ページアドレス１と４をマップしている状態を示してい
る。

【００２７】マップ時にはｒｅａｄ　ｏｎｌｙ、ｒｅａ
ｄ／ｗｒｉｔｅを問わず、ＰＴＥによってマッピングさ
れる。ただし、ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅが指定された時に
もＰＴＥのプロテクトビットをセットする。実際にその
ページへｒｅａｄアクセスにいった時には、まだ、メモ
リ上のページの内容はないので、ページフォールトが起
こり二次記憶から読み込み、ｒｅａｄアクセスを再開す
る。また、ｗｒｉｔｅアクセスをした場合は、まずペー
ジフォールトが起こり二次記憶から読み込む。次にプロ
テクトフォールトが起こり、二次記憶の内容を無効にし
、さらに、共有してコピーされているページも無効にす
る。ｗｒｉｔｅアクセスをしている間は、他のプロセス
がｒｅａｄまたはｗｒｉｔｅアクセスできないようにロ
ックされる。これによって、ファイルの整合性をとるこ
とが可能である。

【００２８】この実施例における手順を以下に示す。ま
ず、ューザプログラムは、以下に示すようなコマンドに
より、ューザの仮想空間にファイルをマップする。 ｍａｐ＿ｆｉｌｅ（ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅ，ｆｉｌｅ＿ｎ
ａｍｅ，ｆｉｌｅ＿ａｄｄｒｅｓｓ，ｌｅｎｇｔｈ，ａ
ｄｄｒｅｓｓ，ｒｅａｄ＿ｏｒ＿ｗｒｉｔｅ）ｈｏｓｔ
＿ｎａｍｅ：マップするファイルの実体があるホスト名
ｆｉｌｅ＿ｎａｍｅ：マップするファイル名（バスを含
む）ｆｉｌｅ＿ａｄｄｒｅｓｓ：上記のファイル内での
マップを開始する先頭アドレス ｌｅｎｇｔｈ：マップする長さ ａｄｄｒｅｓｓ：ユーザ空間でのマップする先頭アドレ
スｒｅａｄ＿ｏｒ＿ｗｒｉｔｅ：ｒｅａｄ　ｏｎｌｙま
たはｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅを指定する。

【００２９】このコマンドの処理手順（ファイルのマッ
プ手順）を以下に示す。 ｓｔｅｐ１；ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅのホストにアクセス可
能であるか確認する。 ｓｔｅｐ２；ｆｉｌｅ＿ｎａｍｅのファイルにアクセス
可能であるか確認する。 ｓｔｅｐ３；ｆｉｌｅ＿ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔ
ｈで示される領域を包含し、ページ単位になるように、
各引数を丸める。 ｓｔｅｐ４；ｆｉｌｅ＿ｎａｍｅ，ｆｉｌｅ＿ａｄｄｒ
ｅｓｓ及びｌｅｎｇｔｈより、ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅで示
されるホスト上の二次記憶ページアドレスを求める。 ｓｔｅｐ５；ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅが自マシンではない時
には、ホストのホストアドレス及び二次記憶中でのペー
ジアドレスを求め、ネットワークページテーブルに登録
する。 ｓｔｅｐ６；ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔｈで示され
るユーザ空間のページテーブルのページテーブルエント
リを変更する。ｈｏｓｔ＿ｎａｍｅが自マシンの時は、
図３（ｂ）の形式になり、ｖ＝０，ｒ＝０，ｐ＝１，ｍ
＝０，ｎ＝０とセットし、ａｄｒには、二次記憶のペー
ジアドレスをセットする。ｒｅａｄ＿ｏｒ＿ｗｒｉｔｅ
がｒｅａｄ　ｏｎｌｙの時には、１をｒｅａｄ／ｗｒｉ
ｔｅの時には０をｒｗにセットする。また、ｈｏｓｔ＿
ｎａｍｅが自マシンではない時は、図３（ｃ）の形式と
なり、ｖ＝０，ｒ＝０，ｐ＝１，ｍ＝０，ｎ＝１とセッ
トし、ａｄｒには、上記で登録したネットワークページ
テーブルエントリへのアドレスをセットする。ｒｅａｄ
＿ｏｒ＿ｗｒｉｔｅがｒｅａｄ　ｏｎｌｙの時には、１
をｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅの時には０をｒｗにセットする
この処理によりマップは完了し、マップされたファイル
は、単にメモリのアクセスによって、アクセスが可能に
なる。

【００３０】次にマップファイルへのアクセス時の処理
を示す。ページを参照する時に、ＭＭＵが物理アドレス
を仮想アドレスに変換する。ＭＭＵは仮想アドレスに対
応するページテーブルのエントリを探し、ｖビットがセ
ットされていれば、ａｄｒにより物理アドレスに変換す
る。ｖビットがクリアされていれば、主記憶にページが
存在していないことを意味し、ページフォールトが発生
し、制御がオペレーティングシステムに移る。この時点
からの処理を以下に示す。

【００３１】ｓｔｅｐ１；ページの内容を持ってくるた
めの主記憶のページを確保するために、最近、参照され
ていないページ（まだ、一度も使われたことのないペー
ジを含む）を選択する（フリーリストからページを取り
出す）。 ｓｔｅｐ２；前記ｓｔｅｐ１で選択されたページのＰＴ
Ｅのｍビットがクリアされていれば、前記ｓｔｅｐ４以
降を実行する。 ｓｔｅｐ３；選択されたＰＴＥのｍビットがセットされ
ている場合には、以前、二次記憶から読み込まれてから
、内容が変化していることを意味し、その内容を二次記
憶に書き戻すために以下の処理をする。 （ａ）上記ＰＴＥのｎビットが１の時には、ａｄｒで示
されるネットワークページテーブルのエントリを引き、
サーバホスト（二次記憶にそのページを持つホスト）と
二次記憶ページアドレスを得る。 （ｂ）上記ＰＴＥのｎビットが０の時には、自ホストを
サーバホストとしＰＴＥのａｄｒを二次記憶ページアド
レスとする。 （ｃ）ページテーブルエントリのｍビットがセットされ
ているなら、ページをサーバホスト上の二次記憶ページ
アドレスで示されるページに書き出し、上記二次記憶ペ
ージアドレスに対応する二次記憶ページテーブルエント
リのｖビットを０にする。 （ｄ）上記二次記憶ページアドレスに対応する二次記憶
ページテーブルエントリのリストから上記ＰＴＥのセル
を削除し、その結果そのエントリのセルが一つもなけれ
ば、そのエントリを削除する。 （ｅ）上記のネットワークページテーブルエントリを解
放する。

【００３２】ｓｔｅｐ４；選択されたページのＰＴＥの
ｖビットをクリアする。 ｓｔｅｐ５；フォールトを起こしたＰＴＥのｎビットが
、１の時にはネッシワークページエントリからＰＴＥの
ａｄｒで示されるエントリを求め、そのｈｏｓｔをサー
バホストとし、二次記憶ページアドレスを得る。 ｓｔｅｐ６；フォールトを起こしたＰＴＥのｎビットが
、０の時には自マシンをサーバホストとし、ＰＴＥから
二次記憶ページアドレスを得る。 ｓｔｅｐ７；サーバホスト上の二次記憶ページテーブル
のページアドレスのエントリがある時に、そのｖビット
が０なら、ｖビットが１になるまでブロックする。 ｓｔｅｐ８；サーバホスト上の二次記憶ページテーブル
上に二次記憶ページアドレスで示されるエントリが存在
するなら、フォールトを起こしたＰＴＥを示すセルをリ
ストに追加する。エントリがないなら、エントリを生成
しフォールトを起こしたＰＴＥを示すセルを加える。 ｓｔｅｐ９；サーバホスト上の二次記憶ページアドレス
で示されるページを選択されたページに書き込む。 ｓｔｅｐ１０；ページフォールトが発生したＰＴＥのｖ
をセットし、ｍをクリアする。ページの物理アドレスを
ａｄｒにセットする。そして、再度ＭＭＵに制御が戻り
アドレス変換をする。

【００３３】また、ＰＴＥのｐビットがセットされてい
る時には、そのページはｒｅａｄしかできないが、その
ページにｗｒｉｔｅしようとしたときには、プロテクト
フォールトが起こり、制御がオペレーティングシステム
に移る。 これを利用しｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅでマップした時にも
ｐ＝１とし、実際にそのページに書き込む時にプロテク
トフォールトが起こり、その時点で排他処理をしている
。その処理を以下に示す。

【００３４】ｓｔｅｐ１；フォールトを起こしたＰＴＥ
のｒｗビットが０の時には、真のプロテクションフォー
ルトであり、この処理を中断する。 ｓｔｅｐ２；フォールトを起こしたＰＴＥのｎビットが
１の時には、ａｄｒで示されるネットワークページテー
ブルのエントリを求め、サーバホストと二次記憶ページ
アドレスを得る。 ｓｔｅｐ３；フォールトを起こしたＰＴＥのｎビットが
０の時には、自ホストをサーバホストとしＰＴＥのａｄ
ｒを二次記憶ページアドレスとする。 ｓｔｅｐ４；上記ネットワークページテーブルのｐビッ
トが０の時には、ネットワークページテーブルエントリ
のｈｏｓｔの二次記憶ページテーブルからページアドレ
スで示されるエントリを求める。 ｓｔｅｐ５；上記二次記憶ページテーブルエントリのｖ
ビットが０の時には、ｖビットが１になるまでブロック
する。 ｓｔｅｐ６；上記二次記憶ページテーブルエントリのｖ
ビットが１の時には、ｖビットをクリアする。 ｓｔｅｐ７；上記二次記憶ページテーブルエントリのア
ドレスでリンクされるリストのセルで示されるホスト上
のページテーブルのＰＴＥのｖビットをクリアする。 ｓｔｅｐ８；フォールトを起こしたＰＴＥのｐビットを
クリアし、ｍビットをセットする。

【００３５】次に下記コマンドの処理手順（ファイルの
アンマップ手順）を以下に示す。 ｕｎｍａｐ＿ｆｉｌｅ（ａｄｄｒｅｓｓ，ｌｅｎｇｔｈ
）ｌｅｎｇｔｈ：アンマップする長さ ａｄｄｒｅｓｓ：ユーザ空間でのアンマップする先頭ア
ドレスｓｔｅｐ１；ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔｈで
示される領域を包含し、ページ単位になるように、各引
数を丸める。 ｓｔｅｐ２；ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔｈで示され
るＰＴＥを得る。 ｓｔｅｐ３；上記ＰＴＥのｎビットが１の時には、ａｄ
ｒで示されるネットワークテーブルのエントリを引き、
サーバホストと二次記憶ページアドレスを得る。 ｓｔｅｐ４；上記ＰＴＥのｎビットが０の時には、自ホ
ストをサーバホストとしＰＴＥのａｄｒを二次記憶ペー
ジアドレスとする。 ｓｔｅｐ５；ページテーブルエントリのｍビットがセッ
トされているなら、ページをサーバホスト上の二次記憶
ページアドレスで示されるページに書き出し、上記二次
記憶ページアドレスに対応する二次記憶ページテーブル
エントリのｖビットを０にする。 ｓｔｅｐ６；上記二次記憶アドレスに対応する二次記憶
ページテーブルエントリのリストから上記ＰＴＥのセル
を削除し、その結果そのエントリのセルが一つもなけれ
ば、そのエントリを削除する。 ｓｔｅｐ７；上記のネットワークページテーブルエント
リを解放する。 ｓｔｅｐ８；上記のページテーブルエントリのｖビット
をクリアし、そのページをフリーリスト（使用中でない
ページのリスト）に加える。

【００３６】上述したマップドファイル仮想記憶方式で
は、複数のプロセスからリード／ライト（ｒｅａｄ／ｗ
ｒｉｔｅ）によるマップが可能で、実際にライト（ｗｒ
ｉｔｅ）する時に排他処理をするが、一度ライト（ｗｒ
ｉｔｅ）とするとそのページをアンマップするまでペー
ジをロックすることになり、ロックされている時間が不
必要に長くなるという問題点がある。また、リード（ｒ
ｅａｄ）した値によってその直後にライト（ｗｒｉｔｅ
）する値が異なるようなプログラムは、その区間ファイ
ルをロックする必要があるが、ユーザが明示的にこのよ
うなファイルのロックをすることができないという場合
がある。

【００３７】この点を解決するために、以下に説明する
ような本発明の他の実施例によればよい。この実施例は
、主記憶装置、記憶管理機構（ＭＭＵ）、二次記憶装置
のＩ／ＯコントローラおよびネットワークＩ／Ｏコント
ローラを備えており、ユーザが、二次記憶のファイルを
マッピングできる手段、及びユーザプログラムがマッピ
ングしたファイルをアクセスできる手段を備える装置に
おいて、ページをロック、アンロックする方式及びロッ
ク後も書き込みが行なわれるまでリード（ｒｅａｄ）の
みの共有が可能であるための、プロテクトフォールト時
のマップドファイル仮想記憶方式について説明する。ペ
ージテーブルエントリには、図１３のようにｋ（ロック
ビット）を追加する。これはそのページテーブルエント
リで示されるページが自プロセスによってロック中であ
ることを示す。他の構成は前述したマップドファイル仮
想記憶方式と同じである。

【００３８】以下のコマンドにより、明示的にページ毎
のロックをする。 ｍａｐ＿ｌｏｃｋ（ａｄｄｒｅｓｓ，ｌｅｎｇｔｈ）ａ
ｄｄｒｅｓｓ：ユーザ空間でのロックする先頭アドレス
ｌｅｎｇｔｈ：ロックする長さ このコマンドの処理手順を以下に示す。 ｓｔｅｐ１：ｆｉｌｅ＿ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔ
ｈで示される領域を包含し、ページ単位になるように、
各引数を丸める。 ｓｔｅｐ２：上記ａｄｄｒｅｓｓとｌｅｎｇｔｈで示さ
れるページテーブルエントリのｎビットが１の時には、
ａｄｒで示されるネットワークページテーブルのエント
リを求め、サーバホストと二次記憶ページアドレスを得
る。 ｓｔｅｐ３：上記ａｄｄｒｅｓｓとｌｅｎｇｔｈでペー
ジテーブルエントリのｎビットが０の時には、自ホスト
をサーバホストとしＰＴＥのａｄｒを二次記憶ページア
ドレスとする。 ｓｔｅｐ４：上記二次記憶ページテーブルエントリのｖ
ビットが０の時には、ｖビットが１になるまでブロック
し、１になったら新たに０にする。後述するｓｔｅｐ６
以降を実行する。 ｓｔｅｐ５：上記二次記憶ページテーブルエントリのｖ
ビットが１の時には、ｖビットを０にする。 ｓｔｅｐ６：ページテーブルエントリのｋビットを１に
する。

【００３９】次にファイルのアンロックについて説明す
る。 ｍａｐ＿ｕｎｌｏｃｋ（ａｄｄｒｅｓｓ，ｌｅｎｇｔｈ
）ｌｅｎｇｔｈ：アンロックする長さ ａｄｄｒｅｓｓ：ユーザ空間でのロックする先頭アドレ
スこのコマンドの処理手順を以下に示す。 ｓｔｅｐ１：ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔｈで示され
る領域を包含し、ページ単位になるように、各引数を丸
める。 ｓｔｅｐ２：ａｄｄｒｅｓｓ及びｌｅｎｇｔｈで示され
るページテーブルエントリを得る。 ｓｔｅｐ３：上記ページテーブルエントリのｎビットが
１の時には、ａｄｒで示されるネットワークページテー
ブルのエントリを引き、サーバホストと二次記憶ページ
アドレスを得る。 ｓｔｅｐ４：上記ページテーブルエントリのｎビットが
０の時には、自ホストをサーバホストとしページテーブ
ルエントリのａｄｒを二次記憶ページアドレスとする。 ｓｔｅｐ５：ページテーブルエントリのｍビットがセッ
トされているなら、ページをサーバホスト上の二次記憶
ページアドレスで示されるページに書き出し、上記二次
記憶ページアドレスに対応する二次記憶ページテーブル
エントリのｖビットを１にする。 ｓｔｅｐ６：ｐビットを１に、ｋビットを０にする。

【００４０】ロックをしても実際にそのページに書き込
みをするまでは、リード（ｒｅａｄ）のみの共有が可能
なように次の処理をする。書き込み可能ページはｐビッ
トがセットされており、実際に書き込みに行った場合に
は、プロテクションフォールトが起こる。その時点で、
共有するページをインバリッドにし、共有できなくする
。その処理を以下に示す。 ｓｔｅｐ１：フォールトを起こしたページテーブルエン
トリのｒｗビットが０の時には、真のプロテクションフ
ォールトであり、この処理を中断する。 ｓｔｅｐ２：フォールトを起こしたページテーブルエン
トリのｎビットが１の時には、ａｄｒで示されるネット
ワーページテーブルのエントリを求め、サーバホストと
二次記憶ページアドレスを得る。 ｓｔｅｐ３：フォールトを起こしたページテーブルエン
トリのｎビットが０の時には、自ホストをサーバホスト
としページテーブルエントリのａｄｒを二次記憶ページ
アドレスとする。 ｓｔｅｐ４：ページテーブルエントリのｋビットが０で
、かつ上記二次記憶ページテーブルエントリのｖビット
が０の時には、ｖビットが１になるまでブロックし、１
になったら新たに０にする。 ｓｔｅｐ５：上記二次記憶ページテーブルエントリのア
ドレスでリングされるリストのセルで示されるホスト上
のページテーブルのＰＴＥのｖビットをクリアする。 ｓｔｅｐ６：フォールトを起こしたＰＴＥのｐビットを
クリアし、ｍビットをセットする。

【００４１】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 （１）ネッワークを介したホスト上のファイルをユーザ
空間にマッピングすることにより、ユーザがネットワー
クを介した他のホスト上のファイルを容易にアクセスで
きる。 （２）マシン内の二次記憶だけではなく、ネットワーク
を介したマシンの二次記憶上のファイルもユーザの仮想
記憶にマップでき、しかも、排他処理によりファイルの
一貫性を保っているので、分散データベースシステムを
簡単に構築することができる。 （３）リード／ライト（ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ）のペー
ジの共有時の排他処理を実際のライト（ｗｒｉｔｅ）ア
クセス時にすることにより共有度を高め処理速度を向上
し、しかも、ファイルの整合性を保つことが可能である
。 （４）仮想記憶ユニットを利用したファイルのページ単
位のロック、アンロック機構をユーザに提供することに
より、ユーザが不必要なロックを減らすことができ、ま
た、プロセスがロックしても実際に書き込みにいくまで
リード（ｒｅａｄ）のみのページ共有が可能なことによ
り、ページの共有度を高め分散データベースシステムに
おいて処理効率をあげることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明によるマップドファイル仮想記憶表
示方式の一実施例を説明するための構成図である。

【図２】　　ページテーブルエントリを示す図である。

【図３】　　ページテーブルエントリの状態を示す図で
ある。

【図４】　　ネットワークページテーブルエントリを示
す図である。

【図５】　　参照カウンタテーブルエントリを示す図で
ある。

【図６】　　データ構造を示す図である。

【図７】　　マップファイルへのアクセス時の処理を示
すフローチャートである。

【図８】　　本発明の適用例を示す図である。

【図９】　　ページテーブルエントリ（ＰＴＥ）の他の
例を示す図である。

【図１０】　　ページテーブルエントリの状態の他の例
を示す図である。

【図１１】　　二次記憶ページテーブルエントリ及び参
照リストセルを示す図である。

【図１２】　　データ構造の他の例を示す図である。

【図１３】　　ページテーブルエントリ（ＰＴＥ）の更
に他の例を示す図である。

【符号の説明】

１，１１…中央処理装置（ＣＰＵ）、１ａ，１１ａ…マ
イクロ・プロセシング・ユニット（ＭＰＵ）、１ｂ，１
１ｂ…メモリ・マネジメント・ユニット（ＭＭＵ）、２
，１２…主記憶装置、３，１３…Ｉ／Ｏ（入出力）コン
トローラ、４，１４…ネットワークＩ／Ｏコントローラ
、５，１５…二次記憶装置、６…ネットワーク。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　中央処理装置と、主記憶装置と、記憶
   管理機構と、Ｉ／Ｏコントローラと、二次記憶装置と、
   ネットワークＩ／Ｏコントローラとを備えたコンピュー
   タシステムにおいて、仮想空間のページを物理ページに
   マップするページテーブルと、ネットワークを介したホ
   ストのページをマップするネットワークページテーブル
   と、自マシンの二次記憶上のファイルページと該ファイ
   ルページを参照しているプログラムの数を含む参照カウ
   ンタテーブルとを有し、ネットワークで結合された任意
   のマシンの二次記憶上の任意のファイルをユーザの仮想
   記憶空間にマップし、ユーザの仮想記憶空間ヘのアクセ
   スを自動的に二次記憶装置へのアクセスへ変換すること
   を特徴とするマップドファイル仮想記憶方式。
2. 【請求項２】　　ファイルをユーザの仮想記憶空間にマ
   ップする時に、複数のプログラムが同時に同ページへ書
   き込むことがないように、前記参照カウンタテーブルの
   参照カウンタにより排他処理を行なうことを特徴とする
   請求項１記載のマップドファイル仮想記憶方式。
3. 【請求項３】　　中央処理装置と、主記憶装置と、記憶
   管理機構と、Ｉ／Ｏコントローラと、二次記憶装置と、
   ネットワークＩ／Ｏコントローラとを備えたコンピュー
   タシステムにおいて、仮想空間のページを物理ページに
   マップするページテーブルと、ネットワークを介したホ
   ストのページをマップするネットワークページテーブル
   と、二次記憶部のページを参照しているページテーブル
   エントリである参照リストと、二次記憶ページアドレス
   に対応する二次記憶ページテーブルとを有し、ネットワ
   ークで結合された任意のマシンの二次記憶上の任意のフ
   ァイルをユーザの仮想記憶空間にマップし、ユーザの仮
   想記憶空間へのアクセスを自動的に二次記憶装置へのア
   クセスへ変換し、複数のプログラムが同一のページをリ
   ード／ライトを問わずマップが可能で、実際のライト時
   に排他処理を行ない、かつ、ページの整合性を保つよう
   にしたことを特徴とするマップドファイル仮想記憶方式
   。
4. 【請求項４】　　中央処理装置と、主記憶装置と、記憶
   管理機構と、Ｉ／Ｏコントローラと、二次記憶装置と、
   ネットワークＩ／Ｏコントローラとを備えたコンピュー
   タシステムにおいて、仮想空間のページを物理ページに
   マップするページテーブルと、ネットワークを介したホ
   ストのページをマップするネットワークページテーブル
   と、二次記憶部のページを参照しているページテーブル
   エントリである参照リストと、二次記憶ページアドレス
   に対応する二次記憶ページテーブルとを有し、ネットワ
   ークで結合された任意のマシンの二次記憶上の任意のフ
   ァイルをユーザの仮想記憶空間にマップし、ユーザの仮
   想記憶空間へのアクセスを自動的に二次記憶装置へのア
   クセスへ変換し、ページ毎にファイルをロックまたはア
   ンロックする機構を記憶管理機構を利用して実現するこ
   とを特徴とするマップドファイル仮想記憶方式。
5. 【請求項５】　　仮想記憶ユニットを利用して、ロック
   した後もロックしたプロセスが実際に書き込みにいくま
   では他のプロセスとリードのみのページの共有を可能と
   することを特徴とする請求項４記載のマップドファイル
   仮想記憶方式。