JPH05257718A - プロセス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 システムに各プロセスの使用する共有資源を
登録とし、現在プロセスが保有している共有資源の負荷
状況を検査し、負荷の高い共有資源を保持するプロセス
のプロセス切替えを制限し、これによりシステム性能の
劣化を防ぐ。 【構成】 資源を保有しているプロセスの識別子や資源
の使用状況などのパラメータを格納する資源管理テーブ
ル５と、資源管理テーブル５内のアドレスおよびプロセ
ス制御に関するパラメータを入力する資源登録手段６
と、資源管理テーブル５および資源登録手段６の情報に
より実行中のプロセスに対して、任意の資源を保持して
いるか検査し、その結果によって実行中のプロセスの処
理の続行・中断を決定する行列走査手段７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プロセス制御装置に
関し、プロセスを実行する優先度を制御する装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば共立出版発行、「UNIXカー
ネルの設計」、ｂit 1990年10月号別冊に示された従来
のプロセス制御装置を示した図であり、図において、１
はクロック割り込み手段、２は割り込み回数格納手段、
３はプロセス優先度変更手段、４はプロセスディスパッ
チ手段である。

【０００３】次に動作について説明する。まず、クロッ
ク割り込み処理手段１は、クロック割り込みごとに、割
り込み回数格納手段２内部の実行中のプロセスに対応す
るフィールドの値を１増やす。このフィールドは、対応
するプロセスが実行中に発生したクロック割り込みの回
数を格納している。

【０００４】また、クロック割り込み処理手段は、一定
時間（以後、タイム・クオンタムと呼ぶ）ごとにプロセ
ス優先度変更手段３を呼び出す。プロセス優先度変更手
段３は、実行可能状態にある全てのプロセスの優先度を
割り込み回数格納手段２内部に格納された各プロセスに
関するフィールドの値をもとに計算する。その後、割り
込み回数格納手段２の全てのフィールドの値を０にリセ
ットする。

【０００５】例えば、上記文献で示された例では、実行
可能状態にあるプロセスの優先度は、以下の式で計算さ
れる。この場合、優先度の値が小さい程、スケジューリ
ングの優先度が高いことを示す。 （プロセス優先度） ＝ （クロック割り込みの回数／
２）＋（固定値）

【０００６】この従来例では、プロセスがクロックに割
り込まれる回数が少ないほど、すなわち、プロセスがＣ
ＰＵを使用する時間の割合が少ないほど、より高い優先
度を得る傾向にある。

【０００７】プロセス優先度変更手段３により実行可能
状態プロセスの優先度が計算された後、現在実行中のプ
ロセスが実行中断可能な状態であれば、プロセス・ディ
スパッチ手段４が呼び出され、実行可能状態の待ち行列
に繋がれたプロセスの内で、最も高い優先度を持ち、か
つ最も先に実行可能状態となったプロセスが、現在実行
中のプロセスよりＣＰＵの実行権を奪う。ＣＰＵの実行
権を奪われたプロセスは、実行可能状態の待ち行列の末
尾に繋がれ、再びＣＰＵの実行権を獲得する機会を待
つ。

【０００８】従来の装置は、システムに各プロセスの使
用する共有資源に関する情報を登録できず、プロセスの
優先度の計算にこれらの共有資源の使用状況は考慮され
ないので、多くのプロセスが同一の共有資源を使用する
場合、以下に述べる現象が生じる可能性がある。

【０００９】まず第１のプロセスが実行中に、共有資源
の一つを獲得し、次のタイム・クオンタムの際に、プロ
セスの優先度が再計算された結果、第１のプロセスの優
先度が下げられ、第１のプロセスより高優先度の第２の
プロセスが第１のプロセスのＣＰＵを横取りし、この結
果、第１のプロセスは上記共有資源を保持した状態でＣ
ＰＵ待ち行列の末尾に繋がれる。

【００１０】第２のプロセスは実行中に第１のプロセス
が保持している共有資源を要求するが、獲得できないた
めＣＰＵの実行権を放棄する。第１のプロセスと同一の
共有資源を使用する他のプロセスもＣＰＵの実行権を得
た後、共有資源を獲得できないためＣＰＵの実行権を放
棄する。

【００１１】このため、再び第一のプロセスにＣＰＵの
実行権が回って来るまで、頻繁にプロセス切替えが生じ
る。また、第１のプロセスが再び実行されても、次のタ
イム・クオンタムの際に他のプロセスにＣＰＵの実行権
を奪われ、再び上記処理が繰り返される。この現象が一
旦生じると、ＣＰＵ処理の大半は、プロセス切替えに費
やされ、システムの性能は劣化する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は、システ
ムに各プロセスの使用する共有資源に関する情報を登録
できず、プロセスの優先度の計算に共有資源の負荷状況
は考慮されないので、多くのプロセスが同一の共有資源
を使用する場合、プロセス切替が多発し、システム性能
が劣化するといった問題点があった。

【００１３】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、システムに各プロセスの
使用する共有資源を登録可能とし、現在プロセスが保有
している共有資源の負荷状況を検査することにより、負
荷の高い共有資源を保持するプロセスの実行中断を可能
な限り避け、プロセス切替えの回数を制限し、これによ
りシステム性能の劣化を防ぐことができるプロセス制御
装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる装置
は、プロセス間で共有される資源に関して、資源を保有
しているプロセスの識別子と資源の使用状況とを格納す
る資源管理テーブルを設け、資源管理テーブルのアドレ
スおよびプロセス制御に関するパラメータを入力する資
源登録手段を設け、計算機内の共有資源に対するプロセ
スの待ち行列長を求め、上記待ち行列長と上記資源登録
手段により入力されたパラメータを比較し、実行中のプ
ロセスの処理の続行・中断を決定する行列走査手段を設
けたものである。

【００１５】また、資源管理テーブルにおいて、排他モ
ード要求のプロセスの待ち行列長と、共用モード要求の
プロセスの待ち行列長を格納する領域を独立して設け、
上記両方の待ち行列長をもとに実行中のプロセスの処理
の続行・中断を決定する行列走査手段を設けたものであ
る。

【００１６】また、現在時刻を計測する計時手段を備
え、資源管理テーブルにおいて、各プロセスが共有資源
を要求した時刻を格納する領域を設け、現在時刻と上記
資源管理テーブルに格納された資源要求時の時刻の差分
をもとに実行中のプロセスの処理の続行・中断を決定す
る行列走査手段を設けたものである。

【００１７】

【作用】この発明における資源管理テーブルはプロセス
間で共有される資源に関して、資源の空き数、資源を待
つプロセス数、資源を保持するプロセスおよび資源の空
きを待つプロセスのリストの先頭アドレスを格納する。
資源登録手段は、プログラムまたは、コマンドより資源
管理テーブルのアドレスおよびプロセス制御に関するパ
ラメータを入力してプロセス優先順位変更手段に登録す
る。行列走査手段は、実行中のプロセスに対して、資源
情報テーブルを検査し、実行中のプロセスが資源を保持
しているか否かを調べる。実行中のプロセスが任意の資
源を保持している場合は、行列走査手段は、当該資源の
空きを待つプロセスの個数をもとに実行中のプロセスの
処理の中断・続行を決定する。実行中のプロセスがいず
れの資源も保持していない場合は、従来と同様の方法で
プロセスの優先度を計算し、この優先度をもとに次に実
行するプロセスを決定する。

【００１８】また、行列走査手段は、資源管理テーブル
に格納されている排他モード要求のプロセスの個数と、
共用モード要求のプロセスの個数とを適当な重み付けを
用いて加算し、この値をもとに実行中のプロセスの処理
を中断あるいは続行するかを決定する。

【００１９】また、行列走査手段は、資源管理テーブル
に格納されている各プロセスが共有資源を要求した時刻
と、現在時刻との時刻の差分をもとに実行中のプロセス
の処理の続行・中断を決定する。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は、この発明によるプロセス制御装置の構成
を示す図であり、図中、図６と同一番号、同一名称のも
のは同一のものであり、説明を省略する。５は資源管理
テーブル、６は資源登録手段、７は行列走査手段であ
る。

【００２１】図２は、資源管理テーブル５の構造を示す
説明図であり、２１、２２は資源情報レコード、２３、
２４、２５はプロセス情報レコード、２６は資源保持プ
ロセス・リスト、２７は資源待ちプロセス・リストであ
る。

【００２２】資源情報レコード２１、２２のフィールド
内の２１ａ、２２ａは資源識別子、２１ｂ、２２ｂは空
き資源の個数、２１ｃ、２２ｃは、資源待ちプロセスの
個数、２１ｄ、２２ｄは、資源保持プロセス・リストの
先頭アドレス情報、２１ｅ、２２ｅは、資源待ちプロセ
ス・リストの先頭アドレス情報である。プロセス情報レ
コード２３、２４、２５のフィールド内の２３ａ、２４
ａ、２５ａはプロセス識別子、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ
は他のプロセス情報レコードを指すアドレス情報であ
る。

【００２３】図２に示すとおり、資源管理テーブル５は
資源情報レコード２１、２２内に、資源の種類を区別す
る資源識別子２１ａ、２２ａ、当該資源の空き個数の情
報２１ｂ、２２ｂ、資源待ちプロセスの個数２１ｃ、２
２ｃ、当該共有資源を保持するプロセスに対応するプロ
セス情報レコードのリストの先頭アドレス２１ｄ、２２
ｄ、当該共有資源の空きを待つプロセスに対応するプロ
セス情報レコードのリストの先頭アドレス２１ｅ、２２
ｅを有する。

【００２４】またプロセス情報レコード２３、２４、２
５内に、プロセスの種類を区別するプロセス識別子２３
ａ、２４ａ、２５ａ、プロセスのリスト構造の次のプロ
セス情報レコードのアドレス情報２３ｂ、２４ｂ、２５
ｂを有する。

【００２５】資源登録手段６は、プログラムまたは、コ
マンドより指定された資源情報レコードのアドレスおよ
びプロセス制御に関するパラメータを入力してプロセス
優先順位変更手段に登録する。計算機システム内の各プ
ロセスは資源識別子２１ａ、２１ｂを指定することによ
り、各資源の獲得を要求する。

【００２６】以下、資源識別子２１ａに対応する資源を
プロセスが要求する場合を例とする。資源空き数２１ｂ
が１以上の時は、当該プロセスは、自らのプロセス情報
レコードを、資源保持プロセスリスト２６に繋げ、プロ
セスは資源を得る。

【００２７】資源空き数２１ｂが０の時は、自らのプロ
セス情報レコードを資源待ちプロセスリスト２７に繋
げ、資源待ちプロセスの個数２１ｃに１を加える。クロ
ック割り込み処理手段１は、タイム・クオンタムごと
に、従来例と同様の方法で、プロセス優先度変更手段３
により全ての実行可能状態であるプロセスの優先度を計
算する。

【００２８】優先度の計算処理が完了した後、現在実行
中のプロセスが実行中断不可の場合は、実行中のプロセ
スの処理を続行し、現在実行中のプロセスが実行中断可
能の場合は、行列走査手段７を呼び出す。行列走査手段
７は、実行中のプロセスに対して、資源情報テーブル５
の全ての資源情報レコード２１、２２について、これに
対応する資源保持プロセスリストの全てのプロセス情報
レコードを調べ、実行中のプロセスの識別子と一致する
プロセス情報レコードがあるか否かを調べる。

【００２９】この実施例では、仮に、資源レコード２１
の資源保持プロセスリスト２６上に、実行可能なプロセ
スの識別子と一致するレコードがあると仮定する。この
時、当該資源のプロセス待ち行列長が格納されている資
源待ちプロセスの個数２１ｃを求め、この値と資源登録
手段６により入力されたパラメータとを比較する。

【００３０】資源待ちプロセスの個数２１ｃが、資源登
録手段６により獲得されたパラメータ以上の場合は、先
にプロセス優先度変更手段３により計算されたプロセス
の優先度とは、無関係に、現在実行中のプロセスの処理
を続行する。逆に、資源待ちプロセスの個数２１ｃが上
記パラメータ未満の場合は、従来例と同様に、プロセス
・ディスパッチ手段４が呼び出され、実行可能状態にあ
るプロセスの内で、最も高い優先度を持ち、かつ最も先
に実行可能状態となったプロセスが実行権を得る。

【００３１】以上説明したとおり、資源情報テーブル
５、資源登録手段６、行列走査手段７を備えることによ
り、負荷が高く、資源待ちプロセス・リスト２７が長く
なっている資源を所持するプロセスの実行中断を避け、
プロセス切替えの回数を制限し、これによりシステム性
能の劣化を防ぐことができる。

【００３２】また上記実施例では、資源待ちプロセスの
個数２１ｃにおいて、資源を排他モードで要求するプロ
セスと、資源を共有モードで要求するプロセスを区別せ
ずに、両モードのプロセスの合計値を表していたが、資
源を排他モードを要求する待ちプロセスの個数と、資源
を共有モードで要求する待ちプロセスの個数を区別し
て、計数することにより、共用使用の割合の多い共有資
源に比べて、排他使用の割合の多い共有資源において高
い確率でプロセスの実行中断を避けることができる。

【００３３】以下、資源を排他モードを要求する待ちプ
ロセスの個数と、資源を共有モードで要求する待ちプロ
セスの個数を区別して計数する実施例について説明す
る。図３は、資源管理テーブル５において、資源を排他
モードで要求するプロセスの個数と、資源を共用モード
で要求するプロセスの個数とを計数するための領域を独
立して設ける実施例における資源管理テーブルの構成を
示す説明図である。

【００３４】図３に示すとおり、資源管理テーブル５
は、上記資源識別子２１ａ、２２ａ、共有モードにおけ
る当該資源の空き個数の情報２１ｂ、２２ｂ、資源待ち
プロセスの個数２１ｃ、２２ｃ、排他モードにおける資
源待ちプロセスの個数２１ｆ、２２ｆ、当該共有資源を
保持するプロセスに対応するプロセス情報レコードのリ
ストの先頭アドレス２１ｄ、２２ｄ、当該共有資源の空
きを待つプロセスに対応するプロセス情報レコードのリ
ストの先頭アドレス２１ｅ、２２ｅを有する。図２と異
なる点は、２１ｃ、２２ｃが共有モードで資源の空きを
待つプロセスの個数、２１ｆ、２２ｆが排他モードで資
源の空きを待つプロセスの個数を示すようになっている
点である。

【００３５】資源登録手段６は、上記実施例と同様、プ
ログラムまたは、コマンドより指定された資源情報レコ
ードのアドレスおよびプロセス制御に関するパラメータ
を入力してプロセス優先順位変更手段に登録する。

【００３６】各プロセスは、上記実施例と同様に各資源
の獲得を要求する。ただし、資源空き数２１ｂが０の時
は、プロセスが資源を排他モードで要求するか、共用モ
ードで要求するかに従って、共有モードにおける資源待
ちプロセスの個数２１ｃか、あるいは排他モードにおけ
る資源待ちプロセスの個数２１ｆのいずれか一方に１を
加える。

【００３７】クロック割り込み処理手段１および行列走
査手段７は、上記実施例と同様に動作し、資源レコード
２１の資源保持プロセスリスト２６上に、実行可能なプ
ロセスの識別子と一致するレコードがある場合、当該資
源の共有モードにおける資源待ちプロセスの個数２１
ｃ、排他モードにおける資源待ちプロセスの個数２１ｆ
を求め、上記２つの値を予め決められた重み付けを用い
て、加算し、この値と資源登録手段６により入力された
パラメータとを比較する。比較の結果により上記実施例
と同様の動作する。

【００３８】以上説明したとおり、資源を排他モードを
要求する待ちプロセスの個数と、資源を共有モードで要
求する待ちプロセスの個数を区別して計数し、これらを
適当な重み付けを用いて加算した値と資源登録手段６に
より獲得されたパラメータとを比較することにより、共
用使用の割合の多い共有資源に比べて、排他使用の割合
の多い共有資源においてプロセスの実行中断をより高い
割合で避けることができる。

【００３９】また、上記実施例では、行列走査手段７に
より求めた資源待ちのプロセスの個数２１ｃ、２１ｆを
もとに、資源の負荷を評価していたが、待ちプロセスの
個数の代わりに、最も過去に資源を要求したプロセスが
現在までに待たされている時間を基準に資源の負荷を評
価した方が正確である。

【００４０】以下、資源の負荷を最も過去に資源を要求
したプロセスが現在までに待たされている時間を基準に
評価する実施例について動作を説明する。図４は計時手
段を設けた場合の実施例の構成を示す構成図であり、８
は計時手段である。

【００４１】図５は計時手段８を設けた場合における資
源管理テーブル５の構成を示す図であり、資源管理テー
ブル５は資源情報レコード２１、２２内に、資源識別子
２１ａ、２２ａ、当該資源の空き個数の情報２１ｂ、２
２ｂ、資源待ちプロセスの個数２１ｃ、２２ｃ、当該共
有資源を保持するプロセスに対応するプロセス情報レコ
ードのリストの先頭アドレス２１ｄ、２２ｄ、当該共有
資源の空きを待つプロセスに対応するプロセス情報レコ
ードのリストの先頭アドレス２１ｅ、２２ｅを有する。

【００４２】またプロセス情報レコード２３、２４、２
５内に、プロセスの種類を区別するプロセス識別子２３
ａ、２４ａ、２５ａ、各プロセスが共有資源を要求した
時刻２３ｃ、２４ｃ、２５ｃ、プロセスのリスト構造の
次のプロセス情報レコードのアドレス情報２３ｂ、２４
ｂ、２５ｂを有する。

【００４３】資源登録手段６は、上記実施例と同様、プ
ログラムまたは、コマンドより指定された資源情報レコ
ードのアドレスをおよびプロセス制御に関するパラメー
タを入力してプロセス優先順位変更手段に登録する。

【００４４】以下、プロセス情報レコード２５に対応す
るプロセスが、資源識別子２１ａに対応する資源の獲得
を要求する際を例にとる。この時、資源空き数２１ｂが
０ならば、上記プロセスは、現在時刻を計時手段８より
得て、プロセス情報レコード２５内の時刻格納領域２５
ｃに格納し、プロセス情報レコード２５を、資源待ちプ
ロセス・リスト２７の末尾に繋げる。

【００４５】クロック割り込み手段１は、上記実施例と
同様に行列走査手段７を起動し、行列走査手段７は、資
源レコード２１の資源保持プロセス・リスト２６上に、
実行可能なプロセスに対応するプロセス情報レコードが
ある場合、資源待ちプロセス・リスト２７の先頭のプロ
セス情報レコード２４の内の時刻格納領域２４ｃを調
べ、計時手段８より得た現在時刻と時刻格納領域２４ｃ
内に格納されている時刻の差を得る。

【００４６】行列走査手段７は、この時刻差と資源登録
手段６により入力されたパラメータとを比較する。この
比較の結果、時刻格納領域２４ｃが所定パラメータ以上
の場合は、上記実施例で、資源待ちプロセスの個数２１
ｃが、資源登録手段６により獲得されたパラメータ以上
の場合と同様の処理を行なう。

【００４７】時刻格納領域２４ｃが所定パラメータ未満
の場合は、上記実施例で資源待ちプロセスの個数２１ｃ
が資源登録手段６により獲得されたパラメータ未満であ
った場合と同様の処理を行なう。

【００４８】以上説明したとおり、待ちプロセスの個数
の代わりに、最も過去に資源を要求したプロセスが現在
までに待たされている時間を基準に資源の負荷を評価す
ることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、資源
登録手段によりプログラムまたは、コマンドより資源管
理テーブルのアドレスおよびプロセス制御に関するパラ
メータを入力し、資源情報テーブルにより、プロセス間
で共有される資源に関して、資源を待つプロセス数を格
納し、行列走査手段により、実行中のプロセスが保持す
る資源について資源待ちプロセスの個数を求め、この値
と上記パラメータとを比較し、資源待ちプロセスの個数
が、上記パラメータ以上の場合は、現在実行中のプロセ
スの処理を続行するため、資源待ちプロセス・リストが
長くなっている資源を所持するプロセスの実行中断を避
け、プロセス切替えの回数を制限し、これによりシステ
ム性能の劣化を防ぐ効果がある。

【００５０】また、資源情報テーブルにより、資源を排
他モードを要求する待ちプロセスの個数と、資源を共有
モードで要求する待ちプロセスの個数を区別して格納
し、これらを適当な重み付けを用いて加算した値と資源
登録手段により獲得されたパラメータとを比較すること
により、排他使用の割合の多い共有資源に対し、共用使
用の割合の多い共有資源に比べて、プロセスの実行中断
をより高い割合で避ける効果がある。

【００５１】また、現在時刻を計測する計時手段を備
え、資源情報テーブルの時刻格納領域にプロセスが資源
を要求した時刻を格納し、資源待ちプロセス・リストの
先頭のプロセスに対して、時刻格納領域に格納されてい
る時刻と現在時刻の差を得て、上記差と資源登録手段に
より獲得されたパラメータとを比較することにより、プ
ロセスの待ち時間の長い資源を所持するプロセスの実行
中断を避け、プロセス切替えの回数を制限し、これによ
りシステム性能の劣化を防ぐ効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるプロセス制御装置を
示す構成図である。

【図２】この発明の一実施例における資源管理テーブル
の構成図である。

【図３】資源管理テーブルにおいて、資源を排他モード
で要求するプロセスの個数と、資源を共用モードで要求
するプロセスの個数とを計数するための領域を独立して
設ける場合の資源管理テーブルの構成図である。

【図４】計時手段を設けた場合の実施例の構成を示す構
成図である。

【図５】計時手段を設けた場合の実施例における資源管
理テーブルの構成図である。

【図６】従来のプロセス制御装置の構成図である。

【符号の説明】

１ クロック割り込み処理手段 ２ ＣＰＵ使用状況格納手段 ３ プロセス優先度変更手段 ４ プロセスディスパッチ手段 ５ 資源情報テーブル ６ 資源登録手段 ７ 行列走査手段 ８ 計時手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計算機システムにおいて、計算機内の共
   有資源に関する情報を格納する資源管理テーブルと、資
   源管理テーブルのアドレスおよびプロセス制御に関する
   パラメータを入力する資源登録手段と、実行中のプロセ
   スが保持する資源に対応するプロセスの待ち行列長を求
   め、上記待ち行列長と上記資源登録手段により入力され
   たパラメータを比較し、実行中のプロセスの処理の続行
   ・中断を決定する行列走査手段を設けたことを特徴とす
   るプロセス制御装置。
2. 【請求項２】 資源管理テーブルにおいて、資源を排他
   モードで要求するプロセスの待ち行列長と、資源を共用
   モードで要求するプロセスの待ち行列長とを計数するた
   めの領域を独立して設け、上記両方の待ち行列長をもと
   に実行中のプロセスの処理の続行・中断を決定する行列
   走査手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のプロ
   セス制御装置。
3. 【請求項３】 計算機システムにおいて、計算機内の共
   有資源に関する情報を格納する資源管理テーブルと、資
   源管理テーブルのアドレスおよびプロセス制御に関する
   パラメータを入力する資源登録手段と、時刻を計測する
   計時手段とを備え、資源管理テーブルにおいて、各プロ
   セスが共有資源を要求した時刻を格納する領域を設け、
   この資源管理テーブルに格納された資源要求時の時刻と
   現在時刻との差分をもとに実行中のプロセスの処理の続
   行・中断を決定する行列走査手段を設けたことを特徴と
   する請求項１記載のプロセス制御装置。