JPH0567059A - ネツトワーク計算機システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気ディスク装置をもつ計算機に対するディ
スクアクセス要求の負荷を軽減することのできるネット
ワーク計算機システムの提供を目的とする。 【構成】 複数台の計算機を接続して構成され、この計
算機は、他の計算機にデータを格納する領域の確保を要
求する領域確保要求部１と、自己のメモリの使用状態か
ら、他の計算機より要求された領域の確保が可能か否か
を判断する領域確保可能性判断部３と、ここで確保可能
と判断された場合には、確保可能であることを他の計算
機に知らせる要求受付指示部２と、他の計算機に格納さ
れたデータの送出を要求するデータ送出要求部10と、他
の計算機よりデータを格納する領誠が確保可能であるこ
とを知らされた場合、あるいは、他の計算機により送出
が要求されたデータをメモリ６に保持している場合に、
該当するデータを送出するデータ送出部７と、他の計算
機より送出されたデータを受け取りメモリ６に書き込む
データ受取部６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スワッピングを行うネ
ットワーク計算機システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の急速な情報処理技術の進歩にとも
なって、計算機で取り扱う情報量が膨大なものになって
きている。これらの情報をできるだけ多く、速く、かつ
正確に処理するためにネットワークにたくさんの計算機
を接続して処理を行う方法がある。しかし、このとき全
ての計算機に磁気ディスク装置を付けるとすると、多額
の費用が必要となる。これを解決するためにサーバ・ク
ライアント方式がある。サーバ・クライアント方式と
は、全ての計算機が磁気ディスク装置を持っているわけ
ではなく、サーバと呼ばれる磁気ディスク装置を持った
計算機とクライアントと呼ばれる磁気ディスク装置を持
たない計算機とがあり、クライアントはネットワークを
通してある特定のサーバの磁気ディスク装置を使うこと
により磁気ディスク装置を持たない計算機を磁気ディス
ク装置を持つ計算機と同じように使用することを可能に
する方式である。

【０００３】サーバは、プログラムやデータなどの一般
的なファイルをクライアントに供給する。また、加え
て、仮想記憶方式の計算機では仮想空間の一部を磁気デ
ィスク装置上のスワップ領域に置く必要があり、プログ
ラム実行時にスワップ領域と実メモリ間のデータの交換
を行うが、磁気ディスク装置を持たないクライアント
は、このスワップ領域をサーバの磁気ディスク装置上に
取らざるを得ない。一般に一台のサーバは複数台のクラ
イアントを持っているために、ファイルのアクセスやス
ワップ動作が頻繁に発生するとサーバの負荷が高くな
る。つまり、サーバはクライアントからのディスクアク
セス要求がくると、自機の処理を中断して要求されたデ
ィスクアクセスを行っているため、一台のサーバに複数
のクライアントから大量のディスクアクセス要求がきた
場合、サーバのディスクアクセスの負荷が増大し、次の
ような問題が起こる。 （１） サーバがディスクアクセス専用機と化してしま
い、サーバ自身の処理が行われにくくなる。 （２） 要求したディスクアクセスに対する応答が遅れ
るために、応答がくるまでクライアントの処理も止まっ
てしまう。

【０００４】一方、クライアントの中には、小さなプロ
グラムしか走っておらず、メモリが遊んでしまい計算機
資源を有効に利用していないものがあるという問題もあ
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のネ
ットワーク計算機システムにおいては、クライアントが
特定のサーバの磁気ディスク装置を使っているため、多
数のクライアントからのディスクアクセス要求が少数の
サーバに集中し、サーバ自身の処理が頻繁に中断される
という問題や、ディスクアクセスに対する応答が遅れる
という問題があった。さらに、多数のクライアントの中
には処理を余りしていないものもあり、計算機資源の有
効利用が図れないという問題もあった。

【０００６】本発明は以上の点を鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、処理をあまり行っていな
い計算機のメモリ資源を有効に利用することにより、サ
ーバに対するディスクアクセス要求の負荷を軽減するこ
とのできるネットワーク計算機システムを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るネットワー
ク計算機システムは、メモリを有する複数台の計算機を
接続して構成されるものであって、この計算機は、他の
計算機にデータを格納する領域の確保を要求する領域確
保要求部と、自己のメモリの使用状態から、他の計算機
より要求された領域の確保が可能か否かを判断する領域
確保可能性判断部と、ここで確保可能と判断された場合
には、確保可能であることを他の計算機に知らせる要求
受付指示部と、他の計算機に格納されたデータの送出が
要求するデータ送出要求部と、他の計算機よりデータを
格納する領域が確保可能であることを知らされた場合、
あるいは、他の計算機により送出が要求されたデータを
メモリに保持している場合に、該当するデータを送出す
るデータ送出部と、他の計算機より送出されたデータを
受け取り自己のメモリに書き込むデータ受取部とを具備
することを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、計算機の領域確保要求部がネ
ットワーク上にスワップアウト要求を出すと、他の計算
機の領域確保可能性判断部が自機のメモリの使用状態を
判断して、領域の確保ができれば、要求受付指示部がそ
の旨をネットワーク上に通達し、要求を出した計算機の
データ送出部が送出したデータを、要求受付した計算機
のデータ受取部がネットワークから受け入れる。

【０００９】また、計算機のデータ送出要求部がネット
ワーク上にスワップイン要求を発行すると、他の計算機
が自機のメモリに該当するデータが存在するかを判断し
て、データが存在すればデータ送出部が領域内のデータ
を送出して、確保していたメモリの領域を解放し、要求
を出した計算機のデータ受取部がデータを受信する。

【００１０】これにより、計算機のスワップ領域を、特
定のサーバの磁気ディスク装置上ではなく、他のメモリ
の空いている計算機のメモリ上に分散させてとることが
できる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
について説明する。

【００１２】図２は、本発明の一実施例に係るネットワ
ーク計算機システムの構成例を示す図である。計算機２
が磁気ディスク装置14を持つサーバであり、計算機１、
３、４、５はクライアントである。

【００１３】図１は、図２における計算機の構成例を示
すブロック図である。ここでは、計算機の構成のうち、
スワッピングに関係する部分だけを取り出して示してあ
る。図１の構成を持つ計算機を複数ネットワーク接続し
て、図２のシステムが作られる。

【００１４】このように構成の計算機システムにおい
て、例えば計算機１がネットワーク13上にスワップアウ
ト要求を出して、複数の計算機のうちの１つ、例えば計
算機３がスワップアウトされるデータを受け取る場合に
ついて、この場合の各計算機毎の処理の流れを表すタイ
ムチャート図３と、前記図１とを用いて説明する。図３
の（ ）内に書かれた数字は、各計算機がそのステップ
で行う処理が図１中のどのブロックにおいてなされるか
を示している。また、図３においては、計算機１と３以
外の計算機（２，４，５）を代表して、計算機２の処理
について書いてある。

【００１５】計算機１の領域確保要求部１がスワップア
ウト要求をネットワークに出すと（ステップ１）、計算
機３を含む複数台の計算機の領域確保可能性判断部３
は、それぞれが有している使用状態テーブル11を参照し
て、スワップアウト要求におけるスワップ領域が、自機
内のメモリ（例えば主記憶）上にとれるかどうか判断す
る（ステップ２）。

【００１６】ここで用いる使用状態テーブル11は、各計
算機がメモリを管理するために持っているテーブルの１
つで、自機のメモリをブロック分割してその各ブロック
の使用状態を図４のように記憶している。いま、計算機
３の使用状態テーブル11が図４（ａ）のようになってい
たとする。例えば、計算機１から要求されたスワップ領
域が２ブロック分であったとして、図４（ａ）を見る
と、ブロック番号21と22に「空き」のブロックがあるこ
とがわかる。そこで、計算機３の要求受付指示部２は、
計算機１のスワップアウト要求を受け付けたことを通達
するメッセージをネットワーク上に送出する（ステップ
３）。

【００１７】この時点で、このネットワーク上に送出さ
れたメッセージによって他の計算機２の判断中止部４が
作動し、領域確保可能性判断部３の処理を止める（ステ
ップ４）。この例では、計算機３の領域確保可能性判断
の処理が他の計算機２よりも早かったわけである。さら
に計算機３は、「空き」のブロックをスワップ領域用に
確保するために図４（ａ）のテーブルのブロック番号2
1，22のエントリーの状態を図４（ｂ）のように「スワ
ップ」に書き換え、かつ図５（ａ）の情報テーブル12に
図５（ｂ）のようにブロック番号21，22のエントリーを
追加する。そして、ネットワーク上に送出されたメッセ
ージによって計算機１のデータ送出部７がデータをネッ
トワーク上に送出し、計算機３のデータ受取部５が計算
機１から送られてくるデータをネットワークから受け取
り、ブロック番号21，22の領域に順次格納する（ステッ
プ４）。

【００１８】図５は、自機のメモリ内に格納されている
スワップ領域に関する情報を記憶する情報テーブル12の
内容を示したものである。スワップ領域に充てられた自
機のメモリのブロック番号と、このブロックをスワップ
アウト先とする計算機のＩＤと、スワップアウトされる
データの論理アドレスとが格納されている。初め、図５
（ａ）の状態であった計算機３のテーブルに、ブロック
番号21，22のブロックに、計算機１のアドレス10000 Ｈ
からのデータがスワップアウトされたことを表す情報が
書き加えられて、図５（ｂ）の状態になる。

【００１９】次に、計算機１のデータ送出要求部10がさ
きほどのデータのスワップイン要求をネットワークに出
したとする（ステップ５）。すると、他の計算機２，３
のデータ保持判断部８が図５のような情報テーブルを参
照し、要求された領域のデータ（この場合計算機１のア
ドレス10000 Ｈからのデータ）が自機のメモリ内にある
かどうかを判断する（ステップ６）。ここで、計算機３
が該データを自機のメモリの21，22番ブロックに持って
いることが分かるので、計算機３のデータ送出部７がメ
モリ21，22番ブロックの内容を計算機１に送り、計算機
１のデータ受取部５がこの内容を受取る（ステップ
７）。そして、計算機３の領域解放部９が、図５（ｂ）
のテーブルからブロック番号21，22のエントリーを削除
し、図４（ｂ）のブロック番号21，22のエントリーを
「空き」の状態に書き換えることによってメモリを解放
する。

【００２０】以上の説明では、スワップイン要求時に、
要求を行う計算機１が、スワップデータを格納している
計算機３を指定することなく、計算機１以外の全ての計
算機がデータ保持判断部８を動作させることにより、ス
ワップインを実現した。これは、メモリに他の計算機の
スワップデータが格納された後に自機の処理が忙しくな
り、メモリを自機の処理のために使用したい状況になっ
たときに、メモリ内にある他の計算機のスワップデータ
を別のひまな計算機に移動させることができるという効
果がある。自機のメモリ内の他機のスワップデータを移
す処理は以下のように行う。自機の領域確保要求部１が
該データのためのスワップ領域を確保してほしい旨の要
求をネットワーク上に出すと、上述したように他の計算
機の領域確保可能性判断部３が動作して、領域確保ので
きる計算機が要求受付メッセージをネットワーク上に出
す。自機は、要求受付をした計算機にネットワークを通
して該データを送るが、その際に、該データがどの計算
機のスワップデータであるかという情報を付加して送
る。送られたデータを受け取った計算機は、受け取った
データに関するエントリーを情報テーブル12に書き込む
際に、該データの送出元の計算機ではなく、最初に該デ
ータをスワップアウトした計算機をエントリーとする。

【００２１】ところで、このスワップインの作業を、計
算機１が計算機３を指定して行うこともできる。この方
式をとる場合には、各計算機は、メモリを管理するため
に、使用状態テーブル、情報テーブルの他に、図６のよ
うなスワップ先テーブルを持っている。このスワップ先
テーブルには、自機のデータのうちスワップアウトした
ものの論理アドレスと、このスワップデータを格納する
計算機のＩＤとを対応づけて記憶する。計算機１は、自
分の出したスワップアウト要求がどれか１つの計算機に
受理されると、スワップ先テーブルを更新する。スワッ
プデータを格納する計算機のＩＤが３であることは、計
算機３がスワップ領域を確保できたときにネットワーク
へ送り出す要求受付メッセージにより知ることができる
ので、これにより計算機１は自分のスワップ先テーブル
を図６（ａ）から（ｂ）のように書き換える。

【００２２】前記のデータをスワップインしたときに
は、計算機１は、自分のスワップ先テーブルを参照し、
計算機３を指定してデータ送出要求を行う。データ送出
要求を受けた計算機３は、自分の情報テーブルを参照
し、計算機１のデータでかつ要求された論理アドレスの
データが格納されているブロック番号のブロックからデ
ータを送出する。

【００２３】この方式の場合には、各計算機は、データ
保持判断部８を持つ必要がなく、ある計算機がスワップ
データ送出要求を出す度に、全ての計算機がデータ保持
判断のために自機の処理を中断されるということがな
い。但し、自機（３とする）のメモリ内にある他機（１
とする）のスワップデータを別のひまな計算機（２とす
る）に移動させる際には、以下の処理（Ａ）が必要とな
る。計算機３は、計算機２が計算機１のスワップデータ
格納領域を確保できたことをネットワーク上に知らせる
と、計算機２にデータを送出すると共に、移動させたス
ワップデータの論理アドレスと移動先の計算機（２）と
を計算機１に対して知らせる。計算機１は、この知らせ
を受けて、自分のスワップ先テーブルを書き換える。こ
のような処理を行えば、スワップイン時に、上記のよう
にデータ送出要求先を指定することができる。（Ａ）の
処理を行わない場合には、計算機３は、自分のスワップ
先テーブルに、論理アドレスにどの計算機のデータなの
かを表す情報を加えて、移動先の計算機ＩＤ（２）と共
に記憶する。計算機１がスワップイン要求を出すときに
は、自分のスワップ先テーブルには計算機３にほしいデ
ータがあると書いてあるので、計算機３に対してデータ
送出要求を出す。計算機３は、自分の情報テーブルに該
データがないので、自分のスワップ先テーブルを見る
と、計算機２に該データを移動させことがわかる。そこ
で、受け取ったデータ送出要求を計算機２に転送し、計
算機２が、自分の情報テーブルを参照して計算機１へデ
ータを送出する。このとき、計算機３は、計算機２にデ
ータを送る際に、該データがどの計算機のデータである
かという情報を付加して送り、計算機２は、受け取った
データに関するエントリーを情報テーブルに書き込む際
に、最初に該データをスワップアウトした計算機１をエ
ントリーとしている。

【００２４】さらに、各計算機は、全てのスワップアウ
ト要求に対して領誠確保可能性判断を行う必要はない。
この方式では、各計算機の領域確保判断部３の前に（ネ
ットワーク13との間）多忙度計算部を設ける。この多忙
度計算部は、使用状態テーブル11を参照し、自機の処理
が忙しかったり自機のメモリの大部分が使用中であった
りする場合には多忙度が高いとして、多忙度が所定しき
い値より高ければ、他機からのスワップアウト要求を領
域確保可能性判断部３に渡さない。このようにすると、
自機の負荷が高い計算機はスワップアウト要求を無視
し、他の多忙度の低い計算機が対応することになり、よ
り効率よく計算機資源が利用できることになる。上記の
実施例において、スワップアウト要求に対して全ての計
算機で領域の確保ができない場合には、以下に示す２通
りの解決方法がある。１つは従来通りにサーバ（計算機
２）の磁気ディスク装置14に対してスワップを行うもの
である。このための一方法を説明する。

【００２５】サーバは、クライアントからスワップアウ
ト要求がきてから一定時間経過しても要求受付メッセー
ジがネットワーク上に出なかったら、自分で受付メッセ
ージを送出して送られてくるデータを磁気ディスク装置
に格納する。

【００２６】また、別の方法としては、スワップアウト
要求を出したクライアントが一定時間経過しても要求受
付メッセージが来ないときは、スワップアウト要求キャ
ンセルメッセージを送出し、改めて特定のサーバに対し
てスワップアウト要求を行い、磁気ディク装置にデータ
を格納してもらう。なお、サーバは自機に接続されてい
る磁気ディスク装置をスワップに使えるのだから、図１
の構成を持つ計算機はクライアントのみにしておき、サ
ーバは図１のうち領域確保要求部１とデータ送出要求部
10を除いた構成にしても良い。

【００２７】もう１つは、スワップアウトするデータを
分解するものである。例えば10ブロック分のデータをス
ワップアウトしたいとする。自機がスワップアウト要求
を出してから一定時間経過しても要求受付メッセージが
ネットワーク上に出なかったら、どの計算機のメモリに
も10ブロック分の空き領域がなかったということだか
ら、このデータを例えば２つに分割する。そして５ブロ
ック分のデータのスワップアウト要求を２度出すことに
より、５ブロック分の空き領域のある計算機が２つあれ
ば、データの半分を計算機Ａに、もう半分を計算機Ｂ割
り当ててスワップアウトを行うことができる。このよう
な分割を繰り返すことにより、大きなデータを複数の計
算機に分散させてスワップアウトすることができる。分
割方法については、上記のように等分割する他に、10ブ
ロックに近い（例えば７割の７ブロックの）空き領域が
ある計算機Ａが、空き領域情報を教えるメッセージをネ
ットワーク上に送ることにより、計算機Ａに７ブロック
分のデータをスワップアウトし、残りの３ブロックを新
たに他の計算機に割り当てるようにしても良い。

【００２８】なお、汎用大型計算機などのネットワーク
に接続されている計算機がサーバ・クライアント方式で
はないものが混在している場合でも、そのメモリあるい
は主記憶装置の一部をスワップ領域として使用すること
も可能である。

【００２９】

【発明の効果】このように本発明によれば、計算機のス
ワップ領域を他の計算機の主記憶に動的に割り当てるこ
とができるため、サーバに対するディスクアクセスの要
求が減少し負荷が軽減される。また、スワッピング時
に、磁気ディスクではなく主記憶等のメモリにアクセス
することが多くなるため、処理全体が高速化される。さ
らに、処理をあまり行っていない計算機のメモリ資源を
有効に利用することのできるネットワーク計算機システ
ムを実現できるという実用上多大なる効果が奏せられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を係るネットワーク計算機
システムにおける計算機の構成を表すブロック図。

【図２】 本発明の一実施例に係るネットワーク計算機
システムの構成を表す図。

【図３】 スワップアウト、スワップイン要求時におけ
る各計算機毎の処理の流れを例を表すタイムチャート。

【図４】 使用状態テーブル11の例を示す図。

【図５】 情報テーブル12の例を示す図。

【図６】 スワップ先テーブルの例を示す図。

【符号の説明】

１ 領域確保要求部 ２ 要求受付指示部 ３ 領域確保可能性判断部 ４ 判断中止部 ５ データ受付部 ６ メモリ ７ データ送出部 ８ データ保持判断部 ９ 領域解放部 10 データ送出要求部 11 使用状態テーブル 12 情報テーブル 13 ネットワーク 14 磁気ディスク装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれメモリを有する第１の計算機と
   第２の計算機とをネットワークにより接続して構成され
   るネットワーク計算機システムにおいて、 前記第１の計算機は、 自己の有するメモリ内のデータを格納するメモリ領域の
   確保の要求を前記ネットワークに送出する要求手段と、 この要求手段における要求の受け付けの指示を前記ネッ
   トワークにより受信した場合に、前記データを前記ネッ
   トワークに送出する送出手段とを具備し、 前記第２の計算機は、 前記要求手段により送出された要求を前記ネットワーク
   より受信した場合に、自己の有するメモリの使用状態か
   ら、要求されたメモリ領域の確保が可能か否かを判断す
   る判断手段と、 この判断手段により確保可能と判断した場合に、前記要
   求の受け付けの指示を前記ネットワークに送出する指示
   手段と、 この指示手段により送出された指示に応えて前記送出手
   段により送出されたデータを、前記ネットワークより受
   信して自己の有するメモリに書き込む受信手段とを具備
   することを特徴とするネットワーク計算機システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のネットワーク計算機シス
   テムにおいて、 前記第１の計算機は、 前記送出手段により送出されたデータの返却の要求を前
   記ネットワークに送出する返却要求手段と、 この返却要求手段における返却の要求がなされたデータ
   を、前記ネットワークより受信して自己の有するメモリ
   に書き込む返却受信手段とを具備し、 前記第２の計算機は、 前記返却要求手段により送出された返却の要求を前記ネ
   ットワークより受信した場合に、前記データを前記ネッ
   トワークに送出する返却送出手段を具備したことを特徴
   とするネットワーク計算機システム。