JPH06214811A - スケジューリング方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プライオリティの高いプロセスの実行効率の向
上を図る。 【構成】実行中のプロセス（Ｐｎ）１１ａが所定の資源
にロック要求して失敗した場合、スケジューラ２２は、
ロック管理テーブルＴ１を参照してその資源をロックし
ているプロセスがプロセスＰｍであることを検出し、そ
のプロセスＰｍを実行可能プロセスキュー２１から取り
出す。これにより、実行可能プセスキュー２１の先頭プ
ロセスよりも先に、それよりも実行優先度の低いプロセ
ス（Ｐｍ）１１ｂが実行される。したがって、資源のロ
ック解放を早められるようになり、プライオリティの高
いプロセスをより効率良く実行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はスケジューリング方式
に関し、特に複数のプロセスを時分割により並行に実行
する計算機システムにおいてＣＰＵに割り当てるプロセ
スを決定するスケジューリング方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】現代の社会では、様々な分野において大
量の情報を処理することが重要となっており、高速な計
算への要求がますます高まっている。

【０００３】計算機上では一般に、複数のプロセスが並
行に動作する。プロセスがある程度長く実行を続けた場
合や、一時的に実行不可能となった場合などには、この
プロセスの実行を一時的に中止して休眠状態とし、別の
プロセスの実行に切替える、という手法がよく用いられ
る。このような手法は時分割と呼ばれ、これによって計
算機を全体として効率良く使い、高速な計算を行うこと
が可能となっている。

【０００４】オペレーティグ・システムの役割の一つ
に、複数のプロセスが同時に使用することのできないフ
ァイルや周辺機器などの資源を管理することがあり、こ
のような資源の使用を複数のプロセス間で排他制御する
ために、共有メモリなどを用いて資源にロックをかける
という手法が一般的に用いられている。

【０００５】あるプロセスの実行中に、このような資源
を使うためにロックをかけようとしたところ、既に別の
プロセスがこの資源をロックしていた、という場合に
は、前者のプロセスは実行を継続することができないた
め、前者のプロセスはこの資源が使えるようになるまで
スピンして待つか、一時的に休眠状態になり他のプロセ
スにコンテクストスイッチする。このプロセスは、先に
ロックをかけていたプロセスが実行を進め、やがて資源
が不要となってロックを解除して、はじめて実行を継続
できるようになる。

【０００６】このようにしてプロセスが休眠状態となる
と、プロセスを実行していたプロセッサが次に実行する
べきプロセスを決定しなければならない。この決定のこ
とをスケジューリングという。

【０００７】従来のスケジューリング方式では、プライ
オリティ順に実行可能プロセスキューに並べられたプロ
セスを先頭から順番に取出すことによって、この決定を
行っている。

【０００８】しかし、この方式では、先にロックをかけ
ていたプロセスのプライオリティが低かった場合、その
ロックの解除を待っているプロセスのプライオリティが
高くてもなかなか実行されないことになり、その結果、
プライオリティの高いプロセスがプライオリティの低い
プロセスの実行まで待たされてしまうという問題があっ
た。

【０００９】この場合、プライオリティの低いプロセス
は実行順が遅いので、プライオリティの高いプロセス
は、そのプライオリティの低いプロセスによって資源が
解放されるまで長い時間待たされることになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のスケジューリン
グ方式においては、プライオリティ順にプロセスの処理
順を決定しているだけであるため、プライオリティの高
いプロセスがプライオリティの低いプロセスによって待
たされるという欠点があった。

【００１１】この発明はこのような点に鑑みてなされた
もので、ロック待ちの原因となっているプロセスを先に
実行することによって資源のロック解放を早められるよ
うにし、プライオリティの高いプロセスをより効率良く
実行することができるスケージューリング方式を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用】この発明は、
複数のプロセスを時分割により並行に実行する計算機シ
ステムにおけるスケジューリング方式において、資源を
ロックしているプロセスを各資源毎に管理するロックプ
ロセス管理テーブルと、実行中のプロセスが所定の資源
のロック待ちによりその実行継続が絶たれた際、前記ロ
ックプロセス管理テーブルを参照して前記資源をロック
しているプロセスを検出する手段と、この検出されたプ
ロセスを次に実行するように決定する処理順決定手段と
を具備することを第１の特徴とする。

【００１３】このスケージューリング方式によれば、例
えばプライオリティの高いプロセスがロック待ちで実行
継続できなくなった際には、そのロック待ち資源をロッ
クしているプロセスが検出され、そのプロセスが次に実
行するプロセスとして決定される。このため、ロック待
ちの原因となっているプロセスが先に実行されて資源の
ロック解放が早められる。したがって、プライオリティ
の高いプロセスが、実行順の遅いプライオリティの低い
プロセスによって資源が解放されるまで長い時間待たさ
れるという事態の発生を防止できるようになり、プライ
オリティの高いプロセスをより効率良く実行することが
できる。

【００１４】また、この発明は、複数のプロセスを時分
割により並行に実行する複数のプロセッサを有し、各プ
ロセッサ毎に実行可能プロセスキューを備えたマルチプ
ロセッサシステムにおけるスケジューリング方式におい
て、資源をロックしているプロセスを各資源毎に管理す
るロックプロセス管理テーブルと、実行中のプロセスが
所定の資源のロック待ちによりその実行継続が絶たれた
際、前記ロックプロセス管理テーブルを参照して前記資
源をロックしているプロセスを検出する手段と、この検
出されたプロセスが蓄積されている実行可能プロセスキ
ューを検出する手段と、前記検出されたプロセスを実行
可能プロセスキューから取り出して次に実行するように
決定する処理順決定手段とを具備することを第２の特徴
とする。

【００１５】このスケージューリング方式によれば、ロ
ック解放待ちの原因となっているプロセスが他のプロセ
ッサの実行可能プロセスキューにある場合には、そのプ
ロセッサによってそのロック解放待ちの原因となってい
るプロセスが実行されるように制御される。したがっ
て、プライオリティの高いプロセスをマルチプロセッサ
システム全体で効率良く実行することができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。

【００１７】図１にはこの発明の一実施例に係わる計算
機システムの構成が示されている。この計算機システム
は、ＣＰＵ１１、メモリ１２、システムバス１３、およ
び図示しない２次記憶装置や各種周辺機器によって構成
されるものであり、メモリ１２に格納されているオペレ
ーティングシステムのカーネル空間にはスケージューリ
ングのための機構、すなわち実行可能プロセスキュー２
１、スケジューラ２２、およびロック管理システム２３
が設けられている。

【００１８】実行可能プロセスキュー２１は複数の実行
可能プロセスが一時的に蓄積される待ち行列である。こ
の実行可能プロセスキュー２１には、例えば、プロセス
が優先度順に蓄積されている。

【００１９】スケジューラ２２は、プロセスの処理順を
決定するためのものであり、実行中のプロセスを決めら
れた時間（単位実行時間）連続して実行した時、また
は、その実行中のプロセスがロック解放待ちなどでそれ
以上実行を継続できなくなった時に、スケジューリング
を行なって次にＣＰＵ１１で実行するプロセスを決定す
る。

【００２０】この場合、スケジューラ２２は、実行中の
プロセスからＣＰＵ１１を取り上げた後、実行可能プロ
セスキュー２１およびロック管理システム２３と共同し
て次に実行するプロセスを決定する。

【００２１】すなわち、実行中のプロセスを決められた
時間実行した場合には、スケジューラ２２は、実行可能
プロセスキュー２１に蓄積されているプロセスの中で最
もプライオリティの高いプロセスを次に実行するように
決定する。

【００２２】一方、実行中のプロセスがロック解放待ち
でそれ以上実行を継続できなくなった時には、スケジュ
ーラ２２は、ロック管理システム２３のロック管理テー
ブルＴ１を参照してロック待ちの原因となっているプロ
セス（実行中のプロセスがロック要求した資源を既にロ
ックしているプロセス）を探し出し、そのプロセスが実
行可能であればそのプロセスを次に実行するように決定
する。この場合、実行可能プロセスは実行可能プロセス
キュー２１に蓄積されているので、ロック待ちの原因と
なっているプロセスは実行可能プロセスキュー２１から
取り出されて実行されることになる。

【００２３】ロック管理システム２３は、排他制御方式
で複数のプロセスを並行処理するためのロック操作を管
理するためのものであり、ロック管理テーブルＴ１を有
している。このロック管理テーブルＴ１には、各資源毎
にその資源をロックしているプロセス名が登録される。
ロック管理テーブルＴ１の一例を図２に示す。

【００２４】図２に示されているように、ロック管理テ
ーブルＴ１には、排他制御の下に共有される資源名とし
てファイル１，２，３、およびプリンタ１，２，３等が
登録されている。また、それら各資源名に対応してロッ
ク変数Ｌ１〜Ｌ６と、ロックしているプロセス名が登録
されている。ロック変数Ｌ１〜Ｌ６は、対応する資源が
ロックされているか否かを示すものであり、ロックされ
ているときには“１”、ロックされてない時には“０”
にセットされる。このロック変数のセットは、各プロセ
スによって実行されるものである。

【００２５】ここでは、ファイル１がプロセス１によっ
てロックされ、ファイル３がプロセスＰｍによってロッ
クされ、プリンタ３がプロセス２によってロックされて
いる状態を示している。

【００２６】この計算機システムにおいて、例えば実行
中のプロセス（Ｐｎ）１１ａがファイル３のロック変数
Ｌ３にロック要求して失敗した場合を想定する。この場
合、スケジューラ２２は、ロック管理テーブルＴ１を参
照してファイル３をロックしているプロセスがプロセス
Ｐｍであることを検出し、そのプロセスＰｍを実行可能
プロセスキュー２１から取り出す。この場合、実行可能
プロセスキュー２１のプロセスの待ち行列は図３のよう
に状態Ａから状態Ｂに変更され、実行可能プロセスキュ
ー２１の先頭プロセスよりも先に、それよりも実行優先
度の低いプロセス（Ｐｍ）１１ｂが実行される。次に、
図４のフローチャートを参照して、実行中のプロセスが
ロックに失敗してコンテキストスイッチする際の全体の
処理の流れを説明する。

【００２７】実行中のプロセスがロックに失敗して実行
を継続できなくなった場合、まず、そのプロセスの実行
が一時的に中止される（ステップＳ１１）。次いで、ロ
ック管理テーブルＴ１がサーチされ、先にロックしてい
るプロセスが調べられる（ステップＳ１２）。

【００２８】この後、先にロックしているプロセスが実
行可能であるか否か、つまり実行可能プロセスキュー２
１に登録されているか否かが調べられ（ステップＳ１
３）、登録されていれば、そのプロセスを実行可能プロ
セスキュー２１から取出して次に実行するように決定す
る（ステップＳ１４）。

【００２９】一方、実行可能プロセスキュー２１に登録
されていなければ、ロック解放待ち以外の原因でコンテ
キストスイッチが起きる場合（プロセスが一定期間継続
して実行されたとき）と同様に、実行可能プロセスキュ
−２１の先頭のプロセスが取出され、これが次に実行す
べきプロセスとして決定される（ステップＳ１５）。

【００３０】以上のように、この実施例のスケージュー
リング方式においては、例えばプライオリティの高いプ
ロセス（Ｐｎ）１１ａがロック待ちで実行継続できなく
なった際には、そのロック待ち資源をロックしているプ
ロセス（Ｐｍ）１１ｂが検出され、そのプロセス（Ｐ
ｍ）１１ｂが次に実行するプロセスとして決定される。

【００３１】このため、ロック待ちの原因となっている
プロセス１１ｂが先に実行されて資源のロック解放が早
められる。したがって、プライオリティの高いプロセス
が、実行順の遅いプライオリティの低いプロセスによっ
て資源が解放されるまで長い時間待たされるといった事
態を防止できるようになり、プライオリティの高いプロ
セスをより効率良く実行することができる。次に、この
実施例のスケージューリング方式をマルチプロセッサシ
ステムに適用した場合について説明する。

【００３２】マルチプロセッサシステムは、図５に示さ
れているように、複数のプロセッサ３１、３２、３３
と、プロセッサ間通信バス３４と、これらプロセッサ３
１、３２、３３によって共有される共有メモリ３５とか
ら構成される。プロセッサ３１、３２、３３は、それぞ
れ並行して動作するので、これらプロセッサ３１、３
２、３３にはそれぞれ固有の実行可能プロセスキュー４
１，４２，４３が割り当てられる。

【００３３】また、共有メモリ３５には、ＣＰＵ３１、
３２、３３に割り当てられる前のプロセスが蓄積される
グローバルな実行可能プロセスキュー４４が設けられて
いる。

【００３４】今、プロセッサ３１で実行中のプロセス
（Ｐｎ）１１ａがロック変数Ｌ３にロック要求して失敗
し、そのロック変数Ｌ３に対応する資源をロックしてい
るプロセス（Ｐｍ）１１ｂがプロセッサ３２の実行可能
プロセスキュー４２に蓄積されている場合を想定する。
この場合、プロセッサ３１のオペレーティングシステム
は、ＣＰＵ３２に対してプロセス（Ｐｍ）１１ｂを先に
実行させるように指示する。

【００３５】このマルチプロセッサシステムにおいて、
各プロセッサのオペレーティングシステムは、図１に示
した計算機システムと同様に、実行可能プロセスキュ
ー、スケジューラ、ロック管理システムによって構成で
きる。但し、この場合のロック管理システムは、各プロ
セッサ毎にロックプロセスを管理できるように構成され
る。この場合のロック管理テーブルの一例を図６に示
す。

【００３６】図６に示されているように、ロック管理テ
ーブルには、排他制御の下に共有される資源名としてフ
ァイル１，２，３、およびプリンタ１，２，３等が登録
されている。また、それら各資源名に対応してロック変
数Ｌ１〜Ｌ６と、ロックしているプロセス名、そのプロ
セスが蓄積されているキュー名、およびそのキューを持
つプロセッサ名が登録されている。

【００３７】ロック変数Ｌ１〜Ｌ６は、対応する資源が
ロックされているか否かを示すものであり、ロックされ
ているときには“１”、ロックされてない時には“０”
にセットされる。このロック変数のセットは、各プロセ
スによって実行されるものである。

【００３８】ここでは、ファイル１がプロセス１によっ
てロックされ、ファイル３がプロセスＰｍによってロッ
クされ、プリンタ３がプロセス２によってロックされて
いる状態を示している。また、プロセスＰｍは、実行可
能プロセスキュー４２に蓄積されており、その実行可能
プロセスキュー４２は第２のプロセッサ３２に対応して
いる。次に、図７のフローチャートを参照して、このマ
ルチプロセッサシステムにおけるスケジューリング処理
の流れを説明する。

【００３９】例えばプロセッサ３１で実行中のプロセス
（Ｐｎ）１１ａがロックに失敗して実行を継続できなく
なった場合、そのプロセッサ３１のスケジューラは、そ
のプロセスの実行を一時的に中止する（ステップＳ２
１）。次いで、先にロックしているプロセス（Ｐｍ）１
１ｂが調べられる（ステップＳ１２）。

【００４０】このプロセッサ３１のスケジューラは、先
にロックしているプロセス（Ｐｍ）１１ｂがプロセッサ
３１の実行可能プロセスキュー４１に入っているか否か
を調べる（ステップＳ２３）。入っていればそれを取り
出して、プロセッサ３１自身がそのプロセスを次に実行
する（ステップＳ２４）。

【００４１】入っていなければ、先にロックしているプ
ロセス（Ｐｍ）１１ｂが他のプロセッサの実行可能プロ
セスキューに入っているか否かが調べられる（ステップ
Ｓ２５）。入っていれば、プロセス（Ｐｍ）１１ｂが入
っている実行可能プロセスキューを持つプロセッサ（こ
こでは、プロセッサ３２）に割込みをかけることによっ
て、プロセス（Ｐｍ）１１ｂをプロセスキューから外さ
せ、これをプロセッサ３２に次に実行するように指示す
る（ステップＳ２６）。

【００４２】他のプロセッサの実行可能プロセスキュー
に入っていなければ、グローバルな実行可能プロセスキ
ュー４４に入っているか否かが調べられる（ステップＳ
２７）。入っていれば、そのプロセスをプロセッサ３１
が実行する（ステップＳ２８）。

【００４３】また、入っていなければ、ロック以外の原
因でコンテキストスイッチが起きる場合と同様に、プロ
セッサ３１は、実行可能プロセスキュー４１から先頭の
プロセスを取出し、これを次に実行するべきプロセスと
して決定する（ステップＳ２９）。

【００４４】このように、マルチプロセッサシステムに
おいては、ロック解放待ちの原因となっているプロセス
が他のプロセッサの実行可能プロセスキューにある場合
には、そのプロセッサによってそのロック解放待ちの原
因となっているプロセスが実行されるように制御され
る。

【００４５】尚、ここでは、複数のプロセッサそれぞれ
がスケジューラを有する場合について説明したが、複数
のプロセッサが共通のオペレーティングシステムによっ
て制御される場合には、全体で１つのスケジューラがあ
れば良いことは持ち論である。また、ロック解放待ちの
原因となっているプロセスが割り当てられているプロセ
ッサではなく、ロック解放待ちが発生したプロセセッサ
自身が、他プロセッサの実行可能プロセスキューからプ
ロセスを取り出して実行するように制御することも可能
である。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ロッ
ク待ちの原因となっているプロセスを先に実行すること
によって資源のロック解放を早められるようになり、プ
ライオリティの高いプロセスをより効率良く実行するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係わるスケジューリング
方式を実現するための計算機システムの構成を示すブロ
ック図。

【図２】同実施例の計算機システムに設けられているロ
ック管理テーブルの構成の一例を示す図。

【図３】同実施例の計算機システムに設けられている実
行可能プロセスキューからロック解放待ちの原因となっ
ているプロセスを取り出したときの様子を示す図。

【図４】同実施例の計算機システムにおけるスケジュー
リング動作を説明するフローチャート。

【図５】同実施例の計算機システムにおけるスケジュー
リング方式をマルチプロセッサシステムに適用した場合
の構成を示すブロック図。

【図６】図５のマルチプロセッサシステムに設けられる
ロック管理テーブルの一例を示す図。

【図７】図５のマルチプロセッサシステムにおけるスケ
ジューリング動作を説明するフローチャート。

【符号の説明】

１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、１３…バス、２１，４
１，４２，４３，４４…実行可能プロセスキュー、２２
…スケジューラ、２３…ロック管理システム、Ｔ１…ロ
ック管理テーブル、３１，３２，３３…プロセッサ、３
５…共有メモリ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のプロセスを時分割により並行に実
   行する計算機システムにおけるスケジューリング方式に
   おいて、 資源をロックしているプロセスを各資源毎に管理するロ
   ックプロセス管理テーブルと、 実行中のプロセスが所定の資源のロック待ちによりその
   実行継続が絶たれた際、前記ロックプロセス管理テーブ
   ルを参照して前記資源をロックしているプロセスを検出
   する手段と、 この検出されたプロセスを次に実行するように決定する
   処理順決定手段とを具備することを特徴とするスケジュ
   ーリング方式。
2. 【請求項２】 複数のプロセスを時分割により並行に実
   行する複数のプロセッサを有し、各プロセッサ毎に実行
   可能プロセスキューを備えたマルチプロセッサシステム
   におけるスケジューリング方式において、 資源をロックしているプロセスを各資源毎に管理するロ
   ックプロセス管理テーブルと、 実行中のプロセスが所定の資源のロック待ちによりその
   実行継続が絶たれた際、前記ロックプロセス管理テーブ
   ルを参照して前記資源をロックしているプロセスを検出
   する手段と、 この検出されたプロセスが蓄積されている実行可能プロ
   セスキューを検出する手段と、 前記検出されたプロセスを実行可能プロセスキューから
   取り出して次に実行するように決定する処理順決定手段
   とを具備することを特徴とするスケジューリング方式。