JPH08147189A - 並列計算機のオペレーティングシステムのデバッグ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】並列計算機のオペレーティングシステムのデバ
ッグにおいての一つのプロセッサが外部の計算機と接続
されているだけで、全てのプロセッサ上で動作するオペ
レーティングシステムのデバッグを可能とする。 【構成】デバッグ対象となる並列計算機１０８と通信路
１２２により接続された計算機１００の上で動作するデ
バッガ１０２と、並列計算機のプロセッサ１１０の上で
動作するマスタデバッガエージェント１１８とそれ以外
のプロセッサ１１２の上で動作するデバッガエージェン
ト１２０により構成さる。デバッガ１０２はマスタデバ
ッガエージェント１１８とデバッグインタラクションを
行い、マスタデバッガエージェント１１８は必要ならデ
バッガエージェント１２０に要求を伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速なネットワークに
て結合された複数のプロセッサからなる並列計算機上で
動作するオペレーティングシステムのデバッグ方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】並列計算機は、複数のプロセッサがロー
カルなメモリを持ち、お互いに相互結合網にて結合され
たものである。各々のプロセッサからのみアクセスされ
るローカルメモリの他に、全てのプロセッサから統一的
にアクセスされるグローバルメモリを備えているものも
ある（"並列オペレーティング・システム" 情報処理 Vo
l.34 No.9 pp1139-1149）。

【０００３】一般にこのような並列計算機上で動作する
プログラムのデバッグ、つまり、オペレーティングシス
テム（以下、ＯＳと記述）の管理化で動作する並列プロ
グラムのデバッグは、ACM Computing Surveys Vol.21 N
o.4 pp.593-622 で示されるように、逐次プログラム用
のデバッガを並列プログラムを構成する各逐次プログラ
ムに適用し、これらのデバッガを一つの集合とみなすも
のが主流である。

【０００４】一方、シングルプロセッサおよび共用メモ
リ型マルチプロセッサシステムＯＳのデバッグとして
は、リモートデバッガを用いた方法が知られている（"R
emoteDebbuger",Hewlett-Packard journal Aug. 1986.
pp 43 や "マルチプロセッサ対応のリモート・シンボリ
ック・カーネルデバッガ" 情報処理学会第44回全国大会
講演集pp 4-31 - 4-32）。リモートデバッガは、動作の
安定した計算機（ホスト）から、デバッグ対象となる計
算機（ターゲット）上のＯＳをリモートにデバッグする
ものである。ホスト上にはシンボルテーブル等を使用し
て高機能で高級なインタフェースを提供するデバッガを
動作させ、また、ターゲット上にはデバッグを行なうた
めに必要な低機能、たとえば、メモリ参照／更新、レジ
スタ参照、ブレークポイント設定等を提供するデバッガ
エージェントを動作させ、デバッガとデバッガエージェ
ントがインタラクションしながらデバッグ動作を行なう
ものである。

【０００５】並列計算機のＯＳのデバッガとしては、上
記シングルプロセッサのデバッガエージェントを並列計
算機の各プロセッサで動作させ、これらの複数のデバッ
ガエージェントを一つのデバッガがインタラクションす
るリモートデバッガが考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】各プロセッサにシング
ルプロセッサのデバッガエージェントを動作させる場
合、すべてのプロセッサに外部の計算機と接続するため
の通信路が装着されていることが必要である。しかし、
通常、並列計算機では全てのプロセッサには内部的に結
合するための通信路が装着されているが、外部の計算機
と接続される通信路が装着されるプロセッサは限られ
る。本発明の目的は、一つのプロセッサに外部の計算機
と接続するための通信路が装着されていれば、全てのプ
ロセッサ上のＯＳのデバッグを可能とすることにある。
また、デバッガが複数のプロセッサに対して同一のデバ
ッグ要求を行う場合に、対象となるプロセッサ群のすべ
てのデバッガエージェントにデバッグ要求を発行するこ
となく、デバッガと唯一インタラクションする一つのマ
スタデバッガエージェントに対して一回の要求を行うだ
けで、複数のプロセッサへのデバッグ要求が行えるよう
にすることにある。

【０００７】また、ＯＳのデバッグに特徴的な関連テー
ブルを参照して最終的に目的とするデータを参照すると
いったデバッグ操作においては、一般にテーブル群はメ
モリ不連続であるため、デバッガエージェントに対して
関連するテーブルのメモリ参照要求を複数回発行して目
的とするデータを参照しなければならなかった。このた
め、デバッガとデバッガエージェントとのインタラクシ
ョン回数が増加し、デバッグ動作に時間が掛かるといっ
た問題があった。本発明では、デバッガエージェントへ
の１回の要求で複数のテーブルに関連したデータを参照
とすることを可能として、デバッガとデバッガエージェ
ントとのインタラクション回数を減らすことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、デバッガは並列計算機の一つのプロセッサ上で動作
するマスタデバッガエージェントに対してのみデバッグ
要求を行い、マスタデバッガエージェントは各プロセッ
サのデバッガエージェントにデバッグ要求を伝送する。
また、マスタデバッガエージェントは複数プロセッサに
対する要求を受け付けたらなら、対象となるプロセッサ
のすべてのデバッガエージェントに対して要求を伝送す
る。

【０００９】また、デバッガエージェントが複数のテー
ブルに関連するデータの参照機能を提供し、デバッガと
デバッガエージェントとのインタラクションを削減可能
にとする。

【００１０】

【作用】デバッガはマスタデバッガエージェントとのみ
デバッグインタラクションを行う。マスタデバッガエー
ジェントはデバッガからの要求がどのプロセッサに対し
て行われたものかを判定し、要求されたプロセッサ上の
デバッガエージェントに要求を伝送する。マスタデバッ
ガエージェントから伝送された要求を受け付けたデバッ
ガエージェントでは、要求されたデバッグ動作を実行
し、これに対する応答をマスタデバッガエージェントに
対して返答する。マスタデバッガエージェントは受け取
った応答をデバッガに送る。このようにすることで、デ
バッガはマスタデバッガエージェントとのインタラクシ
ョンを行なうだけで並列計算機の全てのプロセッサ上の
デバッガエージェントに対してデバッグ要求を行なえる
ようになる。

【００１１】並列計算機のデバッグに特徴的な複数のプ
ロセッサに対する同一デバッグ要求の場合は、デバッガ
はマスタデバッガエージェントに対して処理の対象とな
る複数プロセッサを指定してデバッグ要求を発行する。
要求を受け取ったマスタデバッガエージェントは、指定
されたプロセッサ群の全てのデバッガエージェントに要
求を伝達する。要求を受け取ったデバッガエージェント
はデバッグ動作を行ない、その応答をマスタデバッガエ
ージェントに返す。対象プロセッサのすべてのデバッガ
エージェントからの応答が返ってきたら、マスタデバッ
ガエージェントはデバッガに対して当該要求に対する応
答を返す。このようにすることで、デバッガがマスタデ
バッガエージェントに複数の要求を発行する必要がなく
なり、処理が高速化する。

【００１２】デバッガエージェントに、指定された領域
のデータの参照機能の他に、目的のデータを参照する手
順を指定して最終的に見つかったデータを返すような、
複数のテーブルに関連するデータの参照機能を設けるこ
とにより、デバッガはデバッガエージェントに対して１
回の要求を発行するだけで目的のデータが参照可能とな
る。例えば、テーブルＡのフィールドａ１はテーブルＢ
を示し、テーブルＢのフィールドｂ１はテーブルＣを示
すようなテーブル関連があり、テーブルＣのフィールド
ｃ１のデータを参照したいとする。デバッガエージェン
トに、指定された領域のデータの参照機能しか無い場合
は、デバッガはデバッガエージェントに対し、テーブル
Ａのフィールドａ１のデータを参照する要求を出してテ
ーブルＢの領域を知り、次に、テーブルＢのフィールド
ｂ１のデータを参照する要求を出してテーブルＣの領域
を知り、最後にテーブルＣ１のフィールドｃ１のデータ
を参照する要求を出す。このように、テーブル関連があ
るデータを参照する場合、デバッガエージェントに対し
複数回の要求を発行する必要があった。これに対し、デ
バッガエージェントが複数のテーブルに関連するデータ
の参照機能を提供した場合、デバッガは要求を１回だけ
デバッガエージェントに対して発行するだけで、テーブ
ルＣのフィールドｃ１のデータを得ることが可能にな
る。つまり、デバッガエージェント側でテーブルＡから
テーブルＣのフィールドｃ１のデータ検索を行うのであ
る。一般にＯＳのデバッグでは複数のテーブルを参照し
て最終的なデータを参照するデバッグ操作を頻繁に行う
ため、このような機能を設けることで、デバッガとデバ
ッガエージェントのインタラクションが減少して、デバ
ッグ動作が高速化する。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下、図１、図２および図３を用いて本発
明の実施例を説明する。図１は本発明のデバッガの構成
を示すブロック図である。図１において１００はＵＮＩ
Ｘワークステーション、１０８はデバッグ対象となるＯ
Ｓが動作する並列計算機、１２２はＵＮＩＸワークステ
ーション（１００）と並列計算機（１０８）を接続する
イーサネットである。ＵＮＩＸワークステーション上で
はＵＮＩＸオペレーティングシステム（１０４）上のア
プリケーションとしてデバッガ（１０２）が動作してい
る。並列計算機にはイーサネットの接続されたプロセッ
サ（１１０）とそれ以外のプロセッサ群（１１２）から
構成され、これらのプロセッサはお互いに内部ネットワ
ーク（１２４）で結合されている。１１０で示されるプ
ロセッサにはマスタデバッガエージェント（１１８）が
動作しており、１１２で示されるプロセッサ群にはデバ
ッガエージェントが動作している。マスタデバッガエー
ジェント（１１８）とデバッガエージェント（１２０）
はそれぞれ自プロセッサ上で動作するＯＳ（１１４）に
対してデバッグ操作（１３６）を行う。

【００１４】デバッガ（１０２）はＵＮＩＸのアプリケ
ーションで、シンボルテーブルを参照した高度なデバッ
グ処理や、ウインドウシステムを使用した高機能インタ
フェースを提供する。一方、マスタデバッガエージェン
ト（１１８）およびデバッガエージェント（１２０）
は、デバッガ（１０２）に基本的なデバッガプリミティ
ブを提供するプログラムで、デバッガ（１０２）からの
要求を受け取り、プロセッサ上で動作するオペレーティ
ングシステム（１１４）に対してデバッグ動作（１３
６）を行う。デバッガ（１０２）はマスタデバッガエー
ジェント（１１８）とイーサネット（１２２）を介し
て、デバッグインタラクション（１３０）を行なう。

【００１５】マスタデバッガエージェント（１１８）は
プロセッサ群（１１０、１１２）が結合された内部ネッ
トワーク（１２４）を介して各プロセッサ（１１２）上
のデバッガエージェント（１２０）と通信する（１３
２）。

【００１６】マスタデバッガエージェント（１１８）
は、デバッガエージェントの機能の他に、ＵＮＩＸのア
プリケーションとして動作するデバッガ（１０２）との
通信を行なうイーサネットドライバ＋ＴＣＰ／ＩＰプロ
トコルの機能を持ち、デバッガ（１０２）からの要求が
自プロセッサ（１１０）のものならデバッグ要求を処理
して応答をイーサネット（１２２）を介してデバッガ
（１０２）に転送する。デバッガ（１０２）からの要求
が自プロセッサ（１１０）以外へのものなら、内部ネッ
トワーク（１２４）を介して該当プロセッサ（１１２）
のデバッガエージェント（１１８）に要求を伝送する
（１３２）。

【００１７】図２の３５０はマスタデバッガエージェン
ト（１１８）およびデバッガエージェント（１２０）が
提供するデバッガプリミティブの一部を示したものであ
る。また、３１０はデバッガ（１０２）がマスタデバッ
ガエージェント（１１８）に対して発行するデバッガプ
リミティブ機能を要求するための要求フォーマット（３
１０）を示し、３３０はその要求に対する応答の応答フ
ォーマットを示す。

【００１８】要求フォーマット（３１０）は、要求の処
理対象となるプロセッサ数（３１０）、要求の処理対象
となるプロセッサを示すプロセッサ番号（３１４）、要
求のタイプ（３１６）、要求のパラメタ（３１８）のフ
ィールドから構成される。応答フォーマット（３３０）
は応答のプロセッサ数（３３２）、応答を返答したプロ
セッサを示すプロセッサ番号（３３４）、応答のタイプ
（３３６）、応答のパラメタ（３３８）のフィールドか
ら構成される。

【００１９】デバッガエージェント（１１８、１２０）
がデバッガ（１０２）に提供する機能は、メモリ参照
（３５２）、メモリ書き込み（３５４）、レジスタ参照
（３５６）、ブレークポイント設定（３５８）、シング
ルステップ実行（３６０）、実行中断（３６２）、実行
再開（３６４）が存在しする。

【００２０】図３はデバッガ（１０２）からマスタデバ
ッガエージェント（１１８）に対して要求が発行された
時の、マスタデバッガエージェント（１１８）の処理を
示すフローチャートである。デバッガ（１０２）から３
１０で示される要求フォーマットに従って要求が発行さ
れたなら、マスタデバッガエージェント（１１８）は要
求フォーマット中のプロセッサ番号（３１４）を抽出
（ステップ２００）し、抽出したプロセッサ番号（３１
４）が自プロセッサ番号かどうかをチェックする（ステ
ップ２２０）。自プロセッサ番号であれば要求された処
理を行う（ステップ２４０）。自プロセッサ番号でなけ
ればプロセッサ番号で示されるプロセッサのデバッガエ
ージェント（１２０）に要求を伝送する（ステップ２６
０）。さらに次のプロセッサ番号があるかどうかをチェ
ックし、あればステップ２００からの動作を繰り返し
て、なければ処理を終了する（ステップ２８０）。

【００２１】マスタデバッガエージェント（１１８）か
らのデバッグ要求を受け取ったデバッガエージェント
（１２０）はデバッグ要求を処理してマスタデバッガエ
ージェント（１１８）に応答を返す。応答を受け取った
マスタデバッガエージェント（１１８）はこの応答をデ
バッガ（１０２）に返す。

【００２２】このようにすることで、デバッガ（１０
２）はマスタデバッガエージェント（１１８）とのイン
タラクションを行うだけで、並列計算機の全てのプロセ
ッサ上のＯＳ（１１４）のデバッグを行うことが可能と
なる。

【００２３】また、並列計算機のＯＳをデバッグする場
合は、同時に複数のプロセッサに対して、同一の操作を
行う場合がある。これに対処するため、デバッガ（１０
２）からの要求フォーマット（３１０）には操作対象の
複数プロセッサ番号を記述するフィールド（３１４）を
含んでいる。このフィールドが全てプロセッサ対象であ
る場合、や、あるプロセッサ群が示された場合は、マス
タデバッガエージェント（１１８）が対応するプロセッ
サ上のデバッガエージェント（１２０）全てに要求を伝
送する。要求が送られてきたデバッガエージェント（１
２０）は要求の処理を行ない応答をマスタデバッガエー
ジェント（１１８）に返す。マスタデバッガエージェン
ト（１１８）では要求を伝送した全てのデバッガエージ
ェント（１２０）から応答が返ってきたなら、これをデ
バッガ（１０２）に返す。このように、デバッガ（１０
２）はマスタデバッガエージェント（１１８）に対し
て、デバッグ対象となる複数のプロセッサ群に対する要
求を１回の要求で発行可能であるため、複数プロセッサ
に対して同一の要求を複数回発行する必要が無くなり、
デバッガ（１０２）とマスタデバッガエージェント（１
１８）のインタラクション回数を削減し、デバッグ処理
を高速化している。

【００２４】（実施例２）以下、図１、図４、図５およ
び図６を用いて本発明の実施例を説明する。図４の４０
０で示されるデータフォーマットは、デバッガ（１０
２）がデバッガエージェント（１１８、１２０）に対し
て、複数のテーブルに関連するデータ参照機能を要求す
るためのフォーマットである。このフォーマットは参照
するテーブルの数（４０２）、先頭テーブルのポインタ
（４０４）、参照テーブルのポインタが格納されたフィ
ールドオフセット（４０６）、最終的に参照するデータ
のバイト数（４０８）から構成される。

【００２５】図５はデバッガエージェントの複数のテー
ブルに関連するデータ参照機能の処理を示したフローチ
ャートである。図５を使用してデバッガエージェントの
複数のテーブルに関連するデータ参照処理を説明する。
まず、要求フォーマットの先頭テーブルポインタ（４０
４）を内部変数ｔｐｔｒに設定する（ステップ５０
０）。次に、参照するテーブル数をカウントする内部変
数ｎを１に初期化する（ステップ５１０）。次に、内部
変数ｔｐｔｒに要求フォーマットのフィールドｎ（４０
６）の値を加えた領域が示す内容を内部変数ｔｐｔｒに
設定する（ステップ５２０）。そして、変数ｎを１だけ
インクリメントする（ステップ５４０）。ここで変数ｎ
が要求フォーマットのテーブル数より大きいかどうかチ
ェックし（ステップ５４０）、大きい場合は最終的に参
照するデータを内部変数ｔｐｔｒが示す領域から要求フ
ォーマットの参照データバイト（４０８）だけ読み出す
（ステップ５５０）。大きくない場合は、つまり、次の
テーブルを参照する場合はステップ５２０からの処理を
繰り返す。

【００２６】図６に具体的な複数のテーブルに関連する
データ参照要求を示す。メモリ番地１０６０４に存在す
るテーブルＡ（６５０）のオフセット２０（６５２）に
テーブルＢ（６５４）のポインタが存在し、テーブルＢ
（６５４）のオフセット２８（６５６）にテーブルＣ
（６５８）のポインタが存在し、テーブルＣ（６５８）
のオフセット１６（６６０）が示す領域のデータの２０
バイト（６６２）を参照したい場合の要求フォーマット
次のようになる（６００）。

【００２７】要求フォーマットのテーブル数はテーブル
Ａ、テーブルＢ、テーブルＣの３つであるので３を設定
し（６０２）、先頭ポインタにはテーブルＡの先頭メモ
リ番地１０６０４を設定する（６０４）。テーブルＡの
オフセット２０にテーブルＢの先頭メモリ番地が設定さ
れているので、フィールド１には２０を設定する（６０
６）。テーブルＢのオフセット２８にテーブルＣの先頭
メモリ番地が設定されているので、フィールド２には２
８を設定する（６０８）。さらに、テーブルＣのオフセ
ット１６に参照データの先頭メモリ番地が設定されてい
るのでフィールド３に１６を設定する（６１０）。最後
に参照するデータは２０バイトであるので、参照データ
バイトフィールドには２０を設定する。

【００２８】以上のような要求フォーマットをデバッガ
エージェントが受け取ると、図５で示されるフローチャ
ートに従って処理がなされ、目的の２０バイトの参照デ
ータがデバッガ（１０２）に返される。

【００２９】ここで、複数のテーブルに関連するデータ
参照機能が存在しない場合はデバッガ（１０２）はデバ
ッガエージェント（１１８、１２０）に対して、テーブ
ルＡのオフセット２０のデータの参照、テーブルＢのオ
フセット２８のデータの参照、テーブルＣのオフセット
１６のデータの参照、目的のデータの参照と４回のメモ
リ参照要求を行う必要があるが、複数のテーブルに関連
するデータ参照要求が存在する場合は、１回の要求で済
むことになり、デバッガとデバッガエージェントのイン
タラクション回数が１／４に減少してデバッグ動作を高
速化することが可能になる。

【００３０】一般にＯＳのデバッグではタスク、装置と
いった資源管理のための複数のテーブルをサーチしてデ
バッグ情報を表示することが必要であり、かつ、一般に
テーブルは不連続なメモリに配置されるため、このよう
な参照機能が有効となる。本機能により、デバッガ（１
０２）とデバッガエージェント（１１８、１２０）のイ
ンタラクション回数が減少すると共に、デバッガ（１０
２）の構造も簡略化することが可能になる。

【００３１】

【発明の効果】本発明では、並列計算機の１つのプロセ
ッサが外部の計算機と接続されていれば、全てのプロセ
ッサ上のＯＳのデバッグを行うことが可能となる。ま
た、デバッガはマスタデバッガエージェントとのみイン
タラクションを行うだけでよく、デバッガの構造が簡略
化する。さらに、並列計算機のデバッグに特徴的な複数
のプロセッサに対する要求も、マスタデバッガエージェ
ントに対する１回の要求で達成されるため、デバッガと
マスタデバッガエージェントのインタラクション回数を
削減できる。また、ＯＳのデバッグに特徴的なテーブル
間をまたがるデータの参照も１回の要求で達成されるた
め、デバッグの高速化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデバッガの構成を示すブロック図。

【図２】デバッガとマスタデバッガエージェントの通信
データを示す図。

【図３】デバッガから発行された要求をマスタデバッガ
エージェントがどのように処理するかを示すフローチャ
ートである。

【図４】複数のテーブルに関連するデータ参照機能の要
求データフォーマットを示す図。

【図５】デバッガエージェントが複数のテーブルに関連
するデータ参照機能の要求の処理を示すフローチャート
である。

【図６】複数のテーブルに関連するデータ参照の要求例
を示した図。

【符号の説明】

１００…並列計算機、 １０２…デバッガ、１０４…
ＵＮＩＸオペレーティングシステム、 １０８…並列
計算機、１１０…プロセッサ、 １１２…プロセッ
サ、１１４…オペレーティングシステム、１１８…マス
タデバッガエージェント、 １２０…デバッガエージェ
ント。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デバッグ対象となるオペレーティングシス
   テムが動作する並列計算機（ターゲット）の各プロセッ
   サ上にデバッグの基本制御を行なうデバッガエージェン
   トを動作させ、また、当該並列計算機と何らかの通信手
   段にて接続された一つの計算機上に当該デバッガエージ
   ェントに対してデバッグ要求を行なうデバッガを動作さ
   せ、デバッガとデバッガエージェントがインタラクショ
   ンを行ないながら各プロセッサ上のオペレーティングシ
   ステムのデバッグを行なうリモートデバッガにおいて、
   デバッガは外部と接続されたプロセッサ上で動作するマ
   スタデバッガエージェントに対してのみデバッグ要求を
   行い、マスタデバッガエージェントは各プロセッサのデ
   バッガエージェントにデバッグ要求を伝送することを特
   徴とした並列計算機のオペレーティングシステムのデバ
   ッグ方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項のデバッグ方法にお
   いて、デバッガは複数のプロセッサに対する同一のデバ
   ッグ要求を一つの要求としてマスタデバッガエージェン
   トに発行し、マスタデバッガエージェントがデバッグ対
   象となる各プロセッサ上のデバッガエージェントへ当該
   デバッグ要求を伝送することを特徴としたデバッグ方
   法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項のデバッグ方法にお
   いて、デバッガエージェントが、複数のテーブルをたど
   って最終的に必要なデータを見つけるといったデバッグ
   動作に最適な複数のテーブルに関連するデータの参照機
   能を提供し、デバッガが指定したテーブル関連情報をデ
   バッガエージェントが解析して、最終的に必要なデータ
   を見つけることにより、デバッガとデバッガエージェン
   トとのインタラクションを削減可能にしたことを特徴と
   するデバッグ方法。