JPH09146898A - プロセッサ割当て制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の並列プログラムを効率よく動作させる
プロセッサ割当て制御を可能にする。 【解決手段】 割当て制御ファイル１１７は、プロセッ
サ１０２〜１０５を複数の区画に分割し、区画単位にプ
ロセッサをどのユーザやグループに使用許可を与えるか
を登録している。ＯＳサーバ１１４は、割当て制御ファ
イル１１７から生成した制御テーブルを保持している。
並列プログラムが区画名と必要プロセッサ数を指定して
プロセッサ割当て要求を発すると、ＯＳサーバ１１４
は、当該区画より他の並列プログラムでは使用されてい
ないプロセッサ群を割当てる。並列プログラムでは、該
割当てられれたプロセッサ群にプロセスを生成し、その
子や孫プロセスにも該プロセッサ群に対するプロセス生
成の権限を継承させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は、複数のプロセッサ間を
ネットワークで結合したマルチプロセッサ型並列計算機
システムにおいて、複数の並列プログラムを動作させる
運用に好適なプロセッサの割当て制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のプロセッサ間をネットワー
クで結合したマルチプロセッサ型並列計算機システム用
オペレーティングシステムのプロセス生成方式として
は、親プロセスから子プロセスを生成するシステムコー
ルに、プロセス生成を行う対象のプロセッサの番号を指
定し、そのプロセッサ上に子プロセス生成を行う方法が
ある（例えば、Ａn ＯＳＦ／１ ＵＮＩＸ for Ｍassive
ly Ｐarallel Ｍulticomputers，Ｐroceedings of the
Ｗｉｎｔｅ １９９３ ＵＳＥＮＩＸ Ｃonference，Ｐ．
４４９−４６８， ＵＳＥＮＩＸ association参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】並列プログラムは、最
初に起動されるプロセス（ホストプロセス）でパラメー
タ／データ入力等の前処理を実行した後で、ホストプロ
セスより複数の子プロセスを生成して並列処理を実行さ
せることが多く、また子プロセスからさらに孫プロセス
を生成して、より複雑な並列処理を実行させることも少
なくない。したがって、複数の並列プログラムで１台の
並列計算機システムを使用する場合、従来のような方法
では、各々の並列プログラムはシステム内の任意のプロ
セッサにプロセスを生成できるため、プロセッサを競合
して使用することになり、効率的に並列計算機を使用で
きないという問題点があった。

【０００４】また、従来の方法において、プロセッサ上
に１つのプロセスが動作している間は、他のプロセスの
生成を禁止する方法も可能であるが、並列プログラムに
よっては、１プロセッサ上に並列プログラム固有の数の
プロセスを生成したい場合があり、これに対応できない
という問題点があった。

【０００５】さらに、複数のユーザが複数の並列プログ
ラムを同一の並列計算機で動作させる場合に、ある特定
ユーザや、特定のグループに属するユーザごとにプロセ
ッサの使用数を許可したり、そのようなユーザごとに使
用プロセッサ数の上限値を設定するこができないという
問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、プロセッサをプロセッサ
毎に並列プログラムに効率よく割当て、そのプロセッサ
にどれだけプロセスを生成するかは、その並列プログラ
ムにのみより決定できるようなプロセッサ割当て制御方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のプロセ
ッサ間をネットワークで結合したマルチプロセッサ型並
列計算機システムにおいて、複数のプロセッサを複数の
区画に分割して、区画単位にプロセッサの使用許可条件
を制御テーブルに保持し、ホストプロセスより区画とプ
ロセッサ数を指定することにより、前記制御テーブルを
検索して、指定された区画より他の並列プログラムで使
用されていない複数のプロセッサにプロセス生成する権
限を確保し、該確保したプロセッサ群の任意のプロセッ
サに任意の数の子プロセスを生成することを特徴とす
る。

【０００８】さらに、本発明は、プロセッサにプロセス
生成を実行する権限を、上記ホストプロセスからその子
や孫のプロセスに継承することを特徴とする。

【０００９】制御テーブルは、プロセッサを複数の区画
に分割し、区画単位にプロセッサをどのユーザやグルー
プに使用許可を与えるかを登録管理する。ホストプロセ
スは、区画の名前と必要なプロセッサの数を指定して、
他の並列プログラムで使用されていないプロセッサにプ
ロセス生成を実行する権限を示す番号を得る。即ち、こ
の権限は、このホストプロセスに割当てられたプロセッ
サ群（以下、ノードグループと呼ぶ）を表す。

【００１０】ホストプロセスでは、上記権限を表す番号
とノードグループ内で一意な相対番号の配列を指定し
て、ノードグループ内の任意のノードに任意の数のプロ
セスを生成する。また、上記権限を親プロセスから子プ
ロセスに継承させることにより、同じ並列プログラムに
属するプロセスは、全て同一ノードグループ上に任意の
プロセス生成が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の態様】以下、本発明のプロセッサ割当て
制御方式の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明で対象とするマルチプロセ
ッサ型並列計算機システムの一構成例を示す図である。
図１において、並列計算機１００は、複数のプロセッサ
１０１〜１０５を高速ネットワーク１１８を介して相互
に結合することにより構成されており、プロセッサ１０
１にはコンソール１１５およびディスク装置１１６が接
続されている。プロセッサ１０２〜１０５では、それぞ
れＯＳエージェント１１０〜１１３が動作しており、ユ
ーザプロセス１０６〜１０９からのシステムコールの受
付けを行う。一方、プロセッサ１０１では、ＯＳエージ
ェント１１０〜１１３の呼び出しに応じて処理を実行す
るＯＳサーバ１１４が動作しており、コンソール１１５
やディスク装置１１６への出力処理など、ＯＳエージェ
ント１１０〜１１３だけでは完結しない処理を実行す
る。ディスク装置１１６は、プロセッサを複数の区画に
分割し、区画単位にプロセッサの使用許可を登録管理す
るための割当て制御ファイル１１７を保持している。Ｏ
Ｓサーバ１１４は、後述するように、この割当て制御フ
ァイル１１７から生成される制御テーブルを管理してい
る。

【００１３】図２は、割当て制御ファイル１１７の一例
を示す図である。本例では、並列計算機１００の各プロ
セッサは三次元の座標により特定され、Ｘ座標、Ｙ座
標、Ｚ座標は各０から４までの整数値をとり、総プロセ
ッサ数が１２５である場合の記述を示す。図２におい
て、行２０１〜２０３は、各々区画partition１、parti
tion２、partition３の定義を行っている。欄２０４
は、区画の名称を記述する。欄２０５は、区画の形状を
指定する。例えば、行２０１の（０，＊，＊）は、Ｘ座
標は０、Ｙ座標とＺ座標は０から４までの任意の整数で
現される２５プロセッサからなる区画であることを示
す。欄２０６は、どのユーザにその区画のプロセッサを
いくつまで割当てを許可するかを示す。例えば、行２０
１のuser１（５），user２（５）は、ユーザuser１に５
プロセッサ、ユーザuser２にも５プロセッサの割当てを
許可することを示す。欄２０７は、どのグループ（特定
ユーザグループ）にその区画のプロセッサをいくつまで
割当てを許可するかを示す。例えば、行２０１のgroup
１（１５）は、グループgroup１に１５プロセッサの割
当てを許可することを示す。割当て制御ファイル１１７
は、あらかじめオペレータがコンソール１１５を用いて
作成し入力することにより、ＯＳサーバがディスク装置
１１６に格納し、その後、必要に応じて読み出して利用
する。

【００１４】図３に、本発明のプロセッサ割当て制御方
法を利用する並列プログラムの一例のフローチャートを
示す。本プログラムは、バイナリソートを行うためのプ
ログラムにおいて、特に本発明のプロセッサ（ノード）
割当て制御に関連する部分を記述したものである。ここ
では、プロセッサ１０２のプロセス１０６をホストプロ
セスとし、プロセッサ１０３〜１０５中の所望のノード
グループを割り当てて、バイナリソートを並列処理する
場合を仮定する。

【００１５】図３において、プロセッサ１０２のホスト
プロセスは、プログラム起動の完了後（ステップ３０
１）に、ＯＳエージエント１１０、ＯＳサーバ１１４を
介して、コンソール１１５からユーザが指定する実行区
画名やプロセス当りの計算量の上限値Ｘなどの実行環境
を読み込む（ステップ３０２）。次に、ホストプロセス
は、ディスク装置１１６等の所定のファイルから処理対
象データを読み込み（ステップ３０３）、特定の閾値で
データを２分割する計算を行う（ステップ３０４）。そ
して、コンソール１１５より入力された区画名とプロセ
ッサ数を指定して、プロセッサ１０１のＯＳサーバ１１
４に対してＭＰＰ＿ＮＡＬＬＯＣシステムコ―ルにより
必要なノードグループの割当て要求をする（ステップ３
０５）。割当てが完了すると、ＯＳサーバ１１４は、ホ
ストプロセスに対して当該ノードグループに対応する番
号を返す。次に、プロセッサ１０１のＯＳサーバ１１４
に対して、ＭＰＰ＿ＦＯＲＫシステムコールによりプロ
セスの生成を要求する（ステップ３０６）。プロセッサ
が８つから成るノードグループを割当てたと仮定する
と、ＭＰＰ＿ＦＯＲＫシステムコ―ルでは、ノードグル
ープ中の各プロセッサをノードグループ内の相対番号０
から７で特定し、これらの番号の配列とＭＰＰ＿ＮＡＬ
ＬＯＣシステムコールでＯＳサーバ１１４が返したノー
ドグループに対応する番号を指定することにより、該ノ
ードグループ中の任意のプロセッサに任意の数のプロセ
スを生成できる。割当てが完了後、例えばプロセッサ１
０２のホストプロセス１０６が配列（０、１）を指定し
て、ＭＰＰ＿ＦＯＲＫシステムコ―ルを発行することに
より、ＯＳサーバ１１４では、プロセッサ１０３〜１０
５中の相対番号０のプロセッサと相対番号１のプロセッ
サにプロセスを生成し、閾値より下のデータに対するソ
ートのための計算を相対番号０のプロセッサ上のプロセ
スに、閾値より以上のデータに対するソートのための計
算を相対番号１のプロセッサ上のプロセスに分担させ
る。さらに、例えば相対番号０のプロセッサ上のプロセ
スは、ある閾値で当該データを２分割する計算を行った
後、配列（２）を指定して、ＭＰＰ＿ＦＯＲＫシステム
コ―ルを発行することにより、相対番号２のプロセッサ
に子プロセスを生成し、閾値より大きなデータに対する
ソートのための計算を分担させる。

【００１６】以下、親プロセスと子プロセス、さらには
孫プロセスで各々ＭＰＰ＿ＦＯＲＫシステムコ―ル（ス
テップ３０６）を繰り返すことにより、プロセス当りの
計算量が実行環境で指定された値以下になるまで（ステ
ップ３０８）、例えば、プロセッサ当り２プロセスまで
データの２分割計算（ステップ３０７）とＭＰＰ＿ＦＯ
ＲＫシステムコ―ル（ステップ３０６）によるプロセス
生成を実行する。プロセス起動後、各プロセッサの各プ
ロセスは並列に処理（図３ではソート処理）を実行する
（ステップ３０９）。

【００１７】図４は、図３の並列プログラムを実行して
得られるプロセス生成完了時のノードグループの状態を
示したものである。ここで、４０１〜４０８はプロセッ
サを示し、４０１から昇順に０から始まる相対番号で特
定できるプロセッサを示す。４０９〜４２４は各プロセ
ッサ上で動作するプロセスを示す。なお、４３０はプロ
グラム起動元のプロセッサ、４３１はそのホストプロセ
スを示す。

【００１８】図５は、図１のプロセッサ１０１上のＯＳ
サーバ１１４が管理する制御テーブルの形式の一例を示
す。区画管理制御テーブル５１０は、図２で定義された
例えば区画partition１に対応し、システム起動時に、
図１のディスク装置１１６内の割当て制御ファイル１１
７を読み込むことで生成される。該区画管理制御テーブ
ル５１０は、区画名５１１、次の区画管理制御テーブル
へのポインタ５１２、ビットマップ５２０へのポインタ
５１３、ユーザ割当て許可制御テーブル５３０へのポイ
ンタ５１４及びグループ割当て許可制御テーブル５３０
へのポインタ５１５を保持している。ビットマップ５２
０は、当該区画（例えばpartition１）内のプロセッサ
の割当て状態を示し、例えば「×」印は割当てずみを示
している。ユーザ割当て許可制御テーブル５３０は、ユ
ーザＩＤ５３１、次のユーザ割当て制御テーブルへのポ
インタ５３２、該当ユーザの上限プロセッサ割当て数５
３３、該当ユーザの現プロセッサ割当て数５３４を保持
する。グループ割当て許可制御テーブル５４０も同様で
あり、グループＩＤ５４１、次のグループ割当て制御テ
ーブルへのポインタ５４２、該当グループの上限プロセ
ッサ割当て数５４３、該当グループの現プロセッサ割当
て数５４４を保持する。プロセス制御テーブル５５０
は、プロセスごとに存在し、プロセスＩＤ５５１、子プ
ロセスの同様のプロセス制御テーブル５８０へのポイン
タ５５２、ユーザＩＤ５５３、グループＩＤ５５３、ノ
ードグループエントリテーブル５６０へのポインタ５５
５を保持する。ノードグループエントリテーブル５６０
は、初めてＭＰＰ＿ＮＡＬＬＯＣシステムコ―ルが成功
した時に生成され、これをプロセス制御テーブル５５
０，５８０等のノードグループエントリポインタ５５
５，５８５がポイントする。ノードグループエントリテ
ーブルは、その後ＭＰＰ＿ＮＡＬＬＯＣが成功する度に
新たに作成され、ＮＥＸＴポインタ５６２を辿って最後
のノードグループエントリテーブルからポイントされ
る。ここで、例えばノードグループエントリテーブル５
６０からは、ノードグループポインタ５６１によりノー
ドグループ構成テーブル５７０がポイントされる。ノー
ドグループ構成テーブル５７０は、当該ノードグループ
を構成するプロセッサの絶対座標が、相対番号順に格納
される。

【００１９】図６は、ＭＰＰ＿ＮＡＬＬＯＣシステムコ
―ルに対するＯＳサーバ１１４の処理概要を示す。ホス
トプロセスからＭＰＰ＿ＮＡＬＬＯＣシステムコ―ルが
発行されると、そのプロセッサのＯＳエージェントで処
理を受付け、ＯＳサーバ１１４に区画名とプロセッサ数
を指定してプロセッサの割当て要求を送信する（ステッ
プ６０１）。ＯＳサーバ１１４では、区画名から図５の
該当する区画管理制御テーブル（ここでは５１０とす
る）を見つける（ステップ６０２）。次に、当該区画管
理制御テーブル５１０につらなるユーザとグループの割
当て許可制御テーブルにより割当て許可状態と、グルー
プとユーザ毎の割当て上限値をチェックする（ステップ
６０３，６０４）。割当て許可されたユーザであれば、
次に、ビットマップ５２０により必要なプロセッサが割
当て可能かをチェックする（ステップ６０５）。割当て
可能であれば、ビットマップを更新後（ステップ６０
６）、割当て許可制御テーブル５３０，５４０等のカレ
ント割当て数を更新する（ステップ６０７）。そして、
図５の例えばノードグループ構成テーブル５７０を作成
し（ステップ６０８）、さらに、そのノードグループエ
ントリテーブル５６０を作成する（ステップ６０９）。
なお、既存のノードグループエントリテーブルがあれ
ば、その最後のエントリテーブルよりポイントする。最
後に、ＯＳサーバ１１４は、作成したノードグループエ
ントリテーブル５６０の番号をノードグループ番号とし
て、ホストプロセスのＯＳエージェントに戻す（ステッ
プ６１０）。

【００２０】これにより、他の並列プログラムで使用さ
れていないプロセッサ群（ノードグループ）にプロセス
生成する権限が確保され、その中の任意のプロセッサに
任意の数のプロセスを生成できるようになる。

【００２１】図７は、ＭＰＰ＿ＦＯＲＫシステムコ―ル
に対するＯＳサーバ１１４の処理概要を示す。あるプロ
セスからＭＰＰ＿ＦＯＲＫシステムコールが発行される
と、そのプロセッサのＯＳエージェントは、指定された
ノードグループ番号と該グループ内の相対番号の配列を
ＯＳサーバ１１４に送信する（ステップ７０１）。ＯＳ
サーバ１１４では、ノードグループ番号が、図５のプロ
セス制御テーブル（ここでは５５０とする）からポイン
トされているノードグループエントリテーブルの数より
小さく（ステップ７０２）、プロセス生成を要求された
プロセッサの相対番号がノードグループ番号で特定され
る例えばノードグループ構成テーブル５７０のエントリ
数より小さい（ステップ７０３）場合に、該当するノー
ドグループ構成テーブル５７０中のエントリに格納され
た絶対座標のプロセッサへのプロセス生成を実行する
（ステップ７０４）。プロセス生成完了後、新たなプロ
セスに対応する例えばプロセス制御テーブル５８０を作
成し（ステップ７０５）、親プロセスがポイントするの
と同じ例えばノードグループエントリテーブル５６０を
ポイントさせる（ステップ７０６）。最後に、ＯＳサー
バ１１４は該当ＯＳエージェントに制御を戻す（ステッ
プ７０７）。

【００２２】このようにして、ホストプロセスで確保し
たプロセッサ群の任意のプロセッサにプロセス生成を実
行する権限が、ホストプロセスの子・孫プロセスに継承
される。

【００２３】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明のプ
ロセッサ割当て制御方法によれば、並列プログラムに対
するプロセッサ割当て制御において、他の並列プログラ
ムで使用されていないプロセッサ群を効率よく割当て、
その各プロセッサにどれだけプロセスを生成するかは、
その並列プログラムによりのみ決定できるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロセッサ割当て制御方法を適用する
並列計算機システムの一構成例を示す図である。

【図２】本発明における割当て制御ファイルの一例を示
す図である。

【図３】本発明のノード割当て制御方法を利用する並列
プログラムの一例を示す図である。

【図４】図３の並列プログラムを実行して得られるプロ
セス生成完了時のノードグループの状態の一例を示す図
である。

【図５】本発明のノード割当て制御方法を実現するため
にＯＳサーバが管理する制御テーブルの形式の一例を示
す図である。

【図６】図３のＭＰＰ＿ＮＡＬＬＯＣシステムコ―ルの
処理の概要を示すフローチャートである。

【図７】図３のＭＰＰ＿ＦＯＲＫシステムコ―ルの処理
の概要を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１００ 並列計算機 １０１〜１０５ プロセッサ １０６〜１０９ ユーザプロセス １１０〜１１３ ＯＳエージェント １１４ ＯＳサーバ １１５ コンソール １１６ ディスク装置 １１７ 割当て制御ファイル ５１０ 区画管理制御テーブル ５２０ ビットマップ ５３０，５４０ ユーザ／グループ割当て許可制御テー
ブル ５５０，５８０ プロセス制御テーブル ５６０ ノードグループエントリテーブル ５７０ ノードグループ構成テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 不二男 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町5030番地 株 式会社日立製作所ソフトウェア開発本部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のプロセッサ間をネットワークで結
   合したマルチプロセッサ型並列計算機システムにおける
   並列プログラムに対するプロセッサ割当て制御方法であ
   って、 複数のプロセッサを複数の区画に分割し、区画単位にプ
   ロセッサの使用許可条件を制御テーブルに保持し、 ホストプロセスより区画とプロセッサ数を指定すること
   により、前記制御テーブルを検索して、指定された区画
   より他の並列プログラムで使用されていない複数のプロ
   セッサにプロセス生成する権限を確保し、 前記ホストプロセスで確保したプロセッサ群の任意のプ
   ロセッサに任意の数の子プロセスを生成することを特徴
   とするプロセッサ割当て制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプロセッサ割当て制御方
   法において、プロセッサにプロセス生成を実行する権限
   を、前記ホストプロセスからその子孫プロセスに継承す
   ることを特徴とするプロセッサ割当て制御方法。