JPH11224204A - 排他制御装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロックを取得できない場合のデッドロック検
出や待ち登録の処理が他のロック取得要求の処理の妨害
にならない排他制御方法を提供する。 【解決手段】 排他制御装置２００は、プロセッサ１０
１〜１０ｎからロック取得要求を受け付けるとともにプ
ロセッサ１０１〜１０ｎに対してロックに関する情報を
通知する排他制御管理手段２１０と、共有資源３００の
占有状況を管理する排他制御管理テーブル２２０と、ロ
ック取得の処理を行うロック処理手段２３１〜２３ｎ
と、ロック待ちの処理を行う待ち処理処理手段２４１〜
２４ｎと、ロック待ち処理のために必要なロック待ち処
理情報をロック処理手段２３０から待ち処理手段２４０
へ伝達する情報伝達手段２５０とを含む。待ち処理手段
２４１〜２４ｎの各々は、対応するロック手段２３１〜
２３ｎにより起動され、それぞれ並列に動作し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排他制御装置及び
その方法に関し、特に複数のプロセッサ間で共有する資
源に排他的にアクセスするための排他制御装置及びその
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のプロセッサにより資源が共有され
ている場合において、その資源の使用権を確保するため
の操作をロックという。一般に、書込みのためのロック
が取得されていると、他のプロセッサは同一資源に関す
るロックを取得することができない。

【０００３】一方、複数のプロセッサ間で共通する資源
に対してロックを取得しようとした場合、他のプロセッ
サが取得しているロックを互いに待ってしまい処理が進
まなくなるおそれがある。この状態をデッドロックとい
う。このデッドロック状態に陥ると、その待ち状態を強
制的に停止させなければならなくなる。

【０００４】図８を参照すると、従来の排他制御方法で
は、あるプロセッサからロック取得要求があると、排他
制御管理テーブルが検索される（ステップＳ９０１）。
この検索の結果、ロック取得可能であれば（ステップＳ
９０２）、ロックが確保されるとともに、ロック成功し
た旨が当該プロセッサに通知される（ステップＳ９０
３）。一方、ロック取得できない場合には、ロック待ち
の処理に移るが、その際、デッドロックが発生していな
いか否かを判断される（ステップＳ９０４）。もしデッ
ドロックが発生していれば、デッドロックが発生してい
る旨が当該プロセッサに通知される（ステップＳ９０
７）。ステップＳ９０４でデッドロックが検出されなけ
れば、ロック待ち登録処理が行われた後（ステップＳ９
０５）、ロック待ちが発生した旨が当該プロセッサに通
知される（ステップＳ９０６）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
プロセッサからロック取得要求がある度に、図８で説明
した処理を逐一行う。従って、ロック取得可能な場合は
即座にロックを取得して処理を終了することができる
が、ロックを取得できない場合には後続のデッドロック
検出や待ち登録の処理が必要となって、その分他のロッ
ク取得要求を処理することができなくなる。すなわち、
ロック取得可能な要求までもが、他のロック待ちを要す
る要求のために処理が遅らされてしまい、排他制御全体
の処理性能が低下するという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、上述の問題を解決し、競
合していない共有資源についてロックを取得しようとす
る要求を速やかに処理することにより排他制御全体の処
理性能を向上することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の排他制御装置は、プロセッサからの共有資源
に対するロック取得要求を受け付けロック取得を行うロ
ック処理手段と、このロック処理手段と並列に動作し、
前記ロック処理手段によってロック取得できなかったロ
ック取得要求についてロック取得のための待ち処理を行
う待ち処理手段とを含む。

【０００８】また、本発明の他の排他制御装置におい
て、前記待ち処理手段は、デッドロックの発生の検出を
行い、デッドロックが発生している場合には前記待ち処
理を行わない。

【０００９】また、本発明の他の排他制御装置は、前記
ロック処理手段から前記待ち処理手段へ前記ロック待ち
処理に必要な情報を伝達する情報伝達手段をさらに含
む。

【００１０】また、本発明の他の排他制御装置は、前記
ロック手段と前記待ち処理手段とを一体とした機能モジ
ュールを含む。

【００１１】また、本発明の他の排他制御装置は、プロ
セッサから共有資源に対するロック取得要求を受け付け
る排他制御管理手段と、前記共有資源の占有状況を管理
する排他制御管理テーブルと、前記排他制御管理手段に
より生成されて、前記排他制御管理テーブルに対して前
記ロック取得処理を行うロック処理手段と、このロック
処理手段によりロック取得できなかった場合に生成され
て、前記ロック処理手段と並列に動作し、当該ロック取
得要求についてロック取得のための待ち処理を行う待ち
処理手段とを含む。

【００１２】また、本発明の他の排他制御装置におい
て、前記待ち処理手段は、デッドロックの発生の検出を
行い、デッドロックが発生している場合には前記待ち処
理を行わない。

【００１３】また、本発明の他の排他制御装置は、前記
ロック処理手段から前記待ち処理手段へ前記ロック待ち
処理に必要な情報を伝達する情報伝達手段をさらに含
む。

【００１４】また、本発明の情報処理システムは、複数
のプロセッサと、これら複数のプロセッサに共有される
共有資源と、前記複数のプロセッサから共有資源へ排他
的にアクセスするように制御する排他制御装置とを含む
情報処理システムにおいて、前記排他制御装置は、前記
複数のプロセッサから前記共有資源に対するロック取得
要求を受け付ける排他制御管理手段と、前記共有資源の
占有状況を管理する排他制御管理テーブルと、前記排他
制御管理手段により生成されて、前記排他制御管理テー
ブルに対して前記ロック取得処理を行うロック処理手段
と、このロック処理手段によりロック取得できなかった
場合に生成されて、前記ロック処理手段と並列に動作
し、当該ロック取得要求についてロック取得のための待
ち処理を行う待ち処理手段とを含む。

【００１５】また、本発明の情報処理システムにおい
て、前記共有資源は複数部分に分割され、前記排他制御
装置は前記共有資源の分割数に対応して複数設けられ
る。

【００１６】また、本発明の排他制御方法は、複数のプ
ロセッサと、これら複数のプロセッサに共有される共有
資源と、前記複数のプロセッサから共有資源へ排他的に
アクセスするように制御する排他制御装置とを含む情報
処理システムにおいて、前記複数のプロセッサからの前
記共有資源に対するロック取得要求を受け付けロック取
得を行うロック処理ステップと、ロック取得できなかっ
た場合にロック待ち処理に必要な情報を保持する情報伝
達ステップと、前記ロック待ち処理に必要な情報に基づ
いてデッドロックの発生を検出し、デッドロックが発生
していなければロック取得のための待ち処理を行う待ち
処理ステップとを含み、前記ロック処理ステップと前記
待ち処理ステップとが並列に処理される。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に本発明の第１の実施の形態に
ついて図面を参照して詳細に説明する。

【００１８】図１を参照すると、本発明の第１の実施の
形態において、情報処理システムは、複数のプロセッサ
１０１〜１０ｎと、これら複数のプロセッサに共有され
る共有資源３００と、この共有資源３００に排他的にア
クセスするように制御を行う排他制御装置２００とを含
んでいる。なお、ここで、ｎは２以上の正整数を表すも
のとする。以下も同様である。

【００１９】共有資源３００にアクセスしようとするプ
ロセッサ１０１〜１０ｎは、まず排他制御装置２００に
対してロック取得要求を行い、排他制御装置２００から
ロック取得成功の通知を得てから共有資源３００にアク
セスする。

【００２０】ここで、共有資源３００は、例えば、磁気
ディスク装置内に作成されたファイルなどの情報資源
や、メモリ上の特定領域を表す。

【００２１】図２を参照すると、排他制御装置２００
は、プロセッサ１０１〜１０ｎからロック取得要求を受
け付けるとともにプロセッサ１０１〜１０ｎに対してロ
ックに関する情報を通知する排他制御管理手段２１０
と、共有資源３００の占有状況を管理する排他制御管理
テーブル２２０と、ロック取得の処理を行うロック処理
手段２３１〜２３ｎ（まとめて２３０と記す）と、ロッ
ク待ちの処理を行う待ち処理処理手段２４１〜２４ｎ
（まとめて２４０と記す）と、ロック待ち処理のために
必要な情報（以下、ロック待ち処理情報という。）をロ
ック処理手段２３０から待ち処理手段２４０へ伝達する
情報伝達手段２５０とを含む。待ち処理手段２４１〜２
４ｎの各々は、対応するロック手段２３１〜２３ｎによ
り起動され、それぞれ並列に動作し得る。すなわち、本
発明では、排他制御のための処理を、ロック取得の処理
を行う部分（ロック処理手段２３０）とロック待ちの処
理を行う部分（待ち処理手段２４０）とに分割して、そ
れぞれを独立に動作させることにより、即座にロック取
得可能な要求を速やかに処理するように構成している。

【００２２】図３を参照すると、ロック処理手段２３０
は、プロセッサ１０１〜１０ｎの何れかからロック取得
要求があると生成され、排他制御管理テーブルが検索さ
れる（ステップＳ２３１）。この検索の結果、他のプロ
セッサが当該共有資源を占有しておらず、ロック取得可
能であれば（ステップＳ２３２）、ロックが確保される
とともに、ロック取得成功した旨が当該プロセッサに通
知される（ステップＳ２３３）。一方、他のプロセッサ
が当該共有資源を占有しており、ロック取得できない場
合には、ロック待ちの処理のために必要な情報が情報伝
達手段２５０に引き継がれる（ステップＳ２３４）。こ
れら動作を終了すると、当該ロック処理手段２３０は消
滅する。

【００２３】ここで、ロック待ち処理のために必要な情
報（以下、ロック待ち処理情報という。）には、例え
ば、共有資源３００が上述のファイルであれば、ファイ
ル識別子及びファイル内のブロック識別子により識別さ
れる共有資源を特定するための情報の他、ロック取得要
求を発行したプロセッサを識別するための情報（システ
ム識別子）、システム内のタスクを識別するための情報
（タスク識別子）、ロックの種別を表す情報（ロックが
共有されるか、排他的であるか等）を含む。

【００２４】情報伝達手段２５０は、例えば、メモリに
より実現され、上述のロック待ち処理情報を格納する。

【００２５】待ち処理手段２４０では、ロック処理手段
により生成され、情報伝達手段２５０からロック待ち処
理情報を引き継ぐと（ステップＳ２４１）、デッドロッ
クが発生していないか否かを判断される（ステップＳ２
４１）。もしデッドロックが発生していれば、デッドロ
ックが発生している旨が当該プロセッサに通知される
（ステップＳ２４４）。ステップＳ２４２でデッドロッ
クが検出されなければ、ロック待ち登録処理が行われ
（ステップＳ２４３）、その後、ロック待ちが発生した
旨が当該プロセッサに通知される（ステップＳ２４
５）。ロック待ち登録処理においては、当該ロック取得
要求が（図示しない）待ちキューに登録される。この待
ちキューは、当該排他制御装置２００の排他制御管理テ
ーブル２２０に確保される。これら処理が終了すると、
当該待ち処理手段２４０は消滅する。

【００２６】上述のロック待ち登録が行われた後は、当
該ロック取得要求は待ちキューにおいてロック取得を待
つ。図４を参照すると、例えばあるロックがアンロック
処理によって解除されると、待ちキュー内の先頭のロッ
ク取得要求がロックを取得する（ステップＳ４０１）。
そして、ロック取得に成功した旨がそのロック取得要求
に対応するプロセッサに通知される（ステップＳ４０
２）。

【００２７】これら一連の処理により、ある時点ではあ
る共有資源３００に対してある１つのプロセッサ１０１
〜１０ｎのみしかアクセスできないように制御すること
が可能となり、その共有資源３００の内容の更新等を行
っても、複数のプロセッサ１０１〜１０ｎ間でその共有
資源３００の内容に関する矛盾を起こさないように排他
制御を行う。

【００２８】このように、本発明の第１の実施の形態で
は、排他制御のための処理を、ロック取得の処理を行う
部分（ロック処理手段２３０）とロック待ちの処理を行
う部分（待ち処理手段２４０）とに分割して、それぞれ
を独立に動作させることにより、即座にロック取得可能
な要求を速やかに処理することができる。そして、これ
により、複数のプロセッサ１０１〜１０ｎにおいてロッ
クの競合が多発した場合であっても、ロック取得不可と
なる資源以外の共有資源３００に対するロック取得要求
に対しては遅延が発生しなくなるため、システム全体の
性能を向上させることができる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００３０】図５を参照すると、第２の実施の形態にお
いて、情報処理システムは、複数のプロセッサ１０１〜
１０ｎと、これら複数のプロセッサに共有される複数の
共有資源３０１〜３０ｎと、この共有資源３００に排他
的にアクセスするように制御を行う複数の排他制御装置
２０１〜２０ｎとを含んでいる。

【００３１】この第２の実施の形態では、共有資源を複
数の共有資源３０１〜３０ｎに分割し、それぞれ対応す
る排他制御装置２０１〜２０ｎにより管理する。排他制
御装置２０１〜２０ｎの各々の構成及び動作について
は、第１の実施の形態と同様である。

【００３２】これにより、本発明の第２の実施の形態に
よれば、共有資源３０１〜３０ｎのそれぞれに対して独
立に排他制御を行うことができるため、プロセッサ１０
１〜１０ｎからのアクセス競合を解消することができ
る。

【００３３】次に、本発明の第３の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００３４】図６を参照すると、第３の実施の形態にお
いて、情報処理システムは、図１と同様の構成を有して
いる。そして、排他制御装置２００は、プロセッサ１０
１〜１０ｎからロック取得要求を受け付けるとともにプ
ロセッサ１０１〜１０ｎに対してロックに関する情報を
通知する排他制御管理手段２１０と、共有資源３００の
占有状況を管理する排他制御管理テーブル２２０と、機
能モジュール２６１〜２６ｎ（まとめて２６０と記す）
とを含む。この第３の実施の形態においては、第１の実
施の形態におけるロック処理手段２３１〜２３ｎと待ち
処理処理手段２４１〜２４ｎとをそれぞれ組み合わせて
一体としたものをそれぞれ機能モジュール２６１〜２６
ｎとしている。これにより、第１の実施の形態における
情報伝達手段は、第３の実施の形態では不要となる。

【００３５】この第３の実施の形態では、機能モジュー
ル２６１〜２６ｎの各々が図８に示した従来の排他制御
方法の手順によりそれぞれ時分割により並列に動作す
る。

【００３６】このように、本発明の第３の実施の形態に
よれば、第１の実施の形態における情報伝達手段２５０
を省略することができ、ロック処理手段２３１〜２３ｎ
と待ち処理手段２４１〜２４ｎとの間の情報のやりとり
をよりスムーズにすることができる。

【００３７】次に、本発明の第４の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００３８】図７を参照すると、第４の実施の形態にお
いて、情報処理システムは、図１と同様の構成を有して
いる。そして、排他制御装置２００は、複数のロック処
理回路２７１〜２７ｎ（まとめて２７０と記す）、複数
の情報伝達回路２８１〜２８ｎ（まとめて２８０と記
す）及び、複数の待ち処理回路２９１〜２９ｎ（まとめ
て２９０と記す）の論理回路により形成されている。ロ
ック処理回路２７０は第１の実施の形態のロック処理手
段２３０と同様の機能を論理回路で実現したものであ
る。また、情報伝達回路２８０は、第１の実施の形態の
情報伝達手段２５０と同様の機能を論理回路で実現した
ものである。さらに、待ち処理回路２９０は第１の実施
の形態の待ち処理手段２４０と同様の機能を論理回路で
実現したものである。但し、この第４の実施の形態で
は、第１の実施の形態のロック手段２３０と異なり、排
他制御管理手段２１０によりロック処理手段２３０が生
成されるのではなく、あらかじめ複数のロック処理回路
２７０が用意されており、排他制御管理手段２１０がロ
ック処理回路２７１〜２７ｎのいずれかを選択し処理を
依頼する。また、複数の待ち処理回路２９０に関して
も、動的に生成されるのではなく、あらかじめ用意され
ている点で異なる。そして、ロック処理回路、情報伝達
回路、待ち処理回路のそれぞれがあらかじめ接続されて
いる点が異なる。この実施例では、第１の実施の形態と
異なりロック処理回路２７０、情報伝達回路２８０、待
ち処理回路２９０の数が制限されるため、ロック要求を
処理する多重度が制限されるが、処理を論理回路により
行うことによりロック処理、待ち処理の処理性能の向上
を図ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よると、排他制御のための処理において、ロック取得の
処理とロック待ちの処理とをそれぞれ独立に動作させる
ことにより、即座にロック取得可能な要求を速やかに処
理することができる。そして、これにより、ロックの競
合が多発した場合であっても、ロック取得不可となる資
源以外の共有資源に対するロック取得要求に対する遅延
が解消され、システム全体の性能を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用される情報処理システムの実施の
形態の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態における排他制御装置の構
成を説明するための図である。

【図３】本発明の実施の形態におけるロック処理手段及
び待ち処理手段の動作を表す図である。

【図４】本発明の実施の形態におけるロック成功通知処
理の動作を表す図である。

【図５】本発明の適用される情報処理システムの第２の
実施の形態の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第２実施の形態における排他制御装置
の構成を説明するための図である。

【図７】本発明の第３実施の形態における排他制御装置
の構成を説明するための図である。

【図８】従来の排他制御方法の動作を表す図である。

【符号の説明】

１０１〜１０ｎ プロセッサ ２００〜２０ｎ 排他制御装置 ２１０ 排他制御管理手段 ２２０ 排他制御管理テーブル ２３０〜２３ｎ ロック処理手段 ２４０〜２４ｎ 待ち処理手段 ２５０ 情報伝達手段 ２６１〜２６ｎ 機能モジュール ３００〜３０ｎ 共有資源

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセッサからの共有資源に対するロッ
   ク取得要求を受け付けロック取得を行うロック処理手段
   と、 このロック処理手段と並列に動作し、前記ロック処理手
   段によってロック取得できなかったロック取得要求につ
   いてロック取得のための待ち処理を行う待ち処理手段と
   を含むことを特徴とする排他制御装置。
2. 【請求項２】 前記待ち処理手段は、デッドロックの発
   生の検出を行い、デッドロックが発生している場合には
   前記待ち処理を行わないことを特徴とする請求項１記載
   の排他制御装置。
3. 【請求項３】 前記ロック処理手段から前記待ち処理手
   段へ前記ロック待ち処理に必要な情報を伝達する情報伝
   達手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の排
   他制御装置。
4. 【請求項４】 前記ロック手段と前記待ち処理手段とを
   一体とした機能モジュールを含むことを特徴とする請求
   項１記載の排他制御装置。
5. 【請求項５】 プロセッサから共有資源に対するロック
   取得要求を受け付ける排他制御管理手段と、 前記共有資源の占有状況を管理する排他制御管理テーブ
   ルと、 前記排他制御管理手段により生成されて、前記排他制御
   管理テーブルに対して前記ロック取得処理を行うロック
   処理手段と、 このロック処理手段によりロック取得できなかった場合
   に生成されて、前記ロック処理手段と並列に動作し、当
   該ロック取得要求についてロック取得のための待ち処理
   を行う待ち処理手段とを含むことを特徴とする排他制御
   装置。
6. 【請求項６】 前記待ち処理手段は、デッドロックの発
   生の検出を行い、デッドロックが発生している場合には
   前記待ち処理を行わないことを特徴とする請求項５記載
   の排他制御装置。
7. 【請求項７】 前記ロック処理手段から前記待ち処理手
   段へ前記ロック待ち処理に必要な情報を伝達する情報伝
   達手段をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の排
   他制御装置。
8. 【請求項８】 複数のプロセッサと、これら複数のプロ
   セッサに共有される共有資源と、前記複数のプロセッサ
   から共有資源へ排他的にアクセスするように制御する排
   他制御装置とを含む情報処理システムにおいて、前記排
   他制御装置は、 前記複数のプロセッサから前記共有資源に対するロック
   取得要求を受け付ける排他制御管理手段と、 前記共有資源の占有状況を管理する排他制御管理テーブ
   ルと、 前記排他制御管理手段により生成されて、前記排他制御
   管理テーブルに対して前記ロック取得処理を行うロック
   処理手段と、 このロック処理手段によりロック取得できなかった場合
   に生成されて、前記ロック処理手段と並列に動作し、当
   該ロック取得要求についてロック取得のための待ち処理
   を行う待ち処理手段とを含むことを特徴とする情報処理
   システム。
9. 【請求項９】 前記共有資源は複数部分に分割され、 前記排他制御装置は前記共有資源の分割数に対応して複
   数設けられることを特徴とする請求項８記載の情報処理
   システム。
10. 【請求項１０】 複数のプロセッサと、これら複数のプ
    ロセッサに共有される共有資源と、前記複数のプロセッ
    サから共有資源へ排他的にアクセスするように制御する
    排他制御装置とを含む情報処理システムにおいて、 前記複数のプロセッサからの前記共有資源に対するロッ
    ク取得要求を受け付けロック取得を行うロック処理ステ
    ップと、 ロック取得できなかった場合にロック待ち処理に必要な
    情報を保持する情報伝達ステップと、 前記ロック待ち処理に必要な情報に基づいてデッドロッ
    クの発生を検出し、デッドロックが発生していなければ
    ロック取得のための待ち処理を行う待ち処理ステップと
    を含み、 前記ロック処理ステップと前記待ち処理ステップとが並
    列に処理されることを特徴とする排他制御方法。