JPS60237568A - デ−タ処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、計算機のデータ処理システムに係り、特に複
数の計算機を組み合せて構成されるマルチ計算機システ
ムやネットワークシステムにおいて、バッファ記憶手段
（以下、単にバッファという。）に格納された出力デー
タを出力装置に効率的に出力処理するシステムに関する
。

〔発明の背景〕

計算機を利用して大量の情報を短時間で効率良く処理し
たり、遠隔地に伝達するシステムとして複数の計算機を
並列的に設置して構成されるマルチ計算機システムや通
信回線によシ結合された複数の計算機から構成されるネ
ットワークシステムがある。さらには、これらが単独に
存在するのではなく、マルチ計算機システムとネットワ
ークシステムを組み合せて多様化した種々の処理システ
ムが形成されつつある。近年の情報化社会においてはこ
れらのシステムの普及が一段と進むものと考えられる。

ここで、説明を簡単にするため、従来のデータ処理の形
態をマルチ計算機システムを例にとって説明する。第１
図に従来の一般的なマルチ計算機システムの例を示す。

このマルチ計算機システムはいわゆる分散形と称される
もので、各計算機２Ａ、２Ｂ、・・・・・・２Ｎのそれ
ぞれに独自の処理を分担させるものである。このような
マルチ計算機システムにおいては、処理の効率化を図る
ために各計算機２Ａ、２Ｂ、・・・・・・２Ｎの共通す
る処理手段、たとえばバッファやリンケージテーブルを
一個所にまとめておくメモリ（以下、これをグローバル
メモリという。）１が設けられている。このグローバル
メモリ１は各計算機２Ａ、２Ｂ、・・・・・・２Ｎから
自由にアクセスすることができる。各計算機２Ａ、２Ｂ
、・・・・・・２Ｎにはそれぞれの出力装置として、た
とえば磁気テープ記録装置等の出力ファイル３人、３Ｂ
、・・・・・・３Ｎが接続されている。

上記第１図の従来システムにおいて、各出力ファイル３
Ａ、３Ｂ、・・・・・・３Ｎにデータを格納する場合に
は、各計算機２Ａ、２Ｂ、・・・・・・２Ｎのデータ出
力要求によシ、それぞれ対応する出力ファイル３Ａ、３
Ｂ、・・・・・・３Ｎに個別的にデータを出力するよう
になっておシ、各計算機２Ａ、２Ｂ、・・・・・・２Ｎ
と各出力ファイル３Ａ、３Ｂ、・・・・・・３Ｎ間の交
叉的かつ個別的なアクセスは不可能となっているのが普
通である。なお、計算機２Ａ、２Ｂ。

・・・・・・２Ｎからの出力データは一旦記録用バツフ
ァ（第２図）に格納しておき、必要に応じてこのバッフ
ァから各出力ファイル３Ａ、３Ｂ、・・・・・・３Ｎに
出力されるという構成がとられる。

第２図に従来の記録処理システム（第１図）における一
つの系（計算機一台あたシの系）における処理の流れを
示す。なお、この例ではデータの連続的な記録を保証す
るだめに、２面のバッファ４−１．４−２が用意され、
これら二面のバッファを順次サイクリックに使用するも
のとする。まず、計算機には出力要求プログラム５が設
定されておシ、この出力要求プログラム５によって出力
データがバッファ４−１に格納される。このとき、格納
最終アドレス情報ＷＰがリンケージテーブル６に格納さ
れ、先に格納されている情報が更新される。

次に、更新されたリンケージテーブル６が参照され、も
し、バッファ４−１が満杯になっていたらバッファ４−
１の満杯表示を示すビットを′″１″にし、直ちに出力
ファイル３へのデータの出力を指示する出力プログラム
７を起動する（第２図、ＳＴ）。この出力プログラム７
は各計算機内に設定されている。

バッファ４−−１の満杯というイベントＳＴによシ起動
された出力プログラム７は、まず、リンケージテーブル
６を参照し、満杯表示ビットが＠ｌ”であるバッファ４
−１の格納データを出力ファイル３に強制的に出力させ
る。出力処理が終了した後、出力プログラム７はリンケ
ージテーブル６のバッファ４−１の満杯表示ピットを″
０”Ｋセットする。このセットによシバツファ４−１は
再び空き状態（すなわち、書込み可能状態）になるとと
もに第２のバッファ４−２の予備バッファとして待機す
ることとなる。以下、同様にしてバッファ４−１．４−
２を交互に（すなわち、サイクリックに）使用して出力
データの記録処理を行う。

上記従来のシステムの欠点は上述した記録処理を各計算
機ごとに形成される系単独で、したがって相互に無関係
に実行するという点にある。すなわち、出力データの種
類によっては特定の系の計算機に記録処理が集中して当
該計算機の負荷が重くなる場合があるが、そのような場
合でも、計算機の負荷の現状を全く考慮せず、システム
全体でみれば非常に偏った負荷状態になってしまうから
である。たとえば、第３図に示すように、出力ファイル
３への出力処理を除いた計算機負荷８に注目すれば、計
算機２Ｂが２Ａ、２Ｇに比べて相対的に多く、−刃出力
フアイル３への出力処理９についても計算機２Ｂに集中
するというような状態が生じる。かかる状態はマルチ計
算機によるデータ処理の効率を悪くするものであるとこ
ろから、極力負荷の分担が要求される。また、以上の問
題はマルチ計算機システムのみならず、ネットワークシ
ステムあるいは、マルチ計算機システムとネットワーク
システムとの組合せシステムにおいても同様である。

〔発明の目的〕

本発明はマルチ計算機システムやネットワークシステム
等の複数の計算機からなるデータ処理システムにおいて
、特定の計算機にのみ出力処理業務が集中しなしように
負荷を分散して平均化しうるデータ処理システムを提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明によるデータ処理シ
ステムは、マルチ計算機システムやネットワークシステ
ム等の複数の計算機からなるデータ処理システムにおい
て、各計算機に対する現在および将来の負荷状態を測定
・予測する手段と、この測定・予測の結果に基づいて各
計算機のうち相対的に低負荷であって所定の基準値以下
の計算機に代行処理命令を与える出力処理判定手段とを
備えた点に特徴を有する。

〔発明の実施例〕

次に、本発明による計算機のデータ処理システムの実施
例を図面に基づいて説明する。

第４図に本発明によるマルチ計算機システムの構成を示
す。なお、説明を簡単にするため、本実施例では３台の
計算機としたが、特にこれに限らず、一般に複数台の計
算機により構成されるシステムに本発明の適用が可能で
あることはいうまでもない。また、以下に述べる実施例
において、第１図〜第３図に示す部分と同様な部分には
同一の符号を附してその詳細な説明を省略する。

まず、第１図の従来システムとの比較において注目すべ
きは、マルチアクセス可能なバス１０が導入されている
点であシ、いずれの計算機２Ａ。

２Ｂ、２Ｃからでも任意の出力ファイル３Ａ。

３Ｂ、３０をアクセスすることが可能となっている。こ
の自由アクセス可能なバス１０を導入したことにより、
たとえば、計算機２Ｂで処理したデータを計算機２人が
代行して出力ファイル３・Ｂに出力することが可能とな
っている。どの計算機２が代行業務を行うかは、本実施
例においては一定の規則に従うようにしている。その規
則例を第５図に示す。

第５図（ａ）において、たとえば、計算機２人は計算機
２人自身で処理したデータを格納するバッファ４Ａの内
容を最侵先（レベルｌ）で出力する。

もし、バッファ４Ａに出力すべきデータがなければ、計
算機２Ｂで処理したデータを格納しているバッファ４Ｂ
の内容を出力する（レベル２）。さらに、バッファ４Ｂ
に出力すべきデータがなければ、計算機２Ｃで処理した
データが格納されているバッファ４Ｃの内容を出力する
（レベル３）。

同様に、計算機２Ｂが出力する優先レベルは、レベル１
がバッファ４Ｂルベル２がバッファ４Ｃ，レベル３がバ
ッファ４Ａ、また、計算機２Ｃが出力する優先レベルは
、レベル１がバッファ４０、レベル２がバッファ４Ａ、
レベル３がバッファ４Ｂである。

この規則によシ、計算機２八〜２Ｃは第５図（ｂ）に示
すように、２Ａ→２Ｂ→２Ｃの順でサイクリ。

ツクに、互いを補助する形を形成することになる。

なお、一般のｎ台マルチ計算機システムにおいても同様
にサイクリックな補助形を形成することができることは
いうまでもない。

第６図は、計算機２Ａ〜２Ｃでそれぞれ処理したデータ
を格納するバッファの構成例である。第６図において、
記録用バッファの単位は、１回の出力時のデータブロッ
ク単位と大きさを一致させている。各計算機２Ａ、２Ｂ
、２Ｃの記録用バッファ４Ａ、４Ｂ、４０は、それぞれ
、４ＡＮ。

４ＢＮ、４ＯＮまでのＮ面もっており、さらに、使用さ
れている面数（以下、使用中面数）Ｌｌ。

Ｌｓ、Ｌｓ（書き込まれた面数）がある基準値を超える
と強制出力させるロジックを、本例では採用しているが
、この強制出力基準値を、それぞれ、Ｍｓ　＋　Ｍ！　
＋　Ｍｓとし、該当するバッファを４Ａｍ　、４ＢＭ’
、４０ｍとする。

第７図は、各計算機２Ａ〜２Ｃ用のリンケージテーブル
６Ａ、６Ｂ、６０の構成を示す図である。

第７図において、出力表示フラグＦ’ｔｔ　””Ｆｉｍ
は、当該バッファに格納されているデータを出力中のと
きビットを１１２にするもので、出力中のバッファをリ
ザーブするのに使用する。出力依頼フラグＦ’ｇｔ〜Ｆ
’ｇｓは、出力すべきデータが当該バックアにあるとき
、ビットを″１”にするもので、このフラグがＯＮのも
のを、出力プログラムはサーチし、当該バッファのデー
タを該当する出力ファイルに出力する。第１低負荷基準
値α！〜α３は、出力可能か否かを判定する基準値で、
具体的には、出力処理による負荷を加味した全ＣＰＵ負
荷の平均値とし、第２低負荷基準値βｌ〜β３は、この
第１低負荷基準値αｌ〜α３の６０俤の負荷を基準値と
している。Ｌ、、１〜Ｌ、、３は、現在のＣＰＵ負荷測
定値をＬｐ１〜Ｌ、３　は、将来のＣＰＵ負荷を予測し
た値を示す。

ここで、ＣＰＵ負荷について説明しておく。計算機に対
する負荷の大小はその起動回数あるいは占有時間で評価
することができ、計算機の起動は結局においてその中枢
機能を司どるＣＰＵの起動であシ、シたがって計算機の
負荷の評価はＣＰＵの単位時間当シの起動回数あるいは
占有時間によシ行うことができる。そこで、本実施例で
はＣＰＵ負荷をもって各計算機２Ａ、２Ｂ、２Ｃの負荷
を測定することとし、よシ具体的なＣＰＵ負荷の測定な
らびに予測は次のように行われる。

すなわち、負荷測定は、各計算機に設けられたタイマの
周期起動信号を１秒間に１００回とし、この周期起動毎
に後述するＣＰＵ負荷測定プログラムによるカウント値
を「１」から順次カウントし、１秒間での起動回数すな
わち１秒間でのカウント値を基に、ＣＰＵ負荷り、を、 Ｌ、＝１００−（カウント値） としてめる。

また、ＣＰＵ負荷の予測は、現在のＣＰＵ負荷測定値Ｌ
１と前回の値り、ｏを基に、ＣＰＵ負荷の予測値り、を
、 Ｌ　＊　＝　Ｌ−＋　（Ｌ　−ｏ　Ｌ−）　／　Ｔでめ
る。ただし、Ｔは負荷の測定周期である。

つまシ、前回のＣＰＵ負荷測定値Ｌｍｏと現在のＣＰＵ
負荷測定値り、の差を測定周期Ｔで割ることによ＃）ｘ
−ｙ座標上のＣＰＵ負荷の推移の傾きをめ、その傾きに
よシ、次の測定周期の傾きを直線近似によシ予測するわ
けである。このような将来のＣＰＵ負荷の予測をマルチ
計算機システムにおいて行うことは従来にない注目すべ
き点であシ、単にＣＰＵ負荷の現在の状態のみに基づい
て分担させるものに比べてよシ一層の処理の効率化を図
ることができるものである。

ＲＰ　１〜ＲＰ、は、出力プログラムによシ出力し終っ
た位置、すなわち、読出し最終アドレス情報である。Ｗ
Ｐ１〜ＲＰ、は、前述のＷＰと同意である。

第８図は、各々の計算機２Ａ〜２Ｃが積極的に、自己以
外の計算機（例えば、自己を２人とするとそれ以外の２
Ｂ）が処理し、格納しているバッファの内容を出力する
場合の処理例である。本例では、これを、便宜上能動的
出力と呼ぶ。この能動的出力例を、第８図で説明する。

まず、計算機２人においてＣＰＵ負荷測定・予測プログ
ラム１２Ａが周期的に起動し、ＣＰＵ負荷を測定し、予
測し、測定値Ｌ１１、予測値り、ｌをリンケージテーブ
ル６Ａ上で更新する。このとき、ＣＰＵ負荷測定値Ｌ　
Ｍ　１およびＣＰＵ負荷測定値り、１のいずれか一方が
、第１低負荷基準値α１以下になったタイミングでバッ
ファ面数比較・判定プログラム１３Ａを起動する。起動
されたバッファ面数比較・判定プログラム１３Ａは、規
則（第５図参照）に従った処理（第９図の流れ図参照）
と、規則がなく使用されているバッファ面数Ｌ１〜Ｌ３
のうち最大のものを出力させる処理（第１０図の流れ図
参照）の２通シおよび、これらの組合せが考えられるが
、ここでは、規則に従った処理で説明する。

バッファ面数比較・判定プログラム１３Ａはバッファの
格納データ出力要求に応じてＣＰＵ負荷測定・予測手段
による測定・予測情報に基づき各計算機の負荷状態を相
対的に比較し、上記格納データを出力すべき出力ファイ
ルに対する出力処理を相対的に低負荷状態にある計算機
に処理命令を与える出力処理判定手段を形成するもので
ある。

よシ具体的に説明すると、次の通シである。

すなわち、バッファ面数比較・判定プログラム１３Ａは
、第９図に示すように、リンケージテーブル６Ａよシ、
現在使用されているバッファ面数Ｌ１〜Ｌ、を取シ込み
、まず、自系のバッファ（Ｌｌ　）を出力する必要があ
るか否かを判定する。

いま、バッファ面数Ｌ１＝０とすると、出力すべきデー
タが、バッファ４人にないので、バッファ４Ｂの状況を
判定する。ここで、バッファ４Ａ→４Ｂ→４Ｃの順で判
定しているのは、第５図の規則に従っているためである
。そこで、計算機２Ｂの現使用バッファ面数Ｌ２〉０で
あるとすると、バッファ４Ｂのデータを出力する必要が
あるので、バッファ４Ｂの出力依頼フラグのビットＦ２
２を０Ｎ（Ｆ＋＊＝”ｌ”）し、常時出力プログラム１
４Ａを起動する。

常時出力プログラム１４Ａの処理フローは、第１１図に
示す通シである。この常時出力プログラム１４Ａは、ま
ず、リンケージテーブル６Ａよシ、出力依頼フラグＰ！
１〜ｐ２ｓのうちＯＮＫなっているバッファはどれか、
を判定する。次に、自己の計算機のＣＰＵ負荷予測値を
判定し、第２低負荷基準値βｌ以下のとき、１〜にの数
のブロック（第６図参照）出力するよう出力量を増加さ
せる。

出力するとき、バッファをリザーブするため、出力中表
示フラグＰ１２を０Ｎ（Ｆｔｘ＝“ｌ＃）し、出力ファ
イル３Ｂに出力し、出方後、出カ中表示フラグＦｌ１ｍ
出力依頼フラグＦ’ｓｘに０″′をセリトン、現使用バ
ッファ面数Ｌ８、読出最終アドレスＲＦ　ｓをさらに更
新する。

以上によシ、低負荷であった計算機２人が、バッファ４
Ｂのデータを、出力ファイル３Ｂに出力する例の説明を
終わる。

なお、第８図の、強制出力プログラムＩＩＡ〜１１Ｃは
、高負荷状態が続く異常時に、データ消失を回避するだ
めのもので、出力要求プログラム５（第２図）が、デー
タをバッファに書き込んだとき、現使用バッファ面数Ｌ
１が、強制出力規準値Ｍ１を超えたと判定したタイミン
グで、起動され、ＬｌくＭｌとなるまで、データを、出
力ファイル３Ａに出力するプログラムである。

次に、各々の計算機が、自己の系列のバッファのデータ
出力を他の系列の計算機に依頼するという受動的出力の
例を第１２図〜第１４図で説明する。

プログラム構成は能動的出力例とほぼ同様であるが、本
質的に違うところは、能動的出力例にあったバッファ面
数比較・判定プログラム１３Ａ〜１３０の代わシに、Ｃ
ＰＵ負荷予測値比較判定プログラム１６を設けたところ
である。このプログラム１６は、第１１図に示す流れ図
で判るように、自己の系列のＣＰＵ負荷が低負荷基準値
α１以上でも起動され、自己系列のＣＰＵ負荷が出力可
能なときは自分で出力しくり、１≦α１のとき）、不可
能なときは、他の系列の計算機の出力プログラムを起動
するものである。このとき、起動する順序は第５図サイ
クリックサポート形によるものとする。一方、サイクリ
ックサポート形式によらず、全計算機の負荷のうち、最
も余裕のある計算機に出力依頼をする処理例を第１４図
に示しておく。

以上により、高負荷であった計算機２人の代わシに低負
荷の計算機２Ｂが、バッファ４人のデータを出力ファイ
ル３人に出力する例の説明を終わる。

このように、能動的出力動作と受動的出力動作を行うこ
とで、互に自己の系列の計算機のＣＰＵ負荷状態と他の
系列の計算機のＣＰＵ負荷の状態を双方向から判断する
ことによシ、第１５図に示すように、相対的にＣＰＵ負
荷の低い計算機が自系列のバッファの格納内容のみなら
ず、他の系列のバッファの内容の出力処理を行うことが
でき、しかもこのことを双方向からアクセスして行うこ
とになるので極めて正確かつ効率よ＜ＣＰＵ負荷の分散
化して処理することができる（第１８図参照）。なお、
第１５図、第１８図において、符号１５は出力ファイル
３八〜３Ｃへの出力処理を徐いたＣＰＵ負荷、１６は出
力ファイル３Ａ〜３Ｃへの出力処理に基づ（ＣＰＵ負荷
を時系列的に示したグラフである。

以上の実施例では、マルチ計算機システムを例にとって
説明したが、本発明のデータ処理方式をネットワークシ
ステムあるいはネットワークシステムとマルチ計算機シ
ステムとの組み合せシステムにも適用が可能である。た
とえば、第１６図祉はＬＡＮ　（ローカル・エリア・ネ
ットワーク）システムの例であシ、通信回線１８０ノ一
ド部分の各ステーション１７に各々計算機２を配置して
各計算機２の出力ファイル３にデータを出力する場合に
、各計算機２のＣＰＵ負荷に応じて業務分担することに
よ多負荷の平滑化が可能である。さらに、第１７図はパ
ケット交換機１９を中心として放射状に各計算機２を接
続した、いわゆる星形のネットワークであるがこの場合
にも同様にＣＰＵ負荷の分散による負荷の平滑化が可能
である。加えて、図示しないが、情報量が多くなれば各
ステーションの計算機を多重化して組み合せシステムの
構成がとられることも考えられる。この場合も同様であ
り、その他予想される組み合せは多々あり、ここでは個
々に示さないが、基本的には、本発明のデータ処理方式
を個々の要素に適用すればよいことになる。

その他の変形例として、上述の実施例においては第８図
に示すように強制出力プログラムＩＩＡ〜ｌｉｅ、ＣＰ
Ｕ負荷測定の予測プログラム１２Ａ〜１２Ｃ，バッファ
面数比較判定プログラム１３Ａ〜１３Ｃ０常時出カプロ
グラム１４Ａ〜１４Ｃｔ−各計算機２八〜２Ｃに個別的
にもたせたが、並列計算機数が多いものであったシ、特
に高速化を要求されないようなシステムにおいては、上
記各プログラムを別途設けたホスト計算機（図示せず）
によシ集中監理するようにしてもよい。このことによシ
各計算機の業務を増加させることができ、効率あるいは
処理能力の向上が期待できる。このことはネットワーク
システムに本発明を適用した場合にも同様であることは
いうまでもない。

さらに、上述の実施例では出力処理として磁気テープ装
置等の出力ファイル３への記録処理を考えたが、出力装
置としてはプリンタ、ＣＲＴディスプレイ装置等への表
示処理もあるので、本発明の応用は単に本実施例に止る
ものではない。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、各々のＣＰＵ負荷を
測定および予測することによシ、低負荷時にのみ、およ
び、低負荷の計算機でのみ、集中的に出力できるため、
全ＣＰＵ負荷のピークを増大させず、かつ計算機相互間
のＣＰＵ負荷格差を増大させず、全システムとしてＣＰ
Ｕ１荷を平滑化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマルチ計算機システムの構成例を示すブ
ロック図、第２図は従来のマルチ計算機システムのうち
の一つの系列内での処理内容を示すブロック図、第３図
は各計算機のＣＰＵ負荷の偏シ状態を示す説明図、第４
図は本発明の実施例を示すブロック図、第５図は各計算
機によるバッファ内容出力の優先順位の規則例を示す説
明図、第６図は各計算機に対応するバッファの内容を示
す説明図、第７図は各計算機のリンケージテーブルの内
容を示す説明図、第８図は本発明による処理のうちの能
動的出力処理の態様を示すブロック図、第９図はバッフ
ァ面数比較判定プログラムのフローチャート、第１０図
は規則性をもたない場合のバッファ面数比較判定プログ
ラムの流れの例を示すフローチャート、第１１図は常時
出力プログラムのフローチャート、第１２図は受動的出
力処理の態様を示すブロック図、第１３図はＣＰＵ負荷
予測値比較判定プログラムのフローチャート、第１４図
はその変形例を示すフローチャート、第１５図はＣＰＵ
負荷の平滑化の状態を示す説明図、第１６図はネットワ
ークシステムへの本発明の適用例を示すブロック図、第
１７図は他のネットワークシステムへの適用例を示すブ
ロック図、第１８図は本発明による平滑化の状態を示す
説明図である。 １・・・グローバルメモリ、２．２Ａ〜２Ｎ・・・計算
機、３．３Ａ〜３Ｎ・・・出力ファイル、４Ａ〜４Ｃ・
・・バッファ、４人１〜４ＡＮ・・・各バッファのブロ
ック、４Ｂ１〜４ＢＮ・・・各バッファのブロック、４
Ｃ１〜４Ｃｚ・・・各バッファのブロック、１２Ａ〜１
２Ｃ・・・ＣＰＵ負荷測定の予測プログラム、１３Ａ〜
１３Ｃ・・・バッファ面数比較判定プログラム、α−（
α１．・・・・・・α、）・・・第１低負荷基準値、β
濁（β１．・・・・・・β、）・・・第２低負荷基準値
。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 高２図 名４０ 噌５０ （（Ｌ） （１）） 楕６図 も１０図 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、時々刻々発生するデータを複数の計算機によシ各計
   算機に対応して設けられた複数のバッファ記憶手段を介
   して各計算機に対応する出力装置に出力処理するデータ
   処理システムにおいて、前記各計算機に対する現在の負
   荷状態を測定し、かつ当該各計算機に対する将来の負荷
   状態を予測する負荷測定・予測手段と、前記バッファ記
   憶手段の格納データ出力要求に応じて、前記負荷測定・
   予測手段による測定・予測情報□に基づき各計算機の負
   荷状態を相対的に比較し、前記格納データを出力すべき
   出力装置に対する出力処理を相対的に低負荷状態にある
   計算機に処理させる命令を与える出力処理判定手段とを
   備え光ことを特徴とするデータ処理システム。