JPS6024647A

JPS6024647A - システムの自律化資源管理方式

Info

Publication number: JPS6024647A
Application number: JP58130820A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Watanabe; 俊典渡辺; Koichi Haruna; 春名　公一; Hiroshi Motoyama; 本山　博司; Toru Nishigaki; 西垣　通; Koji Sasaki; 浩二佐々木; Teruo Yagata; 家形　輝夫; Yoshitaka Watanabe; 渡辺　慶孝
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1985-02-07
Also published as: US4890227A; JPH0460253B2

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、システムの処理能方向上と応答性向上の２目
標を自律的ｒ（実現することのできる資源管理システム
に係シ、主として計算様７ステムにおける上記２目標を
自律的に実現できる、プロセスユニットの資源への割シ
当てスケジューリング機能を実現する方式に開力゛る。

〔発明の背景〕

システムの資源管理方式の代表的クースとじて大型計算
機システムのＯ８の現状をみるとつざ゛の通シでらる。

大型計算機システムのオペレーテングシステムの中核の
ひとつでおる資源管理システムの目的は、計算機システ
ムの諸資源をできるだけ有効に利用して処理能力を向上
させると共に利用者からみた応答性を向上させることに
ある。この目的で従来多くの資源管理方式が提案されて
きた（たとえば、Ａ、Ｊ。

ＢｅｒｎｓＩｅｉｎ　＆　Ｊ、Ｃ，５ｈａｒｐ：　Ａ　
ｐｏｌｔｃｙ　ＤｒｌＶｅｎ　１９ｃｈｅｄｕｌｅｒｆ
ｏｒ　ａ　’ｌ’　ｉｍｅ　−３ｈａｒｉｎｇ　３ｙｓ
ｔｅｍ、　Ｃｏｒｒｍ　、　ＡＣＭ、　ＶＯ’−１４ｔ
４２、　ＰＰ、　７４〜７８　（１９７１）　、、　Ｈ
，Ｗ、　Ｌｙｎｃｈ　＆　Ｊ、　Ｂ、　Ｐａｇｅ　：　
ｒｌ”ｈｅＯ８／ＶＳ２几ｅｌｅａｓｅ　２　Ｓｙｓｌ
ｅｍ　ｌ’ｊｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｍａｎａｇｅｒ、　Ｉ
ＢＭＳ）’Ｓｔｅｍ　Ｊｏｕｒｎａｌ　、Ｖｏｌ、１３
．Ａ４．　ｐｐ、　２７４−２９１　（１９７４）　、
　）これらの提案の中では、上記２目標を満足させるた
めに、各資源の利用率や各プロセスユニット（オンライ
ンシステムではトランザクションと呼ばれ、バッチ処理
システムではジョブと呼ばれ、ＴＳＳシステムではコマ
ンドなどと呼ばれるプログラムの単位のこと）に供給さ
れる資源サービス量を定期的に測定し、その値があらか
じめ設定した目標値やサービス目標関数から外れた度合
に応じた制御行動を取るようになっている。さらにここ
ではシステム一般にこの種のソフトウェアをソフトウェ
アユニットと呼ぶことにする。

ただし、この制御行動を取らせるためには、サービス目
標関数の形状を指定するためのパラメタをはじめ種々の
パラメタ値を設定する必要がある。

第１図はこの状況を示すものである。計算機システム（
１００）には、多様な性格のプロセスユニツ）　（１１
５）の集まり（１１０１が入力されてくる。上記２目標
を満足させるために、資源の利用状況などをはじめとす
る種々のモニター情報（１２０）を取シ、計算機室の管
理者（１３０）は、マニュアル（１４０）を参考にして
、資源管理方針パラメタ（１５０）を最適化してゆく必
要がある。

しかしながら、処理せねばならないプロセスユニットの
性質は安定したものでは無く（時間と共に量や性質が変
化する）、パラメタを変化させた場合に上記２目標の満
足度がどのように変わるかは不確定であシ、パラメタの
最適化はきわめて困難である。たとえ可能であったとし
ても計算機への娼末接続数の改変や、柔メモリーの増設
等をおこなった場合には、ＰＪ度最適化をおこなう必要
が生じる。

〔発明の目的〕

本発明の目的はシステムのソフトウェアユニットや、シ
ステム構造の変化等に自律的に適応できる資源管理方式
を提供することにｓｂ、主として処理スべきプロセスユ
ニットの性格や計算機システム構造の変化に自律的に適
応できる資源管理方式を提供することによシ、従来方式
の持つ、上述した石点を克服することにおる。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明１１Ｃおいては゛ム
１舞俵等のシステムの内部状態やプロセスユニットの状
態がろる状態になっている場合に、ある資源管理方式を
用いたら、結果として上記２目標の満足状況はある状況
になった”という事実を、システムの運用を通じて経軟
的に蓄積して知識ベース化する。現在のシステムの状態
に対して有効でるると思われる過去のｂｈを知識ベース
から引き出して利用すると共に、髪）たに経験した事実
を知識ベース内の過去の経験的事実の内であまシ有用で
ないものと交替させるという進化論的な手段を利用する
ことによって知識ベースの内容を改良し、資源管理能力
を自律的に向上させる、〔発明の実施例〕以下、本発明の対象とするシステムの桟敷的ケースとし
ての計算機システムの実施例について第２図以下を用い
て具体的に説明する。

第２図は本発明を用いた計算機システムの自律化資源管
理方式の機能格成を示すものである。

２００は計算機２１０に入力される未処理のグロセヌユ
ニツ）群、２５０は処理済みのプロセスユニット群を表
わす。分類機能２０５は、２００の敦素を、いくつかの
クラスに分類する。その方法としては処理時間や使用す
るメモリー量をあらかじめプロセスユニット毎に与えて
おき、これを利用して分類する方法、実際にプロセスユ
ニットを笑行させて、その特性をｂ１測する方法などが
可能でるるか、いずれの方法を用いてもよい。

分類されたプロセス二二ッＨａｔ、Ｉａ中２１５〜２２
５に示した、各クラスに対して用意されたバッファ（保
管空間）上に待行列を作る。

２３０〜２４０は、計算機内の資源（以下リソースとも
よぶ）であシ、例えば実メモリ、ｃｐｕ。

入出力チャネル、外部記憶装置等である。

各プロセスユニットは、資源２３０〜２４０をめぐって
競合する。この競合を調整するのが、２６０に示した自
律化資源管理機能の役割シであシ、知識ベース２６５．
スケジューラ２７５．資源利用方針指示機能２７０から
なる。知識ベース内には、計算機やプロセスユニットの
状態がめる状態Ｙになった時、資源オリ用方針Ｕを使用
した結果、計算機システムの動作の良否の指標がＪとな
ったという紅組的知識がコードの形で蓄積されている。

２７０は、現在観測されている状７１ｊＡ　Ｙを用いて
このコードの中から適当なものを呼び出し、その上に記
述されている方針Ｕを自律的に若干変異させＵとする。

スケジューラ２７５は方針Ｕにもとづいて２１０内に発
生する競合を解消する。

このためスケジューリング時点においてリソース２３０
〜２４０の各々の使用を狗っているプロセスユニットの
内、いずれのクラス（２１５〜２２５）に属するプロセ
スユニットに各リソースを使用させるかを決定する。２
７０は方針Ｕをあるル」間長だけ採用した後に、この期
間内での計算機の動作の良否を評価して評点Ｊを作成し
、Ｙ、Ｊ、Ｌｌを主要内容とするコードを作成し、２６
５に収納する。２６５内に収納できるコードの数には制
限が設けられておシ、収納余裕がある場合にはそのまま
収納されるが、収納余裕が無くなって場合には、後述す
る方法によって２６５内の特性の悪いコードを消去し、
そこに収納する。

これによって、２６５内のコードは次第に淘汰され、有
効な資源利用方針が２６５内に自律的に形成される。

なお図で、２９１と２９３はプロセスユニットの流れを
示しておシ、２９６と２９７は（ｉ報を表わしている。

、２９６は資源オｌＩ月状況等Ｍ−ｒ算機内の状況およ
びプロセスユニットの状況に関する情報、２９７はスケ
ジューラ２７５による資源割シ当て指令情報を表わして
いる。

第３図は、計算機２１０内に発生する状況を模式的に表
現したものである。

図は時間軸、リソースＲ１−ＦＬ、を配列した軸。

リソース利用状況（例えば、リソースの単位時間あたシ
の利用率）を弄わす軸よシなるグラフ表示からなってい
る。図には時刻Ｔ。＊　’１１　＋　Ｔ２での各リソー
スの利用状況が３３０，３４０，３５０に示しである。

ある時点で計算機に入力させたプロセスユニット３６０
は、計算機内で処理され、処理完了後に３８０に示した
ように計算機外の処理に移る。

３６２はリソースＲ１をある時間使用したことを示す。

３６４は、Ｒ２の使用待ち、３６６はＲ２の使用、３６
８はＲ３使用待ち、３７０はＲ３使用、３７２はＲ３使
用待−ち、３７３はＲ３使用。

３７４はＲ３使用待ち、３７６はＲ３使用、等を表わし
ている。

−３９０は別のプロセスユニットを表わしている。

計算機システムの資源龜理の目的は、処理能力の向上と
応答性の向上でめシ、前者Ｆｉ髄源ＲＩ＋ＲＩ２　、・
・・、ＦＬ、の利用率の同上、すなわち図中３３０．３
４０，３５０のグラフ）の面積（ハツチで示した）が、
各リソースについてできるだけ犬となるようにすること
によって達成できる。後者の応答性は、処理をうけるプ
ロセスユニット（３６０，３９０等）が、リソースを利
用した正味の時間（図中３６２，３６６．３７０，３７
３゜３７６の状態にめった時間）に比して、処理待ち時
、間（図中３６４，３６８，３７２．３７４）と正味時
間との合計値がどの程度延長したかケ示ず膨張率の分布
パラメタ、たとえは、平均値や分散値をできるだけ小さ
くするようにすることによって達成できる。

さて、時点Ｔ。からＴ２に至る期１ｂ４を考える。

期間長を適当に辿べばこの期間におけるＲ１〜Ｒ，の資
源オリ用￥と、プロセスユニットの膝張卑の分布パラメ
タとは、大まかにみて、時点Ｔｏ近辺での計Ｘｔａの状
態（たとえば、各リソースの利出車）とプロセスユニッ
トの状態（たとえば、第２図２１５〜２２５内のプロセ
スユニットの量や、その増減傾向値）と、時刻Ｔｏから
Ｔ２の間で採用した資源利用方針によって定まると考え
ることができる。

この点に着目して、本発明においては、これらの諸量の
関係を経験的に知識化して利用する。

第４図は、資源利用方針指示機能（第２図２７０）が作
成する指示の一例を示すものである。本例では指示は図
に示すマトリクスの要素α目　（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜
ｎ）であシ、各リソースについてのα１ｊの合計値は１
．０（Στ−！　舶Ｊ＝１．０ｆｏｒ　ａｌｌ　ｊ　）
となっている。例えば、図の第１列（４１０）の意味は
、リソースＲ１を、クラスＡｔ。

Ａ２．・・・、Ａ□に割シ当てるについては、その比率
がα１１　＋α１２＋・・・、α１１に近づくようにせ
よということである。

第２図２７５のスケジューラは、この指示をできるだけ
守るように、第２図２１５〜２２５内のプロセスユニッ
トをリソース２３０〜２４０に割第５図は、第２図２６
５の知識ベースの内容の一例を示している。

５００は、コード５６０〜５６２の各項目の内容を説明
するために記載した見出し行である。

図に示すように、コードは次の内容７ノ・らなっている
。

プロセスユニット状態（５１０）　：第２図２１５〜２２５内のプロセスユニットの数とその
増減傾向値を計測したものを記入する部分である。計測
対象の動きは高周波震動を含むので、移動平均法等を用
いて高周波成分を除去したものを記入する。具体例につ
いては後述する。

プロセスユニット、をクラスＡｔ　、　Ａ２　、・・・
、Ａ、ａに分けるのは第２図２０５の役割シであるが、
方法としては、あらかじめ計Ｕ機利用渚にプロセスユニ
ットの性質を記述する情報を与えてもらって、これを用
いてクラス分けする方法と、プロセスユニットを若干時
間実行させ、実行時の状況を観測して分類する方法とが
ある。

第６図は前者の方法の一７例を示すもので１、例えば図
中６００に示すように、所要メモリーが５１２ＫＢ以下
で、計算時間が１分以下のプロセスユニットであればク
ラスＡＩ　であると利用者に記入させる。　、後者の方法を取る揚台には、例えば第２図２１５のクラ
スＡ！を、クラス分類未完了のプロセスユニット用とし
ておき、クラスＡ！内の要素は他のクラスに比して高い
優先権でリソースＲ１〜Ｒ，。

を使用できるようにしておき（ただし、ある定められた
時間長についてのみ）、クラスＡｌのプロセスユニット
を、その実行結果によってクラスＡ２〜Ａ、のいずれか
に分類するという方法を取れば良い。

第５図のコードにおける計算機の状態（５２０）　：第
２図２３０〜２４０に示した計算機リソースの利用率を
記入する。Ｒ１はｃｐｕ、Ｂ２は実メモリ、Ｒ３はチャ
ネル、Ｒ４はディスク％Ｒｓ〜Ｒ，ｉｄ後述する集合費
源に対応させることが出来る。

利用率の定義を第７図を用いて説り」する。Ｒ１嘗。

槻システムの任意のリソースは、任忌の時点を取ってみ
ると使用中、未使用中のいずれかの状態にある。このリ
ソースの時刻ＴｏからＴ２の間の利用率とは、時刻ｌ１
ｌｏからＴ２の間を喘定の時間間隔でサンプリングした
時の、リソースが使用中であった割合を示すものでるる
。ただし、この方法は基本的なものであシ、移動平均法
等を用いる各種の方法が可能である。

第８図は、上述した呆合資源利Ｆ＋−Ｊ率の説明図であ
る。プロセスユニットの中には、める気源のあつまシ全
体を同時ら占有しないと処理の進められＡいものがある
。集合資源とは、このような複数個の資源のめつまシを
新たに１１１−のに源としたものである（図中８００，
８１０）。資諒第１」用率とは、その集合資源内のリソ
ースのいずれかが使用されている確率である。逆にもえ
は、その集合敷源内のすべてのリソースが同一時点で使
用されていない確率をｇとした時、１．０−　ｇが集合
資源利用率となる。

第５図のコードにおける評点（５３０）　：るる時刻Ｔ
ｏからＴ２の間の計算機システムの動作の良否を計測し
て作成した評点を記入する。

評点はＪＩ、Ｊ２の２値を記入するが、通常はＪ、＝Ｊ
、とする。その詳細は後述する。

評点の作成法の一例を第９図に示す。この例では、時刻
Ｔ。からＴ２の間での計算機システムのスループット値
と、プロセスユニット処理時間の膨張率との関数として
評価値Ｊｌ　（＝Ｊ２　）ｆｒ決定する。スループット
値が８０以上、平均膨張率が１０以下の時は、９２０に
示すように、評点が５とされる。本笑施例では、特性が
良い程、評点は小さくすると定めておく。

スループット値の計算法を第１０図に示す。図に示した
ように、時刻ＴｏがらＴ２の間のサンプリング時点で各
リソースＲ＊　＋　Ｒ２＋　Ｒ３＊・・・。

Ｒ１の使用不使用を調査し、各リソースのこの期間での
利用率Ｖ’（ＲＪ　）をめる（チ表示）。スループット
値は、この値を用いて、Σｒ、１βｊ−ｖ（Ｒｊ　）と
して与えられる。ここにβ１はあらがじめ与えておく正
の定数である。

平均膨張率とは、プロセスユニットが所望のリソースを
待ち無しに利用できる場仕の総処理時間に対する、実処
理時間の比率すなわち個々のプロセスユニットの膨張率
の平均値である。第１１図にその説明をおこなう。図で
、１１００．１１１０等はプロセスユニットの処理経過
を示すものである。

図の１１０２はプロセスユニット１１００の計算処理開
始点、１１０４は処理終了点である。１１０５等の実線
部はリソース使用中であることを示し、折線はリソース
使用中ちを示す。時刻ＴｏからＴ２の間での平均膨張率
は、この時間帯で終了したプロセスユニット（図では１
１００，１１１０，１１２０゜１１３０．１１４０，１
１５０　）の各々について計算した膨張率すなわち全処
理時間（実線部子折線部）÷正味処理時間（実線部）の
値を平均したものである（チ表示）。

上記以外にも、評点の作成の仕方はいろいろ存在する。

平均膨張率は、処理要求を田しているプロセスユニット
の数に相関して変化するという点で評価指標に備わって
いるべき安定性を欠くという難点がある。この難点を軽
減するには、個々のプロセスユニットの膨張率が、平均
膨張率からどのくらい隔っているかを示す尺度、たとえ
ば膨張率の標準偏差値を平均膨張率のかわシに使用すれ
は良い。よシ詳細な評価をおこなうには、第４図Ａ４−
Ａｍの各クラスごとに第９図の平均膨張率軸を作成し、
第９図を多次元化するという方法をとれば良い。

第５図のコードにおけるテリトリポテンシャル関数用パ
ラメタ（５４０１：第２図２７０の資源利用方針指示機能は、知識ベースか
らコード（ルールとも言う）を読み出したシ、知識ベー
スにコードを書き込んだシする。

読み出し、書き込みのために、各コードに、２つのテリ
トリポテンシャル関数ＰＫ　（Ｙ、Ｙ、Ｊ＋。

ｔ、ｒ、、（１）、Ｐ２　（Ｙ、Ｙ、Ｊ２　、ｔ、ｒ２
゜α）を随伴させておく。パラメタ’１　＋　”２　＋
　α。

ｔはこれらの関数で使用され、’１　＋　ｒ２　ｒ　α
≧Ｏであるう第１２図はこれらの関数を視覚化したもの
である。

図で、たて軸Ｐ、は関数値、横軸ＹＵルールの条件部の
要素すなわち第５図５１０と５２０の項目を要素とする
ベクトルの空間である。第１２凶Ｙは、このベクトルが
１次元空間の場合を・示している。図では２つのルール
に対応した合計４個の関数が表示しである。点Ｙ、、Ｙ
２は２つのルールの条件部のベクトルＹの図示である。

ルール１の関数は１”ＩＩとｐ＋２、ルール２の関数は
Ｐ２１とＰ２２である。上記パラメタ’＋　＋　’２　
＋　α、ｔを変えるとこれらの関数の形を変えることか
できる。

関数Ｐ！π、Ｐ２１は知識ベースからルールを吋び出す
時に使用する。今仮に知識ベース内にはこれら２つのル
ールしか存在しないと仮定し、第２図２７０の資源利用
方針指示機能がｔｉ測した、プロセスユニット及びｉ−
ゆ堰の状態を記述するペクトルがＹであったとする。

点Ｙにおいて関数Ｐ１が最小となるのはルール２の方で
ある。よってルール２を呼ひ出して使用する。（実際に
は、Ｐｌ値の小さいルールな松舷個選び、その中から乱
数によってひとつを選択するという確率的方法を用いる
ことによシ、アまシ有効でないルールであるにもかかわ
らず、たまたま良好な特性を示したようなものが、繰シ
返し呼び出されることを防止する）。

次に、ベクトルＹのもとでよび出したルール２を制御に
使用した後に再度知識ベースに収納する場合の説明をお
こなう。知識ベース内にルールの収納スペース（第５図
５６３，５６４）が存在する時には、そこに収納する。

収納スペースが無い場合には、点Ｙにおいて関数Ｐ２の
値が最大となるルール（図ではルール１）を追い出し、
そこに収納する。

図示したように、ＰＫとしては単一の最小値をもつ関数
を、Ｐ２としては単一の最大値を持つ関数を使用するこ
とによシ、Ｙと類似のＹを持ち、かつ特性の良いルール
をよび出すこと、及びＹと類似のＹを持ち、かつ特性の
悪いルールを追い出す（淘汰する）ことができ、知識ベ
ースは使用される都度、洗練されてゆく。

関数Ｐｉ、Ｐ２の具体的定義は祉々考えられるが、ここ
で−例を示す。

ＰＨ（Ｙ、Ｙ、Ｊｌ　、ｔ、ｒｌ　、　α）ｉ：’、（
ｙ、　ｙ、　Ｊ２　、’　、’２　＊　”　１式中・Ｊ
−・Ｘは評点Ｊｌ　、　Ｊ２の最大値あるいはそれよ多
若干／ＩＸさい値（第９図の場合、たとえばＪ。、、＝
　９９とすれば良い）を示す定数でめシ、Ａ（ｒ、Ｘ）
は、ベクトルＸの距離（ノルム）をめる関数で、１、Ａ
（ｒ、０）＝０である。ｒ＝（’ｔ　＋　ｒｚ　）＋　
Ｘ＝（Ｘ１＋　Ｘ２　）Ｏ場合（Ｄ−例として、Ａ（ｒ
、Ｘ）−ｒ＋１Ｘｔｌ＋ｒ２１Ｘ２１が可能である。こ
こで１ｘｓｌはＸ！の絶対値である。「は距離算出の際
の重み係数となっている。

パラメタｔはルールの年令であり、知識ベースへのルー
ルの収納操作がおこなわれるたびに１才加齢される。パ
ラメタαは、ｔを関数Ｐ、、Ｐ２の値に反映させるため
の係数で、ｔの増加と共に、第１２図で、関数ｐｔｔ　
＋　ＰＩ３が上方向に移動してゆく速度を支配する。こ
れによって、年令の大きいルールは呼び出しに＜＜、追
い出され易くなってゆく。すなわち忘却されてゆく。α
を大とすると忘却速度は犬となる。

Ｐ！とＰ２の頂点（Ｙ＝Ｙの点）は、年令ｔ＝００時Ｐ
！±Ｊｒ　、Ｐ２　＝Ｊｚ　となる。ここでＪ、、Ｊ２
は第５図図示の評点５３０に示したものである。また、
ＹがＹから離れるとＰ、は増加、Ｐ２は減少する。ｔ→
閃となるとＰ　ｔ　＝　Ｐ　２　＝Ｊ−−−に漸近する
。

第５図のコードにおける制御信号（５５０）　：計算機
の資源利用方針に関する情報が記入される部分でらる。

利用方針の与え方も様々のものが考えられる。その−例
を第１３図に示す。

図で、１３１０〜１３４０は第４図に示した資源利用方
針を示すマトリクスと同じ形のものである。

本例は、あらかじめ典型的な方針マトリクス１３１０　
。

１３２０．１３３０等を記憶しておき、実除のマトリク
ス１３４０は、これらの腺形和として生成する方式とな
っている。Ｗ！〜Ｗｋ　（１３５０〜１３７０１は重み
である。

Ｗ１〜ｗｋを種々に変えると様々の資源利用方針を生成
することができる。第５図５５０音り分ではこ−れを指
示するようになっている。ここで性急を要するのは、Ｗ
１＋〜Ｗｋの値をどのようにすれば良いかが不明であシ
、計算機運用を通じて学習せねばならないという点でり
る。

５５０ｓには、”１〜Ｗｋ以外のいくつかのパラメタも
記入される。これが図ではｄと記しである。ｄの一部は
、重みｗ、、ｗｋに↓る資源利用方針札示を何秒関与え
つづりるかを示すパラメタや、計算機の状態、たとえば
資源利用率算出のための移動イ均法の中で使用する平滑
化パラメタ等を含む。これらのパラメタの値の設定が困
紐な場合には、１みＷ！〜ｗ、［対するのと同じように
学習させる方法を取る。

第５図の知識ベースにおけるデフォルトルール（５６０
）：条件部のベクトル（５１０，５２０部）に傘が記入され
ている。傘は任意の実数との距離が０である仮想数値で
あると定めておく。前述の関数Ａ（ｒｌ、Ｙ−Ｙ）にオ
イテ、例えばＹ＝（’ｙｔ。

中１．Ｙ＝（中、ｙ２　）ならば、Ａ＝Ｏとなる。

すなわち、デフォルトルールの条件部のベクトルＹは、
他のいかなるベクトルＹとも、距離０となる。次にＪｌ
＝９０（これはＪ、９．に近い値であれば伺でも良い）
、Ｊ２＝０．α＝０でおる。

前述の関数Ｐ、、Ｐ２の定義にこれらの値を与えると、
本ルールに関するＰ＋　、Ｐｚは、任意のベクトルＹに
対して、年令ｔに依存せずＰ！＝９０゜Ｐ２＝０となる
ことがわかる。すなわち、本デフォルトルールは知識ベ
ースから呼び出しにくく、また追い出されにくいが、い
かなる状態ベクトルＹによっても呼び出すことは可能に
はなっている。

別の言葉で１えば、本ルールは、他の良好なルールが無
い時に代用ルールとしての機能を果たすことかできる。

第５図図中５６０の行の５５０夕Ｉ」に示したように、
（Ｗ、、Ｗ２．・・・、”ｋ）＝　（１，０，０，０゜
・・・、０．０）とを）らかじめ摺：き込んでおけ、ば
、他に良好なルールが無い隻１合には本デフォルトルー
ルがよび出され、第１３図＋１３１０の資源利用方針マ
トリクスを用いた餞源管理を指示し７てくれる。

ｆｉ５１ａの知識ベースにおけるその他のルール（５６
１，５６２）　：条件部のベクトル（５１０，５２０部）をはじめ、独々
の情報が記入されている。これらは、経験的事実の蓄積
されたものでな）る。ト１中５６１の意味は次の通９で
るる。

プロセスユニット状態が（５０、＋１　、２０　。

−２，・・・、１０．＋５）、計算機の状態が（０，８
゜０．９．０．７．０．３□　０．１．・・・、０．２
）である時、制［有］信号として（０，７、・・・、０
．１．ｄ’　）を使用した資源管理をおこなったところ
、評点はＪ、−Ｊ２＝５０となった。このルールのテリ
トリ関数用パラメタは（’１’＋　’２’＋　α′、１
）である。

ここで％　’ｌ’ｌ　’２’ｌ　α′等はある定数値と
なっているが、その詳細表示は略しである。１はこのル
ールの年令が１才であることを表わしている。

第１４図は、第２図２７０に示した資源利用方針指示機
能の動作フローチャートである。

計算機システムの始動の際、先ずプロセスユニットの状
態と計算機の状態とを記憶するエリアを初期セット、例
えばθセット、する（１４０５）。

このエリアを以下８Ａとよぶ。ＳＡの内容は、第５図５
１０．５２０の部分と相同である。

次に、ＳＡの内容を用いて、知識ベース検索用のキーＹ
を作る。ＳＡが第５図５１０，５２０の部分と相同であ
るので、ＳＡの内容をＹであるとみなせばよい（１４１
０）。

次に、上記で作成したキーＹを用いて、知識ベースを検
索し、ルールをよび出す（１４１５）。知識ヘース内の
各コードについて、その条件部のベクトル（第５図５１
０，５２０）Ｙ、及び他の情報（第５図５３０，５４０
部）を用いて定義されるテリトリポテンシャル関数ＰＫ
に、Ｙを代入した時の値の小さいものからあらかじめ定
められたいくつかを残し、その内からランダムにひとつ
を選ぶことによってよび出すルールを決める。

次に、呼び出したルールの変異作成と資源利用方針マト
リクスの設定（１４２０）をおこなう。呼び出したルー
ルの右辺の制御信号部（第５図５５０１　。

の重みＷ１〜Ｗｋ、その他を、乱数を用いて変異させる
。例えば重みについてはＷＪ（ＮＥＷ）＝ＷＪ（ＯＬＤ）　＋Ｗ・δとする。こ
こにＷＪ（ＮＥＷ）は、変異後の重み、Ｗｔ　（ＯＬＤ
）は変異前の恵み、Ｗはあらかじめ力えた定数、δは−
１から１の間の１様乱数である。

こうしてめたＷＪ　（ＮＥＷ）（ｊ＝１．２゜・・・、
ｋｌを用いて、第１３図で説明した方法によシ、方針マ
トリクス（第１３図１３４０　）を決める。

重み以外のパラメタすなわち、第５図５５０のｄの要素
である、制御時間Ｔ、計算様の状態をモニターするため
の移動平均式のパラメタ（例えば、指数平滑法を使う揚
台には、平滑化定数ρ）についても適轟な方法で変異さ
せる。以下、説明のために変異結果をＴ（ＮＥＷ＋、ρ
（ＮＥＷ）と表記する。ただし、これらのパラメタに法
外な値を取らせないために、上限、下限値を設けておき
、この範囲を外れたら上限か下限値かに戻してやる等の
操作が一般には必要である。

次に時間計測タイマーをＯセットする（１４２５）。

以下、計Ｊｉｆｆシステムの持っている特定のサンプリ
ング周期ごとにスケジューラを起動するか否かを判定し
、スケジューラ起動周期ごとにスケジューラを起動する
（　１４３５　）。スフジュール周期が５０サンプリン
グ周期と定められていれば５０サンプリングに１回スケ
ジューラを起動する。スケジューラの動作は第１５図で
説明する。次に状態モニター指標を作成し、エリアＳＡ
にかきこむ（１４４０１゜状態モニター指標の一例とし
て、ｃｐｕ利用率を取り６げ、その算出方法を以下に述
べる。

状態モニターをおこなう理由は２つある。ひとつは、知
識ベース検索用キーＹを作るためであシ、他は資源利用
方針の良否の評点Ｊ！、Ｊ２を算出するだめのスループ
ット値等を算出するためである。前者は、比較的短期間
の間の対象の状態あるいはその変化に着目するのに対し
、後者は比較的長い時間での傾向に着目する。そこで各
々の目的に応じたモニター指標の算出法が必要である。

ｃｐｕ利用率を例に取って、移動平均法、特に指数平滑
法を用いたモニタ一方式を示す。これは次に示す方法を
用いるものでおる。

ＵｅｐＨ（す＝ρ−ｕ（ｔ）＋　（１−ρ）　Ｕ、、、
　（ｔ−１１ここで、Ｕ、ｐ、（ｔ）は、モニタ時点ｔ
でのｃｐｕ利用率の移動平均値、Ｕｅｐア（ｔ−１）は
１回前のモニタ時点でのｃｐｕ利用率移動平均値、ｕ（
ｔ）は０か１を取る変数でオシ、モニタ時点ｔでｃｐｕ
が使用中でおれば１、使用中でなければ０となる。

ρは平滑化定数とよばれるものでめシ、上述したρ（Ｎ
ＥＷ）を用いる。この方法の利点は、１回前の値Ｕ、ｐ
、　、（ｔ　−１）をエリアＳＡに記憶しておけば、簡
単に現在の値Ｕ−ｐ−（’）をめることができるという
点であシ、過去のあるル」間内でのｕ（ｔ）を多く記憶
する必要は無くなる。

さて、ρは０と１の間の数でるるか、式かられかるよう
にρ→１とすると時刻ｔからみて近い過去の期間でのｃ
ｐｕ利用率がめられる。ρ→０とすると遠い過去からの
長期間でのｃｐｕ利用率がめられる。

以上よシ、例えば　ｏ、ｏｌ、４ρ！≦０．０２゜０、
１イρ、４０．２なる平滑化定数ρｌ、ρ２を使用して
ＣｐＬ１利用率の移動平均値を２系列求め、前者は評点
作成のためのスループット値の算出用、後者は知識ベー
ス検索用キーＹの算出用に用いれば良い。

ρ１．ρ２は、第５図５５０部のパラメタｄの要素とし
ておき、上記の範囲内で変異させたρＩ（ＮＥＷ）、ρ
ｚ　（ＮＥＷ）を実際には使用する。

次いで、制御インタバルが、図中１４２０で設定した時
間長Ｔ（ＮＥＷ）をオーバーしたか否かをしらべる。オ
ーバーしていなければ、１４３０に戻る。オーバーして
おれば制御特性値の算出（１４５０）をおこなう。具体
的には、第９図で示したスループット値と、平均膨張率
をめる。上述した移動平均法でこれらの値をオンライン
的に計算しである場合には、その値を使用すれば艮い。

そうでない方法を用いている場合には、１４２５でタイ
マーをθセットしてから、Ｔ（ＮＥＷ）の時ｔｉ］が経
過する間での種々のデータを別途記憶しておき、これを
用いてめる。

次に請求まった制御特性値を用いて、例えばあらかじめ
用意した第９図の表を用いて制御特性の評点Ｊｌ　、Ｊ
２をめる（　Ｊ　ｔ　＝　Ｊ２　とする）。

次いで、知識ベースに収納するルールを作成する。

収納するルールの条件部（第５図５１０，５２０）のベ
クトルは、第１４図１４１０で作成したベクトルＹとす
る。評点（第５図５３０）は上記でめた値とする。テリ
トリ関数用パラメタ（第５図５４０）の内’！＋ｒ２Ｆ
ｉ、第１４図１４１５でよび出したルールのものをその
まま使用する。パラメタαは、評点Ｊ！が小ならば（制
御特性が良好たった時）小とし、長い間忘却されないよ
うにする。逆に評点Ｊ！が大ならαは大とし、早く忘却
させる。このためにはαを次式で定めれば良い。

α＝α、、＋Ｉｌ＋（α□８−αゎ１ｍ）　”Ｊ□８ここで、α１亀、、α、１８はあらかじめ与えら才した
αの最小、最大値である。年令ｔを０とする。

制御信号（第５図５５０）部には、第１４図１４２０で
めた変異後の情報Ｗｊ＜ＮＥＷン。

Ｔ（ＮＥＷ）、ρ（ＮＥＷ）等をかき込む。

以上の操作によって、収納するルールの作成が完了する
。その作成法から明らかなように、このルール上には、
プロセスユニットや計ｎ機がいかなる状態のときに、こ
のルールを呼び出したか、その時に採用した制御信号は
いかなるものであったか、その時の制御の評点はいかな
るものであったか等の情報が記入されている。

そこで、次に、このルールを知識ベースに収納する（１
４６５１゜知識ベース内に収納余祐スペースがある場合
（第５図５６３．５６４）にはそこに収納する。無い場
合には、収納しようとしているルールの条件部のベクト
ルＹを、既存のルール（第５図では５６０，５６１，５
６２）のテリトリ−ポテンシャル関数Ｐ２に代入し２、
関数値が最大となるルールを追い出して、そこに収納す
る。

ここで、今から知識ベースに収納しようとしているルー
ルの評点Ｊ！よシもＹにおけるＲ２の値が小さけれは、
収納を取シ止めるという方法を用いると、特性の良いル
ールが第急に消失するとと全防止できる。

次に、知識ベース内の全ルールの年令ｔに、値１を加え
て加齢した（１４７０　）後、もとの処理１４１０に戻
る。この時、１４４０の処理によって状態モニター指標
は、エリアＳＡ内にオンライン的に作成しであるので、
これを用いて知識ベース検索するキーを作成することが
できる。以下、同様にして、計算機システムが動作して
いる間は２１４２図２７０の資源利用方針指示機能は上
記の動作をくシかえず。これによって、８２図２６５の
知識ベースの内容は次第に改良されてゆく。

第１５図は、第１４図１４３５の内容を示すフローチャ
ートであシ、第２図２７５のスケシュ〜うの動作説明図
となっている。

先ず、スケジュール対象とするりンースＲ，を第２図２
３０〜２４０１７）中から選び出す（１５１０１゜−例
として前回のスケジュールで、リソースＲ４をスケジュ
ールした場合には、今回はＲ５を選ぶという方式を用い
れば良い。今、仮にＦＬ５を選んだとする。次に、第２
図２１５〜２２５の各クラスにつき、処理待ち中のプロ
セスユニット力、考察中の資源Ｒ５をどの程度使用した
かを合計したものＣ＋ｓ　＜　’　＝　１　＋　２　＋
　・・□＋　ｍ）をめる（１５２０）。

次に、これを正規化してα１１を作成する（１５３０）
。

次に、ａ、”、　（ｉ　＝ｌ　、　２．、−、、　ｍ　
）と、第１４図１４２０で作成した資源利用方針マトリ
クス（第１３図１３４０であシ、その内容は第４図に示
されている）のＲ５０列を比較する。相対誤差（α＋：
　”＋６Ｊ／α、５が最小となるり２スｌを選ぶ（１５
４０）。そしてり７スｉの中の待ち時間最大のプロセス
ユニットに、リソースＲ５を使用させる（１５５０）。

以上計算機システムの実施例によシ本発明を詳述したが
、本発明の自律化資源管理の思想は、このほかのプラン
トシステム、計算機制御システム。

工場等のＦＡ、ＬＡシステム、ＯＡシステム等集中系１
分散系を問わずシステム一般に実施し得るものである。

〔発明の効果〕

以上実施例で説明した本発明の代表的ケースでおる計算
機システムの資源管理でみるように、第１図に示した従
来の方法における、システム管理者１３０に代わって、
第２図２６０の自律化資源管理機能が最適な資源管理方
式を自動的に探索してくれる。通常の最適化方式と異な
り、゛進化方式″であるために、どんな条件にも対処可
能である。このため、計算機システムへの人力である計
算機プログラムの多様な変動（量や性質の変化）やある
いはシステム内部の状態の多様な変動のもとで、７ステ
ム資源の有効利用（スループットの改善）とシステム利
用者便益の改善（プログラム実行時間の短縮）をおこな
うだめの複雑なパラメタ最適化作業を自動化することが
できる。

従来は、計算機等のシステムの構成、たとえばメモリー
量などを変更した場合には、パラメタ最適化を再度実施
する必要があったが、本発明方式を用いる場合には、そ
の必要は無い。

計算機等のシステムを販売設置する場合、販売先の業務
の性質や、処理させるプログラムの性質等を分析し、こ
れにマツチする資源管理方針を設定する必要があったが
、本発明方式を用いれば、この作業を省略することがで
きるように力る。

本方式は、前述した説明からもわかるように、きわめて
簡単に実施することができる。従来の学習技法において
は、学習のアルゴリズムが複雑であるという難点がある
が１本発明はその点妃おいても優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の計算機システム資源管理方式の一例を示
すブロック図、第２図は本発明における自律化資源管理
方式の機能構成図、第３図は本発明で対照とする計算機
内に発生する状況説明用概念図、第４図は本発明におけ
る資源利用方針マトリクス説明図、第５図は本発明にお
ける知識ベースの内容説明図、第６図は本発明における
プロセス・ユニットのクラス分けの一例を示す説明図、
第７図は本発明におけるリソース利用率の定義説明図、
第８図は本発明におけるチャネル利用率の説明図、第９
図は本発明における制御効果の評価法説明図、第１０図
は本発明におけるスループット値の定義の説明図、第１
１図は木兄１ｊｌＪ　Ｋおける平均膨張率の定義の説明
図、第１２図は本発明におけるテリトリ、ホテンシャル
関数の説明図、第１３図は本発明における資源利用方針
マドＩＪクスの作成法説明図、第１４図は本発明におけ
る資源利用方針指示機能の動作説明用フローチャート、
第１５図は本発明におけるスケジューラ動作説明用フロ
ーチャートを示す。２００・・・計算ｉｏ、２１０に入力される未処理のプ
ロセスユニット群、２１０・・・計ｆＡ１機−，２０５
・・・２００の要素をいくつかのクラスに分類する分類
機能、２１５〜２２５・・・分類されたプロセスユニッ
ト、２３０〜２４０・・・システム内の資源（リソース
）、２６０・・・自律化資源管理機能、２５０・・・処
理済プロセスユニットｉ￥％　２６５・・・知識ヘ−Ｘ
、２７０・・・資源利用方針指示機能、２７５・・・ス
ケジューラ、２９１．２９３・・・プロセスユニットの
流れ、第　３　図ソソース利用状゛分乙２９第　４　図第　６　図 ■　７　図リソース４Ｐｍｑ人５尤尋 −９“−フ０ソ叡　吋メ２、第　ε　図不　１０　図リソース第　１１　図Ｔｏ　Ｉｚ ′筋ＩＺ図７＋７７ｚ −ごＮ＼　喝 ≧　″−口車第７４図第１頁の続き０発　明　者　佐々木浩二川崎市麻生区王禅寺１０９９番地株式会社日立製作所システム開発研究所内０発　明　者　家形輝夫川崎市麻生区王禅寺１０９９番地株式会社日立製作所システム開発研究所内０発　明　者　渡辺慶孝川崎市麻生区王禅寺１０９９番地株式会社日立製作所システム開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】１、複数個のソフトウェアユニットがシステム内資源を
競合するシステムにおいて、システムまたはソフトウェ
アユニットの状態を表わす情報。ソフトウェアユニットのシステム資源への割シ描て方針
を表わす情報、尚該割シ当て方針のもとてのシステムの
動作の良否を表わす情報を記述したコードを蓄積した知
識ベースを形成する第１の段階とシステムやソフトウェ
アユニットの状態に応じて知識ベース内から適合するコ
ードを呼び出す段階と、該呼び出したコード上に記入さ
れているシステムの封源割探当て方針を変異させる段階
と、該変異ネせた方針に従って資源を割シ当て実行した
場合の結果を得る段階と該変異させた方針のもとてのシ
ステムの動作の良否を評価する段階と該評価結果にもと
づいて上記知識ベースを更新する段階を有することを特
徴とするシステムの自律化資源管理方式。２、　上記システムやソフトウェアユニットの状１軒と
、上記変異後の方針と上記動作評価結果とを記入したコ
ードを作成し、これを知識ベースに記憶する際に、既存
のコード内、劣性のものを淘汰する段階を設けた特許請
求範囲第１項記載のシステムの自律化資源管理方式。３、　ソフトウェアユニットとしてプロセスユニットを
使用し、システムとして多重プログラミング計算機７ス
テムを使用した特許請求の範囲第１項記載のシステムの
自律化資源管理方式。