JPS63201732A

JPS63201732A - 共有資源管理処理方式

Info

Publication number: JPS63201732A
Application number: JP3393987A
Authority: JP
Inventors: Yotaro Kitadate; 北館　陽太郎
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1988-08-19
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0833836B2

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】〔概要〕共有資源を互に独立に占有しつつ処理を進めるに当って
、共通資源領域を区分し細分して、ツリー状に体系化し
、排他的占有が生しる範囲を可能な限り小にし、かつ主
記憶容量を比較的小に出来るようにすることが開示され
ている。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、共有資源管理処理方式、特に複数のデータ処
理装置が共有資源を互いに独立にアクセスしつつ処理を
進めるに当たって、上記共有資源を複数の共有資源領域
に区分し、または上記共有資源を段階的に細分して、ツ
リー状に体系化し、排他的占有を限られた最小限に保つ
よう占有範囲を可変にするとともに、占有を効率よく行
い、さらに占有処理に要する主記憶容量を少量に保つよ
うにした共有資源管理処理方式に関するものである。

本発明は、既に出願された特開昭５５−６６６６号の共
有資源管理処理方式の改良であり、そこで必要となる主
記憶領域を少量にするようにしたものである。

〔従来の技術〕

複数のデータ処理装置が共有資源を利用しつつ処理を進
める場合、１つのデータ処理装置が処理を行っている間
に他データ処理装置が当該資源を非所望に変更すると論
理矛盾を生ずることがある。

このため、上記の如き場合には、一般に排他的占有を行
った上で処理を執行する。しかし、複数の処理装置がな
るべく多く並行動作できるために排他的占有が行われる
範囲は可能な限り小であることが望まれ、また排他的占
有が行われる範囲は処理の態様に応して任意に可変であ
ることが望まれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このために、本願発明者は先に特開昭５５−６６６６号
を出願した。しかし当該出願の場合、共有資源管理に必
要な主記憶量は資源の分割数に比例して増大し、情報処
理システムを構成するＣＰＵのアーキテクチャによって
は、全資源に対応できない場合もありえた。また、仮想
記憶（ＶＳ）を使用する場合には、記憶量は拡大できる
が、ページ・フォルトが発生して、オーバヘッドを伴い
、好ましくない場合も存在する。そこで、あくまでも出
来るかぎり主記憶を使用するようにし、資源の占有や解
放の頻度のあまり多くない資源については、各資源領域
に対応した管理情報を予め設けずに、複数の資源領域が
共用する情報領域を主記憶上に設定しておき、必要に応
じて当該領域を使用することが望まれる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の点を解決しており、上記共通の資源を複
数の資ｔ１．領域に区分すると共に該各資源領域をツリ
ー構造に体系化せしめ、そのツリー構造を、ツリーの根
を含む一定の連結したツリー部分αと、それ以外のツリ
ー部分βとに分割し、ツリー部分αについては主記憶上
にそのツリー部分αに対応して固定管理テーブルを設け
て管理し、ツリー部分βについては主記憶上にそのツリ
ー部分βに対応して一時管理テーブルを設けて管理する
ようにしている。

第１図は本発明の原理構成図を示し、１は主記憶、２は
アクセス・ユニット、３−０．３−１、・・・・・・は
夫々処理装置、４−０．４−１、・・・・・・は夫々固
有メモリ、５は固定管理テーブル、６は一時管理テーブ
ル、７−０．７−１、・・・・・・はツリー構造の写し
情報を表わしている。またＡ、Ｂ、Ｃ・・・・・・Ｋは
夫々共通資源の節を表わし、ツリー構造に体系化されて
いる。鎖線で囲った範囲はツリー部分αに対応し、残余
部分はツリー部分βに対応している。

第１図においては、情報処理システム内の共有資源が、
Ａ、　Ｂ、・・・、Ｋの節からなるツリー構造に体系化
されている。Ｂ、　　Ｃ，・・・、Ｋのうち少なくとも
１つの節を占有中の処理装置が存在する間には他処理装
置が節Ａを占有することは禁止されるべきである。また
、Ａを占有している場合、他の処理装置が節Ｂ、　　Ｃ
１・・・、Ｋのいずれか１つを占有することは禁止され
るべきである。

いま、第１図において、斜線で示した節Ｃ，Ｇ、Ｈが占
有されるとする。第１図中のツリー部分αについては、
固定管理テーブル５上にそのツリー部分中の各節Ａ−Ｅ
に対応して第１管理情報が対応づけられて存在する。ツ
リー部分βはツリー部分α以外の部分で、その中の節の
管理情報は必要に応じて一時管理テーブル６上に作られ
る。

各処理装置３−ｉに対応する固有メモリ４−ｉに、シス
テム内の共有資源をツリー構造に体系化した状態を示す
写し情報７−４が格納され、管理テーブル５．６は各処
理装置３−ｉにより共通にアクセスできる主記憶ｌ内に
置かれている。各処理装置３−ｉは資源領域の占有に当
たって、ツリー上のどの節を占有すべきか、また、その
節の占有に関係する管理情報が主記憶１上のどのアドレ
スに存在するかを調べるために、自分の固有メモＩＪ　
４−　ｉ上の写し情報７−ｉを参照する。アクセスユニ
ット２は各処理語Ｗ３−　ｉからの主記憶１へのアクセ
ス要求を処理するとともに、後述するテスト・アンド・
セント（ＴＳ）命令、コンベア・アンド・スワップ（Ｃ
３）命令を、１つの処理装置３−ｉからの実行要求に応
じて、他の処理装置Ｅ３ｊからのアクセスを排除しつつ
実行するための手段を提供するものである。

ツリー上で互いに離れた複数の資源領域を処理する場合
に、唯一の節の占有によってこれを行うようにする。即
ち例えば節Ｇ、Ｈを処理しようとする場合、節Ｇ、Ｈ共
通の上位にある節のうち、最低位のものを占有する。こ
の例では、共通の上位にある節は図から明らかなごとく
、Ｂ、！＝Ａとである。そして、この中で最も低位の節
はＢである。

従って今の場合節Ｂが占有される節である。

固定管理テーブル５はツリー部分αに対応して設けられ
ている。また、その内容はツリーの占有状態に対応して
いる。値が正であるのは、処理中指示情報が０で下位占
有カウント値が正であることを、値が一１節であるのは
、処理中指示情報が１で下位処理中カウント値が０であ
ることを示している。

Ａの値が＋３であるのはツリー上でＡの下に位置する節
Ｃ，Ｈ，Ｇの３つが占有されていることによる。Ｃの値
が−１であるのは、節Ｃが占有されていることによる。

ツリー部分βの中の各節に対応づけられたカッコ内の数
値は、一時管理テーブル中の要素番号である。即ち一時
管理テーブル６上で第２管理情報が設定される場所を示
している。この例では、節■とＪとが「２」、ＧとＨが
「４」の要素番号を割り当てられている。要素番号が重
複している理由は、次の理由による。即ち占有や解放の
頻度の低い資源領域については、各資源領域に対応して
、固定した管理情報域を設定するよりも、必要に応じて
割り当てたほうが管理に必要なメモリ量を削減できるか
らである。しかし、この重複は占有や解放の頻度の高い
資源領域に対して発生すると、以下に述べることから明
らかなように、管理処理のオーバヘッドが増大するとい
う好ましくない結果を招く。従って、ツリー部分α、β
への区切り方、一時管理テーブルの要素の数、ツリー部
分βの各節に対する一時管理テーブル上の要素番号の割
り付は方等は、その情報処理システムに応じて決定され
るべきである。

〔作用〕

ツリー構造中の根Ａを含む例えば図示ツリー部分αとし
て示す範囲の節Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅについては、自分自
身が占有されあるいは下位節のいずれかが占有されるこ
とに付随して使用される可能性が大であるとして、固定
管理テーブル５によって管理される。即ち管理情報は常
に個々の節に対応して１対１の形で保持される。一方、
図示ツリー部分βとして示す範囲の節Ｆ、Ｇ、Ｈ１■、
Ｊ、Ｋについては、占有される頻度がそれ程大ではなく
、個々の節に対応して１対１の形で管理情報を保持しよ
うとすると主記憶１の容量が非所望に大となりかねない
。このために当面占有される状態が生じた際に、一時管
理テーブル６上に登録されて管理される。

一時管理テーブル６は、番号付要素領域６−１と拡張用
連鎖領域６−２とに区分されている。そして番号付要素
領域内の要素位置に対応して要素番号が付与されていて
、図示の節Ｆ、Ｇ・・・・・・はどの要素位置に登録さ
れるべきかによって要素番号が図示「３」、「４」・・
・・・・の如く対応づけられている。また拡張用連鎖領
域には、番号付要素領域内の区分域において重複が生じ
た場合に番号付要素領域からポイントされて使用される
。第１図図示の例の如く、要素番号「４」をもつ２つの
節ＧとＨとが共に占有されることになった場合には、上
記重複が生じ、拡張用連鎖領域が利用される。

〔実施例〕

第２図は第１図図示のツリー部分βに対する一時管理テ
ーブルの構成例を示す。上記のように、節Ｇ、Ｈには要
素番号「４」が対応づけられている。ＩｆｆＧとＨはと
もに占有されているので、第２管理情報で重複が発生し
ており、この第２管理情報はＧ、Ｈに対応する２つの第
３管理情報からなる連鎖をポイントしている。

一時管理テーブルは２つの部分からなる。１つは番号付
要素領域６−１で、ツリー部分βの各節に与えられる要
素番号に対応して存在し、また、その要素には第２管理
情報が格納される。他の１つは拡張用連鎖領域６−２で
、これは第２管理情報で重複が生じた場合、つまり占有
にかかわる複数の資源領域が同じ要素番号に対応してい
たときに、第２管理情報が占有を表示する情報としては
使用できず、そのためにこの中に第３管理情報を各節ご
とに設けて夫々の節を個別に管理するための領域である
。この例では、拡張用連鎖領域６−２中の未使用連鎖は
、同じ第２図中に示す未使用連鎖入口ポインタ１２によ
り、その先頭がポイントされる。また、未使用連鎖中の
要素は最後の要素を除いて、それぞれが次の未使用要素
を連鎖用ポインタによってポイントしている（主記憶上
のアドレスを格納している）。

第２図中、重複表示情報２１は一時管理テーブル６中の
番号付要素領域６−１内の各要素に対応して存在し、ツ
リー部分βの管理情報の格納に当たって、０は重複なし
、１は重複ありの状態を示す。重複ありの場合には、そ
こから連鎖用ポインタ２７によってポイントされる拡張
用連鎖領域６−２中に、各節の占有情報が格納されてい
る。

処理中指示情報２２は対応する資源領域が処理中（すな
わち占有中）である場合に１とされる情報である。

空き中／使用中表示ビット２３は同じく番号付要素領域
６−１内の各要素にあり、０は空き中、■は使用中を示
す。空き中というのは、その要素がいずれの資源領域の
占有情報も格納しておらず、また、第３管理情報への連
鎖もないことを示している。従って、空き中／使用中表
示ビット２３がＯである場合、この要素に対応づけられ
るツリー部分βの節はどれも占有されていない。また、
同じすべての節の処理中指示情ａ２２及び下位処理中カ
ウント値２４はいずれもＯとみなすことが可能である。

下位処理中カウント値／重複カウント値２４は場合に応
じて持つ意味が異なる。

（ｉ）番号付要素領域（第１領域）６−１内にあって、
空き中／使用中表示ビット２３が１　（使用中）であり
、かつ重複表示情報２１が０（重複なし）である場合：
ツリー部分βの１つの節の下位処理中カウント値を保有
する。

（ｉｉ）番号付要素領域（第１領域）６−１内にあって
、空き中／使用中表示ビット２３が１　（使用中）であ
り、かつ重複表示情報２１が１　（重複あり）である場
合：重複度、すなわち、ここからポイントされる拡張用
連鎖領域中の連鎖の長さく上記例ではカウント値２）を
保有する。

（ｉｉｉ　）拡張用連鎖領域（第２領域）６−２内にあ
って、それが使用中の番号付要素領域（第１領域）６−
１のいずれかの要素より始まる連鎖の中にある場合：ツ
リー部分βの１つの節の下位処理中カウント値を保有す
る。このカウント値が−１である場合は対応する資源領
域が処理中であるとみなす。

拡張用連鎖領域６−２から１つの空き要素を取り出すに
は、周知のごとく、たとえば未使用連鎖入口ポインタ１
２で示される先頭要素を取り出すこととし、その処理と
しては、先頭要素の中に書かれている次要素ポインタの
値を、改めて未使用連鎖入口ポインタ１２内にセットす
る。

逆に、未使用連鎖に要素を１つ返却するときは、返却さ
れる要素の中の次要素ポインタ域に、その時の未使用連
鎖人口ポインタ１２の値をセットし、また、未使用連鎖
入口ポインタ１２には、返却される要素のアドレスをセ
ントする。

拡張用連鎖領域の空き要素の取り出しと返却の処理は、
１つの処理装置が一連の処理として行う必要があるため
、第２図に示すように、未使用連鎖アクセス用セマフォ
ア１３が設けである。これを獲得するには、値が１であ
るときに、他の処理装置からのアクセスを排除しつつＯ
に書き替える。

これは、たとえばテスト・アンド・セント命令によって
可能である。そして未使用連鎖要素の取り出し、または
返却処理が終了したときには、未使用連鎖アクセス用セ
マフォア１３の値を０から１とする。

上記設定例では、節ＧとＨとに対応する第２管理情報中
には節Ｇに対応する第３管理情報へのボインクが連鎖用
ポインタ２７により格納される。

節Ｇ、Ｈに対応する２つの第３管理情報には、値“−１
”　（処理中指示情報が１）が格納されている。また、
当該第３管理情報中に、節Ｇ、Ｈのそれぞれの資源領域
名“ＦＩＬＥ、Ｇ”やＦＩＬＥ、Ｈ”へのポインタが格
納されている。

第２図の状態のときに“ＦＩＬＥ、Ｈ”という名前を持
つ資源領域Ｈの管理情報を読み出す処理手順を述べる。

まず、資源領域Ｈはツリー上でツリー部分βにあること
がわかる。そこで、少なくとも節Ｂによって定まる（あ
るいはツリー全体で共通でもよいし、ツリー部分βの、
節Ｂを含むフリ一部分βの分割領域によって決まるもの
でもよい）アルゴリズムによってＨの名前“ＦＩＬＥ、
Ｈ”を要素番号に変換する（このような変換を行い得る
アルゴリズムが用意されている）。

この結果、図示の如く値４が得られたとする。

続いて一時管理テーブル６上の上記値「４コに対応する
第４要素（１つの第２管理情報）を読み出す。当該第２
管理情報中で、その空き中／使用中表示ビットは１で、
かつ重複表示情報が１で、がつ重複カウント値は２であ
るから、Ｈ以外にこの要素を第２管理情報として使って
いる節が存在する（今の場合、ｗｉＧである）。そこで
、該第４要素中の拡張連鎖アクセス用セマフォア２５を
獲得し、その連鎖用ポインタ２７の値をアドレスとして
、主記憶ｌから要素を読み出す。すると、この例では、
まず節Ｇに対応する第３管理情報が得られる。その要素
の資源領域固有名へのポインタは“ＦＴＬＥ、Ｇ”を指
しているが、比較の結果、求める資源領域のものではな
いことがわかる。そこで、さらに連鎖用ポインタ２７を
たどって、次の要素を読む。今度は“ＦＩＬＥ、Ｈ”の
名前が求める資源領域の名前と一致するので、資源領域
Ｈに対する管理情報が得られたことになる。

なお重複表示情報が１である場合において用いられる第
２管理情報中の重複カウント値は次の目的で設けられて
いる。

１つの資源領域を解放した場合、もし、重複カウント値
が２より１になったら、拡張用連鎖領域６−２の使用は
不要になったことがわかるので、残った拡張用連鎖ａ域
６−２中の管理情報を番号付要素領域６−１における第
２管理情報に移す。

そして、重複表示情報を０にする。また、不要になった
拡張用連鎖領域６−２の要素は前述の方法により、未使
用連鎖に返却する。

第２管理情報中に、上述の如く重複する可能性があるに
もかかわらず節の管理情報を格納する理由は、管理情報
が重複する確率が一定以下であることが期待される場合
、重複が発生する場合としない場合との平均オーバヘッ
ドを少なくできるためである。重複しない場合は、第２
管理情報にアクセスするだけで済むので、処理時間が少
なくて足りることとなる。

また、第２図に示した拡張連鎖アクセス用セマフォア２
５は一部既に述べたように拡張連鎖を変更する処理が一
つづきでおこなわれることを保証するだめのもので、次
の場合に使用される。

■占有処理において、第２管理情報から重複が発生して
いることが明らかにされたため、拡張用連鎖領域６−２
中に第３管理情報域を確保して新たに連鎖を作る場合、
または既存の第３管理情報の連鎖に追加する場合、また
は第３管理情報を変更する場合。

■資源解放処理において、第３管理情報の連鎖を縮小す
る場合、または第３管理情報をなくして、管理情報を第
２管理情報に移す場合、または第３管理情報を変更する
場合。

■第３管理情報の内容を読み出す場合。

本実施例においては、■、■の処理にはそれに先立って
原則として■が対になって行われるため、■で同セマフ
ォアを獲得し、続く■または■の終了時に同セマフォア
を返却する。但し第２管理情報の内容を読み出したのち
、新たに拡張連鎖を設定する場合は、改めて第２管理情
報中のセマフォアを獲得する。該セマフォアを獲得する
場合は同セマフォアが１であることを確認し、つづいて
他の処理装置からのアクセスを排除しっつ１から０にし
、逆に返却する場合はＯから１にする。

第２管理情報を読み出す場合には、同セマフォアを事前
に獲得する必要はないが、同セマフォアが０であった場
合に読み出されたデータを有効とし、１であった場合は
変更中とみなして、０になるまで読み出しを繰り返すよ
うにする。なお第２管理情報を変更する場合には、同セ
マフォアがＯである状態で一度読み出し、つづいて処理
装置内で第２管理情報を変更したのち、Ｃ３（コンベア
・アンド・スワップ）命令で、以前読み出した値と同じ
であることを確認しつつ、また他の処理装置からのアク
セスを排除しつつ変更後の情報を書き戻すようにする。

もし、以前と内容が変わっていた場合は、第２管理情報
の再読み出しから繰り返すようにする。また、第２管理
情報が空きであった状態から、新たにそこに管理情報を
セットする場合、およびその逆の処理においても、おな
しようにＣＳ命令を使用して行う。もし、以前に読み出
した時と内容が異なっていた場合には、第２管理情報の
再読み出しから繰り返す。

第３図は資源領域占有処理に関する全体処理フロー、第
４図は管理情報読み出し処理に関する処理フロー、第５
図は資源領域処理中指示情報を設定する部分の処理フロ
ー、第６図は解放処理に関する全体処理フローを示す。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、メモリ容量を軽減しつ
つ、共用資源を有効に管理できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、第２図は一時管理テーブ
ルの構成例、第３図ないし第６図は夫々本発明の場合に
おける処理フローを示す。図中、■は主記憶、２はアクセス・ユニット、３は処理
装置、４は固有メモリ、５は固定管理テーブル、６は一
時管理テーブルを表わす。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のデータ処理装置を含むデータ処理システム
であって、該処理システムに含まれる複数の資源を上記
データ処理装置が互いに独立にアクセスしつつ処理を進
め、上記少なくとも１つのデータ処理装置が上記共通の
資源をアクセスする際に自己の処理が関与する資源領域
を占有するデータ処理システムにおいて、上記共通の資源を複数の資源領域に区分すると共に該各
資源領域をツリー構造に体系化せしめ、そのツリー構造
を、ツリーの根を含む一定の連結したツリー部分αと、
それ以外のツリー部分βとに分割し、ツリー部分αについては主記憶上にそのツリー部分αに
対応して固定管理テーブルを設け、該固定管理テーブル
中にはツリー部分αの各節に１対１に対応して第１管理
情報を設け、該第１管理情報中には（ｉ）自資源領域が
処理されつつあることを表わす少なくとも１ビットの処
理中指示情報、（ｉｉ）自資源領域よりも下位に位置す
る資源領域が処理されつつあることを表わす下位処理中
カウント値を用意し、ツリー部分βについては主記憶上にそのツリー部分βに
対応して一時管理テーブルを設け、該一時管理テーブル
には、上記ツリー部分βの中の節に対応する資源領域の
うち、いずれかの処理装置による占有にかかわっている
資源領域のみに対して一時的に設定される第２管理情報
を格納し、該第２管理情報中には、少なくとも上記第１
管理情報中と同じく上記（ｉ）、（ｉｉ）の情報を設け
、処理装置の１つが新しく上記資源領域または当該資源領
域よりも下位に位置する資源領域のいくつかを処理しよ
うとするとき、それらの１つまたは複数の資源領域に対
応する節全体の上位にあって、かつそのうち最も低位に
ある節に対応する資源領域に対して、（Ａ）当該資源領
域がツリー部分αにある場合、その節に対応する第１管
理情報中の処理中指示情報が立っているか、下位処理中
カウント値が「０」でない場合に、（Ｂ）当該資源領域
がツリー部分βにある場合、その節に対応する第２管理
情報が一時管理テーブル中に存在していて、その処理中
指示情報が立っているか、下位処理中カウント値が「０
」でない場合に、当該資源領域に対する処理を禁止するようにしたことを
特徴とする共有資源管理処理方式。
（２）一時管理テーブルを複数の同一の大きさよりなる
要素の並びの部分（これを番号付要素領域とする）（６
−１）と、互いにポインタによって１本の連鎖になった
拡張用連鎖領域（６−２）とに分割し、番号付要素領域
（６−１）の各要素には上記情報（ｉ）、（ｉｉ）と、
該要素がいずれかの資源領域の占有のために使用されて
いるか否かを示す使用中指示情報（２３）と、拡張用連
鎖領域へのポインタ用領域（２７）を設け、上記ツリー
部分βの各節には、占有時に使用する番号付要素領域中
の要素の番号をあらかじめ付与し、該要素がツリー部分
β中の節のいずれか１つの資源領域の占有に関わってい
る場合には、その節に対応した要素位置に第２管理情報
として上記（ｉ）、（ｉｉ）の情報と、使用中指示情報
（２３）を１として格納し、もし複数の資源領域が一時
管理テーブル上で同じ要素番号を付与されており、かつ
それらの複数の資源領域が現在の占有に関わっている場
合には、該要素中の上記情報（ｉ）、（ｉｉ）を使用せ
ずに、使用中指示情報及び重複表示情報を１として第２
管理情報を格納するとともに、該第２管理情報よりポイ
ントされる第３管理情報の連鎖上に、上記第１管理情報
中と同じ（ｉ）、（ｉｉ）の情報を上記複数の資源領域
に対応して格納し、該第３管理情報を上記請求範囲（１
）に述べた第２管理情報の代わりとして使用することを
特徴とする上記特許請求の範囲第（１）項記載の共有資
源管理処理方式。
（３）上記ツリー部分βの各節に対応する各資源領域に
システム内で一意の固有名を与え、かつ、少なくとも各
資源領域に対して定まる、その固有名から一時管理テー
ブル上の要素番号に変換するアルゴリズムを処理システ
ムに与え、かつ上記第２、第３管理情報中には、上記第
１管理情報中の（ｉ）、（ｉｉ）の情報に加え、資源領
域固有名を指すポインタ情報を設けたことを特徴とする
上記特許請求の範囲第（２）項記載の共有資源管理処理
方式。
（４）上記第２管理情報中には、該第２管理情報及びそ
れからポイントされる第３管理情報の連鎖へのアクセス
処理、及び連鎖を変更する処理に先立って占有すべきセ
マフォアを表示する占有ビットを設け、該第２、第３管
理情報にアクセスする場合には、処理装置はアクセスに
先立って、その占有ビットを占有することを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項記載の共有資源管理処理方式
。