KR100283622B1 - 분산 다중처리기 구조 고속병렬컴퓨터에서의 디스크 공유 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분산 다중처리기 구조 고속병렬컴퓨터의 각 노드에 장착된 입출력 인터페이스 장치를 사용하여 하나의 하드디스크를 모든 노드에 직접 연결하고, 공유 변수로 자료를 관리하므로써, 다수의 노드가 디스크의 자료를 병렬로 사용하여도 자료의 안전성이 보장되고, 하드디스크의 입출력 성능을 향상시킬 수 있는 디스크 공유 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 디스크 공유 방법에서는 한 노드의 프로세스가 공유 디스크 자료의 사용을 요구하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 요구한 자료의 공유변수의 존재를 공유변수 관리 프로그램인 S.V 1이 공유리스트에서 확인하여, 공유리스트에서 공유변수가 존재하지 않으면, 새로운 공유변수를 생성하고, 사용 상태를 표시하는 제2단계와, 상기 제2단계의 공유변수가 동일한 노드에서 사용중임을 판단하는 제3단계와, 상기 제3단계의 사용 상태를 공유변수에 표시하고, 공유 디스크를 사용하는 제4단계와, 상기 제4단계의 공유 디스크의 사용이 완료되면 공유변수를 삭제하는 제5단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 디스크 공유 방법은 상기 제3단계의 공유변수가 다른 노드에서 사용 중이면 다른 노드의 공유변수 관리 프로그램인 S.V 2에 처리를 요청하여 공유변수의 상태를 확인하고, 상태관리표에 따라 병렬 사용이 가능하면, 상기 S.V 1에게 허용하여, 상기 제4단계의 공유 디스크를 사용하는 제6단계를 포함한다.

Description

분산 다중처리기 구조 고속병렬컴퓨터에서의 디스크 공유 방법 ( Method for the Sharing of Disks in a Distributed Multiprocessor Architecture Computer, SPAX )

본 발명은 분산 다중처리기 구조를 갖는 고속병렬컴퓨터에서 사용되는 것으로서, 상기 고속병렬컴퓨터의 하드디스크를 동시에 사용하는 디스크 공유 방법에 관한 것이다.

일반적으로 분산 다중처리기 구조를 갖는 고속병렬컴퓨터는 고유 명칭으로서 주전산기 개발 사업에서 개발된 컴퓨터이다. 또한, 이런 고속병렬컴퓨터는 영문으로 SPAX 또는 TICOM IV라고 칭하고, 다른 이름으로 주전산기 IV라고 불린다.

종래 기술에 따른 분산 다중처리기 구조 고속병렬컴퓨터에서의 디스크 공유 방법은 입출력 전용 노드를 두고 이 노드에서 모든 입출력 처리를 한 후, 이것을 각 계산 노드에 전달하여 주는 구조로 되어 있다. 이것은 시스템 버스가 대용량의 입출력 자료를 전송하는 역할을 하도록 하여 시스템 버스의 성능을 저하시킨다. 또한 하나의 노드가 계산을 하기 위하여 자료를 사용하고 있을 때에는 다른 노드에서 이 자료를 사용할 수 없도록 하거나, 공유로 인하여 발생하는 문제를 시스템에서 해결하지 않고 컴퓨터 사용자가 수동으로 해결하도록 하는 방법을 사용하여 병렬성을 지원하지 못하고 있다.

그러한 종래의 디스크 공유 방법에서는 하드디스크를 공유할 때 입출력 전용 보드를 사용함으로써 발생하는 입출력 성능 저하시키는 문제가 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 대용량의 자료가 하드디스크에서 입출력 전용 노드로 전달되고 또 다시 계산을 위한 노드로 전달되는 이중 전달 구조가 발생한다. 또한, 노드와 노드간을 연결하는 내부 연결망이 대용량의 디스크 입출력 자료를 전달하는 기능을 하게 되어 연결망의 작업량이 증가한다. 반대로 사용된 자료를 하드디스크로 복귀시키기 위한 절차도 이중 전달 구조를 사용하기 때문에 컴퓨터의 성능이 저하된다.

또한, 종래의 디스크 공유 방법에서는 디스크의 자료에 대한 안전성을 보장할 수 없다. 즉, 한 노드에서 디스크의 자료를 읽어서 자료를 처리하고 있을 때 다른 노드에서 동일한 자료를 읽어서 자료를 처리하면 자료의 최종 값이 일관성을 유지하지 못하게 된다. 이것을 방지하기 위해 한 노드에서 사용중인 자료를 다른 노드에서 동시에 사용할 수 없도록 하는 방법은 병렬 컴퓨터의 병렬성을 저하시킨다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 분산 다중처리기 구조 고속병렬컴퓨터의 각 노드에 장착된 입출력 인터페이스 장치를 사용하여 하나의 하드디스크를 모든 노드에 직접 연결하고, 공유 변수로 자료를 관리하므로써, 다수의 노드가 디스크의 자료를 병렬로 사용하여도 자료의 안전성이 보장되고, 하드디스크의 입출력 성능을 향상시킬 수 있는 디스크 공유 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 분산 다중처리기 구조 고속병렬컴퓨터의 개략적인 구성도와 공유 디스크의 연결 구조도.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 디스크 공유 방법을 설명하기 위한 순서도.

도 3은 도 2에 도시된 디스크 공유 방법에서 공유 디스크 자료의 상태를 설명하기 위한 상태관리표.

도 4는 도 2에 도시된 디스크 공유 방법의 공유 디스크 관리를 설명하기 위한 순서도.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 한 노드의 프로세스가 공유 디스크 자료의 사용을 요구하는 제1단계를 포함하는 디스크 공유 방법이 제공된다. 그러한 본 발명의 디스크 공유 방법에서는 상기 제1단계에서 요구한 자료의 공유변수의 존재를 공유변수 관리 프로그램인 S.V 1이 공유리스트에서 확인하여, 공유리스트에서 공유변수가 존재하지 않으면, 새로운 공유변수를 생성하고, 사용 상태를 표시하는 제2단계를 갖는다. 또한, 본 발명의 디스크 공유 방법에서는 상기 제2단계의 공유변수가 동일한 노드에서 사용중임을 판단하는 제3단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 디스크 공유 방법에서는 상기 제3단계의 사용 상태를 공유변수에 표시하고, 공유 디스크를 사용하는 제4단계를 갖는다. 또한, 본 발명의 디스크 공유 방법에서는 상기 제4단계의 공유 디스크의 사용이 완료되면 공유 변수를 삭제하는 제5단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제3단계의 공유변수가 다른 노드에서 사용 중이면 다른 노드의 공유변수 관리 프로그램인 S.V 2에 처리를 요청하며, 상기 다른 노드에서는 상기 S.V 2의 공유 리스트에 존재하는 공유변수의 상태를 확인하고, 상태관리표에 따라 병렬 사용이 가능하면, 상기 S.V 1에게 허용 확인하므로써, 상기 제4단계의 공유 디스크를 사용하는 제6단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제6단계의 상태관리표에 따라 병렬 사용이 불가능한 경우에는, 우선순위를 검사하여 사용을 요청한 노드의 우선 순위가 높으면 작업중인 노드의 작업을 중지하고, 우선 순위가 낮으면 작업이 종료될 때까지 대기하며, 디스크에 자료를 복귀하고, 상기 S.V 1에게 허용을 확인하여주므로써, 상기 제4단계의 공유 디스크를 사용하는 제7단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 디스크 공유 방법에서는 컴퓨터에, 상기 제1∼7단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 디스크 공유 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 1은 본 발명이 적용되는 분산 다중처리기 구조 고속병렬컴퓨터의 개략적인 구성도와 공유 디스크의 연결 구조도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 디스크 공유 방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 3은 도 2에 도시된 디스크 공유 방법에서 공유 디스크 자료의 상태를 설명하기 위한 상태관리표이고, 도 4는 도 2에 도시된 디스크 공유 방법의 공유 디스크 관리를 설명하기 위한 순서도이다.

먼저, 본 발명이 적용되는 고속병렬컴퓨터는 제 1 도에 도시된 바와 같이, 4개의 처리기(P; 1)와 공유메모리(2)를 갖는 노드(3)들과, 이런 노드(3)들을 연결하는 네트워크인 엑센트네트(4)와, 상기 노드(3)들과 엑센트네트(4)를 연결하는 인터페이스 장치(5 ; XNIF) 및, 주변 장치를 연결하는 입출력 인터페이스 장치(6 ; I/O IF)로 구성된다.

이런 구조의 고속병렬컴퓨터에서는 하드디스크(8)를 공유하기 위하여, 각 노드(3)의 입출력 인터페이스 장치(5)에 입출력 버스(7)를 사용하여 하드디스크(8)를 직접 연결한다. 여기에서 엑센트네트(4)의 통신 프로토콜은 고속병렬컴퓨터 고유의 프로토콜을 사용하며, 입출력 버스(7)의 프로토콜은 SCSI 방식을 사용한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 디스크 공유 방법에서는 노드 1과 노드 2를 기준으로 설명한다.

그러한 노드 1과 노드 2에는 공유 자원의 상태를 관리하는 공유변수 관리 프로그램(이하, S.V 1과 S.V 2라 한다)를 설치한다. 여기에서, S.V 1과 S.V 2는 공유 자료의 사용시에 동적으로 공유변수를 생성하여 공유 자료의 상태와 위치를 관리한다. 그리고, 하드디스크의 입출력 처리 및 내부 연결망의 네트워크 처리는 운영체제에서 담당한다.

상기 노드 1의 프로세스 1이 공유 디스크의 자료를 사용하기 위해서는 먼저 프로세스 1이 S.V 1에게 자료의 사용(9)을 요구한다. 이런 S.V 1은 공유 자료의 상태를 확인하기 위하여 노드 2의 S.V 2에게 (10), (11), (12), (13)의 경로를 사용한다. 또한, S.V 2는 공유 자료의 상태를 확인 한 후 공유 자료의 상태를 (19), (20), (21), (22)의 경로로 반송한다. 이때 노드 2의 프로세스 2가 공유 자료를 배타적으로 사용하고 있다면 (14)의 경로로 공유 자료의 복귀를 요청하며, 프로세스 2는 (15), (16), (17)의 경로를 사용하여 공유 자료를 복귀하고 (19)의 경로로 자료 복귀가 완료되었음을 확인하여 준다. 상기 노드 1의 S.V 1은 (23)으로 자료 사용을 허가하고, 프로세스 1은 (24), (25), (26)의 경로로 공유 자료를 사용하게 된다.

도 3에서 보이듯이, 본 발명의 디스크 공유 방법에서의 자료 관리를 설명하는 상태관리표의 (가) 항은 현재 시도하고자 하는 디스크 자료의 읽기/쓰기 형태이며, (나) 항은 이미 사용중인 다른 노드의 읽기/쓰기 형태이다. O표시는 읽기, 쓰기를 요구한 내용이 병렬로 처리될 수 있음을 의미하고, X표시는 공유 자료의 처리를 한 후 자료를 사용할 수 있음을 의미한다.

먼저, 한 노드가 (가) 항의 항목인 순차 읽기(27)를 요구하면 S.V 1은 자신의 공유 변수의 상태를 미리 검사한 후 다른 노드의 S.V 2에게 확인을 요구한다. 이때 S.V 2의 상태가 병렬 읽기(28)이면 읽기 허용을 확인 한 후, S.V 1의 자신의 공유 변수에 상태를 표시한 후 공유 디스크의 자료를 읽어 온다. 그러나, S.V 2의 상태가 병렬 쓰기(29)이면 우선순위(30)를 검사하여 자신의 우선순위가 높으므로 노드 2의 작업을 중지하도록 요구한다. 프로세스 2에서 사용하고 있던 공유 자료의 내용을 디스크에 복귀시킨 후 복귀 완료가 확인되면, S.V 1은 자신의 공유변수에 상태를 표시한 후 공유 디스크의 자료를 읽어온다. 그리고, 미리 공유 자료를 사용하고 있는 노드의 우선 순위가 높으면, 작업이 완료되기를 기다린 후, 작업이 완료되면 공유 자료를 사용한다.

도 4에 보이듯이, 본 발명의 디스크 공유 방법에서는 한 노드의 프로세스가 공유 디스크 자료의 사용을 요구(31)하면, S.V 1은 공유 자료를 관리하는 공유리스트에서 요구 자료의 공유변수의 존재를 확인(32)한다. 이때, 공유변수가 존재하지 않으면 새로 생성을 하고 사용 상태를 표시(33)한다. 공유자원이 동일한 노드에서 사용중이면 사용 상태를 공유변수에 표시하고 공유 디스크를 사용(44)한 후, 사용이 완료되면 공유변수를 삭제(45)한다.

동일한 노드에서 사용하지 않고 다른 노드에서 사용 중이면, 다른 노드의 S.V 2에 처리를 요청(35)한다. 다른 노드에서는 S.V 2의 공유 리스트에 존재하는 공유변수의 상태를 확인(36)하고, 상기 도 3의 상태관리표에 따라 병렬 사용이 가능하면(37) S.V 1에게 허용 확인(38)을 하여 주어 공유 자료를 사용(44)하도록 한다. 병렬 사용이 불가능하면 우선 순위(39)를 검사하여 사용을 요청한 노드의 우선순위가 높으면 작업중인 노드의 작업을 중지(40)한다. 우선 순위가 낮으면 작업이 종료될 때까지 대기(41)하고 있다가 종료되면 디스크에 자료를 복귀하고 S.V 1에게 사용 허용을 확인(42)하여 준다. 사용 허용을 받은(43) 노드는 사용 상태를 공유 변수에 표시하고 자료를 사용(44)한 후 공유변수를 삭제(45)한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 분산 다중처리기 구조의 고속병렬컴퓨터에서 각 노드가 하나의 하드디스크를 직접 공유하도록 함으로써 입출력 성능을 향상시키고, 노드간의 내부 연결망은 계산에 필요한 자료 전송만을 담당하여 병렬성을 향상시킨다. 또한 자료 공유시에 발생하는 자료의 안전성 문제를 해결하여 주어 병렬성을 향상시킨다.

또한, 본 발명의 디스크 공유 방법은 일반적인 계산 작업에 필요한 자료를 공유할 때에도 고속병렬컴퓨터의 성능을 향상시키고, 멀티미디어 자료 같이 대용량의 자료를 공유하여 처리할 때에도 성능을 향상시킨다.

이상에서 본 발명의 디스크 공유 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (4)

1. 한 노드의 프로세스가 공유 디스크 자료의 사용을 요구하는 제1단계와,

   상기 제1단계에서 요구한 자료의 공유변수의 존재를 공유변수 관리 프로그램인 S.V 1이 공유리스트에서 확인하여, 공유리스트에서 공유변수가 존재하지 않으면, 새로운 공유변수를 생성하고, 사용 상태를 표시하는 제2단계와,

   상기 제2단계의 공유변수가 동일한 노드에서 사용중임을 판단하는 제3단계와,

   상기 제3단계의 사용 상태를 공유변수에 표시하고, 공유 디스크를 사용하는 제4단계와,

   상기 제4단계의 공유 디스크의 사용이 완료되면 공유변수를 삭제하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 공유 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제3단계의 공유변수가 다른 노드에서 사용 중이면 다른 노드의 공유변수 관리 프로그램인 S.V 2에 처리를 요청하며, 상기 다른 노드에서는 상기 S.V 2의 공유 리스트에 존재하는 공유변수의 상태를 확인하고, 상태관리표에 따라 병렬 사용이 가능하면, 상기 S.V 1에게 허용하므로써, 상기 제4단계의 공유 디스크를 사용하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 공유 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제6단계의 상태관리표에 따라 병렬 사용이 불가능한 경우에는, 우선순위를 검사하여 사용을 요청한 노드의 우선 순위가 높으면 작업중인 노드의 작업을 중지하고, 우선 순위가 낮으면 작업이 종료될 때까지 대기하며, 디스크에 자료를 복귀하고, 상기 S.V 1에게 허용을 확인하여주므로써, 상기 제4단계의 공유 디스크를 사용하는 제7단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 공유 방법.
4. 컴퓨터에, 한 노드의 프로세스가 공유 디스크 자료의 사용을 요구하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 요구한 자료의 공유변수의 존재를 상기 S.V 1이 공유리스트에서 확인하여, 공유리스트에서 공유변수가 존재하지 않으면, 새로운 공유변수를 생성하고, 사용 상태를 표시하는 제2단계와, 상기 제2단계의 공유변수가 동일한 노드에서 사용중임을 판단하는 제3단계와, 상기 제3단계의 사용 상태를 공유변수에 표시하고, 공유 디스크를 사용하는 제4단계와, 상기 제4단계의 공유 디스크의 사용이 완료되면 공유변수를 삭제하는 제5단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.