WO2017119128A1 - 計算機システム、物理計算機、及び、メモリ制御方法 - Google Patents

計算機システム、物理計算機、及び、メモリ制御方法 Download PDF

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WO2017119128A1
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貴之 今田
俊臣 森木
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Definitions

  • the present invention generally relates to computer control, for example, memory control technology.
  • a hypervisor that realizes a virtual computer by controlling physical resources of a physical computer is known.
  • the hypervisor allocates a part of physical memory, which is one of the physical resources, to the virtual machine when the virtual machine is created (started up), and assigns it to the virtual machine when the virtual machine disappears (when stopped). Free the allocated physical memory area. Assuming that the released physical memory area is not cleared (initialized) and assigned to the virtual machine to be started next, information on the virtual machine to which a part of this physical memory area was previously assigned is There is a risk of being stolen by the starting virtual machine. However, in the method of generating the virtual machine after clearing all the areas of the physical memory allocated to the virtual machine, the generation time of the virtual machine becomes long.
  • Patent Document 1 when a storage area of a storage device is allocated to a virtual machine, it is not initialized, and when an access occurs from the virtual machine, the access destination storage area is initialized as necessary. It is disclosed.
  • Non-Patent Document 1 describes a technique called Dynamic Memory.
  • Non-Patent Document 2 describes that application optimization does not function well with the method of Non-Patent Document 1.
  • an object of the present invention is to achieve both the allocation of a cleared memory area to a virtual machine and the shortening of the generation time of the virtual machine.
  • the computer system includes a physical computer, a memory pool, and a memory pool management computer.
  • the physical computer includes a hypervisor that controls the virtual computer.
  • the memory pool management computer for the memory area of the memory pool, allocates an area that is an allocated memory area to the virtual machine, a cleared area that is an unallocated and cleared memory area for the virtual machine, and an unallocated area for the virtual machine.
  • An uncleared area that is an allocated and uncleared memory area is managed.
  • the hypervisor transmits a previous memory allocation request to the memory pool management computer.
  • the memory allocation request includes information on the memory capacity allocated to the virtual machine.
  • the hypervisor clears the memory area of the address range belonging to the uncleared area when the memory allocation response received from the memory pool management computer includes the address range belonging to the uncleared area. After that, the virtual machine is generated.
  • the memory pool management computer When the memory pool management computer receives a memory allocation request from the hypervisor, if the memory capacity requested to be allocated is larger than the memory capacity of the cleared area, the memory pool management computer responds to the memory allocation response to the hypervisor in the uncleared area.
  • the address range to which it belongs may be included.
  • the memory pool management computer When the memory pool management computer receives a memory release request from the hypervisor for the memory area allocated to the virtual machine to be erased, the memory pool management computer manages the memory area requested to be released belonging to the allocated memory area as an uncleared area. Then, the clear process of the uncleared area may be executed by the memory pool, and the area cleared by the memory pool among the uncleared areas may be sequentially managed as the cleared area.
  • the structural example of a computer system is shown.
  • 2 shows a configuration example of a memory pool management table. It is a flowchart which shows the example of the initialization process of a memory pool management table. It is a sequence chart which shows the example of a virtual machine starting (generation) and stop (disappearance) process by VMM (Virtual Machine Monitor), and the process of the memory pool management part accompanying it.
  • VMM Virtual Machine Monitor
  • information may be described using the expression “xxx table”, but the information may be expressed in any data structure. That is, in order to show that the information does not depend on the data structure, the “xxx table” can be called “xxx information”.
  • the process may be described using “program” as a subject.
  • the program is executed by a processor (for example, a CPU (Central Processing Unit)), so that a predetermined process is appropriately performed.
  • a storage resource for example, memory
  • the subject of processing may be a processor and an apparatus having the processor. Part or all of the processing performed by the processor may be performed by a hardware circuit.
  • the computer program may be installed from a program source.
  • the program source may be a program distribution server or a storage medium (for example, a portable storage medium).
  • a set of one or more computers that manage at least one device included in the computer system may be referred to as a “management system”.
  • the management computer may be a management system.
  • the management system may be a combination of the management computer and the display computer.
  • multiple computers may perform processing equivalent to that of the management computer. In this case, these multiple computers (for display when the display computer performs display) A computer may also be included).
  • the management computer is a management system.
  • the management computer displaying information may mean displaying information on a display device of the management computer, or displaying information on a display computer (eg client) connected to the management computer (eg server). Information may be transmitted. In the latter case, information represented by the display information is displayed by the display computer on a display device included in the display computer.
  • resource is one element (device or device part) of a computer system, and physical elements (eg, processor, processor core, memory, PDEV, RAID group, I / O device) (For example, interface device)) or a logical element (for example, VOL, pool, server LPAR).
  • LPAR is an abbreviation for Logical Partition.
  • the server LPAR is a section of the server and is a virtual server (virtual computer).
  • the computer system includes a resource group, the resource group includes a plurality of resource units, and each resource unit includes one or more resources (for example, one or more resources of the same type).
  • One resource (for example, a virtual machine) may include a plurality of resources (for example, a virtual processor and a virtual memory).
  • a virtual machine is generated (started up) by using a part of the memory area of a memory pool on one physical computer that can access one memory pool, and a part of memory in the memory pool Perform the process of erasing (stopping) a virtual machine that has been running on a physical computer using an area in cooperation with another computer dedicated to memory pool management (memory pool management computer) that can access the memory pool.
  • memory pool management computer memory pool management computer
  • An example of the case will be described.
  • This embodiment is merely an example, and it goes without saying that the number of memory pools, the number of physical computers that can access the memory pool, and the number of generated virtual computers may increase or decrease.
  • the configuration may be such that the processing of the memory pool management computer is executed by a part of the physical computer resource or the virtual computer, or a part of the physical memory in the physical computer may be used as a memory pool. .
  • FIG. 1 shows a configuration example of the computer system 1.
  • the computer system 1 includes one or more physical computers 100, a memory pool management computer 170, and a memory pool 140.
  • the physical computer 100 and the memory pool management computer 170 may be connected to the memory pool 140 via the memory communication path 150 so as to be capable of bidirectional communication.
  • Examples of the memory communication path 150 are Infiniband and Ethernet (registered trademark).
  • the memory pool 140 provides a memory area configured by one or more memory devices 141 to a plurality of physical computers or virtual computers.
  • the physical computer or the virtual computer may be able to use the memory area provided from the memory pool 140 like a conventional local memory.
  • the memory pool 140 is a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic Random Access Memory)), a non-volatile memory (for example, FeRAM (Ferroelectric Random Access Memory), MRAM (Magnetic Resistive Random Access), or MRAM (Magnetic Resistive Random Access). It may be configured by any combination.
  • the physical computer 100 may include one or more physical CPUs 101, a local memory 102, and an I / O device 103 as physical resources.
  • the physical computer 100 may be able to access the memory area of the memory pool 140 through the I / O device 103.
  • the memory pool management computer 170 may include one or more physical CPUs 171, a local memory 172, and an I / O device 173.
  • the memory pool management computer 170 may be able to access the memory area of the memory pool 140 through the I / O device 173.
  • VMM Virtual Machine Monitor
  • a VMM may be referred to as a hypervisor or virtualization mechanism.
  • the VMM 110 can generate a virtual computer 120 by allocating a part of physical resources of the physical computer 100.
  • Examples of physical resources of the physical computer 100 are a physical CPU 101, a local memory 102, an I / O device 103, a memory pool 140, and the like.
  • a guest OS 130 that is a kind of program may operate.
  • the memory pool management unit 180 is a kind of program, and may be expanded in the local memory 172 on the memory pool management computer 170 and executed by the CPU 170.
  • the memory pool management unit 180 may be a logic circuit configured in an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the memory pool management unit 180 manages a plurality of memory areas in the memory pool 140 using the memory pool management table 181.
  • the memory area of the memory pool 140 includes an allocated memory area 160 that is an area allocated to the virtual machine 120, a cleared memory area 161 that is an unallocated and cleared area for the virtual machine 120, and an unallocated area for the virtual machine 120. It may be divided into an unclear memory area 162 which is an allocated and uncleared area.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the memory pool management table 181.
  • the memory pool management table 181 is a table for managing the aforementioned allocated memory area 160, cleared memory area 161, and uncleared memory area 162.
  • the memory pool management table 180 includes an allocated memory area table 200, a cleared memory area table 210, an uncleared memory table 220, a cleared memory total amount 230, and a response memory area table 240. Good.
  • the allocated area table 200 associates and manages the address range 201 of the allocated memory area 160 and the memory capacity 202 of the allocated memory area 160 among the memory areas in the memory pool 140.
  • the cleared memory area table 210 associates and manages the address range 211 of the cleared memory area 161 and the memory capacity 212 of the cleared memory area 161 among the memory areas in the memory pool 140.
  • the uncleared memory area table 220 manages the address range 221 of the uncleared memory area 162 in association with the memory capacity 222 of the uncleared memory area 162 among the memory areas in the memory pool 140.
  • the cleared memory total amount 230 is a total of the memory capacity 212 included in the cleared memory area table 210.
  • the response memory area table 240 is information used when the memory pool management unit 180 generates a response to the memory allocation request issued from the VMM 110 when the virtual machine 120 is generated, and the cleared address range 241. And the uncleared address range 242 is managed.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of initialization processing of the memory pool management table.
  • the memory pool management unit 180 sets the memory area in the memory pool 140 to be sharable from all the physical computers 100.
  • a memory area that can be shared is called a "shared memory area"
  • the memory pool management unit 180 registers the memory address range and the memory capacity of the shared memory area of the memory pool 140 in the cleared memory area table 210. That is, the address range of the shared memory area of the memory pool 140 is registered in the address range 211, and the memory capacity of the shared memory area is registered in the memory capacity 212.
  • the memory pool management table 181 is initialized.
  • FIG. 4 is a sequence chart showing an example of the generation and disappearance processing of the virtual machine 120 by the VMM 110 and the processing of the memory pool management unit 180 associated therewith.
  • a notice of disappearance of the virtual machine 120A is issued to the VMM 110.
  • the disappearance notice of the virtual machine 120A may be a notice that the power of the virtual machine 120A is turned off.
  • the VMM 110 When the VMM 110 receives this disappearance notification, the VMM 110 performs the disappearance process of the virtual machine 120A. In the erasure process, the allocated physical resources (physical CPU 121, local memory 122, I / O device 123, memory area of the memory pool 140, etc.) may be released. At this time, the memory area allocated to the virtual machine 120A from the memory pool 140 is also released. Note that the VMM 110 may perform the annihilation process of the virtual machine 120 ⁇ / b> A using another notification or factor other than receiving the annihilation notification as a trigger.
  • the allocated physical resources physical CPU 121, local memory 122, I / O device 123, memory area of the memory pool 140, etc.
  • the VMM 110 may perform the annihilation process of the virtual machine 120 ⁇ / b> A using another notification or factor other than receiving the annihilation notification as a trigger.
  • the VMM 110 notifies the memory management unit 180 of the memory area that has been allocated to the virtual machine 120A (that is, released in S4200). For example, the VMM 110 notifies the address range of the memory area released in the memory pool 140. This is because the memory management unit 180 can clear the memory area released in step S4200.
  • the memory pool management unit 180 Upon receiving the notification in step S4201, the memory pool management unit 180 specifies a memory area included in the notification. For example, the memory pool management unit 180 searches the allocated area table 200 for the address range included in the notification, and sets the address range 201 and the memory capacity 202 that match the search to the address range of the uncleared memory area table 220. 221 and the memory capacity 222 are moved.
  • the memory pool management unit 180 issues a clear (initialization) command for the uncleared memory area 162 to the memory pool 140. This is to clear the memory area in the address range specified in S4300.
  • An example of the clear process is a write process of “0” to the memory area in the address range, or a flash process of a memory page corresponding to the memory area.
  • the memory pool 140 starts clear processing of the uncleared memory area 162 in accordance with the clear command of the uncleared memory area 162 in S4301. As soon as the virtual machine 120A disappears, the clearing process of the memory area of the memory pool 140 assigned to the virtual machine 120A may be started.
  • the memory areas that have been cleared are sequentially cleared memory areas.
  • the memory pool management unit 180 periodically checks the cleared status of the cleared memory area. For example, the address range and memory capacity of the cleared memory area 161 are calculated based on the progress of clear processing of the uncleared memory area in S4301, and the address range 211 and memory capacity 212 in the cleared memory area table 210 are added. Update, update the cleared memory total amount 230 calculated based on the memory capacity 212, and update the address range 221 and the memory capacity 222 in the uncleared memory area table 220. That is, the memory pool management unit 180 reflects the progress of the clear process in S4400 in the memory pool management table 181. Typically, the memory pool management unit 180 sequentially shifts the address range that has been cleared among the address ranges 221 registered in the uncleared memory area table 220 to the cleared memory area table 210.
  • the VMM 110 receives a generation request for the virtual machine 120B.
  • the VMM 110 specifies the memory capacity (referred to as “allocation request memory capacity”) to be allocated from the memory pool 140 to the virtual machine 120B requested to be generated in S4500.
  • the VMM 110 transmits a memory allocation request to the memory pool management unit 180.
  • the memory allocation request may include the allocation request memory capacity specified in S4501.
  • the memory pool management unit 180 Upon receiving the memory allocation request in S4502, the memory pool management unit 180 executes, for example, the following processing. That is, the memory pool management unit 180 deletes all values held in the response memory area table 240. Then, the memory pool management unit 180 compares the allocation request memory capacity included in the memory allocation request in S4502 with the cleared memory total amount 230.
  • the memory pool management unit 180 when the allocation request memory capacity is the cleared memory total amount 230 or less, the memory pool management unit 180 performs the following processing. That is, the memory pool management unit 180 calculates an address range corresponding to the allocation request memory capacity in the cleared memory area table 210. Then, the memory pool management unit 180 moves the calculated address range 211 to the cleared address range 241 in the response memory area table 240. Then, the memory pool management unit 180 also registers the amount moved to the cleared address range 241 in the response memory area table 240 in the allocated memory area table 200. Then, the memory pool management unit 180 updates the cleared memory total amount 230.
  • the memory pool management unit 180 performs the following processing. That is, the memory pool management unit 180 moves all the address ranges 211 registered in the cleared memory area table 210 to the allocated memory area table 200. Further, the memory pool management unit 180 calculates the address range 221 that is insufficient to satisfy the allocation request memory capacity in the uncleared memory area table 220. The memory capacity of the address range 221 corresponding to the shortage may be a difference between the allocation request memory capacity included in the memory allocation request and the cleared memory total amount 230 or more. Then, the memory pool management unit 180 moves the calculated address range 221 to the uncleared address range 242 in the response memory area table 240. Then, the memory pool management unit 180 also registers the amount moved to the cleared address range 241 and the uncleared address range 242 in the response memory area table 240 in the allocated memory area table 200.
  • the memory pool management unit 180 returns the free memory information to the VMM 110.
  • An example of the free memory information may be information registered in the response memory area table 240.
  • the VMM 110 performs the generation process of the virtual machine 120B. For example, a part of physical resources on the physical computer 100 (for example, physical CPU 101, local memory 122, I / O device 123, etc.), cleared address range 241 included in the free memory information in S4504, and clear processing in S4505 The uncleared address range 242 thus assigned is assigned to the virtual machine 120B.
  • the VMM 110 issues a generation command for the virtual machine 120B to which the physical resource is allocated in S4506. Thereby, the virtual machine 120B is generated and the operation of the guest OS 130B is started.
  • the generation command may be a command for turning on the power of the virtual machine 120B.
  • the computer system according to this embodiment executes the clear process for the allocated memory area 160 immediately after the virtual computer 120 disappears.
  • the cleared memory area 161 in the memory pool 140 is sequentially increased. Therefore, a relatively large number of cleared memory areas 161 can exist in the memory pool 140 when the virtual machine 120 is generated.
  • the clear process can be completed in a relatively short time because the uncleared memory area 162 need only be cleared for the shortage. That is, according to the computer system 1 according to the present embodiment, it is possible to achieve both the allocation of the cleared memory area to the virtual computer 120 and the generation time of the virtual computer 120 are shortened.
  • the allocated memory area is a static memory allocation, it is possible to receive the benefits of performance optimization in the application layer.
  • Computer system 100 Physical computer 110: VMM 120: VM 140: Memory pool 170: Memory pool management computer 181: Memory pool management table

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Abstract

計算機システムは、物理計算機と、メモリプールと、メモリプール管理計算機とを含む。メモリプール管理計算機は、メモリプールのメモリ領域について、割り当て済み領域と、クリア済み領域と、未クリア領域とを管理する。物理計算機のハイパバイザは、仮想計算機を生成する場合、メモリ割り当て要求をメモリプール管理計算機へ送信し、当該要求に対するメモリプール管理計算機からの応答に、未クリア領域に属するアドレス範囲が含まれている場合、その未クリア領域に属するアドレス範囲のメモリ領域をクリアした後、その仮想計算機を生成する。

Description

計算機システム、物理計算機、及び、メモリ制御方法
　本発明は、概して、計算機制御に関し、例えば、メモリ制御の技術に関する。
　物理計算機の物理リソースを制御して仮想計算機を実現するハイパバイザが知られている。ハイパバイザは、仮想計算機の生成時（起動時）に、物理リソースの一つである物理メモリの一部領域を、その仮想計算機に割り当て、仮想計算機の消滅時（停止時）に、その仮想計算機に割り当てた物理メモリの領域を解放する。この解放した物理メモリの領域をクリア（初期化）せずに、次に起動する仮想計算機に割り当てたとすると、以前にこの物理メモリの一部領域が割り当てられていた仮想計算機に関する情報が、次に起動する仮想計算機によって盗み取られてしまうおそれがある。しかしながら、仮想計算機に割り当てる物理メモリの一部領域を全てクリアしてから、その仮想計算機を生成する手法では、仮想計算機の生成時間が長くなってしまう。
　特許文献１には、ストレージ装置の記憶領域を仮想計算機に割り当てるときには初期化せずに、その仮想計算機からアクセスが発生したときに、そのアクセス先の記憶領域を必要に応じて初期化することが開示されている。非特許文献１には、Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｍｅｍｏｒｙと呼ばれる手法が記載されている。また、非特許文献２には、非特許文献１の手法では、アプリケーション最適化が上手く機能しないことが記載されている。
米国特許出願公開第２０１２／０１５９０７１号明細書
Microsoft Windows Server（登録商標） 2008R2 Implementing and Configuring Dynamic Memory, Microsoft, October 2010 Microsoft Exchange 2013 on VMware Best Practices Guide
　しかし、特許文献１又は非特許文献１の手法を物理メモリに適用すると、次のような問題が発生する。すなわち、仮想計算機から物理メモリに対するアクセスを、ハイパバイザが都度トラップする必要があり、メモリアクセス速度が大きく低下してしまう。そこで、本発明の目的は、仮想計算機にクリアされたメモリ領域を割り当てることと、仮想計算機の生成時間を短くすることを両立させることにある。
　計算機システムは、物理計算機と、メモリプールと、メモリプール管理計算機とを含む。物理計算機は、仮想計算機を制御するハイパバイザを含む。メモリプール管理計算機は、メモリプールのメモリ領域について、仮想計算機に割り当て済みのメモリ領域である割り当て済み領域と、仮想計算機に未割り当て且つクリア済みのメモリ領域であるクリア済み領域と、仮想計算機に未割り当て且つ未クリアのメモリ領域である未クリア領域と、を管理する。ハイパバイザは、仮想計算機を生成する場合、前モリ割り当て要求をメモリプール管理計算機へ送信する。当該メモリ割り当て要求には、当該仮想計算機に割り当てるメモリ容量の情報が含まれている。ハイパバイザは、メモリプール管理計算機から受領した、メモリ割り当て要求に対する応答であるメモリ割り当て応答に、未クリア領域に属するアドレス範囲が含まれている場合、その未クリア領域に属するアドレス範囲のメモリ領域をクリアした後、その仮想計算機を生成する。
　メモリプール管理計算機は、ハイパバイザから、メモリ割り当て要求を受領した場合、その割り当てを要求されたメモリ容量が、クリア済み領域のメモリ容量よりも大きいならば、ハイパバイザに対するメモリ割り当て応答に、未クリア領域に属するアドレス範囲を含めてよい。
　メモリプール管理計算機は、ハイパバイザから、消滅させる仮想計算機に割り当てられていたメモリ領域のメモリ解放要求を受領した場合、割り当て済みメモリ領域に属するその解放を要求されたメモリ領域を、未クリア領域として管理し、その未クリア領域のクリア処理を、メモリプールに実行させ、その未クリア領域の内、メモリプールによってクリアされた領域を、順次、前記クリア済み領域として管理してよい。
　本発明によれば、仮想計算機にクリアされたメモリ領域を割り当てることと、仮想計算機の起動時間を短くすることを両立させることができる。
計算機システムの構成例を示す。 メモリプール管理テーブルの構成例を示す。 メモリプール管理テーブルの初期化処理の例を示すフローチャートである。 ＶＭＭ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒ）による仮想計算機の起動（生成）及び停止（消滅）処理と、それに付随するメモリプール管理部の処理の例を示すシーケンスチャートである。
　以下、一実施例を説明する。以下の説明では、「ｘｘｘテーブル」の表現にて情報を説明することがあるが、情報は、どのようなデータ構造で表現されていてもよい。すなわち、情報がデータ構造に依存しないことを示すために、「ｘｘｘテーブル」を「ｘｘｘ情報」と呼ぶことができる。
　また、以下の説明では、「プログラム」を主語として処理を説明する場合があるが、プログラムは、プロセッサ（例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ））によって実行されることで、定められた処理を、適宜に記憶資源（例えばメモリ）及び通信インターフェースデバイスのうちの少なくとも１つを用いながら行うため、処理の主語が、プロセッサ、そのプロセッサを有する装置とされてもよい。プロセッサが行う処理の一部又は全部が、ハードウェア回路で行われてもよい。コンピュータプログラムは、プログラムソースからインストールされてよい。プログラムソースは、プログラム配布サーバ又は記憶メディア（例えば可搬型の記憶メディア）であってもよい。
　また、以下の説明では、計算機システムに含まれる少なくとも１つの装置を管理する１以上の計算機の集合を「管理システム」と呼ぶことがある。管理計算機が表示用情報を表示する場合は管理計算機が管理システムでよい。また、管理計算機と表示用計算機の組み合わせも管理システムでよい。また、管理処理の高速化や高信頼化のために複数の計算機で管理計算機と同等の処理を実現してもよく、この場合はそれら複数の計算機（表示を表示用計算機が行う場合は表示用計算機も含んでよい）が管理システムでよい。本実施例では、管理計算機が管理システムである。また、管理計算機が情報を表示するとは、管理計算機が有する表示デバイスに情報を表示することであってもよいし、管理計算機（例えばサーバ）に接続された表示用計算機（例えばクライアント）に表示用情報を送信することであってもよい。後者の場合、表示用計算機が有する表示デバイスに表示用情報が表す情報が表示用計算機によって表示される。
　また、以下の説明では、「リソース」とは、計算機システムの一要素（デバイス又はデバイス部分）であり、物理的な要素（例えば、プロセッサ、プロセッサコア、メモリ、ＰＤＥＶ、ＲＡＩＤグループ、Ｉ／Ｏデバイス（例えばインターフェースデバイス））であってもよいし、論理的な要素（例えば、ＶＯＬ、プール、サーバＬＰＡＲ）であってもよい。ＬＰＡＲは、Ｌｏｇｉｃａｌ　Ｐａｒｔｉｔｉｏｎの略である。サーバＬＰＡＲは、サーバの一区画であり、仮想的なサーバ（仮想計算機）である。計算機システムは、リソース群を有し、リソース群が、複数のリソースユニットを有し、各リソースユニットが、１以上のリソース（例えば同種の１以上のリソース）を含む。１つのリソース（例えば仮想計算機）が、複数のリソース（例えば仮想プロセッサ、仮想メモリ）を含むこともある。
　本実施例では、１台のメモリプールにアクセス可能な１台の物理計算機上でメモリプールの一部のメモリ領域を利用して仮想計算機を生成（起動）、及び、メモリプールの一部のメモリ領域を利用して物理計算機上で稼働させていた仮想計算機を消滅（停止）させる処理を、メモリプールにアクセス可能なメモリプール管理専用の別の計算機（メモリプール管理計算機）と連携させて実施する場合の例を説明する。なお本実施例はあくまでも一例であり、メモリプールの数、メモリプールにアクセス可能な物理計算機の数、および、生成される仮想計算機の数が増減してもよいことは言うまでもない。また、メモリプール管理計算機の処理を物理計算機の一部リソース若しくは仮想計算機で実施する構成であってもよいし、物理計算機内の物理メモリの一部をメモリプールとして利用する構成であってもよい。
　図１は、計算機システム１の構成例を示す。
　＜ハードウェア構成＞
　計算機システム１は、１つ以上の物理計算機１００と、メモリプール管理計算機１７０と、メモリプール１４０とを有する。
　物理計算機１００及びメモリプール管理計算機１７０は、メモリ通信路１５０を介して、メモリプール１４０と双方向通信可能に接続されてよい。メモリ通信路１５０の例は、ＩｎｆｉｎｉｂａｎｄやＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）である。
　メモリプール１４０は、１つ以上のメモリデバイス１４１によって構成されたメモリ領域を、複数の物理計算機又は仮想計算機に提供する。物理計算機又は仮想計算機は、メモリプール１４０から提供されたメモリ領域を、従来のローカルメモリのように利用できてよい。メモリプール１４０は、揮発性メモリ（例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ））、不揮発性メモリ（例えば、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ）、又は、これらの組み合わせの何れで構成されてもよい。
　物理計算機１００は、物理リソースとして、１つ以上の物理ＣＰＵ１０１と、ローカルメモリ１０２と、Ｉ／Ｏデバイス１０３とを有してよい。物理計算機１００は、Ｉ／Ｏデバイス１０３を通じて、メモリプール１４０のメモリ領域にアクセスできてよい。
　メモリプール管理計算機１７０は、１つ以上の物理ＣＰＵ１７１と、ローカルメモリ１７２と、Ｉ／Ｏデバイス１７３とを有してよい。メモリプール管理計算機１７０は、Ｉ／Ｏデバイス１７３を通じて、メモリプール１４０のメモリ領域にアクセスできてよい。
　＜ソフトウェア構成＞
　物理計算機１００上では、サーバ仮想化のためのソフトウェアであるＶＭＭ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒ）１１０が、ローカルメモリ１０２に展開され、システムソフトウェアとして動作する。ＶＭＭは、ハイパバイザ又は仮想化機構と呼ばれてもよい。
　ＶＭＭ１１０は、物理計算機１００の物理リソースの一部を割り当てて、仮想計算機１２０を生成することができる。物理計算機１００の物理リソースの例は、物理ＣＰＵ１０１、ローカルメモリ１０２、Ｉ／Ｏデバイス１０３、メモリプール１４０などである。
　仮想計算機１２０上では、プログラムの一種であるゲストＯＳ１３０が動作してよい。
　メモリプール管理部１８０は、プログラムの一種であり、メモリプール管理計算機１７０上のローカルメモリ１７２に展開され、ＣＰＵ１７０によって実行されてよい。又は、メモリプール管理部１８０は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）に構成された論理回路であってもよい。
　メモリプール管理部１８０は、メモリプール管理テーブル１８１を用いて、メモリプール１４０内の複数のメモリ領域を管理する。
　メモリプール１４０のメモリ領域は、仮想計算機１２０に割り当て済みの領域である割り当て済みメモリ領域１６０と、仮想計算機１２０に未割り当て且つクリア済みの領域であるクリア済みメモリ領域１６１と、仮想計算機１２０に未割り当て且つ未クリアの領域である未クリアメモリ領域１６２と、に区分されてよい。
　図２は、メモリプール管理テーブル１８１の構成例を示す。
　メモリプール管理テーブル１８１には、上述の割り当て済みメモリ領域１６０、クリア済みメモリ領域１６１、及び、未クリアメモリ領域１６２を管理するためのテーブルである。
　メモリプール管理テーブル１８０には、割り当て済みメモリ領域テーブル２００と、クリア済メモリ領域テーブル２１０と、未クリアメモリテーブル２２０と、クリア済みメモリ総量２３０と、返答用メモリ領域テーブル２４０と、が含まれてよい。
　割り当て済み領域テーブル２００は、メモリプール１４０内のメモリ領域のうち、割り当て済みメモリ領域１６０のアドレス範囲２０１と、その割り当て済みメモリ領域１６０のメモリ容量２０２とを関連付けて管理する。
　クリア済メモリ領域テーブル２１０は、メモリプール１４０内のメモリ領域のうち、クリア済みメモリ領域１６１のアドレス範囲２１１と、そのクリア済みメモリ領域１６１のメモリ容量２１２とを関連付けて管理する。
　未クリアメモリ領域テーブル２２０は、メモリプール１４０内のメモリ領域のうち、未クリアメモリ領域１６２のアドレス範囲２２１と、その未クリアメモリ領域１６２のメモリ容量２２２とを関連付けて管理する。
　クリア済メモリ総量２３０は、クリア済メモリ領域テーブル２１０に含まれるメモリ容量２１２の合計である。
　返答用メモリ領域テーブル２４０は、仮想計算機１２０の生成時にＶＭＭ１１０から発行されるメモリ割り当て要求に対して、メモリプール管理部１８０が応答を生成する際に使用される情報であり、クリア済アドレス範囲２４１、及び、未クリアアドレス範囲２４２を管理する。
　図３は、メモリプール管理テーブルの初期化処理の例を示すフローチャートである。
　（Ｓ３００１）メモリプール管理部１８０は、メモリプール１４０内のメモリ領域を、全ての物理計算機１００から共有可能に設定する。共有可能に設定されたメモリ領域を「共有メモリ領域」という
　（Ｓ３００２）メモリプール管理部１８０は、メモリプール１４０の共有メモリ領域のメモリアドレス範囲とそのメモリ容量を、クリア済メモリ領域テーブル２１０へ登録する。すなわち、メモリプール１４０の共有メモリ領域のアドレス範囲をアドレス範囲２１１に、その共有メモリ領域のメモリ容量をメモリ容量２１２に登録する。
　以上の処理により、メモリプール管理テーブル１８１が初期化される。
　図４は、ＶＭＭ１１０による仮想計算機１２０の生成及び消滅処理と、それに付随するメモリプール管理部１８０の処理の例を示すシーケンスチャートである。
　まず、仮想計算機１２０の消滅（停止）処理について説明する。
　（Ｓ４１００）仮想計算機１２０Ａでは、ゲストＯＳ１３０が稼働中である。
　（Ｓ４１０１）ここで、例えば、シャットダウンコマンドが発行されると、仮想計算機１２０Ａは、ゲストＯＳ１３０のシャットダウン処理を実施する。
　（Ｓ４１０２）Ｓ４１０１のシャットダウン処理の完了後、仮想計算機１２０Ａの消滅通知が、ＶＭＭ１１０へ発行される。仮想計算機１２０Ａの消滅通知は、仮想計算機１２０Ａの電源がＯＦＦされた旨の通知であってよい。
　（Ｓ４２００）ＶＭＭ１１０は、この消滅通知を受領すると、仮想計算機１２０Ａの消滅処理を実施する。消滅処理では、割り当て済みの物理リソース（物理ＣＰＵ１２１、ローカルメモリ１２２、Ｉ／Ｏデバイス１２３、メモリプール１４０のメモリ領域等）の解放が行われてよい。このとき、メモリプール１４０から仮想計算機１２０Ａに割り当てられていたメモリ領域も解放される。なお、ＶＭＭ１１０は、消滅通知を受領する以外の他の通知又は要因をトリガーとして、仮想計算機１２０Ａの消滅処理を行ってもよい。
　（Ｓ４２０１）ＶＭＭ１１０は、仮想計算機１２０Ａに割り当て済みであった（つまり、Ｓ４２００で解放した）メモリ領域を、メモリ管理部１８０へ通知する。例えば、ＶＭＭ１１０は、メモリプール１４０において解放したメモリ領域のアドレス範囲を通知する。メモリ管理部１８０が、ステップＳ４２００において解放されたメモリ領域をクリアできるようにするためである。
　（Ｓ４３００）メモリプール管理部１８０は、ステップＳ４２０１の通知を受領すると、その通知に含まれるメモリ領域を特定する。例えば、メモリプール管理部１８０は、その通知に含まれるアドレス範囲を、割り当て済み領域テーブル２００から検索し、その検索に適合するアドレス範囲２０１及びメモリ容量２０２を、未クリアメモリ領域テーブル２２０のアドレス範囲２２１及びメモリ容量２２２に移動させる。
　（Ｓ４３０１）メモリプール管理部１８０は、未クリアメモリ領域１６２のクリア（初期化）命令を、メモリプール１４０へ発行する。Ｓ４３００において特定したアドレス範囲のメモリ領域をクリアするためである。クリア処理の例は、当該アドレス範囲のメモリ領域に対する「０」の書き込み処理、又は、そのメモリ領域に対応するメモリページのフラッシュ処理等である。
　（Ｓ４４００）メモリプール１４０は、Ｓ４３０１の未クリアメモリ領域１６２のクリア命令に従い、未クリアメモリ領域１６２のクリア処理を開始する。仮想計算機１２０Ａが消滅すると、直ちに、その仮想計算機１２０Ａに割り当てられていたメモリプール１４０のメモリ領域のクリア処理が開始されてよい。クリア処理し終えたメモリ領域は、順次、クリア済みメモリ領域となる。
　（Ｓ４４０１）メモリプール１４０は、Ｓ４４００の完了後、メモリプール管理部１８０に対して、未クリアメモリ領域１６２のクリア完了を通知する。
　（Ｓ４３０２）Ｓ４４００の実施中、メモリプール管理部１８０は、定期的に、クリア済みメモリ領域のクリア状況を確認する。例えば、Ｓ４３０１での未クリアメモリ領域のクリア処理の進捗に基づいて、クリア済メモリ領域１６１のアドレス範囲及びメモリ容量を算出し、クリア済メモリ領域テーブル２１０内のアドレス範囲２１１及びメモリ容量２１２を追記・更新し、そのメモリ容量２１２に基づいて算出したクリア済メモリ総量２３０を更新し、未クリアメモリ領域テーブル２２０内のアドレス範囲２２１及びメモリ容量２２２を更新する。すなわち、メモリプール管理部１８０は、Ｓ４４００のクリア処理の進捗を、メモリプール管理テーブル１８１に反映する。典型的には、メモリプール管理部１８０は、未クリアメモリ領域テーブル２２０に登録されているアドレス範囲２２１の内、クリア処理し終えたアドレス範囲を、順次、クリア済みメモリ領域テーブル２１０に移行させる。
　（Ｓ４３０３）メモリプール管理部１８０は、Ｓ４４０１の完了後、クリア済メモリ領域１６１のクリア状況の最終更新処理を実施する。
　次に、仮想計算機１２０Ｂの生成（起動）処理について説明する。
　（Ｓ４５００）ＶＭＭ１１０は、仮想計算機１２０Ｂの生成要求を受領する。
　（Ｓ４５０１）ＶＭＭ１１０は、Ｓ４５００で生成要求された仮想計算機１２０Ｂに対してメモリプール１４０から割り当てるべきメモリ容量（「割り当て要求メモリ容量」という）を特定する。
　（Ｓ４５０２）ＶＭＭ１１０は、メモリプール管理部１８０へ、メモリ割り当て要求を送信する。メモリ割り当て要求には、Ｓ４５０１で特定した割り当て要求メモリ容量が含まれてよい。
　（Ｓ４５０３）メモリプール管理部１８０は、Ｓ４５０２のメモリ割り当て要求を受領すると、例えば、次の処理を実行する。すなわち、メモリプール管理部１８０は、返答用メモリ領域テーブル２４０に保持されている値を全て削除する。そして、メモリプール管理部１８０は、Ｓ４５０２のメモリ割り当て要求に含まれる割り当て要求メモリ容量と、クリア済メモリ総量２３０とを比較する。
　ここで、割り当て要求メモリ容量がクリア済みメモリ総量２３０以下の場合、メモリプール管理部１８０は、次の処理を実施する。すなわち、メモリプール管理部１８０は、クリア済みメモリ領域テーブル２１０の内、割り当て要求メモリ容量の分のアドレス範囲を算出する。そして、メモリプール管理部１８０は、その算出したアドレス範囲２１１を、応答用メモリ領域テーブル２４０のクリア済アドレス範囲２４１へ移動させる。そして、メモリプール管理部１８０は、その応答用メモリ領域テーブル２４０のクリア済みアドレス範囲２４１へ移動させた分を、割り当て済みメモリ領域テーブル２００にも登録する。そして、メモリプール管理部１８０は、クリア済メモリ総量２３０を更新する。
　一方、割り当て要求メモリ容量がクリア済みメモリ総量２３０よりも大きい場合、メモリプール管理部１８０は、次の処理を実施する。すなわち、メモリプール管理部１８０は、クリア済みメモリ領域テーブル２１０に登録されているアドレス範囲２１１の全てを、割り当て済みメモリ領域テーブル２００に移動させる。さらに、メモリプール管理部１８０は、未クリアメモリ領域テーブル２２０の内、割り当て要求メモリ容量を満たすために不足している分のアドレス範囲２２１を算出する。この不足している分のアドレス範囲２２１のメモリ容量は、メモリ割り当て要求に含まれる割り当て要求メモリ容量と、クリア済みメモリ総量２３０との差分又はそれ以上であってよい。そして、メモリプール管理部１８０は、その算出したアドレス範囲２２１を、応答用メモリ領域テーブル２４０の未クリアアドレス範囲２４２へ移動させる。そして、メモリプール管理部１８０は、その応答用メモリ領域テーブル２４０のクリア済みアドレス範囲２４１及び未クリアアドレス範囲２４２へ移動させた分を、割り当て済みメモリ領域テーブル２００にも登録する。
　（Ｓ４５０４）メモリプール管理部１８０は、空きメモリ情報をＶＭＭ１１０へ返す。空きメモリ情報の例は、返答用メモリ領域テーブル２４０に登録されている情報であってよい。
　（Ｓ４５０５）ＶＭＭ１１０は、Ｓ４５０４の空きメモリ情報を受領すると、その空きメモリ情報に含まれる未クリアアドレス範囲２４２のみクリア処理を実施する。このクリア処理は、Ｓ４３０１、Ｓ４４００、Ｓ４４０１と同様の処理であってよい。当該クリア処理が完了すると、メモリプール１４０における割り当て要求メモリ容量の分は、全てクリアされている状態となる。なお、空きメモリ情報に未クリアアドレス範囲２４２が含まれていない場合、ＶＭＭ１１０は、Ｓ４５０４のクリア処理を実施しなくてよい。
　（Ｓ４５０６）ＶＭＭ１１０は、仮想計算機１２０Ｂの生成処理を実施する。例えば、物理計算機１００上の物理リソースの一部（例えば、物理ＣＰＵ１０１、ローカルメモリ１２２、Ｉ／Ｏデバイス１２３等）と、Ｓ４５０４の空きメモリ情報に含まれるクリア済みアドレス範囲２４１と、Ｓ４５０５でクリア処理された未クリアアドレス範囲２４２と、を仮想計算機１２０Ｂに割り当てる。
　（Ｓ４５０７）ＶＭＭ１１０は、Ｓ４５０６で物理リソースを割り当てられた仮想計算機１２０Ｂの生成命令を発行する。これにより、仮想計算機１２０Ｂが生成され、ゲストＯＳ１３０Ｂの稼働が開始される。生成命令は、仮想計算機１２０Ｂの電源をＯＮする旨の命令であってもよい。
　本実施例に係る計算機システムは、仮想計算機１２０の消滅後、速やかに割り当て済みメモリ領域１６０のクリア処理を実行する。これにより、メモリプール１４０内のクリア済メモリ領域１６１が順次増加する。よって、仮想計算機１２０の生成時に、メモリプール１４０内に比較的多くのクリア済メモリ領域１６１が存在し得る。さらに、クリア済みメモリ領域１６１が不足している場合であっても、その不足分だけ未クリアメモリ領域１６２をクリア処理すればよいので、比較的短時間でクリア処理を完了することができる。すなわち、本実施例に係る計算機システム１によれば、仮想計算機１２０にクリアされたメモリ領域を割り当てることと、仮想計算機１２０の生成時間を短くすることとを両立させることができる。また、割り当てられるメモリ領域は静的なメモリ割り当てとなるため、アプリケーション層での性能最適化の恩恵も受けられるようになる。
　上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲を実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
　１：計算機システム　１００：物理計算機　１１０：ＶＭＭ　１２０：ＶＭ　１４０：メモリプール　１７０：メモリプール管理計算機　１８１：メモリプール管理テーブル

Claims (7)

  1. 　物理計算機と、メモリプールと、メモリプール管理計算機とを含む計算機システムであって、
    　前記物理計算機は、仮想計算機を制御するハイパバイザを含み、
    　前記メモリプール管理計算機は、
    　　前記メモリプールのメモリ領域について、仮想計算機に割り当て済みのメモリ領域である割り当て済み領域と、仮想計算機に未割り当て且つクリア済みのメモリ領域であるクリア済み領域と、仮想計算機に未割り当て且つ未クリアのメモリ領域である未クリア領域と、を管理し、
    　前記ハイパバイザは、
    　　仮想計算機を生成する場合、前記メモリ割り当て要求をメモリプール管理計算機へ送信し、当該メモリ割り当て要求には、当該仮想計算機に割り当てるメモリ容量の情報が含まれており、
    　　前記メモリプール管理計算機から受領した、前記メモリ割り当て要求に対する応答であるメモリ割り当て応答に、前記未クリア領域に属するアドレス範囲が含まれている場合、その未クリア領域に属するアドレス範囲のメモリ領域をクリアした後、その仮想計算機を生成する
    計算機システム。
  2. 　前記メモリプール管理計算機は、
    　　前記ハイパバイザから、前記メモリ割り当て要求を受領した場合、その割り当てを要求されたメモリ容量が、前記クリア済み領域のメモリ容量よりも大きいならば、前記ハイパバイザに対するメモリ割り当て応答に、前記未クリア領域に属するアドレス範囲を含める
    請求項１に記載の計算機システム。
  3. 　前記メモリ割り当て応答に含まれる前記未クリア領域に属するアドレス範囲のメモリ容量は、前記メモリ割り当て要求に含まれるメモリ容量と、前記クリア済み領域の容量との差分に相当する
    請求項２に記載の計算機システム。
  4. 　前記メモリプール管理計算機は、
    　　前記ハイパバイザから、消滅させる仮想計算機に割り当てられていたメモリ領域のメモリ解放要求を受領した場合、割り当て済みメモリ領域に属するその解放を要求されたメモリ領域を、前記未クリア領域として管理し、
    　　その未クリア領域のクリア処理を、前記メモリプールに実行させ、
    　　その未クリア領域の内、前記メモリプールによってクリアされた領域を、順次、前記クリア済み領域として管理する
    請求項１に記載の計算機システム。
  5. 　仮想計算機を制御するハイパバイザを含み、
    　前記ハイパバイザは、前記メモリプールのメモリ領域について、仮想計算機に割り当て済みのメモリ領域である割り当て済み領域と、仮想計算機に未割り当て且つクリア済みのメモリ領域であるクリア済み領域と、仮想計算機に未割り当て且つ未クリアのメモリ領域である未クリア領域と、を管理するメモリプール管理計算機と通信可能であり、
    　前記ハイパバイザは、
    　　仮想計算機を生成する場合、前記メモリ割り当て要求をメモリプール管理計算機へ送信し、当該メモリ割り当て要求には、当該仮想計算機に割り当てるメモリ容量の情報が含まれており、
    　　前記メモリプール管理計算機から受領した、前記メモリ割り当て要求に対する応答であるメモリ割り当て応答に、前記未クリア領域に属するアドレス範囲が含まれている場合、その未クリア領域に属するアドレス範囲のメモリ領域をクリアした後、その仮想計算機を生成する
    物理計算機。
  6. 　物理計算機と、メモリプールと、メモリプール管理計算機とを含む計算機システムにおけるメモリ制御方法であって、
    　前記物理計算機は、仮想計算機を制御するハイパバイザを含み、
    　前記メモリプール管理計算機は、
    　　前記メモリプールのメモリ領域について、仮想計算機に割り当て済みのメモリ領域である割り当て済み領域と、仮想計算機に未割り当て且つクリア済みのメモリ領域であるクリア済み領域と、仮想計算機に未割り当て且つ未クリアのメモリ領域である未クリア領域と、を管理し、
    　前記ハイパバイザは、仮想計算機を生成する場合、前記メモリ割り当て要求をメモリプール管理計算機へ送信し、当該メモリ割り当て要求には、当該仮想計算機に割り当てるメモリ容量の情報が含まれており、
    　前記メモリプール管理計算機は、前記ハイパバイザから前記メモリ割り当て要求を受領した場合、その割り当てを要求されたメモリ容量が、前記クリア済み領域のメモリ容量よりも大きいならば、前記未クリア領域に属するアドレス範囲を含むメモリ割り当て応答を、前記ハイパバイザへ送信し、
    　前記ハイパバイザは、前記メモリプール管理計算機から受領した、前記メモリ割り当て応答に、前記未クリア領域に属するアドレス範囲が含まれている場合、その未クリア領域に属するアドレス範囲のメモリ領域をクリアした後、その仮想計算機を生成する
    メモリ制御方法。
  7. 　前記ハイパバイザは、
    　　仮想計算機を消滅させる場合、その消滅させる仮想計算機に割り当てられていたメモリ領域のメモリ解放要求を、前記メモリプール管理計算機へ送信し、
    　前記メモリプール管理計算機は、
    　　前記ハイパバイザから、前記メモリ解放要求を受領した場合、割り当て済み領域に属するその解放を要求されたメモリ領域を、前記未クリア領域として管理し、
    　　その未クリア領域のクリア処理を、前記メモリプールに実行させ、
    　　その未クリア領域の内、前記メモリプールによってクリアされた領域を、順次、前記クリア済み領域として管理する
    請求項６に記載のメモリ制御方法。
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