JP3536219B2

JP3536219B2 - 分散メモリ保護管理装置

Info

Publication number: JP3536219B2
Application number: JP24897393A
Authority: JP
Inventors: 茂樹山田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 2004-06-07
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JPH07105099A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分散共有メモリを介し
て、複数のプロセッサモジュール相互間でメッセージの
転送を行う場合、メモリを不正なアクセスから保護する
ことができ、メモリの保護管理が可能な分散メモリ保護
管理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のプロセッサを組み合わせた
マルチプロセッサシステムにおいて、複数のスレッド、
つまり並列実行の単位となる軽量プロセスの間でメッセ
ージを交信しながら処理を進行させる分散処理方式が提
案されている。図３は、上記方式を用いた従来の分散処
理システムのブロック図である。図３において、１−
１，１−２は複数台存在するマルチプロセッサシステム
のうちの２台のプロセッサモジュール、２−１，２−２
はプロセッサ、３−１，３−２はそれぞれ対応するプロ
セッサモジュール１−１，１−２から読み書きアクセス
が可能な分散共有メモリ、４−１，４−２はプロセッサ
モジュール相互間でメッセージ転送を行うためのＤＭＡ
（Direct Memory Access)コントローラ、５はプロセ
ッサ間通信路、６は分散共有メモリ３−１上に設けられ
たメッセージバッファ、７は分散共有メモリ３−２上に
設けられたメッセージバッファである。なお、各分散共
有メモリ３−１，３−２には、全プロセッサモジュール
１−１，１−２に共通のアドレスが割り付けられてい
る。また、分散共有メモリ上のメッセージバッファ６，
７は、それぞれＡＤＲ１，ＡＤＲ２を先頭アドレスにし
てｎバイトの容量を持っている。

【０００３】いま、図３において、プロセッサモジュー
ル１−１からプロセッサモジュール１−２にメッセージ
を転送する場合を考える。図３における太線とそれに付
加された括弧付番号（１０）〜（１５）は、メッセージ
転送動作のステップを示す。プロセッサ２−１で実行さ
れる送信スレッド（図示省略）からの要求により、カー
ネルプログラム（図示省略）が分散共有メモリ３−１内
にメッセージバッファ６を確保して、その旨を通信スレ
ッドに通知する。なお、カーネルプログラムは、最高優
先度を有するプログラムであって、分散共有メモリ２１
−１やケーパビリティメモリ３３−１に対して、いづで
もアクセス可能である。送信スレッドは、確保したメッ
セージバッファ６にメッセージを書き込む（ステップ１
０）。次に、カーネルプログラムは、メッセージバッフ
ァ６の先頭アドレスＡＤＲ１とメッセージサイズｎと転
送先のプロセッサ番号等の制御情報を、ＤＮＡコントロ
ーラ４−１に設定する（ステップ１１）。ＤＭＡコント
ローラ４−１は、設定された制御情報を基にメッセージ
をメッセージバッファ６から順次読み出すと同時に、メ
ッセージの先頭に制御情報を付加してプロセッサ間通信
路５を経由し、受信側プロセッサモジュール１−２のＤ
ＭＡコントローラ４−２に転送する（ステップ１２）。
ＤＭＡコントローラ４−２は、メッセージを受信した
後、プロセッサ２−２のカーネルに割り込みをかける
（ステップ１３）。カーネルは、メッセージの先頭の制
御情報をＤＭＡコントローラ４−２に設定する。これに
より、ＤＭＡコントローラ４−２はメッセージを分散共
有メモリ３−２内のメッセージバッファ７に転送し（ス
テップ１４）、カーネルに転送終了を通知する。カーネ
ルが受信スレッド（図示省略）を起動することにより、
受信スレッドはメッセージバッファ７からメッセージを
読み出す（ステップ１５）。このような方法により、プ
ロセッサモジュール相互間でメッセージの転送が行われ
ている。なお、分散共有メモリ上のメッセージバッファ
は、複数のプロセッサにより共用される共通のリソース
であるため、従来、例えば、特定のプロセッサモジュー
ル１−１が共通リソースの使用権管理を一元的に行って
いた。その結果、各プロセッサモジュールは共有メモリ
上のメッセージバッファを排他的に使用することができ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、前述
のように、送信側と受信側とで共通のアドレスが与えら
れた共有メモリ上にメッセージバッファを設定するの
で、受信側では空きメッセージバッファのエリアをその
都度探索する必要がなく、メッセージ転送遅延ならびに
受信側カーネルの処理オーバヘッドを削減することがで
きる。しかしながら、この方法では、送信側の分散共有
メモリ３−１と受信側の分散共有メモリ３−２とが物理
的には分離されているが、論理的には同一アドレスを持
っているため、正常動作時には便利であるが、一旦障害
が発生した場合には、暴走を防ぐことができない。例え
ば、プロセッサモジュール１−２内のプログラムが暴走
して分散共有メモリ３−２のメッセージエリア７から誤
って読み出したり、メッセージエリア７に誤って書き込
んでしまう危険性がある。そのために、分散共有メモリ
を不正なメモリアクセスから保護する対策が要求されて
いた。そこで、従来、例えば特開平５−１３４９３０号
公報に記載の『メモリ保護装置』に示すように、メッセ
ージバッファへのアクセスが発生する都度、メッセージ
バッファ対応に用意されたキー情報と、現在実行中のプ
ロセスが有するキー情報とを比較して、不正アクセスか
否かを判定する方法が提案されている。しかしながら、
この方法は、単一プロセッサモジュール内のローカルメ
モリに対して保護する方法であって、本発明の対象とす
る分散共有メモリのように、複数のプロセッサモジュー
ルに分散された分散メモリを各種の不正なアクセスから
保護する方法ではない。さらに、共有分散メモリ上に確
保するメッセージバッファを、従来のように特定のプロ
セッサモジュールで一元管理する方法では、特定のプロ
セッサだけに処理負荷が集中してしまい、システム全体
の性能ボトルネックを引き起こすことがあり、また特定
のプロセッサにメモリの捕捉要求や解放要求を伝達する
ための通信オーバヘッドが大きくなってしまうという問
題があった。本発明の目的は、このような従来の課題を
解決し、分散共有メモリに対する不正なメモリアクセス
に対して、完全なメモリ保護を行うと同時に、分散され
た各共有メモリのリソース管理を各プロセッサに分散さ
せてソフトウェアのオーバヘッドを削減することが可能
な効率のよいメモリ保護管理装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のメモリ保護管理装置は、（イ）複数のプロ
セッサモジュール（図１の１８）を具備するコンピュー
タシステムにおいて、各プロセッサモジュール（１８）
は、スレッドを実行単位として処理を行うプロセッサ
（１９）と、全プロセッサ間で共通の同一アドレスが割
り付けられて、各々複数のメッセージバッファ（２２）
を収容する分散共有メモリ（２１）と、異なるプロセッ
サモジュールの分散共有メモリ間で情報転送を行うプロ
セッサ間転送装置（２３）と、各メッセージバッファ
（２２）に対するアクセス権を記憶するメモリケーパビ
リティ記憶手段（３３）、各プロセッサで実行中のスレ
ッドに対するアクセス権情報を記憶するカレントケーパ
ビリティ記憶手段（３４）、およびメモリケーパビリテ
ィ記憶手段（３３）とカレントケーパビリティ記憶手段
（３４）の内容を比較して、メッセージバッファ（２
２）への正しいアクセスか否かを判定するケーパビリテ
ィ比較手段（３５）とを有し、あるプロセッサモジュー
ル（１８−１）で実行される送信スレッドから他のプロ
セッサモジュール（１８−２）で実行される受信スレッ
ドにメッセージを転送する場合、送信側プロセッサモジ
ュール（１８−１）は、自モジュール内の分散共有メモ
リ（２１−１）上に送信側メッセージバッファ（２２−
１）を確保し、送信側メッセージバッファ（２２−１）
に対応する送信側プロセッサモジュール（１８−１）内
のメモリケーパビリティ記憶手段（３６−１）およびカ
レントケーパビリティ記憶手段（３４−１）にアクセス
権情報を設定し、送信側プロセッサモジュール（１８−
１）内のプロセッサ（１９−１）から分散共有メモリ
（２１−１）上の送信側メッセージバッファ（２２−
１）へのメモリアクセスがある度に、ケーパビリティ比
較手段（３５−１）によりメモリケーパビリティ記憶手
段（３６−１）とカレントケーパビリティ記憶手段（３
４−１）の内容を比較して、正しいアクセスであるか否
かを判断し、送信側メッセージバッファ（２２−１）内
に書き込まれたメッセージをプロセッサ間転送装置（２
３−１）により受信側プロセッサモジュール（１８−
２）内の分散共有メモリ（２１−２）の送信側と同じア
ドレス位置の受信側メッセージバッファ（２２−２）に
転送し、一方、受信側プロセッサモジュール（１８−
２）は、受信側メッセージバッファ（２２−２）に対応
するメモリケーパビリティ記憶手段（３６−２）および
カレントケーパビリティ記憶手段（３４−２）にアクセ
ス権情報を設定し、受信側プロセッサモジュール（１８
−２）内のプロセッサ（１９−２）から分散共有メモリ
（２１−２）上の受信側メッセージバッファ（２２−
２）へのメモリアクセスがある度に、ケーパビリティ比
較手段（３５−２）によりメモリケーパビリティ記憶手
段（３６−２）とカレントケーパビリティ記憶手段（３
４−２）の内容を比較して、正しいアクセスであるか否
かを判断し、送信側および受信側における不正アクセス
をチェックすることも特徴としている。また、（ロ）あ
るプロセッサモジュール（１８−１）で実行される送信
スレッドから他のプロセッサモジュール（１８−２）で
実行される受信スレッドにメッセージを転送する場合、
アクセス権情報を転送メッセージ中に含ませて、送信側
分散共有メモリ（２１−１）のメッセージバッファ（２
２−１）から受信側分散共有メモリ（２１−２）のメッ
セージバッファ（２２−２）に転送し、受信側のプロセ
ッサモジュール（１８−２）では、受信メッセージバッ
ファ（２２−２）からアクセス権情報を抜き出して、受
信側メッセージバッファ（２２−２）に対応するメモリ
ケーパビリティ記憶手段（３３−２）にアクセス権情報
を設定することも特徴としている。また、（ハ）あるプ
ロセッサモジュール（１８−１）で実行される送信スレ
ッドから他のプロセッサモジュール（１８−２）で実行
される受信スレッドにメッセージを転送する場合、分散
共有メモリ（２１−１）上の未使用のメッセージバッフ
ァ（２２−１）を記憶管理するフリーリストをプロセッ
サモジュール相互間で重複しないように分散記憶し、送
信側プロセッサモジュール（１８−１）からメッセージ
バッファ捕捉要求があったときには、送信側プロセッサ
モジュール（１８−１）内のフリーリストから送信側メ
ッセージバッファ（２２−１）を選択してフリーリスト
から外し、送信側プロセッサモジュール（１８−１）で
送信側メッセージバッファ（２２−１）を使用した後、
バッファの内容を受信側プロセッサモジュール（１８−
２）の分散共有メモリ（２１−２）で送信側と同じアド
レス位置の受信側メッセージバッファ（２２−２）に転
送し、受信側スレッドにおける処理が終了した後は、受
信側メッセージバッファ（２２−２）を受信側プロセッ
サモジュール（１８−２）のフリーリストに登録するこ
とも特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明においては、各メッセージバッファに対
するアクセス権情報を記憶するメモリケーパビリティテ
ィ記憶手段と、各プロセッサで実行中のスレッドに対す
るアクセス権情報を記憶するカレントケーパビリティ記
憶手段と、スレッドに対するアクセス権とメッセージバ
ッファに対するアクセス権とが等しいか否かを比較照合
するケーパビリティ比較手段とからなるメモリ保護装置
を用いて、メモリの内容を保護する。あるプロセッサモ
ジュールで実行される送信スレッドから他のプロセッサ
モジュールで実行される受信スレッドにメッセージを転
送する場合に、先ず、送信側プロセッサモジュールでは
自モジュール内の分散共有メモリ上に送信側メッセージ
バッファを確保した後、送信側メッセージバッファに対
応する自モジュール内のメモリケーパビリティ記憶手段
およびカレントケーパビリティ記憶手段にアクセス権情
報を設定する。そして、自モジュール内のプロセッサか
ら自モジュール内の分散共有メモリ上の送信側メッセー
ジバッファに対してメモリアクセスがあると、その度毎
にメモリ保護装置のケーパビリティ比較手段でメモリケ
ーパビリティ記憶手段の内容とカレントケーパビリティ
記憶手段の内容とを比較することにより、メッセージバ
ッファへの正しいアクセスであるか否かを判定する。ま
た、メッセージバッファ内に書き込まれたメッセージ
を、プロセッサ間転送装置により受信側プロセッサモジ
ュールの分散共有メモリの送信側と同一アドレス位置の
受信側メッセージバッファに転送する。一方の受信側プ
ロセッサモジュールでは、受信側メッセージバッファに
対応するメモリケーパビリティ記憶手段およびカレント
ケーパビリティ記憶手段にアクセス権情報を設定して、
受信側プロセッサモジュール内のプロセッサから分散共
有メモリ上の受信側メッセージバッファへのメモリアク
セスがある度毎に、ケーパビリティ比較手段により正し
いアクセスであるか否かを判断する。これにより、送信
側および受信側における不正アクセスをチェックする。

【０００７】さらに、メモリケーパビリティを送信側ス
レッドから受信側スレッドに送信するメッセージ中に含
ませて、送信側分散共有メモリのメッセージバッファか
ら受信側分散共有メモリのメッセージバッファに転送す
る。これにより、受信側のプロセッサモジュールでは、
受信側メッセージバッファからメモリケーパビリティを
抜き出して、受信側メッセージバッファに対応するメモ
リケーパビリティ記憶手段にメモリケーパビリティを設
定する。その結果、送信側と受信側とでケーパビリティ
を共有することができ、同一のアドレスを持つ複数の分
散共有メモリの各々に対して強固な保護を実現すること
ができる。また、各プロセッサモジュールにおいて、分
散共有メモリ上の未使用のメッセージバッファを記憶管
理するフリーリストを、プロセッサモジュール相互間で
重複しないように分散して記憶し、送信側プロセッサモ
ジュールからメッセージバッファの捕捉要求があったと
き、送信側プロセッサモジュール内のフリーリストから
送信側メッセージバッファを選択してフリーリストから
外し、送信側プロセッサモジュールで送信側メッセージ
バッファを使用した後に、その内容を受信側プロセッサ
モジュールの分散共有メモリで、送信側と同じアドレス
位置の受信側メッセージバッファに転送し、受信側スレ
ッドにおける処理終了後、受信側メッセージバッファを
受信側プロセッサモジュールのフリーリストに登録す
る。これによって、メモリを効率よく分散管理すること
が可能である。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図１および図２は、本発明の一実施例を示す
分散メモリ保護管理装置のシステム構成図である。図
１，図２において、１８−１，１８−２はマルチプロセ
ッサシステムにおけるプロセッサモジュール（１８−１
は送信側、１８−２は受信側）、１９−１，１９−２は
それぞれプロセッサ、２０−１，２０−２はそれぞれ対
応するプロセッサ１９−１，１９−２から読み書きアク
セスが可能なローカルメモリ、２１−１，２１−２は全
プロセッサモジュール相互間で共通のアドレスが与えら
れた分散共有メモリ、２２−１，２２−２はそれぞれ分
散共有メモリ２１−１，２１−２上に配置され、かつ両
方とも同じアドレスを持つメッセージバッファ（Ｍ
Ｂ）、２３−１，２３−２はプロセッサモジュール相互
間で効率よくメッセージ転送を行うメッセージ転送装
置、２４−１，２４−２はプロセッサモジュール相互間
でメッセージ転送を行うための要求を記憶するキュー
（待ち行列）、つまりモジュール間転送要求キュー（Ｉ
ＰＱ）、２５−１，２５−２は自プロセッサモジュール
からの要求を記憶する出力転送要求キュー（ＩＰＯ
Ｑ）、２６−１，２６−２は他プロセッサモジュールか
らの要求を記憶する入力転送要求キュー（ＩＰＩＱ）
で、それぞれモジュール間転送要求キュー２４−１，２
４−２を構成している。２７−１，２７−２はメッセー
ジ等を一時的に記憶するキュー（待ち行列）、つまりメ
ッセージバッファキュー（ＭＢＱ）、２８−１，２８−
２は自プロセッサモジュールからのメッセージを記憶す
る入力メッセージバッファキュー（ＭＢＩＱ）、２９−
１，２９−２は他プロセッサモジュールからのメッセー
ジを記憶する入力メッセージバッファキュー（ＭＢＩ
Ｑ）で、それぞれメッセージバッファキュー２７−１，
２７−２を構成している。なお、プロセッサ１９−１か
らアクセスできる分散共有メモリは、自プロセッサモジ
ュール１８−１に内蔵された共有メモリ２１−１のみで
あり、一方のプロセッサ１９−２からアクセスできる分
散共有メモリは、同じく自プロセッサモジュール１８−
２に内蔵された共有メモリ２１−２のみである。従っ
て、プロセッサ１９−１から共有メモリ２１−２にはア
クセスできず、またプロセッサ１９−２から共有メモリ
２１−１にはアクセスできない。

【０００９】３０−１，３０−２はそれぞれ分散共有メ
モリ２１−１，２１−２とＭＢＱ２７−１，２７−２と
の間のデータ転送を制御するモジュール内転送制御部、
３１−１，３１−２はそれぞれ自プロセッサモジュール
のＭＢＱ２７−１，２７−２と他プロセッサモジュール
のＭＢＱとの間のデータ転送を制御するモジュール間転
送制御部、３２はモジュール間通信路、３３−１，３３
−２はそれぞれ分散共有メモリ２１−１，２１−２上の
メッセージバッファの各々に対応するアクセス権情報
（メモリケーパビリティ）を記憶するケーパビリティメ
モリ、３４−１，３４−２はそれぞれのプロセッサ１９
−１，１９−２で実行されているスレッド（軽量プロセ
ス）に与えられたアクセス権情報（カレントケーパビリ
ティ）を記憶するケーパビリティレジスタ（ＣＣＲ）、
３５−１，３５−２はそれぞれケーパビリティメモリ３
３−１，３３−２から読み出したメモリケーパビリティ
と、ＣＣＲ３４−１，３４−２から読み出したケーパビ
リティとを比較して、不一致があれば不正アクセスと判
定するための比較器、３６−１，３６−２はそれぞれメ
ッセージバッファ２２−１，２２−２に対応するメモリ
ケーパビリティを記憶するエリアである。なお、不正ア
クセスを検出した場合には、並行して行われている分散
共有メモリ２１−１，２１−２へのアクセスを中断し、
信号線３７−１，３７−２を経由してプロセッサ１９−
１，１９−２に不正アクセスの検出を通知する。

【００１０】図４は、本発明における同一プロセッサモ
ジュール内のプロセッサとＩＰＱ間、および異なるプロ
セッサモジュール内のＭＢＱ間の各転送情報のフォーマ
ット図である。図４において、４０は転送制御情報の送
り先を示すアドレス部であり、ＩＰＩＱまたはＩＰＯＱ
に対応するアドレスが格納される。４１は転送制御情報
のデータ部であり、受信プロセッサ番号、送信プロセッ
サ番号、ＭＢアドレス、受信スレッドＩＤ、およびメッ
セージサイズの各フィールドから構成される３ワードの
情報である。プロセッサ１９−１または１９−２は、メ
モリ読み書き命令により各ワードにＩＰＩＱまたはＩＰ
ＯＱアドレスを付与して、ＩＰＱ２４−１，２４−２に
送出し、それらの読み書きを実行する。また、４２はモ
ジュール間転送情報の宛先を示すアドレス部であり、転
送先のプロセッサ番号が格納される。４３はモジュール
間転送情報のデータ部で、最初の３ワードは前述のメッ
セージ転送制御情報のデータ部４１と同一であり、４ワ
ード目以降にはメッセージの本体が格納される。異なる
プロセッサモジュール内のＭＢＱ間で情報転送する場合
には、モジュール間転送情報のデータ部の各ワードとア
ドレス部の対が、順次、モジュール間通信路３２を経由
してＭＢＱ２７−１から他のＭＢＱ２７−２に転送され
る。

【００１１】図５は、本発明における送信スレッドから
受信スレッドにメッセージを転送する場合の制御シーケ
ンスチャートであり、また図６は、未使用のメッセージ
バッファを管理するフリーＭＢリストの状態を示す図で
ある。送信スレッドおよびフリーＭＢリストは、いずれ
も各プロセッサモジュール１８−１，１８−２のローカ
ルメモリ２０−１，２０−２に記憶されている。最初の
状態では、ローカルメモリ２０−１は、図６（１）に示
すように、メッセージバッファのＮＯ．５の先頭アドレ
ス（以下、ＭＢＡ−５）から始まって、ＭＢＡ−８、Ｍ
ＢＡ−２、ＭＢＡ−４の順序で使用できるようにリンク
されているものとする。一方、ローカルメモリ２０−２
では、図６（３）に示すように、メッセージバッファＮ
Ｏ．６の先頭アドレス（以下、ＭＢＡ−６）から始まっ
て、ＭＢＡ−３、ＭＢＡ−７の順序で使用できるように
リンクされているものとする。両者のフリーＭＢリスト
を合わせた全体が、分散共有メモリ２１−１，２１−２
上で未使用のメッセージバッファ全体を表わしている。
以下、プロセッサモジュール１８−１内の送信スレッド
からプロセッサモジュール１８−２内の受信スレッドに
メッセージを転送する場合を例にとって、図１図２、図
４〜図６により説明する。なお、図５における矢印の番
号は、それぞれステップ番号を示す。先ず、図４に示す
ように、カーネルが次に実行すべきスレッドとして送信
スレッドを選択し、送信スレッドのＩＤ番号（スレッド
ＩＤ）と、送信スレッドで使用するメッセージバッファ
への読み出し権／書き込み権／実行権等のをカレントケ
ーパビリティとしてＣＣＲ３４−１に設定し（ステップ
６０）、送信スレッドを起動する（ステップ６１）。前
述のように、カーネルは、最高優先順位のプログラムで
あって、分散共有メモリ２１−１およびケーパビリティ
メモリ３３−１を任意の時点でアクセスできる。次に、
送信スレッドは、メッセージを収容するためのメッセー
ジバッファ（ＭＢ）の確保をカーネルに要求する（ステ
ップ６２）。カーネルは、ローカルメモリ２０−１にあ
る図６（１）の状態のフリーＭＢリストを参照して、リ
ストの先頭にあるメッセージバッファＮＯ．５（ＭＢＡ
−５）をリストから外し、これの使用を予約する。な
お、この場合、ＭＢＡ−５は、図１におけるＭＢ２２−
１の斜線した範囲に等しいものとする。

【００１２】次に、カーネルは、メッセージバッファへ
の使用を要求した送信スレッドのスレッドＩＤとアクセ
スタイプをメモリケーパビリティとして、メッセージバ
ッファＮＯ．５（ＭＢ２２−１）に対応するケーパビリ
ティメモリエリア３６−１に設定する（ステップ６
３）。以上で、カレントケーパビリティとメモリケーパ
ビリティの値が設定されたため、送信スレッドとカーネ
ル以外のものは、メッセージバッファ２２−１にアクセ
スできなくなる。次に、カーネルは、確保したメッセー
ジバッファ２２−１のアドレス（ＭＢＡ−５）を送信ス
レッドに通知すると（ステップ６４）、送信スレッドは
メッセージバッファ２２−１にメッセージを書き込み
（ステップ６５）、カーネルにメッセージの送信要求を
行う（ステップ６６）。カーネルは、メッセージ送信要
求がプロセッサモジュール１８−２宛のメッセージであ
ることを識別すると、送信スレッド側プロセッサ１９−
１のメモリケーパビリティエリア３６−１をクリアする
（ステップ６７）。その結果、ＣＣＲ３４−１のカレン
トケーパビリティとメモリケーパビリティエリア３６−
１の内容が異なってくるため、送信スレッドはメッセー
ジバッファ２２−１にアクセスすることができなくな
る。

【００１３】次に、カーネルは、図４に示すメッセージ
転送制御情報４１を作成し、そのアドレス部４０に自プ
ロセッサのＩＰＯＱ２５−１のアドレスを設定する。カ
ーネルは、このメッセージ転送制御情報４１をメモリ書
き込み命令によりＩＰＯＱ２５−１に書き込む（ステッ
プ６８）。ＩＰＯＱ２５−１内の転送制御情報４１がＭ
ＢＯＱ２８−１に送られ、転送すべき最初の３ワードが
ＭＢＯＱ２８−１に設定される（ステップ６９）。続い
て、モジュール内転送制御部３０−１が、ＩＰＯＱ２５
−１内の転送制御情報４１に基づいてＭＢ２２−１のデ
ータをＭＢＯＱ２８−１に指定されたサイズ分だけ転送
する（ステップ７０）。転送が終ると、モジュール内転
送制御部３０−１は、転送制御情報４１をモジュール間
転送制御部３１−１に引き継ぐ（ステップ７１）。モジ
ュール間転送制御部３１−１は、図４に示すように、転
送制御情報４１のうちの受信プロセッサ番号を抜き出
し、宛先アドレス４２を設定する。ＭＢＯＱ２８−１内
には、全転送データ４３が準備されているため、モジュ
ール間転送制御部３１−１がモジュール間通信路３２に
アドレス４２およびデータ４３を送出する（ステップ７
４）。モジュール間通信路３２は、送られてきたアドレ
スを見て、受信プロセッサモジュール１９−２にルーチ
ングすることにより、そのＭＢＩＱ２９−２にデータ４
３を送り届ける。

【００１４】前述のメッセージ送信要求（ステップ６
６）に対するカーネルの処理が終了し、送信スレッドが
再び実行を開始して、送信スレッド全体の処理が終了す
ると（ステップ７２）、カーネルはＣＣＲ３４−１内の
カレントケーパビリティをクリアする（ステップ７
３）。次に、受信プロセッサモジュール１８−２のモジ
ュール間転送制御部３１−２は、ＭＢＩＱ２９−２内の
データ情報の最初の３ワード（転送制御情報４１）を取
り出し（ステップ７５）、ＩＰＩＱ２６−２に送信す
る。モジュール間転送制御部３１−２が転送制御情報４
１のメッセージサイズに基づいて転送ワード数をカウン
トし、転送が完了したことを確認すると、転送制御情報
４１をモジュール内転送制御部３０−２に引き継ぐ（ス
テップ７６）。この転送制御情報４１に基づいて、モジ
ュール内転送制御部３０−２はＭＢＩＱ２９−２内のメ
ッセージ本体を分散共有メモリ２１−２の指定されたＭ
Ｂエリア２２−２に転送する（ステップ７７）。ＭＢエ
リア２２−２内における収容場所は、転送制御情報４１
内のＭＢアドレスおよびメッセージサイズで指定され
る。これらの値は、送信側の分散共有メモリ２１−１の
ＭＢアドレスとメッセージサイズの値と同じであるた
め、論理的には同一であり、物理的には異なる２つの分
散共有メモリ間でデータのコピーが行われたことを意味
している。

【００１５】受信側のカーネルは、定期的にＩＰＩＱ２
６−２を読み出しているため、いずれかの時期にＩＰＩ
Ｑ２６−２からメッセージ転送制御情報４１をメモリ読
み出し命令により読み出し、その中の受信スレッドＩＤ
で示すスレッドにメッセージが到着したことを検出する
（ステップ７８）。受信側カーネルは、受信スレッドか
らメッセージ受信要求（ステップ７９）を受けるまで待
ち、受信要求を受けて送受信の同期がとれていることを
確認すると、ＣＣＲ３４−２にカレントケーパビリティ
を設定する（ステップ８０）。すなわち、具体的には、
受信側スレッドのＩＤ番号（スレッドＩＤ）と、メッセ
ージバッファ２２−２への読み出し権／書き込み権／実
行権等のアクセスタイプを、図１に示すＣＣＲ３４−２
に設定する。そして、メッセージバッファ２２−２に対
応するメモリケーパビリティエリア３６−２にメモリケ
ーパビリティ（ＭＣＲ）を設定する（ステップ８１）。
これにより、受信スレッドとカーネル以外のものから
は、ＭＢ２２−２へのアクセスができないように保護さ
れる。

【００１６】次に、カーネルは受信スレッドを起動する
と（ステップ８２）、受信スレッドはメッセージ転送制
御情報４１に基づいてＭＢ２２−２からメッセージを読
み出し（ステップ８３）、必要な処理を行う。処理が終
了すると、受信スレッドはＭＢの解放を要求する（ステ
ップ８４）。カーネルは、メモリケーパビリティエリア
３６−２をクリアする（ステップ８５）。次に、ローカ
ルメモリ２０−２にある図６（３）の状態のフリーＭＢ
リストの先頭にＭＢＡ−５を登録する。これにより、フ
リーＭＢリストは、図６（４）の状態になり、受信プロ
セッサ１９−１からのメッセージバッファ捕捉の新たな
要求に対して、ＭＢＡ−５を再使用可能にする。受信ス
レッド側の処理が終了して、カーネルに制御権が戻ると
（ステップ８６）、ＣＣＲ３４−２の値がクリアされる
（ステップ８７）。以上で、メッセージ送受信の全ての
処理は完了した。このように、本実施例においては、送
信側で設定したメモリケーパビリティを受信側は直接用
いることなく、受信側は独自に設定している。しかし、
一般にメモリケーパビリティ自身を、あるプロセッサモ
ジュール内の送信スレッドから異なるプロセッサモジュ
ール内の受信側に引き継ぎたい場合もある。このような
場合には、送信側のカーネルがＭＣＲの設定（ステップ
６３）の後にメッセージバッファ２２−１の特定領域に
メモリケーパビリティの値を予め書き込んでおき、これ
を含めてメッセージとしてプロセッサモジュール間で物
理転送を行う。受信側カーネルでは、ＭＣＲの設定（ス
テップ８１）の前にメッセージバッファ２２−２の特定
領域にあるメモリケーパビリティを読み出す。これによ
り、送信側のメモリケーパビリティを受信側でそのまま
引き継ぐことが可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同一のアドレスを有する共有メモリが物理的に複数のプ
ロセッサモジュールに分散配置されている場合、（イ）
送信側および受信側のプロセッサモジュールでそれぞれ
ケーパビリティメモリにメモリケーパビリティを設定
し、カレントケーパビリティレジスタにカレントケーパ
ビリティを設定し、これらとメッセージ転送装置と組み
合わせることにより、送信側と受信側のいずれの分散共
有メモリに対しても、不正なアクセスから保護すること
ができる。また、（ロ）送信側のメモリケーパビリティ
をメッセージ中に埋め込んで受信側にそのまま引き継ぐ
ことにより、柔軟で高度のメモリ保護を実現することが
できる。さらに、（ハ）メッセージバッファを管理する
フリーリストを各プロセッサに分配配置して、そのプロ
セッサで使用済みのメッセージバッファをそのプロセッ
サのフリーリストに戻すので、集中的なメッセージバッ
ファ管理機構や管理元への通信が不要となり、その結
果、処理オーバヘッドを小さくすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す送信プロセッサモジュ
ールのブロック図である。

【図２】同じく、受信プロセッサモジュールのブロック
図である。

【図３】従来の送受信プロセッサモジュール相互間の接
続関係を示すブロック図である。

【図４】本発明におけるモジュール間メッセージ転送制
御情報およびモジュール間転送情報のフォーマット図で
ある。

【図５】本発明における送信スレッドから受信スレッド
へのメッセージ転送の処理シーケンスチャートである。

【図６】本発明における連結動作を示すフリーＭＢリス
トの説明図である。

【符号の説明】

１８−１，１８−２プロセッサモジュール１９−１，１９−２プロセッサ２０−１，２０−２ローカルメモリ２１−１，２１−２分散共有メモリ２２−１，２２−２バッファ（ＭＢ）２３−１，２３−２メッセージ転送装置２４−１，２４−２モジュール間転送要求キュー（Ｉ
ＰＱ）２５−１，２５−２出力転送要求キュー（ＩＰＯＱ）２６−１，２６−２入力転送要求キュー（ＩＰＩＱ）２７−１，２７−２メッセージバッファキュー（ＭＢ
Ｑ）２８−１，２８−２出力メッセージバッファキュー
（ＭＢＯＱ）２９−１，２９−２入力メッセージバッファキュー（Ｍ
ＢＩＱ）３０−１，３０−２モジュール内転送制御部３１−１，３１−２モジュール間転送制御部３２モジュール間通信路３３−１，３３−２ケーパビリティメモリ３４−１，３４−２カレントケーパビリティレジスタ
（ＣＣＲ）３５−１，３５−２比較器３６−１，３６−２メモリケーパビリティ記憶エリア３７−１，３７−２信号線４０，４１メッセージ転送制御情報４２，４３モジュール間転送情報

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−241862（ＪＰ，Ａ) 特開平３−237553（ＪＰ，Ａ) 山田茂樹，丸山勝巳，”オブジェクト指向システム用軽量ケーパビリティプロテクション方式”，情報処理学会論文誌，社団法人情報処理学会，1993年９月15日，Ｖｏｌ．34，Ｎｏ．９，ｐｐ．2037−2047 山田茂樹，丸山勝巳，”オブジェクト指向交換プログラム向きのケーパビリティプロテクション方式”，電子情報通信学会技術研究報告，社団法人電子情報通信学会，1992年５月28日，Ｖｏｌ．92，Ｎｏ．75，ｐｐ．37−42 前川守，所真理雄，清水謙多郎，”分散オペレーティングシステム −ＵＮＩＸの次にくるもの”，共立出版株式会社，1991年12月25日，ｐｐ．177 −186 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 12/14 G06F 12/06 530 G06F 15/167 G06F 15/173 G06F 15/177 682

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のプロセッサモジュールを具備する
コンピュータシステムにおいて、上記各プロセッサモジ
ュールは、スレッドを実行単位として処理を行うプロセ
ッサと、全プロセッサ間で共通の同一アドレスが割り付
けられて、各々複数のメッセージバッファを収容する分
散共有メモリと、異なるプロセッサモジュールの分散共
有メモリ間で情報転送を行うプロセッサ間転送装置と、
各メッセージバッファに対するアクセス権を記憶するメ
モリケーパビリティ記憶手段、各プロセッサで実行中の
スレッドに対するアクセス権情報を記憶するカレントケ
ーパビリティ記憶手段、および上記メモリケーパビリテ
ィ記憶手段と上記カレントケーパビリティ記憶手段の内
容を比較して、上記メッセージバッファへの正しいアク
セスか否かを判定するケーパビリティ比較手段とを有
し、あるプロセッサモジュールで実行される送信スレッドか
ら他のプロセッサモジュールで実行される受信スレッド
にメッセージを転送する場合、送信側プロセッサモジュールは、自モジュール内の上記
分散共有メモリ上に送信側メッセージバッファを確保
し、該送信側メッセージバッファに対応する送信側プロ
セッサモジュール内のメモリケーパビリティ記憶手段お
よびカレントケーパビリティ記憶手段にアクセス権情報
を設定し、該送信側プロセッサモジュール内のプロセッ
サから分散共有メモリ上の送信側メッセージバッファへ
のメモリアクセスがある度に、ケーパビリティ比較手段
により上記メモリケーパビリティ記憶手段とカレントケ
ーパビリティ記憶手段の内容を比較して、正しいアクセ
スであるか否かを判断し、該送信側メッセージバッファ
内に書き込まれたメッセージをプロセッサ間転送装置に
より受信側プロセッサモジュール内の分散共有メモリの
上記送信側と同じアドレス位置の受信側メッセージバッ
ファに転送し、一方、受信側プロセッサモジュールは、受信側メッセー
ジバッファに対応するメモリケーパビリティ記憶手段お
よびカレントケーパビリティ記憶手段にアクセス権情報
を設定し、該受信側プロセッサモジュール内のプロセッ
サから分散共有メモリ上の受信側メッセージバッファへ
のメモリアクセスがある度に、上記ケーパビリティ比較
手段により上記メモリケーパビリティ記憶手段とカレン
トケーパビリティ記憶手段の内容を比較して、正しいア
クセスであるか否かを判断し、送信側および受信側にお
ける不正アクセスをチェックし、上記あるプロセッサモジュールで実行される送信スレッ
ドから他のプロセッサモジュールで実行される受信スレ
ッドにメッセージを転送する場合、アクセス権情報を転
送メッセージ中に含ませて、送信側分散共有メモリのメ
ッセージバッファから受信側分散共有メモリのメッセー
ジバッファに転送し、受信側のプロセッサモジュールで
は、受信メッセージバッファからアクセス権情報を抜き
出して、受信側メッセージバッファに対応するメモリケ
ーパビリティ記憶手段にアクセス権情報を設定すること
を特徴とする分散メモリ保護管理装置。
【請求項２】複数のプロセッサモジュールを具備する
コンピュータシステムにおいて、上記各プロセッサモジ
ュールは、スレッドを実行単位として処理を行うプロセ
ッサと、全プロセッサ間で共通の同一アドレスが割り付
けられて、各々複数のメッセージバッファを収容する分
散共有メモリと、異なるプロセッサモジュールの分散共
有メモリ間で情報転送を行うプロセッサ間転送装置と、
各メッセージバッファに対するアクセス権を記憶するメ
モリケーパビリティ記憶手段、各プロセッサで実行中の
スレッドに対するアクセス権情報を記憶するカレントケ
ーパビリティ記憶手段、および上記メモリケーパビリテ
ィ記憶手段と上記カレントケーパビリティ記憶手段の内
容を比較して、上記メッセージバッファへの正しいアク
セスか否かを判定するケーパビリティ比較手段とを有
し、あるプロセッサモジュールで実行される送信スレッドか
ら他のプロセッサモジュールで実行される受信スレッド
にメッセージを転送する場合、送信側プロセッサモジュールは、自モジュール内の上記
分散共有メモリ上に送信側メッセージバッファを確保
し、該送信側メッセージバッファに対応する送信側プロ
セッサモジュール内のメモリケーパビリティ記憶手段お
よびカレントケーパビリティ記憶手段にアクセス権情報
を設定し、該送信側プロセッサモジュール内のプロセッ
サから分散共有メモリ上の送信側メッセージバッファへ
のメモリアクセスがある度に、ケーパビリティ比較手段
により上記メモリケーパビリティ記憶手段とカレントケ
ーパビリティ記憶手段の内容を比較して、正しいアクセ
スであるか否かを判断し、該送信側メッセージバッファ
内に書き込まれたメッセージをプロセッサ間転送装置に
より受信側プロセッサモジュール内の分散共有メモリの
上記送信側と同じアドレス位置の受信側メッセージバッ
ファに転送し、一方、受信側プロセッサモジュールは、受信側メッセー
ジバッファに対応するメモリケーパビリティ記憶手段お
よびカレントケーパビリティ記憶手段にアクセス権情報
を設定し、該受信側プロセッサモジュール内のプロセッ
サから分散共有メモリ上の受信側メッセージバッファへ
のメモリアクセスがある度に、上記ケーパビリティ比較
手段により上記メモリケーパビリティ記憶手段とカレン
トケーパビリティ記憶手段の内容を比較して、正しいア
クセスであるか否かを判断し、送信側および受信側にお
ける不正アクセスをチェックし、上記プロセッサ間転送装置により送信側メッセージバッ
ファから受信側メッセージバッファにメッセージを転送
するとき、送信側プロセッサモジュールは、受信プロセッサ番号、
送信プロセッサ番号、メッセージバッファアドレス、受
信スレッドＩＤ、メッセージサイズからなるメッセージ
転送制御情報を出力転送要求キューに書き込み、該メッ
セージ転送制御情報を出力メッセージバッファキューに
送り、該メッセージ転送制御情報に基づいて送信側メッ
セージバッファのデータを出力メッセージバッファキュ
ーに指定されたサイズ分だけ転送し、出力メッセージバ
ッファのデータをモジュール間通信路に送出し、受信側プロセッサモジュールは、入力メッセージバッフ
ァキューからメッセージ転送制御情報を取り出し入力転
送要求キューに送り、メッセージ転送制御情報のメッセ
ージサイズに基づいて送信側プロセッサモジュールから
のメッセージ転送が完了したことを確認し、メッセージ
転送制御情報に基づいて入力メッセージバッファキュー
のメッセージ本体を受信側メッセージバッファの指定さ
れたエリアに転送することを特徴とする分散メモリ保護
管理装置。
【請求項３】請求項１もしくは請求項２のいずれかに
記載の分散メモリ保護管理装置において、上記あるプロ
セッサモジュールで実行される送信スレッドから他のプ
ロセッサモジュールで実行される受信スレッドにメッセ
ージを転送する場合、分散共有メモリ上の未使用のメッ
セージバッファを記憶管理するフリーリストをプロセッ
サモジュール相互間で重複しないように分散記憶し、送
信側プロセッサモジュールからメッセージバッファ捕捉
要求があったときには、送信側プロセッサモジュール内
のフリーリストから送信側メッセージバッファを選択し
てフリーリストから外し、送信側プロセッサモジュール
で送信側メッセージバッファを使用した後、該バッファ
の内容を受信側プロセッサモジュールの分散共有メモリ
で送信側と同じアドレス位置の受信側メッセージバッフ
ァに転送し、受信側スレッドにおける処理が終了した後
は、受信側メッセージバッファを受信側プロセッサモジ
ュールのフリーリストに登録することを特徴とする分散
メモリ保護管理装置。