JPH0659982A - 仮想記憶制御方法および装置 - Google Patents
仮想記憶制御方法および装置Info
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- JPH0659982A JPH0659982A JP4212961A JP21296192A JPH0659982A JP H0659982 A JPH0659982 A JP H0659982A JP 4212961 A JP4212961 A JP 4212961A JP 21296192 A JP21296192 A JP 21296192A JP H0659982 A JPH0659982 A JP H0659982A
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- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F12/00—Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
- G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
- G06F12/08—Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 高速外部記憶装置から低速外部記憶装置への
転送を開始する高速外部記憶装置の空き容量の基準値を
2段階に設定し、空き容量に余裕のある場合でも、転送
領域選択手段により再利用可能な高速外部記憶領域を選
択し転送する。また、ページインにより利用可能となっ
た高速外部記憶領域を低速外部記憶装置への転送により
利用可能となった領域より優先して他の仮想記憶領域に
割当てる。 【効果】 高速外部記憶装置の利用率を落とさずに高負
荷時の高速外部記憶装置の空き領域の供給不足を解消す
るともに、低速外部記憶装置からの転送を削減すること
ができ、仮想記憶制御方式の計算機システムの性能を向
上させることができる。
転送を開始する高速外部記憶装置の空き容量の基準値を
2段階に設定し、空き容量に余裕のある場合でも、転送
領域選択手段により再利用可能な高速外部記憶領域を選
択し転送する。また、ページインにより利用可能となっ
た高速外部記憶領域を低速外部記憶装置への転送により
利用可能となった領域より優先して他の仮想記憶領域に
割当てる。 【効果】 高速外部記憶装置の利用率を落とさずに高負
荷時の高速外部記憶装置の空き領域の供給不足を解消す
るともに、低速外部記憶装置からの転送を削減すること
ができ、仮想記憶制御方式の計算機システムの性能を向
上させることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、速度の異なる2つの外
部記憶装置を備える計算機システムにおける仮想記憶制
御装置に関するものである。
部記憶装置を備える計算機システムにおける仮想記憶制
御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の仮想記憶方式の計算機システムで
は、外部記憶装置として、磁気ディスク装置の他に磁気
ディスク装置より高速の拡張記憶装置を備えたものがあ
る。図2に、従来の拡張記憶装置を備えた仮想記憶制御
装置の構成を示す。
は、外部記憶装置として、磁気ディスク装置の他に磁気
ディスク装置より高速の拡張記憶装置を備えたものがあ
る。図2に、従来の拡張記憶装置を備えた仮想記憶制御
装置の構成を示す。
【0003】図2において、101は主記憶装置、10
2は拡張記憶装置、103は磁気ディスク装置、104
は仮想記憶、105は仮想記憶制御装置である。仮想記
憶制御装置105は、外部記憶装置(拡張記憶装置10
2または磁気ディスク装置103)から主記憶装置10
1へ仮想記憶の内容をページ単位に転送するページイン
制御部111、主記憶装置101から外部記憶装置へ仮
想記憶104の内容をページ単位に転送するページアウ
ト制御部112、主記憶装置101と外部記憶装置との
間で仮想記憶104の内容を空間単位に転送するスワッ
ピング制御部113、拡張記憶装置102から磁気ディ
スク装置103に仮想記憶104の内容を転送するマイ
グレーション制御部114、拡張記憶の領域を管理する
拡張記憶領域管理部115から構成される。ここで、仮
想記憶の内容をページ単位に外部記憶装置から主記憶装
置101へ取り込むことをページインといい、逆に主記
憶装置101から外部記憶装置へ追い出すことをページ
アウトという。また、仮想記憶の内容を拡張記憶装置1
02から磁気ディスク装置103へ追い出すことをマイ
グレーションという。
2は拡張記憶装置、103は磁気ディスク装置、104
は仮想記憶、105は仮想記憶制御装置である。仮想記
憶制御装置105は、外部記憶装置(拡張記憶装置10
2または磁気ディスク装置103)から主記憶装置10
1へ仮想記憶の内容をページ単位に転送するページイン
制御部111、主記憶装置101から外部記憶装置へ仮
想記憶104の内容をページ単位に転送するページアウ
ト制御部112、主記憶装置101と外部記憶装置との
間で仮想記憶104の内容を空間単位に転送するスワッ
ピング制御部113、拡張記憶装置102から磁気ディ
スク装置103に仮想記憶104の内容を転送するマイ
グレーション制御部114、拡張記憶の領域を管理する
拡張記憶領域管理部115から構成される。ここで、仮
想記憶の内容をページ単位に外部記憶装置から主記憶装
置101へ取り込むことをページインといい、逆に主記
憶装置101から外部記憶装置へ追い出すことをページ
アウトという。また、仮想記憶の内容を拡張記憶装置1
02から磁気ディスク装置103へ追い出すことをマイ
グレーションという。
【0004】拡張記憶装置102を備えた計算機システ
ムにおける仮想記憶制御方式は、例えば特開昭63−2
0552号号に記載されている。
ムにおける仮想記憶制御方式は、例えば特開昭63−2
0552号号に記載されている。
【0005】図3に、従来のマイグレーション方式のフ
ローチャートを示す。マイグレーション制御部114で
は、拡張記憶装置102の空き領域を仮想記憶のページ
に割当てるたびに(ステップ201)、拡張記憶装置1
02の空き容量を調べ(ステップ202)、空き容量が
一定量以下になると、割当て済の拡張記憶装置102の
領域の一部を主記憶装置101の一部を介して磁気ディ
スク装置103に転送保存し、拡張記憶装置102の空
き領域を一定量以上に保つ(ステップ203)。ページ
アウト制御部112では、主記憶装置101からあるペ
ージを追い出そうとするとき、拡張記憶装置102に空
き領域があれば、当該ページにその空き領域を割当て、
主記憶装置101の当該ページ内容を拡張記憶装置10
2へ出力する。拡張記憶装置102に空き領域がない場
合は磁気ディスク装置103へ出力する。ページイン制
御部111では、主記憶装置101に存在しない内容を
ページインしようとするとき、拡張記憶装置102を調
べ、そこにページインしようとするページ内容が存在す
れば、拡張記憶装置102から当該ページ内容を主記憶
装置101へデータを転送する。
ローチャートを示す。マイグレーション制御部114で
は、拡張記憶装置102の空き領域を仮想記憶のページ
に割当てるたびに(ステップ201)、拡張記憶装置1
02の空き容量を調べ(ステップ202)、空き容量が
一定量以下になると、割当て済の拡張記憶装置102の
領域の一部を主記憶装置101の一部を介して磁気ディ
スク装置103に転送保存し、拡張記憶装置102の空
き領域を一定量以上に保つ(ステップ203)。ページ
アウト制御部112では、主記憶装置101からあるペ
ージを追い出そうとするとき、拡張記憶装置102に空
き領域があれば、当該ページにその空き領域を割当て、
主記憶装置101の当該ページ内容を拡張記憶装置10
2へ出力する。拡張記憶装置102に空き領域がない場
合は磁気ディスク装置103へ出力する。ページイン制
御部111では、主記憶装置101に存在しない内容を
ページインしようとするとき、拡張記憶装置102を調
べ、そこにページインしようとするページ内容が存在す
れば、拡張記憶装置102から当該ページ内容を主記憶
装置101へデータを転送する。
【0006】特開昭63−128454号公報には、拡
張記憶領域管理部115の構造が記載されている。拡張
記憶装置102の各ページを管理する拡張記憶領域管理
テーブルは、使用中のテーブルエントリ131、132
のキュー123と、利用可能(空き)のテーブルエント
リ133〜135のキュー124とにキューイングされ
る。拡張記憶領域の割当時には、利用可能なエントリの
キュー124からはその先頭(図で右側)のエントリ1
35aが選択され、使用中のエントリのキュー123の
末尾(図で左側)に移される。また、マイグレーション
時には、使用中のキュー123の先頭のエントリ132
cが選択されて開放され、利用可能なキュー124の末
尾に移される。
張記憶領域管理部115の構造が記載されている。拡張
記憶装置102の各ページを管理する拡張記憶領域管理
テーブルは、使用中のテーブルエントリ131、132
のキュー123と、利用可能(空き)のテーブルエント
リ133〜135のキュー124とにキューイングされ
る。拡張記憶領域の割当時には、利用可能なエントリの
キュー124からはその先頭(図で右側)のエントリ1
35aが選択され、使用中のエントリのキュー123の
末尾(図で左側)に移される。また、マイグレーション
時には、使用中のキュー123の先頭のエントリ132
cが選択されて開放され、利用可能なキュー124の末
尾に移される。
【0007】また、「拡張記憶を利用した仮想記憶制御
方式並びに性能評価」(情報処理学会OS研究会,19
91.3.15)には、拡張記憶装置の実効容量拡大の
ため、ページイン時に拡張記憶装置の領域を解放するO
S重複ページ消去機能が記載されている。
方式並びに性能評価」(情報処理学会OS研究会,19
91.3.15)には、拡張記憶装置の実効容量拡大の
ため、ページイン時に拡張記憶装置の領域を解放するO
S重複ページ消去機能が記載されている。
【0008】さらに、HITACマニュアル「センタ運
営」(p131,6180−3−101−10)には、
主記憶容量不足を起因としてスワップアウトされた空間
は、時間が経過するほどスワップ勧告値が大きくなりス
ワップインされやすくなるが、端末入力待ちを起因とし
てスワップアウトされた空間は、一般に時間が経過する
ほどスワップインされる確率は低下する性質を持つこと
が記載されている。なお、スワップアウトとは、多重仮
想空間方式において、1つの空間に割り当てられている
主記憶上のすべてのページを外部記憶装置へ追い出すこ
とをいい、スワップインとは、この逆の動作をいう。
営」(p131,6180−3−101−10)には、
主記憶容量不足を起因としてスワップアウトされた空間
は、時間が経過するほどスワップ勧告値が大きくなりス
ワップインされやすくなるが、端末入力待ちを起因とし
てスワップアウトされた空間は、一般に時間が経過する
ほどスワップインされる確率は低下する性質を持つこと
が記載されている。なお、スワップアウトとは、多重仮
想空間方式において、1つの空間に割り当てられている
主記憶上のすべてのページを外部記憶装置へ追い出すこ
とをいい、スワップインとは、この逆の動作をいう。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のマイグレーショ
ン方式では、拡張記憶装置の空き領域が一定量以下にな
るとマイグレーションが行われるが、マイグレーション
を開始する空き領域の量を少なく設定すると、負荷の変
動が大きい場合、高負荷時にページアウトの多発により
拡張記憶装置の空き領域がすぐに枯渇し、空き領域割当
て待ちまたは磁気ディスクへのページアウトが発生して
しまい、ページアウト遅延によりメモリ割当て待ち時間
が増大する。その結果、処理性能が低下する。逆に、マ
イグレーションを開始する空き領域の量を多く設定する
と、再利用不可能な拡張記憶装置の領域について磁気デ
ィスク装置から主記憶装置へのページインが多発し、ペ
ージイン時間が増大する。また、高負荷時の性能を向上
させるために拡張記憶の容量を増設すると、低負荷時に
利用可能領域が増大し、拡張記憶装置の有効利用が図れ
なくなってしまう。
ン方式では、拡張記憶装置の空き領域が一定量以下にな
るとマイグレーションが行われるが、マイグレーション
を開始する空き領域の量を少なく設定すると、負荷の変
動が大きい場合、高負荷時にページアウトの多発により
拡張記憶装置の空き領域がすぐに枯渇し、空き領域割当
て待ちまたは磁気ディスクへのページアウトが発生して
しまい、ページアウト遅延によりメモリ割当て待ち時間
が増大する。その結果、処理性能が低下する。逆に、マ
イグレーションを開始する空き領域の量を多く設定する
と、再利用不可能な拡張記憶装置の領域について磁気デ
ィスク装置から主記憶装置へのページインが多発し、ペ
ージイン時間が増大する。また、高負荷時の性能を向上
させるために拡張記憶の容量を増設すると、低負荷時に
利用可能領域が増大し、拡張記憶装置の有効利用が図れ
なくなってしまう。
【0010】また、ページインにより解放された拡張記
憶装置の領域が他のページに割当てられた場合には特に
問題はないが、マイグレーションにより解放された領域
が他のページに割当てられた場合では、マイグレーショ
ンにより解放された領域のデータをページインするため
に磁気ディスク装置へのI/Oが発生し、性能低下をも
たらすという問題があった。
憶装置の領域が他のページに割当てられた場合には特に
問題はないが、マイグレーションにより解放された領域
が他のページに割当てられた場合では、マイグレーショ
ンにより解放された領域のデータをページインするため
に磁気ディスク装置へのI/Oが発生し、性能低下をも
たらすという問題があった。
【0011】多重仮想記憶方式において、端末入力待ち
を起因としたスワップアウトでは時間が経過するほどス
ワップインされる確率は低くなるが、主記憶容量不足を
起因としたスワップアウトでは時間が経過するほどスワ
ップインされやすくなる。従って、両者に同一のマイグ
レーションする拡張記憶装置の領域の選択アルゴリズム
を適用すると、その一方について拡張記憶装置からスワ
ップインされる割合が低下してしまう。
を起因としたスワップアウトでは時間が経過するほどス
ワップインされる確率は低くなるが、主記憶容量不足を
起因としたスワップアウトでは時間が経過するほどスワ
ップインされやすくなる。従って、両者に同一のマイグ
レーションする拡張記憶装置の領域の選択アルゴリズム
を適用すると、その一方について拡張記憶装置からスワ
ップインされる割合が低下してしまう。
【0012】本発明の目的は、拡張記憶装置の利用率を
落とさずに高負荷時の性能を向上させ、負荷の変動に対
して安定した性能を維持する仮想記憶制御装置を提供す
ることにある。
落とさずに高負荷時の性能を向上させ、負荷の変動に対
して安定した性能を維持する仮想記憶制御装置を提供す
ることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明の仮想記憶制御方法は、主記憶装置と、低速外部記
憶装置と、高速外部記憶装置とを有する計算機システム
における仮想記憶制御方法であって、高速外部記憶装置
の空き領域を検査し、該空き容量が、予め定めた第1基
準量より小さければ該第1基準量以上の空き容量が生じ
るよう高速外部記憶装置から前記低速外部記憶装置へ仮
想記憶領域の内容を転送し、前記空き容量が、前記第1
基準量より大きく前記第1基準量より大きい予め定めた
第2の基準量より小さければ、高速外部記憶装置から前
記低速外部記憶装置へ仮想記憶領域の内容を予め定めた
量転送することを特徴とする。
発明の仮想記憶制御方法は、主記憶装置と、低速外部記
憶装置と、高速外部記憶装置とを有する計算機システム
における仮想記憶制御方法であって、高速外部記憶装置
の空き領域を検査し、該空き容量が、予め定めた第1基
準量より小さければ該第1基準量以上の空き容量が生じ
るよう高速外部記憶装置から前記低速外部記憶装置へ仮
想記憶領域の内容を転送し、前記空き容量が、前記第1
基準量より大きく前記第1基準量より大きい予め定めた
第2の基準量より小さければ、高速外部記憶装置から前
記低速外部記憶装置へ仮想記憶領域の内容を予め定めた
量転送することを特徴とする。
【0014】また、本発明の仮想記憶制御装置は、主記
憶装置と、高速外部記憶装置および低速外部記憶装置を
有する計算機システムの仮想記憶制御装置において、前
記主記憶装置上のデータを前記高速外部記憶装置に転送
する第1の転送手段と、前記高速外部記憶装置の空き容
量があらかじめ定められた第一の基準容量以下の場合に
あらかじめ定められた第一の量の前記高速外部記憶装置
の内容を前記低速外部記憶装置へ転送する第2の転送手
段と、前記高速外部記憶装置の空き容量が前記第一の基
準容量以上かつあらかじめ定められた第二の基準容量以
下の場合にあらかじめ定められた第二の量の前記高速外
部記憶装置の内容をあらかじめ定められた時間間隔をお
いて前記高速外部記憶装置から前記低速外部記憶装置へ
転送する第3の転送手段とを有することを特徴とする。
憶装置と、高速外部記憶装置および低速外部記憶装置を
有する計算機システムの仮想記憶制御装置において、前
記主記憶装置上のデータを前記高速外部記憶装置に転送
する第1の転送手段と、前記高速外部記憶装置の空き容
量があらかじめ定められた第一の基準容量以下の場合に
あらかじめ定められた第一の量の前記高速外部記憶装置
の内容を前記低速外部記憶装置へ転送する第2の転送手
段と、前記高速外部記憶装置の空き容量が前記第一の基
準容量以上かつあらかじめ定められた第二の基準容量以
下の場合にあらかじめ定められた第二の量の前記高速外
部記憶装置の内容をあらかじめ定められた時間間隔をお
いて前記高速外部記憶装置から前記低速外部記憶装置へ
転送する第3の転送手段とを有することを特徴とする。
【0015】本発明の仮想記憶制御方法および装置の他
の構成は、後述する実施例において詳述する。
の構成は、後述する実施例において詳述する。
【0016】
【作用】本発明による仮想記憶制御では、高速外部記憶
装置の空き領域が一定量以上の場合でも規定量ずつ高速
外部記憶装置から低速外部記憶装置へ仮想記憶の内容を
追い出す。これによって、負荷の変動が激しくページア
ウトが集中した場合でも、あらかじめ負荷の低いときに
マイグレーション(高速外部記憶装置から低速外部記憶
装置へ転送)しておいた領域を割当てることにより、ペ
ージアウト遅延を短縮することができる。また、高速外
部記憶装置の容量の増設と比較すると、同程度のページ
アウト遅延で、低負荷時における高速外部記憶装置の使
用率を向上させることができる。
装置の空き領域が一定量以上の場合でも規定量ずつ高速
外部記憶装置から低速外部記憶装置へ仮想記憶の内容を
追い出す。これによって、負荷の変動が激しくページア
ウトが集中した場合でも、あらかじめ負荷の低いときに
マイグレーション(高速外部記憶装置から低速外部記憶
装置へ転送)しておいた領域を割当てることにより、ペ
ージアウト遅延を短縮することができる。また、高速外
部記憶装置の容量の増設と比較すると、同程度のページ
アウト遅延で、低負荷時における高速外部記憶装置の使
用率を向上させることができる。
【0017】また、高速外部記憶領域の内容がマイグレ
ーションにより低速外部記憶装置転送された後でもアド
レス変換テーブルに高速外部記憶装置のアドレスが残っ
ていれば、その領域が他の仮想記憶領域へ割当てられる
までは、アドレス変換テーブルに残っている高速外部記
憶装置の同じ領域を再び割当てることにより再利用が可
能となる。従って、アドレス変換テーブルの高速外部記
憶割り当て情報のフィールドが他の用途に利用されてい
るか否かの再利用可能フラグを、高速外部記憶管理テー
ブルに付加することにより、マイグレーションするとき
に、高速外部記憶領域管理テーブルを参照するだけで再
利用可能か否かを判別できる。
ーションにより低速外部記憶装置転送された後でもアド
レス変換テーブルに高速外部記憶装置のアドレスが残っ
ていれば、その領域が他の仮想記憶領域へ割当てられる
までは、アドレス変換テーブルに残っている高速外部記
憶装置の同じ領域を再び割当てることにより再利用が可
能となる。従って、アドレス変換テーブルの高速外部記
憶割り当て情報のフィールドが他の用途に利用されてい
るか否かの再利用可能フラグを、高速外部記憶管理テー
ブルに付加することにより、マイグレーションするとき
に、高速外部記憶領域管理テーブルを参照するだけで再
利用可能か否かを判別できる。
【0018】さらに、第2基準容量に基づくマイグレー
ション時に、再利用可能な高速外部記憶装置の領域を選
択して低速外部記憶装置へマイグレーションすることに
より、マイグレーションを開始する空き容量を高く設定
しても、ページインの際に再利用の確率が向上し、低速
外部記憶装置からのページインを増加を抑止することが
できる。
ション時に、再利用可能な高速外部記憶装置の領域を選
択して低速外部記憶装置へマイグレーションすることに
より、マイグレーションを開始する空き容量を高く設定
しても、ページインの際に再利用の確率が向上し、低速
外部記憶装置からのページインを増加を抑止することが
できる。
【0019】また、高速外部記憶装置から主記憶装置へ
のページインでは、高速外部記憶装置の領域が解放され
他の仮想記憶領域に割当てられても、主記憶装置上に当
該仮想記憶領域の内容が存在するので、当該仮想記憶領
域のページアウトのときは高速外部記憶装置の別の領域
を割当てればI/Oは発生しない。これに対し、マイグ
レーションされた高速外部記憶装置の領域が他の仮想記
憶に割当てられてしまうと、低速外部記憶装置からペー
ジインする必要がある。従って、本発明では、ページイ
ンにより解放された高速外部記憶装置の領域を、高速外
部記憶装置から低速外部記憶装置へ転送したため利用可
能となった高速外部記憶装置の領域よりも優先して仮想
記憶領域に割当てる。これにより、マイグレーションを
開始する空き容量に関係なく、I/Oを減少させ、平均
ページイン時間を短縮することができる。
のページインでは、高速外部記憶装置の領域が解放され
他の仮想記憶領域に割当てられても、主記憶装置上に当
該仮想記憶領域の内容が存在するので、当該仮想記憶領
域のページアウトのときは高速外部記憶装置の別の領域
を割当てればI/Oは発生しない。これに対し、マイグ
レーションされた高速外部記憶装置の領域が他の仮想記
憶に割当てられてしまうと、低速外部記憶装置からペー
ジインする必要がある。従って、本発明では、ページイ
ンにより解放された高速外部記憶装置の領域を、高速外
部記憶装置から低速外部記憶装置へ転送したため利用可
能となった高速外部記憶装置の領域よりも優先して仮想
記憶領域に割当てる。これにより、マイグレーションを
開始する空き容量に関係なく、I/Oを減少させ、平均
ページイン時間を短縮することができる。
【0020】また、高速外部記憶領域管理テーブルの使
用中のエントリのキューに対して、マイグレーションを
開始する位置を指示する第3ポインタ手段により、マイ
グレーションの判断が終了した再利用不可能な領域を管
理するテーブルエントリと、マイグレーションの判断を
していない領域を管理するテーブルエントリとを同一の
キューに配置することができ、マイグレーションのCP
Uオーバヘッドを削減することができる。
用中のエントリのキューに対して、マイグレーションを
開始する位置を指示する第3ポインタ手段により、マイ
グレーションの判断が終了した再利用不可能な領域を管
理するテーブルエントリと、マイグレーションの判断を
していない領域を管理するテーブルエントリとを同一の
キューに配置することができ、マイグレーションのCP
Uオーバヘッドを削減することができる。
【0021】さらに、高速外部記憶領域管理テーブルの
利用可能なエントリのキューに対して、マイグレーショ
ンによって利用可能となったエントリの先頭位置を指示
する第6ポインタ手段により、ページインにより利用可
能となった高速外部記憶領域を、高速外部記憶装置から
低速外部記憶装置へ転送したため利用可能となった高速
外部記憶記憶領域よりも優先して割当てる処理を、利用
可能キューへのエントリの加入時の操作により容易に実
現することが実現でき、割当て処理のCPUオーバヘッ
ドを削減することができる。
利用可能なエントリのキューに対して、マイグレーショ
ンによって利用可能となったエントリの先頭位置を指示
する第6ポインタ手段により、ページインにより利用可
能となった高速外部記憶領域を、高速外部記憶装置から
低速外部記憶装置へ転送したため利用可能となった高速
外部記憶記憶領域よりも優先して割当てる処理を、利用
可能キューへのエントリの加入時の操作により容易に実
現することが実現でき、割当て処理のCPUオーバヘッ
ドを削減することができる。
【0022】また、高速外部記憶装置の容量が小さいと
きに、高速外部記憶装置からページインする可能性の低
い主記憶容量不足を起因としたスワップアウトを低速外
部記憶装置へ出力することにより、端末の入力待ちを起
因としたスワップアウトされたページの高速外部記憶装
置上に存在する時間を長くすることができ、高速外部記
憶装置から転送する割合を向上することができる。
きに、高速外部記憶装置からページインする可能性の低
い主記憶容量不足を起因としたスワップアウトを低速外
部記憶装置へ出力することにより、端末の入力待ちを起
因としたスワップアウトされたページの高速外部記憶装
置上に存在する時間を長くすることができ、高速外部記
憶装置から転送する割合を向上することができる。
【0023】
【実施例】以下、この発明の一実施例を説明する。
【0024】図1は本発明の仮想記憶制御システムを示
すブロック図である。仮想記憶装置104の各領域(ペ
ージ)は、主記憶装置101、特定命令によりアクセス
可能な高速外部記憶装置(半導体記憶装置)である拡張
記憶装置102、拡張記憶装置102に比べ低速な外部
記憶装置である磁気ディスク装置103のいずれか一つ
または複数の装置に割当てられる。割当てる装置の選択
制御は、仮想記憶制御装置105にて行う。
すブロック図である。仮想記憶装置104の各領域(ペ
ージ)は、主記憶装置101、特定命令によりアクセス
可能な高速外部記憶装置(半導体記憶装置)である拡張
記憶装置102、拡張記憶装置102に比べ低速な外部
記憶装置である磁気ディスク装置103のいずれか一つ
または複数の装置に割当てられる。割当てる装置の選択
制御は、仮想記憶制御装置105にて行う。
【0025】仮想記憶制御装置105は、ページイン制
御部111、ページアウト制御部112、スワッピング
制御部113、マイグレーション制御部114、拡張記
憶領域管理部115、により構成される。スワッピング
制御部113は、スワップ原因判別部116を含む。ま
た、マイグレーション制御部114は、拡張記憶装置1
02から磁気ディスク装置103への転送量を決定する
転送量調整部117と、拡張記憶装置102のうち磁気
ディスク103へ追い出す領域を選択する転送領域選択
部118とを含む。
御部111、ページアウト制御部112、スワッピング
制御部113、マイグレーション制御部114、拡張記
憶領域管理部115、により構成される。スワッピング
制御部113は、スワップ原因判別部116を含む。ま
た、マイグレーション制御部114は、拡張記憶装置1
02から磁気ディスク装置103への転送量を決定する
転送量調整部117と、拡張記憶装置102のうち磁気
ディスク103へ追い出す領域を選択する転送領域選択
部118とを含む。
【0026】拡張記憶装置102は一定の大きさの領域
に分割され、各領域と一対一に対応付けられた拡張記憶
領域管理テーブルエントリ(ESTE)により管理され
る。ESTE131〜135は、後述するように拡張記
憶領域管理部115において、使用中の拡張記憶領域の
キュー123または利用可能(空き)拡張記憶領域のキ
ュー124に接続され管理される。ここで、使用中のキ
ュー123は、ページの内容により複数のキューに分割
しても良い。
に分割され、各領域と一対一に対応付けられた拡張記憶
領域管理テーブルエントリ(ESTE)により管理され
る。ESTE131〜135は、後述するように拡張記
憶領域管理部115において、使用中の拡張記憶領域の
キュー123または利用可能(空き)拡張記憶領域のキ
ュー124に接続され管理される。ここで、使用中のキ
ュー123は、ページの内容により複数のキューに分割
しても良い。
【0027】拡張記憶領域管理部115において、13
1aおよび131bは再利用可能領域のESTE、13
2aおよび132bは再利用不可能領域のESTE、1
33aおよび133bはマイグレーションにより解放さ
れた再利用可能領域のESTE、134aおよび134
bはページインにより解放された領域のESTE、13
5aはマイグレーションにより解放された再利用不可能
領域のESTEである。また、マイグレーションの開始
位置を示すポインタ121と、マイグレーションにより
解放された再利用可能な領域のキューの先頭のESTE
を示すポインタ122を有する。拡張記憶領域が再利用
可能か否かについては、後に詳述する。
1aおよび131bは再利用可能領域のESTE、13
2aおよび132bは再利用不可能領域のESTE、1
33aおよび133bはマイグレーションにより解放さ
れた再利用可能領域のESTE、134aおよび134
bはページインにより解放された領域のESTE、13
5aはマイグレーションにより解放された再利用不可能
領域のESTEである。また、マイグレーションの開始
位置を示すポインタ121と、マイグレーションにより
解放された再利用可能な領域のキューの先頭のESTE
を示すポインタ122を有する。拡張記憶領域が再利用
可能か否かについては、後に詳述する。
【0028】本発明は、拡張記憶装置102の空き容量
に応じて拡張記憶装置102から磁気ディスク装置10
3への転送量を決定する点と、再利用可能な拡張記憶装
置の領域と再利用不可能な領域を同一の使用中キューに
配置しながら両者を区別可能にした点、マイグレーショ
ンにより解放された領域とページインにより解放された
領域を同一の利用可能キューに配置しながら両者を区別
可能にした点、およびスワップ原因に応じて転送先を変
更可能とした点とに特徴がある。
に応じて拡張記憶装置102から磁気ディスク装置10
3への転送量を決定する点と、再利用可能な拡張記憶装
置の領域と再利用不可能な領域を同一の使用中キューに
配置しながら両者を区別可能にした点、マイグレーショ
ンにより解放された領域とページインにより解放された
領域を同一の利用可能キューに配置しながら両者を区別
可能にした点、およびスワップ原因に応じて転送先を変
更可能とした点とに特徴がある。
【0029】図4に、図1のハードウェアイメージを示
す。仮想記憶制御装置105は、主記憶装置101上に
存在する。図3において、主記憶装置101はCPU(C
entral Processing Unit)106の外部に接続されてい
るが、内蔵していてもよい。拡張記憶装置102および
磁気ディスク装置103の領域は、ページ単位の大きさ
に分割され、主記憶に配置しきれないデータを格納する
仮想記憶の記憶媒体として利用される。主記憶装置10
1と拡張記憶装置102との間はCPU106を介し
て、拡張記憶措置102と磁気ディスク装置103との
間はCPU106およびIOP(Input Output Process
or)107および主記憶装置101またはCPU106
およびIOP107を介して転送する。
す。仮想記憶制御装置105は、主記憶装置101上に
存在する。図3において、主記憶装置101はCPU(C
entral Processing Unit)106の外部に接続されてい
るが、内蔵していてもよい。拡張記憶装置102および
磁気ディスク装置103の領域は、ページ単位の大きさ
に分割され、主記憶に配置しきれないデータを格納する
仮想記憶の記憶媒体として利用される。主記憶装置10
1と拡張記憶装置102との間はCPU106を介し
て、拡張記憶措置102と磁気ディスク装置103との
間はCPU106およびIOP(Input Output Process
or)107および主記憶装置101またはCPU106
およびIOP107を介して転送する。
【0030】仮想記憶装置104の各領域は、アドレス
変換テーブル141のエントリと1対1に対応してい
る。主記憶装置101上のデータ領域144の各ページ
は、主記憶領域管理テーブル142のエントリと1対1
に対応している。同様に、拡張記憶装置102上の各ペ
ージは、拡張記憶領域管理テーブル143のエントリと
1対1に対応している。
変換テーブル141のエントリと1対1に対応してい
る。主記憶装置101上のデータ領域144の各ページ
は、主記憶領域管理テーブル142のエントリと1対1
に対応している。同様に、拡張記憶装置102上の各ペ
ージは、拡張記憶領域管理テーブル143のエントリと
1対1に対応している。
【0031】アドレス変換テーブル141、主記憶領域
管理テーブル142、拡張記憶領域管理テーブル143
は、それぞれ主記憶装置101内に存在する。
管理テーブル142、拡張記憶領域管理テーブル143
は、それぞれ主記憶装置101内に存在する。
【0032】図5にアドレス変換テーブル141の構造
を示す。アドレス変換テーブル141の各エントリは、
実記憶アドレス151、拡張記憶アドレス152、磁気
ディスクアドレス153および拡張記憶割当済フラグ1
54の各フィールドを有する。を有する。
を示す。アドレス変換テーブル141の各エントリは、
実記憶アドレス151、拡張記憶アドレス152、磁気
ディスクアドレス153および拡張記憶割当済フラグ1
54の各フィールドを有する。を有する。
【0033】図6に主記憶領域管理テーブル142の構
造を示す。主記憶領域管理テーブル142の各エントリ
は、仮想アドレス155およびページ属性フラグ157
の各フィールドを有する。
造を示す。主記憶領域管理テーブル142の各エントリ
は、仮想アドレス155およびページ属性フラグ157
の各フィールドを有する。
【0034】図7に拡張記憶領域管理テーブル143の
構造を示す。拡張記憶領域管理テーブル143の各エン
トリは、仮想アドレス155および再利用可能フラグ1
56の各フィールドを有する。図5〜図7の各テーブル
は相互に参照できる。本実施例では、主記憶アドレスお
よび拡張記憶アドレスのかわりに、テーブルのエントリ
のアドレスや番号を用いている。主記憶領域管理テーブ
ル142のページ属性157は、アドレス変換テーブル
141上にあってもよい。
構造を示す。拡張記憶領域管理テーブル143の各エン
トリは、仮想アドレス155および再利用可能フラグ1
56の各フィールドを有する。図5〜図7の各テーブル
は相互に参照できる。本実施例では、主記憶アドレスお
よび拡張記憶アドレスのかわりに、テーブルのエントリ
のアドレスや番号を用いている。主記憶領域管理テーブ
ル142のページ属性157は、アドレス変換テーブル
141上にあってもよい。
【0035】図5に示したアドレス変換テーブル141
の拡張記憶アドレス152および拡張記憶割当て済フラ
グ154は、仮想記憶の領域が拡張記憶装置102が割
当てられたときセットされる。マイグレーションされた
とき、すなわち拡張記憶装置102からその領域が磁気
ディスク装置103へ追い出されたとき、拡張記憶割当
て済フラグ154はリセットされるが、拡張記憶アドレ
ス152はそのまま残される。これにより、拡張記憶装
置102の領域がマイグレーションされても、その領域
が他の仮想記憶に割当てられるまでの間に同じ仮想記憶
領域についてページインが起こると、その領域を再利用
し、I/Oを削減することができる。ある仮想記憶領域
のアドレス変換テーブルの拡張記憶アドレス152に対
応したESTEが、その仮想記憶領域のアドレスを保持
していれば拡張記憶装置102の当該領域は再利用可能
である。
の拡張記憶アドレス152および拡張記憶割当て済フラ
グ154は、仮想記憶の領域が拡張記憶装置102が割
当てられたときセットされる。マイグレーションされた
とき、すなわち拡張記憶装置102からその領域が磁気
ディスク装置103へ追い出されたとき、拡張記憶割当
て済フラグ154はリセットされるが、拡張記憶アドレ
ス152はそのまま残される。これにより、拡張記憶装
置102の領域がマイグレーションされても、その領域
が他の仮想記憶に割当てられるまでの間に同じ仮想記憶
領域についてページインが起こると、その領域を再利用
し、I/Oを削減することができる。ある仮想記憶領域
のアドレス変換テーブルの拡張記憶アドレス152に対
応したESTEが、その仮想記憶領域のアドレスを保持
していれば拡張記憶装置102の当該領域は再利用可能
である。
【0036】テーブルの各エントリはページ単位に設け
られるため、テーブルの領域として多くの主記憶領域が
使われる。そこで、主記憶領域を節約するため、アドレ
ス変換テーブル141の拡張記憶アドレス152のフィ
ールドを他の用途に利用する場合がある。例えば、磁気
ディスク装置103を二重化した場合、二重化した磁気
ディスク装置のアドレスと拡張記憶アドレス152とで
同じフィールドを共有する。また、仮想入出力のバッフ
ァでは、磁気ディスクアドレスの代わりにファイル中の
位置とファイルの識別番号とをアドレス変換テーブル1
41に格納する必要がある。この場合には、拡張記憶ア
ドレス152のフィールドをファイルの識別番号の格納
に利用する。
られるため、テーブルの領域として多くの主記憶領域が
使われる。そこで、主記憶領域を節約するため、アドレ
ス変換テーブル141の拡張記憶アドレス152のフィ
ールドを他の用途に利用する場合がある。例えば、磁気
ディスク装置103を二重化した場合、二重化した磁気
ディスク装置のアドレスと拡張記憶アドレス152とで
同じフィールドを共有する。また、仮想入出力のバッフ
ァでは、磁気ディスクアドレスの代わりにファイル中の
位置とファイルの識別番号とをアドレス変換テーブル1
41に格納する必要がある。この場合には、拡張記憶ア
ドレス152のフィールドをファイルの識別番号の格納
に利用する。
【0037】拡張記憶アドレス152のフィールドを他
の用途に利用した場合、拡張記憶装置102が割当てら
れたときは拡張記憶アドレス152を保持しているが、
マイグレーションされると例えば磁気ディスクアドレス
153を保持する。このようにマイグレーションされた
場合は拡張記憶アドレス152を失ってしまうため、ア
ドレス変換テーブル141から以前割当てられていた拡
張記憶領域を求めることができず、拡張記憶領域の再利
用は不可能である。
の用途に利用した場合、拡張記憶装置102が割当てら
れたときは拡張記憶アドレス152を保持しているが、
マイグレーションされると例えば磁気ディスクアドレス
153を保持する。このようにマイグレーションされた
場合は拡張記憶アドレス152を失ってしまうため、ア
ドレス変換テーブル141から以前割当てられていた拡
張記憶領域を求めることができず、拡張記憶領域の再利
用は不可能である。
【0038】したがって、マイグレーションの対象とな
る領域として、再利用可能な領域を選択した方が、再度
拡張記憶装置102へページインする際に処理が簡略化
され、好ましい。再利用可能な領域のみを選択してマイ
グレーションするためには、再利用可能な領域と不可能
な領域を、マイグレーションに先だって判断する必要が
ある。そこで、拡張記憶領域管理テーブル143(図
7)の各エントリに、そのエントリに対応した領域に格
納するデータが、拡張記憶アドレス152の領域を他の
用途に利用しているか否かを示す再利用可能フラグ15
6をもたせる。再利用可能フラグ156は、拡張記憶装
置102へページアウトするとき、二重化または仮想入
出力などのページの属性を示すフラグ157(図6)を
参照しセットする。
る領域として、再利用可能な領域を選択した方が、再度
拡張記憶装置102へページインする際に処理が簡略化
され、好ましい。再利用可能な領域のみを選択してマイ
グレーションするためには、再利用可能な領域と不可能
な領域を、マイグレーションに先だって判断する必要が
ある。そこで、拡張記憶領域管理テーブル143(図
7)の各エントリに、そのエントリに対応した領域に格
納するデータが、拡張記憶アドレス152の領域を他の
用途に利用しているか否かを示す再利用可能フラグ15
6をもたせる。再利用可能フラグ156は、拡張記憶装
置102へページアウトするとき、二重化または仮想入
出力などのページの属性を示すフラグ157(図6)を
参照しセットする。
【0039】再利用可能フラグ156がセットされてい
なければ、拡張記憶装置102の空き領域に余裕がある
マイグレーションの場合、マイグレーションの対象から
外す。これにより再利用可能な領域のみをマイグレーシ
ョンできるため、マイグレーションを開始する空き容量
(第2基準空き容量)を高く設定しても、磁気ディスク
装置103からのページインの増加を防ぐことができ
る。
なければ、拡張記憶装置102の空き領域に余裕がある
マイグレーションの場合、マイグレーションの対象から
外す。これにより再利用可能な領域のみをマイグレーシ
ョンできるため、マイグレーションを開始する空き容量
(第2基準空き容量)を高く設定しても、磁気ディスク
装置103からのページインの増加を防ぐことができ
る。
【0040】次に、仮想記憶制御装置105の各制御部
の処理について説明する。まず、マイグレーション制御
部114の処理について説明する。
の処理について説明する。まず、マイグレーション制御
部114の処理について説明する。
【0041】図8に、マイグレーション処理のフローチ
ャートを示す。マイグレーションは、ページアウト処理
の完了時、または資源集中管理プログラムにより一定間
隔をおいて起動される。起動時の空き容量により、2段
階の処理に分かれる。このマイグレーション処理を説明
する前に、この処理に用いる拡張記憶制御テーブル16
0の構成を図9により説明する。拡張記憶制御テーブル
161は、図1には示さなかったが、拡張記憶領域管理
部155内に設けられる。
ャートを示す。マイグレーションは、ページアウト処理
の完了時、または資源集中管理プログラムにより一定間
隔をおいて起動される。起動時の空き容量により、2段
階の処理に分かれる。このマイグレーション処理を説明
する前に、この処理に用いる拡張記憶制御テーブル16
0の構成を図9により説明する。拡張記憶制御テーブル
161は、図1には示さなかったが、拡張記憶領域管理
部155内に設けられる。
【0042】図9に示すように、拡張記憶制御テーブル
160は、マイグレーションを開始する空き容量の基準
値として、第1基準空き容量161と、第2基準空き容
量162の2つを持つ。その他、拡張記憶装置のページ
ングデータ格納容量163、拡張記憶装置の空き容量1
64、使用中キュー123の末尾ポインタ166、マイ
グレーション開始ポインタ121、使用中キューの先頭
藻インタ165、利用可能キュー124の末尾ポインタ
168、マイグレーション開放領域先頭ポインタ12
2、利用可能キュー124の先頭ポインタ167を持
つ。この拡張記憶制御テーブル160の各ポインタと拡
張記憶領域管理テーブル143(図7)の各エントリ
(131〜135)との関係も図9に示す。
160は、マイグレーションを開始する空き容量の基準
値として、第1基準空き容量161と、第2基準空き容
量162の2つを持つ。その他、拡張記憶装置のページ
ングデータ格納容量163、拡張記憶装置の空き容量1
64、使用中キュー123の末尾ポインタ166、マイ
グレーション開始ポインタ121、使用中キューの先頭
藻インタ165、利用可能キュー124の末尾ポインタ
168、マイグレーション開放領域先頭ポインタ12
2、利用可能キュー124の先頭ポインタ167を持
つ。この拡張記憶制御テーブル160の各ポインタと拡
張記憶領域管理テーブル143(図7)の各エントリ
(131〜135)との関係も図9に示す。
【0043】さて、図8のマイグレーション処理におい
て、まず、空き容量163が第1基準空き容量161以
下の場合は(ステップ301)、使用中領域のキュー1
23の先頭のESTEに対応した領域132cから(す
なわちページアウトされた時刻の古い順に)、第1レベ
ル空き容量と現在の空き容量との差の容量分だけ、拡張
記憶装置から主記憶を経由して磁気ディスク装置へデー
タを転送する(ステップ302)。転送後、当該領域が
再利用可能領域であれば(ステップ303)、利用可能
キューの末尾ポインタ168の示すESTE133aの
次に末尾の領域として追加し、拡張記憶装置102の当
該領域を解放する(ステップ304)。また、再利用不
可能な領域のESTEは、利用可能キュー124の先頭
ポインタ167の示すESTE135aの前に先頭の領
域として追加する(ステップ305)。これにより、こ
の先頭の領域は、ページインにより解放された領域13
4a,134bより優先して他の仮想記憶のページに割
当てられることになる。
て、まず、空き容量163が第1基準空き容量161以
下の場合は(ステップ301)、使用中領域のキュー1
23の先頭のESTEに対応した領域132cから(す
なわちページアウトされた時刻の古い順に)、第1レベ
ル空き容量と現在の空き容量との差の容量分だけ、拡張
記憶装置から主記憶を経由して磁気ディスク装置へデー
タを転送する(ステップ302)。転送後、当該領域が
再利用可能領域であれば(ステップ303)、利用可能
キューの末尾ポインタ168の示すESTE133aの
次に末尾の領域として追加し、拡張記憶装置102の当
該領域を解放する(ステップ304)。また、再利用不
可能な領域のESTEは、利用可能キュー124の先頭
ポインタ167の示すESTE135aの前に先頭の領
域として追加する(ステップ305)。これにより、こ
の先頭の領域は、ページインにより解放された領域13
4a,134bより優先して他の仮想記憶のページに割
当てられることになる。
【0044】空き容量が第1基準空き容量161以上第
2基準空き容量162以下の場合は(ステップ30
6)、一定の起動間隔をおいて一定量のマイグレーショ
ンを行う。前回のマイグレーション起動から起動間隔に
達していないときは、マイグレーションを行わない(ス
テップ307)。起動間隔は、数秒程度を想定している
が、マイグレーション処理のCPUオーバヘッドと空き
容量の変動割合を考慮し設定する。1回の起動によりマ
イグレーションされる量は、ファイルへのI/Oを妨げ
ないようにするため、ぺージングI/Oによるチャネル
および磁気ディスクの使用率を100%未満とする範囲
で設定する(ステップ308)。また、1回の起動によ
りマイグレーションされる量は、空き容量に応じて変更
してもよい。
2基準空き容量162以下の場合は(ステップ30
6)、一定の起動間隔をおいて一定量のマイグレーショ
ンを行う。前回のマイグレーション起動から起動間隔に
達していないときは、マイグレーションを行わない(ス
テップ307)。起動間隔は、数秒程度を想定している
が、マイグレーション処理のCPUオーバヘッドと空き
容量の変動割合を考慮し設定する。1回の起動によりマ
イグレーションされる量は、ファイルへのI/Oを妨げ
ないようにするため、ぺージングI/Oによるチャネル
および磁気ディスクの使用率を100%未満とする範囲
で設定する(ステップ308)。また、1回の起動によ
りマイグレーションされる量は、空き容量に応じて変更
してもよい。
【0045】マイグレーション開始ポインタ121の指
すESTE131bから使用中キュー123を順に(図
では右から左に)たどって再利用可能か否かを調べ、再
利用可能な領域であれば磁気ディスク装置103に転送
する(ステップ309)。なお、使用中キュー123の
末尾には、後述するページアウト処理により新たなES
TEが追加されていく。磁気ディスク装置103への転
送後、当該ESTEを利用可能キュー124の末尾ポイ
ンタ168の示すESTE133aの次に新たな末尾E
STEとして追加し、転送した拡張記憶領域を解放する
(ステップ310)。再利用不可能な領域であれば、E
STEはそのまま使用可能なキュー123に残す。マイ
グレーション完了後は、調べ終ったESTEの次のES
TEにマイグレーション開始ポインタ121を移動する
(ステップ311)。これにより、マイグレーション開
始ポインタ121の前(図では右側)には、再利用不可
能な領域のESTEのみが残る。
すESTE131bから使用中キュー123を順に(図
では右から左に)たどって再利用可能か否かを調べ、再
利用可能な領域であれば磁気ディスク装置103に転送
する(ステップ309)。なお、使用中キュー123の
末尾には、後述するページアウト処理により新たなES
TEが追加されていく。磁気ディスク装置103への転
送後、当該ESTEを利用可能キュー124の末尾ポイ
ンタ168の示すESTE133aの次に新たな末尾E
STEとして追加し、転送した拡張記憶領域を解放する
(ステップ310)。再利用不可能な領域であれば、E
STEはそのまま使用可能なキュー123に残す。マイ
グレーション完了後は、調べ終ったESTEの次のES
TEにマイグレーション開始ポインタ121を移動する
(ステップ311)。これにより、マイグレーション開
始ポインタ121の前(図では右側)には、再利用不可
能な領域のESTEのみが残る。
【0046】次に、ページアウト制御部112の処理に
ついて説明する。図10に、本実施例のページアウト処
理のフローチャートを示す。
ついて説明する。図10に、本実施例のページアウト処
理のフローチャートを示す。
【0047】拡張記憶装置102に空き領域があるかど
うかを調べ(ステップ401)、空き領域がなければ磁
気ディスク装置103に主記憶の内容を転送する(ステ
ップ402)。空き領域があれば、利用可能キュー12
4の先頭のESTE135aに対応した領域を割当て
て、そのESTEを使用中キュー123の末尾ポインタ
166の示すESTE133aの次に移動し(ステップ
403)、割当てた領域に主記憶の内容を転送する(ス
テップ404)。このとき、ページインにより解放され
た領域を管理するESTEが、マイグレーションにより
解放された領域を管理するESTEよりキューの前方に
位置するため、利用可能キュー124の先頭のESTE
の示す拡張記憶領域を割当てることにより、マイグレー
ションによって解放された領域よりページインにより解
放された領域が優先して割り当てられる。ページインに
よって解放された拡張記憶領域は、その拡張記憶領域が
他の仮想記憶領域に割当てられても、先に当該拡張記憶
領域に存在したページは主記憶装置に取り込まれてお
り、そのページへのアクセスは何ら問題なく、そのペー
ジのページアウト時も、CPU命令により高速に実行さ
れる。しかし、マイグレーションによって解放された拡
張記憶領域が他の仮想記憶領域に割当られると、マイグ
レーションにより追い出されたページは磁気ディスク装
置にのみ存在することになるので、当該ページへのアク
セス時にはI/O命令により主記憶装置へ転送しなけれ
ばならない。そのため、マイグレーションによって解放
された拡張記憶領域を拡張記憶装置に残すことにより、
ページングI/Oを削減することができる。
うかを調べ(ステップ401)、空き領域がなければ磁
気ディスク装置103に主記憶の内容を転送する(ステ
ップ402)。空き領域があれば、利用可能キュー12
4の先頭のESTE135aに対応した領域を割当て
て、そのESTEを使用中キュー123の末尾ポインタ
166の示すESTE133aの次に移動し(ステップ
403)、割当てた領域に主記憶の内容を転送する(ス
テップ404)。このとき、ページインにより解放され
た領域を管理するESTEが、マイグレーションにより
解放された領域を管理するESTEよりキューの前方に
位置するため、利用可能キュー124の先頭のESTE
の示す拡張記憶領域を割当てることにより、マイグレー
ションによって解放された領域よりページインにより解
放された領域が優先して割り当てられる。ページインに
よって解放された拡張記憶領域は、その拡張記憶領域が
他の仮想記憶領域に割当てられても、先に当該拡張記憶
領域に存在したページは主記憶装置に取り込まれてお
り、そのページへのアクセスは何ら問題なく、そのペー
ジのページアウト時も、CPU命令により高速に実行さ
れる。しかし、マイグレーションによって解放された拡
張記憶領域が他の仮想記憶領域に割当られると、マイグ
レーションにより追い出されたページは磁気ディスク装
置にのみ存在することになるので、当該ページへのアク
セス時にはI/O命令により主記憶装置へ転送しなけれ
ばならない。そのため、マイグレーションによって解放
された拡張記憶領域を拡張記憶装置に残すことにより、
ページングI/Oを削減することができる。
【0048】また、拡張記憶アドレス152のフィール
ドを他の用途に利用しているか否かをアドレス変換テー
ブル141のページ判別フラグ157等により調べ(ス
テップ405)、利用していなければ再利用可能フラグ
156をセットする(ステップ406)。転送後は、主
記憶領域を解放する(ステップ407)。
ドを他の用途に利用しているか否かをアドレス変換テー
ブル141のページ判別フラグ157等により調べ(ス
テップ405)、利用していなければ再利用可能フラグ
156をセットする(ステップ406)。転送後は、主
記憶領域を解放する(ステップ407)。
【0049】次に、ページイン制御部111の処理につ
いて説明する。図11に、本実施例のページイン処理の
フローチャートを示す。
いて説明する。図11に、本実施例のページイン処理の
フローチャートを示す。
【0050】主記憶領域を仮想記憶領域に割当てたのち
(ステップ501)、ページインするデータが拡張記憶
装置102に存在するかどうか、すなわち、拡張記憶装
置102を割当て済(使用中キュー123内)または再
利用可能(利用可能なキュー124内)であるかどう
か、を調べる(ステップ502)。存在しなければ磁気
ディスクからページインする(ステップ503)。存在
すれば、当該ページのデータを拡張記憶装置102から
主記憶装置101に転送後(ステップ504)、転送し
た拡張記憶領域に対応したESTEを使用中のキューか
ら利用可能キュー124のマイグレーション解放領域ポ
インタ122が示すESTE(図7の133b)の前の
位置に移動する(ステップ505)。この操作により、
利用可能キュー124において、ページインにより解放
された領域のESTE134aおよび134bは、マイ
グレーションにより解放された領域のESTE133
a、133bの前方に配置される。以降、拡張記憶領域
を割当てる場合は、利用可能キュー124の先頭のES
TEに対応した領域を割当てることにより、ページイン
により解放された領域をマイグレーションにより解放さ
れた領域より優先して割当てることができる。
(ステップ501)、ページインするデータが拡張記憶
装置102に存在するかどうか、すなわち、拡張記憶装
置102を割当て済(使用中キュー123内)または再
利用可能(利用可能なキュー124内)であるかどう
か、を調べる(ステップ502)。存在しなければ磁気
ディスクからページインする(ステップ503)。存在
すれば、当該ページのデータを拡張記憶装置102から
主記憶装置101に転送後(ステップ504)、転送し
た拡張記憶領域に対応したESTEを使用中のキューか
ら利用可能キュー124のマイグレーション解放領域ポ
インタ122が示すESTE(図7の133b)の前の
位置に移動する(ステップ505)。この操作により、
利用可能キュー124において、ページインにより解放
された領域のESTE134aおよび134bは、マイ
グレーションにより解放された領域のESTE133
a、133bの前方に配置される。以降、拡張記憶領域
を割当てる場合は、利用可能キュー124の先頭のES
TEに対応した領域を割当てることにより、ページイン
により解放された領域をマイグレーションにより解放さ
れた領域より優先して割当てることができる。
【0051】また、ページインする拡張記憶領域を管理
するESTEをマイグレーション開放領域ポインタ12
2が指していれば、換言すれば、マイグレーション解放
領域ポインタ122が指しているESTEの領域のデー
タがページインされた場合(ステップ506)、マイグ
レーション開放領域ポインタ122を次のマイグレーシ
ョンにより解放された拡張記憶領域を管理するESTE
に移動する(ステップ507)。
するESTEをマイグレーション開放領域ポインタ12
2が指していれば、換言すれば、マイグレーション解放
領域ポインタ122が指しているESTEの領域のデー
タがページインされた場合(ステップ506)、マイグ
レーション開放領域ポインタ122を次のマイグレーシ
ョンにより解放された拡張記憶領域を管理するESTE
に移動する(ステップ507)。
【0052】最後に、スワップ制御部113の処理につ
いて説明する。図12に、本発明のスワップ処理のフロ
ーチャートを示す。
いて説明する。図12に、本発明のスワップ処理のフロ
ーチャートを示す。
【0053】拡張記憶装置102の容量が十分存在し、
スワップアウトされたデータがマイグレーションされる
までの時間が十分確保される場合は(ステップ60
1)、メモリ不足を原因としてスワップアウトされたデ
ータの殆どがマイグレーションされる前にスワップイン
されることが期待できる。このような場合では、スワッ
プアウトする原因にかかわらず、拡張記憶装置102に
空き領域があれば(ステップ602)拡張記憶装置へス
ワップアウトし(ステップ603)、空き領域がない場
合のみ磁気ディスク装置にスワップアウトする(ステッ
プ604)。
スワップアウトされたデータがマイグレーションされる
までの時間が十分確保される場合は(ステップ60
1)、メモリ不足を原因としてスワップアウトされたデ
ータの殆どがマイグレーションされる前にスワップイン
されることが期待できる。このような場合では、スワッ
プアウトする原因にかかわらず、拡張記憶装置102に
空き領域があれば(ステップ602)拡張記憶装置へス
ワップアウトし(ステップ603)、空き領域がない場
合のみ磁気ディスク装置にスワップアウトする(ステッ
プ604)。
【0054】一方、拡張記憶装置の容量が十分でない場
合は、資源集中管理から起動時に入力パラメタとして受
け取ったスワップアウトの原因を調べる(ステップ60
5)。メモリ不足を原因としてスワップアウトされるデ
ータであれば、拡張記憶装置に割当て可能であっても、
磁気ディスク装置へ出力する(ステップ606)。端末
入出力待ちなどその他の原因であれば、拡張記憶装置1
02に空き領域があれば拡張記憶装置へスワップアウト
する(603)。
合は、資源集中管理から起動時に入力パラメタとして受
け取ったスワップアウトの原因を調べる(ステップ60
5)。メモリ不足を原因としてスワップアウトされるデ
ータであれば、拡張記憶装置に割当て可能であっても、
磁気ディスク装置へ出力する(ステップ606)。端末
入出力待ちなどその他の原因であれば、拡張記憶装置1
02に空き領域があれば拡張記憶装置へスワップアウト
する(603)。
【0055】拡張記憶の容量が十分であるか否かは、以
下の基準により判断する。メモリ不足を原因としてスワ
ップアウトされたデータがスワップインされるまでの平
均時間が、拡張記憶装置に出力されてからマイグレーシ
ョンされるまでの時間より短ければ、拡張記憶装置から
スワップインされることが期待できる。拡張記憶装置に
出力されてからマイグレーションされるまでの時間は、
拡張記憶容量/ページアウト頻度で近似できる。従っ
て、メモリ不足を原因としてスワップアウトされたデー
タがスワップインされるまでの平均時間と、拡張記憶装
置へのページアウト頻度を測定し、拡張記憶容量が、
(メモリ不足を原因としてスワップアウトされたデータ
がスワップインされるまでの平均時間)*平均ページア
ウト頻度より少なければ、拡張記憶装置からスワップイ
ンされることが期待できないので磁気ディスクに出力
し、他のデータの拡張記憶装置からの入力の可能性を増
やす。
下の基準により判断する。メモリ不足を原因としてスワ
ップアウトされたデータがスワップインされるまでの平
均時間が、拡張記憶装置に出力されてからマイグレーシ
ョンされるまでの時間より短ければ、拡張記憶装置から
スワップインされることが期待できる。拡張記憶装置に
出力されてからマイグレーションされるまでの時間は、
拡張記憶容量/ページアウト頻度で近似できる。従っ
て、メモリ不足を原因としてスワップアウトされたデー
タがスワップインされるまでの平均時間と、拡張記憶装
置へのページアウト頻度を測定し、拡張記憶容量が、
(メモリ不足を原因としてスワップアウトされたデータ
がスワップインされるまでの平均時間)*平均ページア
ウト頻度より少なければ、拡張記憶装置からスワップイ
ンされることが期待できないので磁気ディスクに出力
し、他のデータの拡張記憶装置からの入力の可能性を増
やす。
【0056】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、負荷の
変動が激しい場合において高速外部記憶装置を有効利用
し高速外部記憶装置の容量を増やさずとも高負荷時の高
速外部記憶装置の空き領域の供給不足を解消できるとと
もに、低速外部記憶装置からの転送を削減することがで
き、仮想記憶制御方式の計算機システムの性能を向上さ
せることができる。
変動が激しい場合において高速外部記憶装置を有効利用
し高速外部記憶装置の容量を増やさずとも高負荷時の高
速外部記憶装置の空き領域の供給不足を解消できるとと
もに、低速外部記憶装置からの転送を削減することがで
き、仮想記憶制御方式の計算機システムの性能を向上さ
せることができる。
【図1】本発明の仮想記憶制御システムの構成を示すブ
ロック図
ロック図
【図2】従来の仮想記憶制御システムの構成を示すブロ
ック図
ック図
【図3】従来のマイグレーション制御方式を示したフロ
ーチャート
ーチャート
【図4】本発明の仮想記憶制御システムのハードウェア
イメージ図
イメージ図
【図5】アドレス変換テーブルの構成を示す図
【図6】主記憶管理テーブルの構成を示す図
【図7】拡張記憶管理テーブルの構成を示す図
【図8】本発明のマイグレーション制御方式を示したフ
ローチャート
ローチャート
【図9】拡張記憶制御テーブルおよび拡張記憶領域管理
テーブルの関連図
テーブルの関連図
【図10】本発明のページアウト制御方式を示したフロ
ーチャート
ーチャート
【図11】本発明のページイン制御方式を示したフロー
チャート
チャート
【図12】本発明のスワップ制御方式を示したフローチ
ャート
ャート
101…主記憶装置、102…拡張記憶装置、103…
磁気ディスク装置、104…仮想記憶装置、105…仮
想記憶制御装置、106…CPU(中央処理装置)、1
07…IOP(入出力処理装置)、111…拡張記憶領
域管理部、112…ページイン制御部、113…ページ
アウト制御部、114…スワッピング制御部、115…
マイグレーション制御部、116…スワップ原因判別
部、117…転送量調整部、118…転送拡張記憶領域
選択部、121…マイグレーション開始ポインタ、12
2…マイグレーション解放領域ポインタ、123…使用
中の拡張記憶領域を管理するテーブルのキュー、124
…利用可能な拡張記憶領域を管理するテーブルのキュ
ー、131a、131b、131c、131d、131
e…使用中の再利用可能な拡張記憶領域を管理するテー
ブル、132a、132b、132c、132d…使用
中の再利用不可能な拡張記憶領域を管理するテーブル、
133a、133b、133c、133d…マイグレー
ションにより解放された再利用可能な拡張記憶領域を管
理するテーブル、134a、134b、134c、13
4d…ページインにより解放された拡張記憶領域を管理
するテーブル、135a、135b…マイグレーション
により解放された再利用不可能な拡張記憶領域を管理す
るテーブル、141…アドレス変換テーブル、142…
主記憶管理テーブル、143…拡張記憶管理テーブル、
144…主記憶中のデータ格納領域、151…実記憶ア
ドレス、152…拡張記憶アドレス、153…磁気ディ
スクアドレス、154…拡張記憶割当て済フラグ、15
5…仮想記憶アドレス、156…再利用可能フラグ、1
57…ページ属性フラグ、160…拡張記憶制御テーブ
ル、161…第1基準空き容量、162…第2基準空き
容量、163…拡張記憶装置のページングデータ格納容
量、164…拡張記憶装置の空き容量、165…使用中
キューの先頭の拡張記憶管理テーブルを示すポインタ、
166…使用中キューの末尾の拡張記憶管理テーブルを
示すポインタ、167…利用可能キューの先頭の拡張記
憶管理テーブルを示すポインタ、168…利用可能キュ
ーの末尾の拡張記憶管理テーブルを示すポインタ。
磁気ディスク装置、104…仮想記憶装置、105…仮
想記憶制御装置、106…CPU(中央処理装置)、1
07…IOP(入出力処理装置)、111…拡張記憶領
域管理部、112…ページイン制御部、113…ページ
アウト制御部、114…スワッピング制御部、115…
マイグレーション制御部、116…スワップ原因判別
部、117…転送量調整部、118…転送拡張記憶領域
選択部、121…マイグレーション開始ポインタ、12
2…マイグレーション解放領域ポインタ、123…使用
中の拡張記憶領域を管理するテーブルのキュー、124
…利用可能な拡張記憶領域を管理するテーブルのキュ
ー、131a、131b、131c、131d、131
e…使用中の再利用可能な拡張記憶領域を管理するテー
ブル、132a、132b、132c、132d…使用
中の再利用不可能な拡張記憶領域を管理するテーブル、
133a、133b、133c、133d…マイグレー
ションにより解放された再利用可能な拡張記憶領域を管
理するテーブル、134a、134b、134c、13
4d…ページインにより解放された拡張記憶領域を管理
するテーブル、135a、135b…マイグレーション
により解放された再利用不可能な拡張記憶領域を管理す
るテーブル、141…アドレス変換テーブル、142…
主記憶管理テーブル、143…拡張記憶管理テーブル、
144…主記憶中のデータ格納領域、151…実記憶ア
ドレス、152…拡張記憶アドレス、153…磁気ディ
スクアドレス、154…拡張記憶割当て済フラグ、15
5…仮想記憶アドレス、156…再利用可能フラグ、1
57…ページ属性フラグ、160…拡張記憶制御テーブ
ル、161…第1基準空き容量、162…第2基準空き
容量、163…拡張記憶装置のページングデータ格納容
量、164…拡張記憶装置の空き容量、165…使用中
キューの先頭の拡張記憶管理テーブルを示すポインタ、
166…使用中キューの末尾の拡張記憶管理テーブルを
示すポインタ、167…利用可能キューの先頭の拡張記
憶管理テーブルを示すポインタ、168…利用可能キュ
ーの末尾の拡張記憶管理テーブルを示すポインタ。
Claims (13)
- 【請求項1】主記憶装置と、低速外部記憶装置と、高速
外部記憶装置とを有する計算機システムにおける仮想記
憶制御方法であって、 高速外部記憶装置の空き領域を検査し、 該空き容量が、予め定めた第1基準量より小さければ該
第1基準量以上の空き容量が生じるよう高速外部記憶装
置から前記低速外部記憶装置へ仮想記憶領域の内容を転
送し、 前記空き容量が、前記第1基準量より大きく前記第1基
準量より大きい予め定めた第2の基準量より小さけれ
ば、高速外部記憶装置から前記低速外部記憶装置へ仮想
記憶領域の内容を規定量転送することを特徴とする仮想
記憶制御方法。 - 【請求項2】前記規定量は、前記空き容量に応じて可変
としたことを特徴とする請求項1記載の仮想記憶制御方
法。 - 【請求項3】高速外部記憶装置の空き容量の前記第1基
準量についての検査は、少なくとも主記憶装置から高速
外部記憶装置への仮想記憶領域の内容の転送後に起動
し、前記第2基準量についての検査は、少なくとも予め
定められた一定時間間隔毎に起動することを特徴とする
請求項1記載の仮想記憶制御方法。 - 【請求項4】前記第1基準量より大きく前記第1基準量
より大きい予め定めた第2の基準量より小さいときに行
う転送の対象となる高速外部記憶装置の領域として、再
利用可能な領域を選択することを特徴とする請求項1記
載の仮想記憶制御方法。 - 【請求項5】主記憶装置と、高速外部記憶装置および低
速外部記憶装置を有する計算機システムの仮想記憶制御
装置において、 前記主記憶装置上のデータを前記高速外部記憶装置に転
送する第1の転送手段と、 前記高速外部記憶装置の空き容量があらかじめ定められ
た第一の基準容量以下の場合にあらかじめ定められた第
一の量の前記高速外部記憶装置の内容を前記低速外部記
憶装置へ転送する第2の転送手段と、 前記高速外部記憶装置の空き容量が前記第一の基準容量
以上かつあらかじめ定められた第二の基準容量以下の場
合にあらかじめ定められた第二の量の前記高速外部記憶
装置の内容をあらかじめ定められた時間間隔をおいて前
記高速外部記憶装置から前記低速外部記憶装置へ転送す
る第3の転送手段とを有することを特徴とする仮想記憶
制御装置。 - 【請求項6】前記低速外部記憶装置へ転送する前記高速
外部記憶装置の内容の前記第2の量を、前記高速外部記
憶装置の空き容量に応じて変更する転送量調整手段を有
することを特徴とする請求項5記載の仮想記憶制御装
置。 - 【請求項7】前記高速外部記憶装置として特定命令によ
りアクセス可能な半導体記憶装置である拡張記憶装置を
用いるとともに、前記低速外部記憶装置として磁気ディ
スク装置を用いる請求項5記載の仮想記憶制御装置。 - 【請求項8】各仮想記憶領域が前記主記憶装置、前記高
速外部記憶装置および前記低速外部記憶装置のいずれの
記憶装置のいずれの領域に割り当てられているかを管理
するアドレス変換テーブルと、前記高速外部記憶装置の
各領域がどの仮想記憶領域に割り当てられているかを示
す割り当て情報を各エントリに格納して管理する高速外
部記憶領域管理テーブルとを有し、各領域が再利用可能
か否かを表わす再利用可能フラグを前記高速外部記憶領
域管理テーブルに設け、前記第1の転送手段が転送を行
う際、当該再利用可能フラグを設定し、前記第3の転送
手段が転送を行う際、前記再利用可能フラグを参照して
再利用可能な使用中領域を選択して当該データを前記低
速外部記憶装置へ転送することを特徴とする請求項5記
載の仮想記憶制御装置。 - 【請求項9】前記高速外部記憶装置の各領域が再利用可
能か否かは、前記アドレス変換テーブルにおいて、前記
第2または第3の転送手段が前記高速外部記憶装置から
前記低速外部記憶装置への転送を行う際に仮想記憶領域
の高速外部記憶領域への割り当て情報が消失するか否か
により決定されることを特徴とする請求項8記載の仮想
記憶制御装置。 - 【請求項10】前記高速外部記憶領域管理テーブルの使
用中領域のエントリを連結した使用中キューを構成する
手段と、該使用中キューの先頭を指示する第1ポインタ
手段と、前記使用中キューの末尾を指示する第2ポイン
タ手段と、前記第3の転送手段が再利用可能か否かの検
査を開始するエントリを指示する第3ポインタ手段とを
有し、前記第1転送手段による転送を受けた高速外部記
憶領域のエントリは前記使用中キューの末尾に接続され
るとともに、前記第2の転送手段による転送の対象とし
て前記使用中キューの先頭のエントリから順に選択され
ることを特徴とする請求項8記載の仮想記憶制御装置。 - 【請求項11】前記高速外部記憶装置上のデータを前記
主記憶装置へ転送する第4の転送手段と、前記高速外部
記憶領域管理テーブルの利用可能領域のエントリを連結
した利用可能キューを構成する手段と、該利用可能キュ
ーの先頭を指示する第4ポインタ手段と、前記利用可能
キューの末尾を指示する第5ポインタ手段と、前記第3
の転送手段が転送を開始する高速外部記憶領域のエント
リを指示する第6ポインタ手段とを有し、前記第3の転
送手段により転送された高速外部記憶領域のエントリは
前記利用可能キューの末尾に接続され、前記第4の転送
手段が転送した高速外部記憶領域のエントリは前記利用
可能キューの第6ポインタ手段が指示するエントリの直
前に挿入され、前記第1の転送手段による転送先の高速
外部記憶領域としては前記利用可能キューの先頭のエン
トリの高速外部記憶領域が割り当てられることを特徴と
する請求項8または10記載の仮想記憶制御装置。 - 【請求項12】主記憶装置と、高速外部記憶装置および
低速外部記憶装置を有する計算機システムの仮想記憶制
御装置において、 前記主記憶装置へ転送した仮想記憶領域の内容を保持し
ていた前記高速外部記憶装置の領域を、前記高速外部記
憶装置から前記低速外部記憶装置へ転送した仮想記憶領
域の内容を保持していた前記高速外部記憶装置の領域よ
りも優先して、他の仮想記憶領域に割当てる手段を有す
る仮想記憶制御装置。 - 【請求項13】前記高速外部記憶装置と前記低速外部記
憶装置とを仮想記憶の記憶媒体とし、前記主記憶領域が
不足した場合に前記主記憶装置から前記高速外部記憶装
置へデータを転送するスワッピング手段と、前記高速外
部記憶装置から前記低速外部記憶装置へのデータ転送手
段とを有する計算機システムの仮想記憶制御装置におい
て、 スワップアウトの原因を判別する手段を有し、前記高速
外部記憶装置の容量が予め定められた容量以下の場合、
前記判別手段により端末の入力待ちを起因としてスワッ
プアウトされたと判断されたページは前記高速外部記憶
装置に出力し、前記判別手段により主記憶容量不足を起
因としてスワップアウトが必要と判断されたページは前
記低速外部記憶装置へ出力する手段を有することを特徴
とする仮想記憶制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4212961A JPH0659982A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 仮想記憶制御方法および装置 |
US08/102,645 US5579507A (en) | 1992-08-10 | 1993-08-05 | Data transfer control of virtual storage supported by three-level hierarchical storage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4212961A JPH0659982A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 仮想記憶制御方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0659982A true JPH0659982A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16631164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4212961A Pending JPH0659982A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 仮想記憶制御方法および装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5579507A (ja) |
JP (1) | JPH0659982A (ja) |
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