JPH0883257A - 並列コンピュータシステムのプロセス実行最適化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実行途中で動的に、利用率の高いプロセッサ
のプロセスを利用率の低いプロセッサへ移動させて、効
率良く業務を処理する。 【構成】 管理用プロセッサ１１と複数の処理用プロセ
ッサ１２，１３，１４がネットワーク１５により接続さ
れている。管理用プロセッサ１１のメモリ１６には、プ
ロセスを移動する際の優先順位を定義した優先度管理テ
ーブル２０、各処理用プロセッサの実行プロセス、実行
利用率を管理する実行プロセス管理テーブル３０があ
る。管理用プロセッサ１１は、実行プロセス管理テーブ
ル３０により、利用率の高い処理用プロセッサと利用率
の低い処理用プロセッサが存在する場合、該利用率の高
いプロセッサで実行中の複数のプロセスの中から、優先
度管理テーブル２０を参照して優先順位の一番低いプロ
セスを選択し、利用率の低いプロセッサへ移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のプロセッサが高
速ネットワークに接続され、複数業務の複数プロセスを
同時に実行する並列コンピュータシステムにおいて、複
数のプロセスを各プロセッサで効率よく分散して実行す
るプロセス最適化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に並列コンピュータシステムにおい
て業務を実行している場合、利用率の高い（負荷の集中
した）プロセッサと、利用率の低い（負荷の少ない或い
はかかっていない）プロセッサが発生する。このような
場合、従来のこの種コンピュータシステムでは、オペレ
ータの操作なしに自動的に性能が足りないプロセッサで
実行中のプロセスを、他の性能的に余裕のあるプロセッ
サへ移動させて行う処理ができなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
並列コンピュータシステムの各プロセッサで実行するプ
ロセスの振り分けを変更する場合、一々、オペレータの
操作を必要とするため、利用率の高いプロセッサと利用
率の低いプロセッサがある場合、実行途中で、利用率の
高いプロセッサで実行中のプロセスの一部をダイナミッ
クに利用率の低いプロセッサに移動して効率よく処理を
行うことができないという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、並列コンピュータシステ
ムにおいて、利用率の高いプロセッサのプロセスを、利
用率の低いプロセッサへ、実行途中に、オペレータの操
作なしに自動的且つダイナミックに移動して効率よく処
理を行う、プロセス実行最適化方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数プロセス
を並列に処理する複数の処理用プロセッサと、これら処
理用プロセッサの実行プロセスを管理する管理用プロセ
ッサを具備し、該管理用プロセッサは、各処理用プロセ
ッサで処理されるプロセスの優先順位と、各処理用プロ
セッサの実行利用率を保持し、自動的に、実行利用率の
高い処理用プロセッサで実行中の複数のプロセスの中か
ら優先順位の低いプロセスを選択して、実行利用率の低
い処理用プロセッサへ移動するようにしたことである。

【０００６】

【作用】管理用プロセッサは各処理用プロセッサから、
一定時間毎あるいは必要に応じ、その時点の実行利用率
を収集する。そして、この収集した各処理用プロセッサ
の実行利用率によって、実行利用率の高い（負荷の集中
した）プロセッサで実行中の複数プロセスの中から、優
先順位の一番低いプロセスの実行を停止し、該停止まで
の実行結果、プログラム停止ポイントを当該プロセスと
共に、実行利用率の低い（負荷の少ない）プロセッサへ
転送する。該実行利用率の低いプロセッサは、転送され
たプロセスを、その停止までの実行結果、プログラム停
止ポイントに基づいて処理を続行する。なお、管理用プ
ロセッサは、複数の処理用プロセッサの中の任意のプロ
セッサが兼ねてもよい。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。

【０００８】図１は本発明の一実施例のシステム構成図
で、プロセッサ１１〜１４が高速なネットワーク１５に
接続されている。本実施例では、プロセッサ１１を管理
用プロセッサ、プロセッサ１２〜１４をプロセス実行の
処理用プロセッサとし、管理用プロセッサ１１のメモリ
１６に、各処理用プロセッサで実行されるプロセスの優
先度を管理する優先度管理テーブル２０と、各処理用プ
ロセッサの実行プロセス、規定利用率、実行利用率を管
理する実行プロセス管理テーブル３０を用意する。〜
は、処理用プロセッサ１２〜１４上の現実行中のプロ
セスを示している。

【０００９】なお、プロセッサ１１〜１４を全て処理用
プロセッサとし、その任意のプロセッサが管理用プロセ
ッサを兼ねるようにしてもよい。これは管理用プロセッ
サが故障した場合に、その機能を他のプロセッサに引き
継げる利点がある。

【００１０】図２は、管理用プロセッサ１１のメモリ１
６上にある優先度管理テーブル２０の構成例を示したも
ので、２１は実行業務名、２２は実行業務の優先順位、
２３は各実行業務に対応するプロセスＩＤ、２４はプロ
セスの優先順位である。本例の場合、業務の優先順位は
Ａ＞Ｂ＞Ｃであり、プロセスの優先順位は各々＞、
＞、＞である。優先順位をつける基準は、業務
やプロセスの重要度でもよいし、緊急度でも構わなく、
使うシステムにより可変でもよい。

【００１１】図３は、管理プロセッサ１１の同じくメモ
リ１６上にある実行プロセス管理テーブル３０の構成例
を示したもので、３１はプロセッサ番号、３２は各プロ
セッサでの現実行中のプロセス（実行プロセス）、３３
は各プロセッサについて実行プロセスを軽減するプロセ
ッサを決める目安となる負荷の上限を定めた規定利用率
（ＭＡＸ）、３４は実行プロセスの移動先のプロセッサ
を決める目安となる負荷の下限を定めた規定利用率（Ｍ
ＩＮ）、３５は各プロセッサの実際の負荷の利用率（実
行利用率）である。実行利用率は、例えば、一定時間当
りのメモリアクセス回数（アクセス頻度）で定義する。

【００１２】本実施例では、図３のプロセッサ番号１〜
３は、図１の処理用プロセッサ１２，１３，１４に対応
するとする。図３より、プロセッサ１２はプロセスと
、プロセッサ１３はプロセスと、プロセッサ１４
はプロセスとを実行し、その実行利用率３５はそれ
ぞれ９０％，１０％，３０％である。一方、規定利用率
３３，３４は、ここではプロセッサ１２，１３，１４と
も一律に８０％，２０％としている。

【００１３】管理用プロセッサ１１は、実行プロセス管
理テーブル３０を参照して、実行利用率８０％以上（負
荷が集中している）の処理用プロセッサがあり、しか
も、実行利用率２０％以下（負荷が少ない）の処理用プ
ロセッサがある場合、実行利用率８０％以上の処理用プ
ロセッサで処理している複数のプロセスの中から、優先
度管理テーブル２０を参照して、優先順位の一番低いプ
ロセスを選択し、その処理を実行利用率２０％以下の処
理用プロセッサへ移動する。図２および図３において
は、プロセッサ番号１の処理用プロセッサ１２のプロセ
スの処理が、プロセッサ番号２の処理用プロセッサ１
３に移動せしめられる。

【００１４】図４は、各処理プロセッサへのプロセスの
配布から、プロセッサの実行利用率によってプロセスを
移動させる処理の流れを示すフローチャート、図５はそ
の際に管理用プロセッサと処理用プロセッサ間で授受さ
れるデータ形式を示す図である。以下、図４および図５
を参照して、実行利用率の高いプロセッサの実行中プロ
セスを実行利用率の低いプロセッサに、オペレータの操
作なしに自動的に移動させる処理を、具体的に説明す
る。

【００１５】管理用プロセッサ１１は、実行業務をスケ
ーリングし、各処理用プロセッサ１２，１３，１４へ実
行すべきプロセスを配布する（ステップ４０１）。図５
の５０１は、この実行プロセス配布時のデータ形式を示
したものである。実行プロセスの配布はプロセッサ毎、
ブロードキャストのいずれでもよいが、各プロセッサに
は、プロセス間の通信の必要性などのため、他のプロセ
ッサの実行プロセスＩＤも配布しておく。また、管理用
プロセッサ１１は、この実行プロセス配布時、メモリ１
６上の優先度管理テーブル２０に業務毎、プロセス毎の
優先度を設定し、実行プロセス管理テーブル３０に各管
理用プロセッサ１２，１３，１４が実行するプロセスを
格納しておく。実行プロセス管理テーブル３０の規定利
用率３３，３４はあらかじめ設定しておくか、あるい
は、当該ステップ４０１で実行プロセスと対に設定する
ことでもよい。各プロセッサの実行利用率３５は、初期
状態ではすべて零である。

【００１６】各処理用プロセッサ１２，１３，１４は、
管理用プロセッサ１１から配布されたプロセスの処理を
開始する（ステップ４０２）。本実施例では、プロセッ
サ番号１のプロセッサ１２はプロセスと、プロセッ
サ番号２のプロセッサ１３はプロセスと、プロセッ
サ番号３のプロセッサ１４はプロセスとの処理を開
始する。

【００１７】各処理用プロセッサ１２，１３，１４は、
各種データ等を格納する記憶装置を具備しており、該記
憶装置をアクセスすることでプロセスを処理し、また、
必要があれば他のプロセッサのプロセスと通信して、該
他プロセッサの記憶装置をアクセスする。ここでは、こ
の記憶装置に対するアクセス頻度をプロセッサの実行利
用率（負荷の集中度）の目安とする。各処理用プロセッ
サ１２，１３，１４では、プロセスの処理を開始する
と、時々刻々記憶装置に対する一定時間当りのアクセス
回数をカウントし、その最新の値を実行利用率として保
持しておく。なお、実行利用率は、一定時間当りの命令
処理数などを目安とすることでもよい。

【００１８】管理用プロセッサ１１は、各処理用プロセ
ッサ１２，１３，１４の上記実行利用率を収集し、実行
プロセス管理テーブル３０の実行利用率３５を更新する
（ステップ４０３）。実行利用率の収集は、ここでは、
管理用プロセッサ１１が一定時間毎に各処理用プロセッ
サ１２，１３，１４に要求を出し、それに応答して、各
処理用プロセッサ１２，１３、１４がその時点の実行利
用率を管理用プロセッサ１１に連絡することで行うとす
る。図５の５０２〜５０４は、各処理用プロセッサ１
２，１３，１４が実行利用率を管理用プロセッサ１１へ
連絡する際のデータ形式を示したものである。

【００１９】各処理用プロセッサ１２，１３，１４の実
行利用率を収集すると、管理用プロセッサ１１は、実行
プロセス管理テーブル３０内の規定利用率（ＭＡＸ）３
３と実行利用率３５を比較して、実行利用率が８０％以
上のプロセッサがあるか調べる（ステップ４０４）。こ
こで、実行利用率が８０％以上のプロセッサがない場
合、各処理用プロセッサ１２，１３，１４はいずれも負
荷の集中がないと見なし、この場合は何もしない。即
ち、各処理用プロセッサ１２，１３，１４は、そのまま
処理を続行する。

【００２０】一方、実行利用率が８０％以上のプロセッ
サがある場合、該プロセッサに負荷が集中していると見
なす。この場合、管理用プロセッサ１１は、実行プロセ
ス管理テーブル３０内の規定利用率（ＭＩＮ）３４と実
行利用率３５を比較して、実行利用率が２０％以下のプ
ロセッサがあるか調べる（ステップ４０５）。即ち、負
荷が集中しているプロセッサのプロセスを移動させる先
の、負荷の少ないプロセッサを探す。ここでも、実行利
用率が２０％以下（負荷が少ない）のプロセッサがない
場合、何もしない。この場合、各処理用プロセッサ１
２，１３，１４はそのまま処理を続行するため、負荷の
集中しているプロセッサは、該負荷集中の状態でプロセ
ス処理を続けることとなる。即ち、実行利用率８０％以
上（負荷集中）のプロセッサはあるが、利用率２０％以
下（負荷が少ない）のプロセッサがない場合、プロセス
を移動させても、移動先プロセッサで実行利用率が８０
％以上になる可能性が高く、結局、処理効率は悪くなる
ため、プロセスを移動させずにそのまま処理を続行させ
るのである。

【００２１】実行利用率８０％以上（負荷集中）のプロ
セッサが存在し、かつ、実行利用率２０％以下（負荷が
少ない）のプロセッサも存在する場合、管理用プロセッ
サ１１は、まず、実行利用率８０％以上のプロセッサの
実行プロセスの中から、優先度管理テーブル２０を参照
して、優先順位の一番低いプロセスを選択し、該実行利
用率８０％以上のプロセッサに当該プロセスの処理を停
止させ、該停止した時点までの実行結果、プログラム停
止ポイントの収集を行う（ステップ４０６）。次に、管
理用プロセッサ１１は、実行利用率２０％以下のプロセ
ッサに対して、上記実行利用率８０％以上のプロセッサ
で処理を停止させたプロセス内容、及び、それまでの実
行結果、プログラム停止ポイントを転送する（ステップ
４０７）。

【００２２】図２、図３において、プロセッサ番号１の
処理用プロセッサ１２の実行利用率は９０％、プロセッ
サ番号２の処理用プロセッサ１３の実行利用率は１０％
であり、さらに、処理用プロセッサ１２で実行中のプロ
セス，の優先順位は＞である。そこで、管理用
プロセッサ１１は、実行利用率９０％の処理用プロセッ
サ１２に対して、プロセスの実行を停止させて、該停
止した時点までの実行結果、プログラム停止ポイントの
収集を行い、それが完了すると、実行利用率１０％の処
理用プロセッサ１３に対して、プロセス、及び、その
停止した時点までのデータ（実行結果、プログラム停止
ポイント）を転送する。図５の５０５は、処理用プロセ
ッサ１２にプロセス停止を連絡する際のデータ形式、５
０６は処理用プロセッサ１２から停止させたプロセスの
データを収集する際のデータ形式、５０７はプロセス移
動先の処理用プロセッサ１３へ所望データを転送する際
のデータ形式を示したものである。

【００２３】実行利用率２０％（負荷が少ない）の処理
用プロセッサへプロセス及び所望データを転送した後、
管理用プロセッサ１１は、実行プロセス管理テーブル３
０の実行プロセス欄３２の書き替え、各処理用プロセッ
サ１２，１３，１４に対するプロセスの移動先プロセッ
サの通知（アドレス変更通知）、及び、プロセス移動先
の処理用プロセッサに対するプロセス開始指示を行う
（ステップ４０８）。ここでは、図３の実行プロセス管
理テーブル３０において、プロセッサ番号１（プロセッ
サ１２）の実行プロセスからプロセスを削除し、プロ
セッサ番号２（プロセッサ１３）の実行プロセスに該プ
ロセスを追加する。また、プロセスの処理用プロセ
ッサがプロセッサ番号２（プロセッサ１３）に変更され
たことを各処理用プロセッサに通知し、プロセッサ番号
２のプロセッサ１３にプロセスの処理開始を指示す
る。図５の５０８は、管理用プロセッサ１１がプロセス
の処理用プロセッサの変更（アドレス変更）を各処理用
プロセッサ１２，１３，１４に対してブロードキャスト
などで連絡する際のデータ形式、５０９は管理用プロセ
ッサ１１が処理用プロセッサ１３に対してプロセスの
開始指示を行う際のデータ形式を示したものである。

【００２４】プロセスの開始指示を受け取った処理用プ
ロセッサは、該プロセスの処理を再開する（ステップ４
０９）。ここでは、プロセッサ番号２の処理用プロセッ
サ１３が、プロセスについて、転送されたプログラム
停止ポイントから処理を再開することとなる。

【００２５】一般に、実行利用率８０％以上の高負荷プ
ロセッサの数をＭ、実行利用率２０％以下の低負荷プロ
セッサの数をＮとした場合、Ｍ≦Ｎの場合は、高負荷プ
ロセッサは実行利用率の高いものから順に、低負荷プロ
セッサは実行利用率の低いものから順に、それぞれプロ
セスの移動元／移動先プロセッサを対応づけて、対象と
する優先順位の低いプロセスを移動すればよい。また、
Ｍ＞Ｎの場合は、Ｍ個の高負荷プロセッサのうち、実行
利用率の高い順にＮ個のプロセッサを選択し、それらを
上記Ｍ≦Ｎの場合と同様にして、Ｎ個の低負荷プロセッ
サと対応づけて、対象とするプロセスを移動すればよ
い。

【００２６】図４のステップ４０４〜４０９の処理は、
各処理用プロセッサ１２，１３，１４の実行利用率を収
集する度に繰り返される。これにより、実行利用率の高
い（負荷の集中している）プロセッサのプロセスを、実
行利用率の低い（負荷の少ない）プロセッサへ動的（ダ
イナミック）に振り分け、処理を続行することが可能に
なる。この振り分けの際、移動対象プロセスの処理の一
時停止が伴うが、該プロセスは、実行利用率の高いプロ
セッサで実行中のマルチプロセスの中から優先順位の一
番低いプロセスが選択されるため、影響を最小限に抑え
ることができる。

【００２７】以上、実施例の説明では実行利用率の収集
を、管理用プロセッサが一定時間毎に各処理用プロセッ
サに要求を出し、それに応答して、各処理用プロセッサ
が実行利用率を管理プロセッサに連絡することで行うと
したが（図５の５０２，５０３，５０４）、各処理用プ
ロセッサがそれぞれ不定期（任意）に実行利用率を送信
し、それを管理用プロセッサが受取って、その都度、実
行プロセス管理テーブルの該当プロセッサ番号に対応す
る実行利用率３５を更新することでもよい。この場合、
管理用プロセッサから各処理用プロセッサへ実行利用率
の送信要求を発行するシーケンスを省略である。なお、
この場合の図４のステップ４０４〜４０９の処理は、あ
る処理用プロセッサから実行利用率を収集する度に行っ
てもよいし、あるいは、それとは無関係に一定時間ごと
に行うことでもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明による並列コンピュータシステム
のプロセス実行最適化方法によれば、次のような効果が
得られる。

【００２９】(1）処理用プロセッサの実行利用率によっ
て、実行中のプロセスが自動的かつダインミックに、利
用率の高い（負荷の集中した）プロセッサから利用率の
低い（負荷の少ない）プロセッサへ移動させることで、
プロセッサを効率良く使って、プロセスを効率よく処理
させることが可能となり、実行業務の処理時間の短縮が
できる。

【００３０】(2) 利用率の高いプロセッサから利用率の
低いプロセッサへの移動させるプロセスは、あらかじめ
定めた業務の優先度等に依存したプロセスの優先順位に
基づいて、実行中の複数のプロセスの中から優先順位の
一番低いプロセスが対象となるため、実行する業務への
影響を最小限に抑えることができる。

【００３１】(3) 管理用プロセッサは、利用率の高いプ
ロセスから利用率の低いプロセッサへプロセスを移動し
た場合、該プロセスと共にプロセス移動先プロセッサを
全処理用プロセッサへ連絡することにより、以後の処理
でプロセス間通信の必要が生じた際、処理用プロセッサ
は管理用プロセッサの仲介なしに該プロセス間通信を行
うことができる。

【００３２】(4) 複数の処理用プロセッサの中の任意の
プロセッサが管理用プロセッサを兼用する構成とするこ
とにより、管理用プロセッサが故障した場合、その管理
情報を他のプロセッサに転送することで、該プロセッサ
を管理用プロセッサとしてシステムを継続して移動する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による並列コンピュータシステムの一実
施例のブロック図である。

【図２】管理用プロセッサ上の優先度管理テーブルの構
成例を示す図である。

【図３】管理用プロセッサ上の実行プロセス管理テーブ
ルの構成例を示す図である。

【図４】本発明によるプロセス実行最適化方法の一実施
例の処理フロー図である。

【図５】管理用プロセッサと処理用プロセッサとの間で
授受されるデータ形式の一例を示す図である。

【符号の説明】

１１ 管理用プロセッサ １２〜１４ 処理用プロセッサ １５ ネットワーク １６ 管理用プロセッサのメモリ ２０ 優先度管理テーブル ３０ 実行プロセス管理テーブル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のプロセスを並列に処理する複数の
   処理用プロセッサと、各処理用プロセッサの実行プロセ
   スを管理する管理用プロセッサと、各プロセッサを接続
   するネットワークからなる並列コンピュータシステムに
   おけるプロセス実行最適化方法であって、 前記管理用プロセッサは、各処理用プロセッサで処理さ
   れるプロセスの優先順位と、各処理用プロセッサの実行
   利用率を保持し、実行利用率の高い処理用プロセッサで
   実行中の複数のプロセスの中から優先順位の低いプロセ
   スを選択して、実行利用率の低い処理用プロセッサへ移
   動せしめることを特徴とする並列コンピュータシステム
   のプロセス実行最適化方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の並列コンピュータシステ
   ムのプロセス実行最適化方法において、前記管理用プロ
   セッサは、プロセスの移動先プロセッサを各処理用プロ
   セッサに連絡することを特徴とする並列コンピュータシ
   ステムのプロセス実行最適化方法。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは２記載の並列コンピュ
   ータシステムのプロセス実行最適化方法において、前記
   複数の処理用プロセッサの中の任意のプロセッサが前記
   管理用プロセッサを兼用することを特徴とする並列コン
   ピュータシステムのプロセス実行最適化方法。