JPH1078884A - 仮想記憶を利用したデータ復旧方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プログラム作成者が復旧対象とするデータと
保存のタイミング等をプログラムに記述することなく、
データの保存・復旧を可能にする。 【解決手段】 ページテーブル１２２内のページ記述子
の書き込み可能ビットをオフとしておく。プログラム処
理部１１１はプログラムの処理を進め、ページテーブル
１２２のページ記述子の書き込み可能ビットがオフのペ
ージに書き込み要求があると割込みを発生する。該割込
みでデータ保存処理部１１２は、メモリ１２０の当該ペ
ージ内容をディスク１３０に保存し、書き込み可能ビッ
トをオンにする。その後、プログラム処理部１１１は当
該ページに書き込みを行う。チェックポイントで、異常
が判明した場合、データ復旧処理部１１３はその時点で
ディスク１３０に保存されているページをメモリ１２０
に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、仮想記憶方式を備
えた計算機におけるデータ復旧方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、計算機による情報処理では、実行
中にプログラムの誤りあるいはハードウェアの障害など
の原因からプログラムの作成者にとって予想外の状況が
発生する可能性があるため、ある時点のメモリ上のデー
タをディスクのような不揮発性記憶装置に保存し、保存
が完了してから本来目的とする処理を進め、もし異常事
態に陥っていたことがわかった場合には、処理を中断
し、保存してあった値をメモリ上に戻し、保存時の状態
（プロセッサの状態であるコンテクスト）を再現して処
理を再開する、という一連の復旧処理を行っていた。図
４は、この種の従来の復旧処理のフローチャートを示し
たものである。

【０００３】一方、仮想記憶方式の計算機では、プロセ
ッサが処理を進めるプログラムに記述されたアドレス
（論理アドレス）から計算機に実際に装備されたメモリ
の番地（実アドレス）を求めるアドレス変換機構を備え
ている。図２はセグメンテーションページング方式のア
ドレス変換機構であり、論理アドレス２００のセグメン
トフィールドＳｍ、ページフィールドＰｍによりセグメ
ントテーブル２１０、ページテーブル２２０−１〜２２
０−Ｎを順次索引してページ記述子内の実ペードアドレ
スを求め、該実ページアドレスにページ内相対アドレス
を結合してメモリの該当ページ２３０の番地（アドレス
変換先番地）を得ることを示している。図３はページン
グ方式のアドレス変換機構であり、論理アドレス３００
のページフィールドＰｎによりページテーブル３１０を
直接索引してページ記述子内の実ページアドレスを求
め、該実ページアドレスにページ内相対変位Ｄを結合し
てアドレス変換先番地を得ることを示している。なお、
図２及び図３の高速変換バッファ２４０、３３０は、最
近にアドレス変換して求まった論理アドレスと実ページ
アドレスの対応を格納しておき、セグメントテーブルや
ページテーブルの索引に先立って該変換バッファを参照
し、論理アドレスに対応する実アドレスが格納されてい
れば、該実アドレスを直接入手するものである。

【０００４】ここで、ページテーブルのページ記述子
は、参照ビット、更新ビット・アクセス権情報などを含
み、計算機のオペレーティングシステムはページング、
スワッピングのために利用している。高速変換バッファ
の各エントリも、同様にこのページ記述子の写を格納し
ている。アドレス変換機構は、ページ記述子の参照ビッ
トを、その参照ビットを含むページ記述子が対応づけて
いるページのメモリ上の番地をプロセッサが参照したと
きにＯＮにする。また、アドレス変換機構は、ページ記
述子の更新ビットを、その更新ビットを含むページ記述
子が対応づけているページのメモリ上の番地にプロセッ
サが書き込み動作を行ったときにＯＮにする。この両ビ
ットの値を計算機のオペレーティングシステムが参照し
て、内容が参照あるいは書き込まれたことのあるページ
はページアウトしないようにしたり、一度ページアウト
したことのあるページの内容が更新されたことがなけれ
ば、再度同じ内容をページアウトしない処理を実現して
いる。また、ページ記述子のアクセス権情報は読み込み
可能ビット、書き込み可能ビットなどから構成される。
ここで、書き込み可能ビットがＯＦＦ（書き込み禁止）
のページ記述子に対応づけられているページのメモリ上
の番地にプロセッサが書き込みを行なおうとすると、プ
ロセッサにメモリ保護割り込みが発生し、プロセッサは
割り込み処理ルーチンを実行することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】データの保存・復旧で
は、「どういうデータ」と「いつ保存」するかが重要で
ある。しかし、図４のような従来の方法は、プログラム
の作成者が、どういう順序で、どのデータの値を更新し
ていくかを詳細かつ正確に把握し、復旧対象とするデー
タと保存のタイミングを決める必要があるため、複雑で
誤りを生じやすいという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、ページテーブル内のペー
ジ記述子を利用し、プロセッサがメモリにデータの書き
込みを行なおうとした時に、その書き込もうとした番地
を含むページを単位としてディスクなどの不揮発性記憶
装置に保存することによって、「どういうデータ」を
「いつ保存するか」をプログラムの作成者が考慮しなく
て済む仮想記憶利用のデータ復旧方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】復旧が必要なデータはプ
ロセッサが値を変更したデータに限られる。従って、プ
ロセッサが値の変更をしようとする寸前の状態を保存し
ておけば、後からその状態を再現して、プログラムを再
度実行する、という復旧方法が実現できる。このため
に、本発明では、ページ記述子に含まれる書き込み可能
ビットをＯＦＦとしておき、プロセッサがあるページの
データを変更しようとした時に、見掛上メモリ保護割り
込みを発生させ、その割り込み処理ルーチンで変更しよ
うとしたページの内容をディスク等に保存するのと同時
に、プロセッサの（プログラムカウンタやレジスタの値
から構成される）コンテクストを保存する。保存が完了
した後、プロセッサはデータを変更するという本来の処
理を進める。この手順を進めれば、データの更新の度
に、更新前のメモリとコンテクストを保存することが可
能である。なお、そのページが本来の書き込み禁止領域
かどうかは、割込みハンドラ等が判断することで、ペー
ジ記述子の書き込み可能ビットを本来のものと区別して
設ける必要はない。復旧処理では、保存の順番とは逆
に、ディスクから保存したページの内容を元のメモリに
戻し、その時点のコンテクストを設定する。この一連の
手順をオペレーティングシステムで実現することによ
り、オペレーティングシステム以外のプログラムの作成
者は、どういうデータを、いつ保存するかを考慮しなく
て済む。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
より説明する。

【０００９】図１は、本発明を実施する計算機システム
の構成例を示すブロック図である。図１において、プロ
セッサ１１０、メモリ１２０およびディスク（不揮発性
記憶装置）はバス１４０で接続されている。プロセッサ
１１０は、プログラムの処理を実行するプログラム処理
部１１１、割込み処理でメモリ１２０の書き込み前のペ
ージとコンテキストをディスク１３０へ保存するデータ
保存処理部１１２、ディスク１３０から保存したページ
とコンテキストをメモリ１２０に戻すデータ復旧処理部
１１３、および高速変換バッファ１１４などから構成さ
れる。なお、プロセッサ１１０はオペレーティングシス
テム（ＯＳ）を具備するが、図１では省略する。メモリ
１２０内には、アドレス変換のためのセグメントテーブ
ル１２１やページテーブル１２２などがあり、ページテ
ーブル１２２の各エントリのページ記述子に、図２や図
３に示した参照ビット、更新ビット、及び、読み込み可
能ビットや書き込み可能ビットのアクセス権情報などが
格納されている。高速変換バッファ１１４はメモリ１２
０内に設けてもよい。

【００１０】図５は、本発明のデータ復旧方法の一実施
例の処理フローチャートであり、以下に、この図５に従
って説明する。

【００１１】プログラムはいくつかの処理段階あるいは
時間の経過（チェックポイント）に分けられるので、そ
れを、順に処理（１）、処理（２）、…、処理（ｎ）と
名付け、以下では処理（ｋ）で代表して述べる。ｋは
１、２、…、ｎを表わす。プログラムをいくつかの段階
に分ける手法は、オペレーティングシステムがプログラ
ムに対したタイマ例外を代表とする例外を通知すること
によって実現でき、この場合、プログラム作成者は段階
に分ける考慮が不要になる。

【００１２】ステップ１：初期設定 ページテーブル内の全エントリのページ記述子の更新ビ
ットをＯＦＦにする。同様に、ページテーブル内の全エ
ントリのページ記述子の書き込み可能ビットをＯＦＦに
する。また、何度まで復旧処理を繰り返すか、その値を
設定する。その後、ステップ２へ移る。

【００１３】ステップ２：プログラム処理とデータの保
存 ステップ２はプログラム処理部１１１の処理のステップ
２−１とデータ保存処理部１１２の処理のステップ２−
２に分けられる。

【００１４】ステップ２−１：処理（Ｋ） プログラムの処理を進める。ここで、ページテーブルの
ページ記述子の書き込み可能ビットがＯＦＦのページに
対する書き込みがあると、割り込みが発生してステップ
２−２へ移る。そして、ステップ２−２の処理が終了し
たなら、該当ページへの書き込みを実行する。この時、
ページ記述子の更新ビットがＯＮになる。処理（ｋ）が
終わったら、即ち、次のチェックポイントにきたらステ
ップ３へ移る。

【００１５】ステップ２−２：データ保存 メモリのコンテクストとページテーブルと書き込み前の
ページ内容を、割込み処理でディスクに保存する。この
とき、保存したページテーブルのどのページ記述子に対
応するページを保存したかが分かるようにする。ページ
テーブルの該当ページ記述子の書き込み可能ビットをＯ
Ｎにし、ステップ２−１に戻す。なお、本来の書き込み
禁止ページに対して書き込みが試みられた場合（この場
合も、該当ページ記述子の書き込み可能ビットはＯＦＦ
になっている）、このステップ２−２は実行しないよう
にし、かわって本来のアクセス例外割込みを発生させ
る。

【００１６】ステップ３：処理（ｋ）の終了判定 プログラムの処理（ｋ）が、プログラムの誤りやハード
ウェアの障害がなく終了したかどうかを判定する。この
判定は、プロセッサがもつ障害割り込み機能を用いた
り、プログラム内に検査処理手順を設けておくことによ
り実現する。正常に終了した場合は、ステップ４へ移
る。正常でない場合は、ステップ５へ移る。 ステップ４：ページテーブルの設定 ページテーブルの各ページ記述子の書き込み可能ビット
をＯＦＦにする。同様に、テーブルの各ページ記述子の
更新ビットをＯＦＦにする。その後、処理（ｋ）の次の
段階の処理（ｋ＋１）を実行するためにステップ２へ移
る。あるいは処理（ｋ）で終了する場合には、プログラ
ムの処理を終了する。

【００１７】ステップ５：メモリ、コンテクストの復旧 処理（ｋ）が始まって以降のページ内容はステップ２−
２によりディスク上に保存されているので、それをメモ
リ上に書き戻す。現状のページテーブルを処理（ｋ）が
始まってから最初に保存したページテーブルに変更す
る。現状のコンテクストを処理（ｋ）が始まってから最
初に保存したコンテクストに変更する。コンテクストが
復旧したことによってステップ２へ移る。これにより、
処理（ｋ）の再実行を開始することになる。なお、ステ
ップ５では、復旧処理回数をカウントしておく。そし
て、ステップ３において、このカウント値がステップ１
で設定した復旧処理の繰り返し回数を超えた場合には
「復旧不能」としてプログラムを終了する。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、仮想記憶方式の計算機
において、メモリ上のどのデータがどういう順序で更新
されたかが、ページと呼ばれる単位で、ページテーブル
のページ記述子に保存されるため、プログラムの作成者
が、復旧処理を可能とするために、復旧対象となるデー
タとデータ間の値の更新順序を詳細かつ正確に反映し
た、複雑で誤りやすい手順を表わしたプログラムを作成
しないで済むようにできる。また、保存処理も従来から
行われているページングと同様の手順で実現できるた
め、保存処理に伴う性能低下は仮想記憶を実現に伴う低
下と同程度で済まることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する計算機システムの構成例を示
すブロック図である。

【図２】セグメンテーションページング方式のアドレス
変換を説明する図である。

【図３】ページング方式のアドレス変換を説明する図で
ある。

【図４】従来のデータ復旧方法の処理フローチャートで
ある。

【図５】本発明のデータ復旧方法の一実施例の処理フロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１１０ プロセッサ １１１ プログラム処理部 １１２ データ保存処理部 １１３ データ復旧処理部 １１４ 高速変換バッファ １２０ メモリ １２１ セグメントテーブル １２２ ページテーブル １３０ ディスク（不揮発性記憶装置）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仮想記憶方式を備えた計算機において、
   プログラムの処理実行中に異常状態が発生した場合に、
   それ以前の正常に処理が実行されていた時点の状態に戻
   すためのデータ復旧方法であって、 初期状態において、ページテーブル内のページ記述子に
   含まれる更新ビット及び書き込み可能ビットをＯＦＦに
   設定し、 プロセッサが、前記ページ記述子に含まれる書き込み可
   能ビットがＯＦＦであるページに対してデータ書き込み
   を行おうとした場合に、割り込み処理に移行し、書き込
   み前のページ内容とページテーブルとコンテクストを不
   揮発性記憶装置に保存し、前記書き込み可能ビットをＯ
   Ｎとして割り込み処理から復帰し、データの書き込み処
   理を行った後、前記ページ記述子に含まれる更新ビット
   をＯＮとし、 所定の処理段階あるいは時間経過ごと
   に、プログラム処理が正常に終了したか否かを判定し、 正常に終了した場合は、前記ページテーブル内のページ
   記述子に含まれる書き込み可能ビット及び更新ビットを
   ＯＦＦとした後にプログラム処理を続行し、 正常に終了しなかった場合は、前記不揮発性記憶装置に
   保存されたページ内容をメモリに書き戻すとともに、現
   状のページテーブル及びコンテクストを前記不揮発性記
   憶装置に保存されたページテーブル及びコンテクストに
   変更することにより、前記データの書き込み前の状態に
   戻す、 ことを特徴とする仮想記憶を利用したデータ復旧方法。
2. 【請求項２】 前記初期状態において、前記判定時に処
   理が正常に終了しなかった場合のデータ復旧処理の繰り
   返し回数を設定し、 前記データの復旧処理が繰り返し回数を超えた場合には
   プログラム処理を終了する、 ことを特徴とする請求項１記載の仮想記憶を利用したデ
   ータ復旧方法。