JPH1165863A

JPH1165863A - 共有資源管理方法

Info

Publication number: JPH1165863A
Application number: JP9229127A
Authority: JP
Inventors: Kenta Futase; 健太二瀬; Akira Otsuji; 彰大辻; Yuzuru Maya; 譲真矢; Hirofumi Nagasuga; 弘文長須賀; Tatsutoshi Sakuraba; 健年櫻庭
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-03-09
Also published as: US6105098A

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、結合機構を用いた並列コンピ
ュータシステムにおいて、計算機間で共有する資源の排
他制御方法を改善し、システム性能を向上させることで
ある。【解決手段】結合機構内に新たにエンキュー構造体を設
け、プログラムが共有する共有資源の使用状態と要求待
ち行列を記録する。共有資源を用いるすべてのプログラ
ムは共有資源を用いる前に、結合機構に共有資源の確保
要求を出す。結合機構は資源の使用が可能なら、資源の
使用許可をプログラムに与え、資源の使用が不可能な
ら、プログラムを資源の要求待ち行列に追加する。結合
機構は共有資源を使用しているプログラムが未使用に戻
したとき、要求待ち行列の先頭からプログラムを取り出
し、共有資源の使用が許可されたことを通知する。通知
を受けたプログラムは、改めて結合機構に共有資源の使
用許可を要求することなく共有資源を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共有資源管理方法
に関し、特に、複数の計算機やプログラムが共有する資
源の共有資源管理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平６−４４９０「データ処理システ
ム」および特開平６−４４１９５「結合式データ処理シ
ステム用の方法と装置」に記載の技術を用いると、結合
機構（構造化外部記憶（ＳＥＳ）機構）を用いた汎用並
列コンピュータシステムにおいて、計算機（中央処理複
合体（ＣＰＣ））間で共有する資源を管理する方法を提
供できる。

【０００３】特開平６−４４１９５「結合式データ処理
システム用の方法と装置」によれば、計算機は、各々シ
ステム間チャネルにより結合機構に接続され、結合機構
内に保持される構造あるいは構造体と呼ばれる共用デー
タ・オブジェクト（特開平６−４４１９５「結合式デー
タ処理システム用の方法と装置」にはキャッシュ構造と
リスト構造と呼ばれる２種類のオブジェクトが記載され
ている）と、構造体や、構造体に含まれるオブジェクト
を操作するメッセージ操作と呼ばれる処理ルーチン群を
用いて共有資源の管理を行なう。メッセージ操作はしば
しばメッセージ・コマンドあるいは単にコマンドと呼ば
れる。結合機構は、複数の構造体を保持することがで
き、それらは構造識別子（ＳＩＤ）と呼ばれる識別子に
より識別される。

【０００４】特開平６−４４９０「データ処理システ
ム」には、計算機が結合機構を用いてメッセージ操作を
行なう仕組みが開示されている。それによれば、計算機
は、メッセージ送信命令（ＳＭＳＧ命令）と呼ばれる命
令を用いてメモリ内に準備したメッセージ・コマンド・
ブロック（ＭＣＢ）と呼ばれる決まった大きさのメモリ
ブロックを結合機構に送ることでメッセージ操作を開始
する。

【０００５】特開平６−４４１９５「結合式データ処理
システム用の方法と装置」によれば、構造体の種類に応
じて、それを操作する複数のコマンドがあらかじめ結合
機構に定義されており、計算機はコマンドを指定したＭ
ＣＢをＳＭＳＧ命令を用いてシステム間チャネルを通じ
て結合機構に送ることによりメッセージ操作を起動す
る。起動されたメッセージ操作は、メッセージ応答ブロ
ック（ＭＲＢ）と呼ばれる決まった大きさのメモリブロ
ックに実行結果を要約し、コマンドを送った計算機にＭ
ＲＢを送り返すことで終了する。ＭＣＢには、起動され
るメッセージ操作の対象となる構造体を指定するため
に、ＳＩＤを含めることができる。

【０００６】また、特開平６−４４１９５「結合式デー
タ処理システム用の方法と装置」に記載された２種類の
構造体のうちリスト構造体は、いくつかのロック・テー
ブル項目から成るロック・テーブルを含むことができ、
ロックテーブルには、それを操作するロック専用コマン
ドがいくつか定義されている。ロックテーブルの構造お
よびロック専用コマンドの詳細は、特開平６−４４１９
５「結合式データ処理システム用の方法と装置」に開示
されている。

【０００７】以下、特開平６−４４９０「データ処理シ
ステム」および特開平６−４４１９５「結合式データ処
理システム用の方法と装置」に記載の技術を用いて、結
合機構を用いた汎用並列コンピュータシステムにおい
て、計算機間で共有する資源を管理する方法の概要を述
べる。

【０００８】適切なロック専用コマンドを用いると、一
つのロック・テーブル項目を、条件に合致したときのみ
書き換えることができ、書換えの成功・失敗をそのコマ
ンドのＭＲＢにより知ることができる。ロック専用コマ
ンドによるロック・テーブル項目の書き換え成功・失敗
の詳細な条件は、特開平６−４４１９５「結合式データ
処理システム用の方法と装置」に開示されている。この
コマンドにより、ロック・テーブル項目を共有資源の状
態表示として用いることができる。一般に、ロック・テ
ーブル項目のように共有資源の状態表示として用いられ
るオブジェクトを「ロック」と呼ぶ。

【０００９】共有資源を用いる計算機上のプログラム
は、共有資源を使用中である旨を示す値をあらかじめ決
めておく。また、共有資源がどのプログラムからも使用
されていない（未使用状態と呼ぶ）旨を示す値も決めて
おく。

【００１０】プログラムが共有資源の使用を開始すると
きには、共有資源に対応するロック・テーブル項目が共
有資源の未使用状態を示しているときのみ、共有資源が
使用中である旨を示す値をロック・テーブル項目に書込
むような、ロック専用コマンドを用いる。このようなコ
マンドを結合機構に送ることを「ロックの確保要求」と
呼ぶ。このコマンドによるロック・テーブル項目の書き
換え、すなわちロックの確保が成功すれば、共有資源は
そのロック専用コマンドを送ったプログラムが使用可能
であり、プログラムは共有資源を用いた処理を開始でき
る。

【００１１】ロックの確保が失敗したときは（すなわち
前述したロック専用コマンドによるロック・テーブル項
目の書換えが失敗したときは）、共有資源は他のプログ
ラムから使用されている。このとき共有資源の使用を開
始しようとしたプログラムは、ロックの確保が成功する
まで同じコマンドを繰り返し結合機構に送ることによ
り、他のプログラムによるロックの解放（ひいては資源
の解放）を待つ。

【００１２】共有資源の使用を終えたプログラムは、対
応するロック・テーブル項目に共有資源の未使用状態を
示す値を書込むようなロック専用コマンドを送る。この
ようなコマンドを結合機構に送ることを「ロックを解放
する」と呼ぶ。ロックを確保していたプログラムがロッ
クを解放すると、そのロックの解放を待っているプログ
ラムにより繰り返し出されていたロックの確保要求が成
功するので、ロックを確保したプログラムが共有資源を
用いた処理を開始することができる。

【００１３】これにより、計算機間で共有する資源を管
理する方法を提供できる。

【００１４】あるプロセスが共有資源へのアクセスを必
要とするときに、共有資源がそのプロセスで使用可能と
なるまでループして待つことにより、複数のプロセス間
で共有資源の排他制御管理を行なうことを、一般にスピ
ン型排他制御といい、複数プロセスが並列に動作するコ
ンピュータシステムにおける排他制御の基本となってい
る。また、そこで用いられる排他制御処理のことをスピ
ン型ロックと呼ぶ。ここでプロセスとは、計算機システ
ムにおいて処理を行なうもの全般を指す。

【００１５】スピン型ロックを実現するには、例えば
「ＭｏｄｅｒｎＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ
（ＡｎｄｒｅｗＳ．Ｔａｎｅｎｂａｕｍ著）」の
ｐ．３８−３９に記載のＴＥＳＴＡＮＤＳＥＴＬ
ＯＣＫ命令（ＴＳＬ命令）あるいはそれに類似の命令を
用いる方法が知られている。これは主に、一つの主記憶
を複数の命令処理装置が共有する密結合マルチプロセッ
サ構成の計算機における、命令処理装置間のスピン型ロ
ックを実現するために使われる。この場合のプロセス
は、命令処理装置である。

【００１６】また、前掲した特開平６−４４１９５「結
合式データ処理システム用の方法と装置」に記載の結合
機構のロック・テーブルとロック専用コマンドを用いれ
ば、結合機構を用いた汎用並列コンピュータシステムに
おいて、計算機上のプログラム間のスピン型ロックを実
現できる。この場合のプロセスは、計算機上のプログラ
ムである。

【００１７】スピン型ロックでは、共有資源を使うプロ
セスは、共有資源に対応した「ロック」が「確保」でき
るまで待ってから、共有資源を用いた処理を行ない、処
理が終ればロックを「解放」することにより、そのこと
を他のプロセスに知らせる。

【００１８】スピン型ロックにおける「ロック」とは、
例えば、前述のＴＳＬ命令を用いた実現では、メモリ上
の１ワードであり、ロック・テーブルとロック専用コマ
ンドを用いた実現ならロック・テーブル項目の一つであ
る。これらロックを共有資源に対応づけることにより、
共有資源の確保をロックの確保に置き換える。

【００１９】ロックには値を設定することができ、その
値は、共有資源がプロセスにより使用中である旨を示す
値か、共有資源がどのプロセスからも使用されていない
（未使用状態と呼ぶ）旨を示す値のいずれかである。こ
れらの値はあらかじめ決めておく。

【００２０】スピン型ロックにおいて「ロックの確保を
要求する」とは、プロセスが共有資源を使用中である旨
を示す値をロックに設定しようと試みることである。た
だし、ロックに資源の未使用状態を示す値が設定されて
いる場合のみ、使用中を示す値に書き換えることがで
き、未使用状態の検査と使用中を示す値の設定を不可分
に行なうことが必要である。前述のＴＳＬ命令や、ロッ
ク専用コマンドが、旧い値の検査と新しい値の設定が不
可分に行なわれることを保証している。使用中を示す値
のロックへの設定が成功することを、プロセスが「ロッ
クを確保する」と呼ぶ。

【００２１】ロックへの値の設定が失敗したとき、プロ
セスはそれが成功するまで同じ操作を繰り返す。この繰
り返しのことを特に「ロック待ちスピン」と呼ぶ。この
ように、ロックの確保待ちを単純なループ処理により行
なうことがスピン型ロックの本質である。

【００２２】スピン型ロックにおいて「ロックを解放す
る」とは、ロックに共有資源が未使用状態である旨を示
す値を設定することである。これにより、そのロックの
解放を待つプロセスにより繰り返されていたロック確保
要求が成功するので、ロックを確保したプログラムが共
有資源を用いた処理を開始することができる。

【００２３】図１２はスピン型ロックを用いて資源の排
他制御を行なう場合の資源管理テーブルの例である。

【００２４】資源管理テーブル１２００は各行１２１０
−１〜１２１０−ｊを持ち、各行１２１０−１〜１２１
０−ｊは資源ポインタ１２４０により各共有資源１２２
０−１〜１２２０−ｊに対応づけられている。それぞれ
の行１２１０にはロック１２３０が含まれる。

【００２５】共有資源１２２０をアクセスする場合、プ
ロセスは、それに対応するロック１２３０の確保要求を
出し、ロック１２３０を確保してから共有資源１２２０
へアクセスする。

【００２６】また、ロック１２３０の確保には、共有資
源１２２０へのアクセスの種類により、共有と排他の２
種類の属性がある。

【００２７】排他属性のロック１２３０の確保とは、一
つのプロセスのみにロック１２３０の確保を許すことで
ある。排他属性でのロック１２３０の確保要求は、ロッ
ク１２３０を確保している他のプロセスが一つもない場
合にのみ受け付けられる。

【００２８】一方、共有属性のロック１２３０の確保と
は、共有属性同士なら複数のプロセスにロック１２３０
の確保を許すことである。共有属性でのロック１２３０
の確保要求は、他のプロセスがロック１２３０を排他で
確保していない限り受け付けられる。

【００２９】端的に言えば、共有資源１２２０に改変を
加えず、読出しのみ行なうプロセスは、それに対応する
ロック１２３０を共有で確保し、共有資源１２２０に改
変を加えるプロセスは、それに対応するロック１２３０
を排他で確保する。これにより、読出しのみ行なうプロ
セス群は、同時に共有資源１２２０をアクセスできる。

【００３０】図１３はスピン型ロックを用いた資源排他
処理の流れ図である。プロセスＡ、Ｂ、ＣがＡ→Ｂ→Ｃ
の順番で一つの共有資源１２２０を共有、排他、共有で
要求した時のロック確保状態を示す流れ図ある。

【００３１】プロセスＡは共有資源１２２０に共有アク
セスするために、まず対応するロック１２３０を共有で
確保要求する（ステップ１３００）。ロック１２３０は
この時点ではどのプロセスからも確保されていないの
で、すぐにプロセスＡに共有で確保される（ステップ１
３０１）。この後プロセスＡは共有資源１２２０を共有
でアクセスし、必要な処理を行なう（ステップ１３０
２）。

【００３２】さて、プロセスＡがステップ１３０２を実
行中に、プロセスＢにおいて共有資源１２２０への排他
アクセスが必要になったとする。そのためにプロセスＢ
は対応するロック１２３０を排他で確保要求する（ステ
ップ１３０４）。しかし、プロセスＡがステップ１３０
２を実行中であるので、ロック１２３０はプロセスＡに
共有で確保されており、プロセスＢはロック１２３０を
排他で確保できない。プロセスＢはロック１２３０が解
放されるまでスピンし続ける（ステップ１３０５）。

【００３３】このとき（すなわちプロセスＢがステップ
１３０５を実行している時）、プロセスＣにおいて共有
資源１２２０への共有アクセスが必要になったとする。
そのためにプロセスＣは対応するロック１２３０を共有
で確保要求する（ステップ１３０７）。

【００３４】プロセスＢはまだロック１２３０を排他で
確保していないので、このときロック１２３０は、プロ
セスＡに共有で確保されているのみである。同じ共有確
保同士のため、プロセスＣはロック待ちスピンをともな
うことなくロック１２３０を確保でき、共有資源１２２
０を共有でアクセスする処理をすぐに行なうことが出来
る（ステップ１３０９）。プロセスＢは依然としてステ
ップ１３０５でロック解放を待っている。

【００３５】続いて、プロセスＡにおいてステップ１３
０２が終り、ロック１２３０を解放したとする（ステッ
プ１３０３。図１３中の時刻ｔ１１）。しかしこの段階
では、ロック１２３０の解放を待ってスピンしていたプ
ロセスＢは、まだこれを排他で確保出来ない。なぜな
ら、このときロック１２３０はすでにプロセスＣに共有
で確保されているからである。

【００３６】プロセスＢがロック１２３０を確保できる
のは、図１３においては時刻ｔ１２においてプロセスＣ
のステップ１３０９が終り、ステップ１３１０でロック
１２３０を解放したのちである。この時点で初めてプロ
セスＢはロック１２３０を排他で確保でき（ステップ１
３０６）、共有資源１２２０を用いた処理を始めること
が出来る。

【００３７】この説明では便宜上共有資源にアクセスす
るプロセスは３つとしたが、一般にもっと多数のプロセ
スが存在し得る。仮に、プロセスＣがステップ１３０９
を実行中に、別のプロセスが共有資源１２２０の共有ア
クセスを行なおうとすれば、プロセスＣの場合と全く同
様にロック１２３０を共有で確保できる。すると、プロ
セスＢのロック１２３０の排他確保（ステップ１３０
６）は、さらにあとに延ばされることになる。

【００３８】この一連の流れはいくらでも繰り返すこと
が出来る。すると、ロック１２３０を共有で確保する個
々の後着プロセスはそれぞれ有限の時間後にロック１２
３０を解放するにもかかわらず、プロセスＢが半永久的
にロック１２３０を確保できない状況が生まれる。これ
を後着共有確保要求の追い越しによる先着排他確保要求
の沈み込みと呼ぶ。

【００３９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術を用いると、
計算機間で共有する資源の排他制御を行なう事は可能で
ある。しかしながら、以下の問題点が存在する。

【００４０】共有資源へのアクセスが必要になった計算
機上のプログラムは、ロック・テーブル項目を設定する
ため、ロック専用コマンドを結合機構に対して発行す
る。しかし、確保が失敗に終った場合、同じコマンドを
繰り返し送るため、次の２点でシステムの性能低下をも
たらす。

【００４１】第一に、計算機上のプログラムは必要な共
有資源が確保できるまで何度もロック専用コマンドを送
らねばならないが、これでは計算機の負荷は増大する。
特にこの負荷は、ユーザプログラムの処理でなく、ただ
の待ちに浪費される負荷なので、なおさら問題である。
これを防ぐためには、別途計算機間の通信処理が必要で
あるが、特に資源の使用終了を待っている計算機の数が
多くなると、今度は通信処理そのもののオーバーヘッド
が大きくなり、システム内の計算機の処理能力を有効に
利用できない。

【００４２】第二に、従来の技術を用いると、結合機構
に繰り返しロック専用コマンドが送られてくるが、結合
機構は、ロック・テーブル項目設定の成功・失敗にかか
わらず、ロック専用コマンドの処理を行なわねばならな
いので、結合機構の負荷が高くなる。一般に並列コンピ
ュータシステムにおいて、結合機構はシステム性能上の
ボトルネックとなりやすい構成要素であり、その負荷を
出来るだけ抑えることが可能なシステムアーキテクチャ
が望まれる。

【００４３】本発明の目的は、汎用並列コンピュータシ
ステムにおいて、共有資源の排他制御に必要な各計算機
および結合機構の処理を抑える事が可能な共有資源管理
方法を提供する事である。

【００４４】前述の通り、従来の共有と排他の属性を持
つスピン型ロックを用いた共有資源管理方法では、ロッ
クの排他確保要求において沈み込みという問題が存在す
る。

【００４５】本発明の他の目的は、共有と排他の属性を
持つスピン型ロックを用いた共有資源の排他制御におい
て、排他確保要求の沈み込みを防ぐ方法を提供すること
である。

【００４６】

【課題を解決するための手段】結合機構に、共有資源の
使用状況を保持する表と資源要求待ち行列と、共有資源
を使用するプログラムを登録する表を保持する。

【００４７】システム内にあるすべての計算機に、あら
かじめシステム内でユニークな識別子を割当てる。

【００４８】共有資源を使用するプログラムには、あら
かじめシステム内でユニークな識別子を割当て、結合機
構にプログラムの識別子と、その識別子を用いるプログ
ラムが実行される計算機の識別子を登録する。

【００４９】共用資源を使用するためには、プログラム
は結合機構に共用資源の使用許可をプログラムの識別子
とともに依頼する。結合機構は共有資源の使用状況を参
照し、共有資源使用の許可・不許可を判断する。

【００５０】プログラムが共有資源を使用することが可
能であれば、結合機構は共有資源の使用許可をプログラ
ムに与え、共有資源の使用状況を保持する表に、使用許
可を依頼したプログラムが資源を使用している旨を表示
するため、プログラムの識別子を設定する。

【００５１】プログラムが共有資源を使用することが不
可能であれば、結合機構は共有資源の資源要求待ち行列
の末尾に共有資源の使用許可を依頼したプログラムの識
別子を記録したエントリを加える。

【００５２】共有資源の使用許可が許可・不許可いずれ
の場合も、その結果をプログラムへ返送する。

【００５３】共有資源の使用許可を依頼したプログラム
は、結合機構から返された共有資源使用許可の結果を元
に、共有資源を用いた処理を行なうかどうかを判断す
る。

【００５４】共有資源の使用が許可されれば、共有資源
の使用許可を依頼したプログラムは、その資源を用いた
処理を開始することができる。

【００５５】共有資源の使用が不許可の場合は、共有資
源の使用許可を依頼したプログラムは、その資源を用い
た処理を即座に開始せず、資源使用許可の通知が結合機
構からあるまで共有資源を使用する処理を保留する。

【００５６】プログラムが使用を許可されている共有資
源の使用を終るときは、結合機構にその資源の使用を終
えることを伝える。

【００５７】結合機構は、プログラムから共有資源の使
用終了を受け取ると、資源の使用状況を保持する表を、
プログラムが資源を使用していない状態にする、続いて
資源要求待ち行列が空でなければ先頭のエントリから順
に取り出し、エントリに設定されているプログラムの識
別子を資源使用状況に設定し、プログラムの識別子から
プログラムが実行されている計算機を求め、資源の使用
許可通知を送る。

【００５８】共有資源の使用許可通知を受け取ったプロ
グラムは、保留していた処理を続行し、共有資源を使っ
て処理を行なう。共有資源の使用が終れば、結合機構に
その資源の使用を終えることを伝える。

【００５９】このようにして、汎用並列コンピュータシ
ステムにおける共有資源の排他制御に必要な各計算機お
よび結合機構の処理を抑える事が可能な共有資源管理方
法を提供できる。

【００６０】従来１共有資源あたり１個だったロックを
２個設ける（それぞれ第１のロック、第２のロックと呼
ぶ）。

【００６１】共有資源を排他アクセスするプロセスは、
資源に対応する１個のロックを排他で確保していた従来
の処理に替えて、以下の処理を行なう：（１）共有資源
に対応する第１のロックを排他で確保し、（２）第２の
ロックを排他で確保し、（３）第１のロックを解放す
る。

【００６２】共有資源を共有アクセスするプロセスは、
資源に対応する１個のロックを共有で確保していた従来
の処理に替えて、以下の処理を行なう：（１）共有資源
に対応する第１のロックを共有で確保し、（２）第２の
ロックを共有で確保し、（３）第１のロックを解放す
る。

【００６３】このようにすると、共有と排他の属性を持
つスピン型ロックを用いた共有資源の排他制御におい
て、排他確保要求の沈み込みを防ぐことができる。

【００６４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図を
用いて詳細に説明する。

【００６５】最初に、図と本文で用いる表記法について
説明する。図の中の‘Ａ．Ｂ’という表記は、‘テーブ
ルＡに含まれる要素Ｂ’の意味である。同様に、‘Ａ．
Ｂ［ｉ］’は‘テーブルＡに含まれるｉ番目の要素Ｂ’
の意味である。また、特にフローチャートにおいて、
‘Ａ＝Ｂ’はＡにＢを代入する事を、‘Ａ＝＝Ｂ’はＡ
とＢを比較し等しいかどうか確かめる事を表している。
この表記法はすべての図および本文において共通であ
る。

【００６６】本明細書では、結合機構を用いた並列コン
ピュータシステムで、計算機間で共有する資源を管理す
るために、結合機構に新たな種類の共用データオブジェ
クトを定義する。この共用データオブジェクトを本明細
書ではエンキュー構造体（ＥＮＱ構造体）と呼ぶ。ＥＮ
Ｑ構造体は、特開平６−４４１９５「結合式データ処理
システム用の方法と装置」に記載のあるリスト構造体や
キャッシュ構造体などと同様に、本明細書で新たに定義
するメッセージ・コマンドによって結合機構に作成さ
れ、それに含まれるオブジェクトを操作され、削除され
る。ＥＮＱ構造体に含まれるオブジェクトと、ＥＮＱ構
造体に含まれるオブジェクトを操作するメッセージ・コ
マンドの詳細な定義を与えることが、本明細書の目的で
ある。

【００６７】図１は本発明が実施される並列計算機シス
テムの全体図である。各計算機１２０−１〜１２０−ｎ
は、結合機構１００に各システム間チャネル１１０−１
〜１１０−ｎを介してつながっている。

【００６８】各計算機１２０−１〜１２０−ｎは、命令
処理装置（ＩＰ）１２１、メモリ１２２、入出力プロセ
ッサ（ＩＯＰ）１２３、チャネル１２４から構成され、
結合機構１００も各計算機１２０−１〜１２０−ｎと同
一のハードウェア構成であり、ＩＰ１０１、メモリ１０
２、ＩＯＰ１０３、チャネル１０４から構成されてい
る。ＩＯＰとは、チャネルを管理する専用プロセッサで
ある。

【００６９】結合機構１００は、各計算機１２０−１〜
１２０−ｎから各システム間チャネル１１０−１〜１１
０−ｎを通じて送られてくるＭＣＢ１３０を受信し、そ
の内容に従ってあらかじめ決められたコマンドを実行す
る。ＭＣＢ１３０はいくつかのオペランドから構成され
る。コマンドはＭＣＢ１３０に含まれるオペランドによ
り指定される。

【００７０】ＭＣＢ１３０を受信した結合機構１００
は、受信したＭＣＢ１３０により指定されるコマンドを
実行し、その結果に応じてＭＲＢ１４０を作成し、ＭＣ
Ｂ１３０を送ってきた計算機１２０に送り返す。ＭＲＢ
１４０もＭＣＢ１３０と同様にいくつかのオペランドか
ら構成される。

【００７１】結合機構１００がコマンドを実行すると
き、その結果起こる結合機構１００の状態変化（例えば
保留されていた資源の確保要求が受け付けられたなど）
を特定の計算機１２０に伝える必要が生じることがあ
る。これも、特定のメモリブロックをシステム間チャネ
ル１１０を経由して、目的とする計算機１２０へ送るこ
とにより実現される。これをエンキュー通知（ＥＮＱ通
知）１５０と呼ぶ。ＥＮＱ通知１５０もＭＣＢ１３０な
どと同様に、いくつかのオペランドから構成される。

【００７２】ＥＮＱ通知１５０を受け取った計算機１２
０は、ＥＮＱ通知１５０のオペランドから結合機構１０
０でどのような変化があったかを知ることが出来る。

【００７３】図２と図３はＥＮＱ構造体２００のオブジ
ェクト構成を説明する図である。

【００７４】図２は一つのＥＮＱ構造体２００に含まれ
るオブジェクトを示している。ＥＮＱ構造体２００に
は、ユーザ管理テーブル２１０とエンキューセット（Ｅ
ＮＱセット）２２０がそれぞれ一つずつ含まれる。この
他に、いくつかのエンキューエントリ（ＥＮＱＥ）３０
０も含まれる。これらのオブジェクトは、すべてＥＮＱ
構造体２００の作成時に、ＥＮＱ構造体２００内に定義
される。

【００７５】ユーザ管理テーブル２１０は、各行２３０
−１〜２３０−ｋから成り、ｉ番目の行２３０は、ユー
ザ識別子（ＵＩＤ）ｉの示すプログラムに関する情報を
保持する。ただし、ｉは１からユーザ管理テーブル２１
０の行数ｌの間である。行２３０は、資源通知トークン
２４０と計算機識別子２５０から成る。ここで資源通知
トークンとは、各計算機１２０−１〜１２０−ｎ内で各
々定義されるＥＮＱ構造体２００に固有の識別子であ
り、計算機識別子とは、結合機構１００が各計算機１２
０−１〜１２０−ｎを一意に指定するための識別子であ
る。ユーザ管理テーブル２１０の行数ｌは、ＥＮＱ構造
体２００の作成時に指定される。

【００７６】ＥＮＱセット２２０は、各資源２６０−１
〜２６０−ｌから成り、資源２６０は、資源状態（ＲＳ
Ｔ）２７０とエンキューリスト（ＥＮＱリスト）２８０
から成る。ＥＮＱセット２２０の行数ｋは、ＥＮＱ構造
体２００の作成時に指定される。ＲＳＴ２７０は資源２
６０がどのプログラムで使用されているか示すオブジェ
クトであり、ＥＮＱリスト２８０は資源２６０の解放を
待つプログラムの待ち行列を示している。ＥＮＱ構造体
２００が作成された直後は、すべてのＥＮＱリスト２８
０は空である。

【００７７】一つのＥＮＱ構造体２００に含まれるＥＮ
ＱＥ３００の個数は、ＥＮＱ構造体２００にユーザ管理
テーブル２１０とＥＮＱセット２２０を定義した後に残
ったすべての記憶領域を用いて定義可能な範囲内で定義
される。

【００７８】すべてのＥＮＱＥ３００は、ＥＮＱ構造体
２００が作成された直後は、どのＥＮＱリスト２８０に
も接続されていない。このようなＥＮＱＥ３００のこと
をフリーＥＮＱＥ２９０と呼ぶ。

【００７９】図３はＥＮＱＥ３００に含まれるオブジェ
クトを示している。ＥＮＱＥ３００はエンキューエント
リ識別子（ＥＮＱＥ．ＥＥＩＤ）３１０とＥＮＱＥ．Ｕ
ＩＤ３２０と要求指示子（ＥＮＱＥ．ＲＥＱ）３３０と
エンキュー通知番号（ＥＮＱＥ．ＥＮＥＮ）３４０から
成る。

【００８０】ＥＮＱＥ．ＥＥＩＤ３１０はＥＮＱＥ３０
０が含まれるＥＮＱ構造体２００内で一意に決まるＥＮ
ＱＥ３００の識別子である。これはＲＥＧＥコマンド４
２０によりＥＮＱＥ３００が任意のＥＮＱリスト２８０
に接続されるときに、結合機構１００により決められ
る。ＲＥＧＥコマンド４２０の詳細は後述する。

【００８１】ＥＮＱＥ．ＵＩＤ３２０にはＥＮＱＥ３０
０がＥＮＱリスト２８０に接続されるときに、ＲＥＧＥ
コマンド４２０のＭＣＢ１３０に含まれるオペランドＭ
ＣＢ．ＵＩＤ５３０の値が代入される。

【００８２】ＥＮＱＥ．ＲＥＱ３３０にはＥＮＱＥ３０
０がＥＮＱリスト２８０に接続されるときに、ＲＥＧＥ
コマンド４２０のＭＣＢ１３０に含まれるオペランドＭ
ＣＢ．ＲＥＱ５６０の値が代入される。

【００８３】ＥＮＱＥ．ＥＮＥＮ３４０にはＥＮＱＥ３
００がＥＮＱリスト２８０に接続されるときに、ＲＥＧ
Ｅコマンド４２０のＭＣＢ１３０に含まれるオペランド
ＭＣＢ．ＥＮＥＮ５７０の値が代入される。

【００８４】図４は、本発明を実施した場合の結合機構
１００による共有資源管理の概要を示している。

【００８５】結合機構１００にはＥＮＱ構造体２００が
作成されている。

【００８６】ＥＮＱ構造体２００を操作するコマンドと
して、ＥＮＱ構造体割当てコマンド（ＡＥＮＱコマン
ド）４００、ＥＮＱ構造体割当て解除コマンド（ＤＥＮ
Ｑコマンド）４４０、ユーザ登録コマンド｛ＲＥＧＵコ
マンド）４１０、資源確保コマンド（ＲＥＧＥコマン
ド）４２０、資源解放コマンド（ＦＲＥＥコマンド）４
３０が定義される。これらのコマンドのうち、ＲＥＧＥ
コマンド４２０とＦＲＥＥコマンド４３０の処理の詳細
は後述する。

【００８７】結合機構１００内には複数のＥＮＱ構造体
２００を定義出来る。ＥＮＱ構造体２００を操作するコ
マンドは、ＭＣＢ１３０に含まれるＳＩＤオペランド
に、目的とするＥＮＱ構造体２００のＳＩＤを指定する
ことで、操作するＥＮＱ構造体２００を指定する。

【００８８】共有資源管理を開始するには、共有資源を
管理するＥＮＱ構造体２００を結合機構１００内に作成
するために、ＡＥＮＱコマンド４００を指定したＭＣＢ
１３０を結合機構１００に送る（これ以降、コマンドを
指定したＭＣＢ１３０を結合機構１００に送ることを、
単にコマンドを送るという）。

【００８９】結合機構１００のメモリ１０２に、ＡＥＮ
Ｑコマンド４００で要求されたＥＮＱ構造体２００を作
成するために充分な空き領域があり、ＡＥＮＱコマンド
４００のＭＣＢ１３０に指定されたＳＩＤが他の構造体
により使用されていなければ、結合機構１００はＥＮＱ
構造体２００をメモリ１０２に作成し、作成成功を示す
ＭＲＢ１４０をＡＥＮＱコマンド４００を送ってきた計
算機１２０に送り返す。

【００９０】結合機構１００のメモリ１０２に、ＡＥＮ
Ｑコマンド４００で要求されたＥＮＱ構造体２００を作
成するに足る空き領域がない場合、あるいは、ＡＥＮＱ
コマンド４００のＭＣＢ１３０に指定されたＳＩＤが他
の構造体によりすでに使用されている場合は、ＡＥＮＱ
コマンド４００によるＥＮＱ構造体２００の作成は失敗
し、作成失敗を示すＭＲＢ１４０をＡＥＮＱコマンド４
００を送ってきた計算機１２０に送り返す。

【００９１】ＡＥＮＱコマンドが成功すると、以降計算
機１２０上のプログラムは、ＡＥＮＱコマンドのＭＣＢ
１３０に指定されたＳＩＤを指定して、ＥＮＱ構造体２
００を操作するコマンドが利用可能となる。

【００９２】各計算機１２０−１〜１２０−ｎで実行さ
れる共有資源を用いるプログラムは、最初にＥＮＱ構造
体２００にＲＥＧＵコマンド４１０を用いてＵＩＤの登
録を行なう。

【００９３】共有資源を用いる計算機１２０上のプログ
ラムは、あらかじめそれぞれユニークなＵＩＤを決めて
おき、ＲＥＧＵコマンド４１０により、共有資源を管理
しているＥＮＱ構造体２００のユーザ管理テーブル２１
０に、自分の使うＵＩＤと、計算機１２０内でＥＮＱ構
造体２００を識別するために定義される資源通知トーク
ン２４０を登録する。ＲＥＧＵコマンド４１０を受けた
結合機構１００は、ＲＥＧＵコマンド４１０のＭＣＢ１
３０に含まれるＵＩＤからユーザ管理テーブル２１０の
行２３０を求め、ＲＥＧＵコマンド４１０を送ってきた
計算機１２０の計算機識別子を行２３０の計算機識別子
２５０に、ＲＥＧＵコマンド４１０のＭＣＢ１３０に含
まれる資源通知トークンを資源通知トークン２４０にそ
れぞれ保持する。これらの情報は、登録されたＵＩＤに
対応するプログラムにＥＮＱ通知１５０を送るために使
われる。

【００９４】ＲＥＧＵコマンド４１０コマンドが成功す
ると、ＲＥＧＵコマンド４１０によって指定されたＵＩ
Ｄはそのプログラムに対応づけられ、以降ＥＮＱ構造体
２００内でプログラムを管理するためにＵＩＤが使われ
る。

【００９５】各計算機１２０−１〜１２０−ｎ上のプロ
グラムが共有資源を使用するときは、あらかじめ共有資
源に対応づけられたＥＮＱ構造体２００の資源２６０に
含まれるＲＳＴ２７０を、そのプログラムが資源２６０
を使用中である旨を示すように設定するために、ＲＥＧ
Ｅコマンド４２０を結合機構１００に送る、プログラム
は、結合機構１００から資源２６０の使用が許可された
のち、資源２６０に対応する共有資源を用いた処理を行
なうことができる。共有資源を用いた処理が終れば、プ
ログラムはＦＲＥＥコマンド４３０により、共有資源に
対応する資源２６０の使用を終る旨を結合機構１００に
伝える。ＲＥＧＥコマンド４２０とＦＲＥＥコマンド４
３０の処理、および、これらのコマンドを用いた資源の
排他管理手順については、後に詳細な説明を行なう。

【００９６】資源２６０に含まれるＲＳＴ２７０を、値
がａであるＵＩＤに対応づけられたプログラムが使用中
である旨を示すように設定することを「ａが資源２６０
を確保する」と呼ぶ。同様に、資源２６０に含まれるＲ
ＳＴ２７０を、値がａであるＵＩＤに対応づけられたプ
ログラムが使用中でない旨を示すように設定することを
「ａが資源２６０を解放する」と呼ぶ。

【００９７】共有資源を管理する必要がなくなったら、
共有資源を管理していたＥＮＱ構造体２００を結合機構
１００内から削除するために、結合機構１００にＤＥＮ
Ｑコマンド４４０を送る。

【００９８】結合機構１００はＤＥＮＱコマンド４４０
を受け取ると、ＤＥＮＱコマンド４４０のＭＣＢ１３０
に指定されたＳＩＤを持つＥＮＱ構造体２００をメモリ
１０２から削除し、ＥＮＱ構造体２００が使っていた記
憶領域を空き領域に戻す。

【００９９】図４では、すべてのコマンドはそれぞれ一
つしか記していないが、ＡＥＮＱコマンド４００、ＤＥ
ＮＱコマンド４４０は共有資源管理の開始・終了毎に、
ＲＥＧＵコマンド４１０はＥＮＱ構造体２００の管理す
る共有資源を用いるプログラムが起動される毎に、ＲＥ
ＧＥコマンド４２０、ＦＲＥＥコマンド４３０はプログ
ラムが資源を用いた処理を行なう毎に発行されるコマン
ドであることを理解されたい。

【０１００】図５、図６、図７を用いてＲＥＧＥコマン
ド４２０の説明を行なう。

【０１０１】図５はＲＥＧＥコマンド４２０で用いられ
るＭＣＢ１３０のフォーマットである。

【０１０２】命令コード（ＭＣＢ．ＣＣ）５１０はコマ
ンドを示すコードであり、このＭＣＢ１３０により起動
されるコマンドがＲＥＧＥコマンド４２０であることを
示す。

【０１０３】ＭＣＢ．ＳＩＤ５２０はＲＥＧＥコマンド
４２０で操作するＥＮＱ構造体２００のＳＩＤを指定す
る。

【０１０４】ＭＣＢ．ＵＩＤ５３０はＲＥＧＥコマンド
４２０を発行したプログラムのＵＩＤである。

【０１０５】エンキューカウント（ＭＣＢ．ＥＮＱＣ）
５４０はＭＣＢ５００に含まれるＭＣＢ．ＥＮＱＮ５５
０、ＭＣＢ．ＲＥＱ５６０、ＭＣＢ．ＥＮＥＮ５７０の
組の数である。

【０１０６】エンキュー番号（ＭＣＢ．ＥＮＱＮ）５５
０はＥＮＱセット２２０の資源２６０を指定するオペラ
ンドである。

【０１０７】リクエストタイプ（ＭＣＢ．ＲＥＱ）５６
０は共有資源を排他アクセスするか、共有アクセスする
かを指定するオペランドである。

【０１０８】エンキュー通知エントリ番号（ＭＣＢ．Ｅ
ＮＥＮ）５７０は資源の解放を知らせるＥＮＱ通知１５
０を送るときに使われるＥＮＥＮを指定するためのオペ
ランドである。

【０１０９】図６はＲＥＧＥコマンド４２０で用いられ
るＭＲＢ１４０のフォーマットである。

【０１１０】応答コード（ＭＲＢ．ＲＣ）６１０はＲＥ
ＧＥコマンド４２０の実行結果を示すコードである。

【０１１１】ＭＲＢ．ＥＮＱＣ６２０はＭＲＢ６００に
含まれる有効なＭＲＢ．ＥＥＩＤ６３０の個数である。

【０１１２】ＭＲＢ．ＥＥＩＤ６３０はＲＥＧＥコマン
ド４２０において作成されたＥＮＱＥ３００のＥＥＩＤ
である。資源確保に失敗したときのみＥＮＱＥ３００が
作成され、有効なＥＮＱＥ．ＥＥＩＤ３１０が代入され
る。資源確保に成功し、ＥＮＱＥ３００が作成されなか
った場合は０が代入される。

【０１１３】図５に記載のＭＣＢ．ＥＮＱＮ５５０、Ｍ
ＣＢ．ＲＥＱ５６０、ＭＣＢ．ＥＮＥＮ５７０、図６に
記載のＭＲＢ．ＥＥＩＤ６３０は、添字ｉでそれぞれ対
応づけられていることを理解されたい。

【０１１４】図７はＲＥＧＥコマンド４２０のフローチ
ャートである。

【０１１５】ＲＥＧＥコマンド４２０を受けた結合機構
１００は、まずＭＣＢ５００に含まれる各パラメタの妥
当性をチェックする（ステップ７００）。これには、例
えばＡＥＮＱコマンド４００によって作成されていない
ＥＮＱ構造体２００のＳＩＤをＭＣＢ．ＳＩＤ５２０を
指定した場合や、ＲＥＧＵコマンド４１０によって登録
されていないＵＩＤをＭＣＢ．ＵＩＤ５３０に指定した
場合などが含まれる。

【０１１６】ＭＣＢ５００に含まれるパラメタに、一つ
でも妥当性を欠くものがあれば（ステップ７０１が失
敗）、パラメタエラーのＭＲＢ１４０を作成し（ステッ
プ７０２）、ステップ７０３へ飛ぶ。

【０１１７】ステップ７０１が成功すれば、内部変数ｉ
とＭＲＢ．ＥＮＱＣ６２０をそれぞれ０に初期化する
（ステップ７０４）。

【０１１８】次に、ＭＣＢ．ＥＮＱＮ［ｉ］５５０−ｉ
の示す資源２６０のＲＳＴ２７０を調べ、ＭＣＢ．ＵＩ
Ｄ５３０が示すプログラムがＭＣＢ．ＲＥＱ［ｉ］５６
０−ｉに示される共有・排他いずれかの属性で資源２６
０を使用できるかどうか調べる（ステップ７０５）。

【０１１９】ＭＣＢ．ＥＮＱＮ［ｉ］５５０−ｉの示す
資源２６０をＭＣＢ．ＵＩＤ５３０が確保できれば（ス
テップ７０６が成功）、資源２６０のＲＳＴ２７０にＭ
ＣＢ．ＵＩＤ５３０が使用中である旨を示す値を設定
し、ＭＲＢ．ＥＥＩＤ［ｉ］６３０−ｉに０を代入し
（ステップ７０７）、ＭＲＢ．ＥＮＱＣ６２０に１を加
え（ステップ７０８）、ステップ７０９へ飛ぶ。

【０１２０】ステップ７０６が失敗すれば、ＥＮＱ構造
体２００にあるフリーＥＮＱＥ２９０を一つ確保する
（ステップ７１０）。もし、フリーＥＮＱＥ２９０を確
保できなければ（ステップ７１１で失敗）、ＲＥＧＥコ
マンド４２０の処理中にＥＮＱリスト２８０につないだ
すべてのＥＮＱＥ３００を外し、外したＥＮＱＥ３００
を再びフリーＥＮＱＥ２９０に戻し（ステップ７１
２）、ＭＲＢ．ＲＣ６１０に８を代入し（ステップ７１
３）、ステップ７０３へ飛ぶ。

【０１２１】フリーＥＮＱＥ２９０を確保できれば（ス
テップ７１１で成功）、ＭＣＢ．ＥＮＱＮ［ｉ］５５０
−ｉの示す資源２６０のＥＮＱリスト２８０の末尾に確
保したＥＮＱＥ３００を接続し（ステップ７１４）、Ｅ
ＮＱＥ３００のＥＮＱＥ．ＵＩＤ３２０にＭＣＢ．ＵＩ
Ｄ５３０を、ＥＮＱＥ．ＲＥＱ３３０にＭＣＢ．ＲＥＱ
［ｉ］５６０−ｉを、ＥＮＱＥ．ＥＮＥＮ３４０にＭＣ
Ｂ．ＥＮＥＮ［ｉ］５７０−ｉをそれぞれ代入する（ス
テップ７１５）。また、ＭＲＢ．ＥＥＩＤ［ｉ］６３０
−ｉにＥＮＱＥ．ＥＥＩＤ３１０を代入する（ステップ
７１６）。

【０１２２】ステップ７０９では、次のＭＣＢ．ＥＮＱ
Ｎ５５０、ＭＣＢ．ＲＥＱ５６０、ＭＣＢ．ＥＮＥＮ５
７０の組に対して処理を行なうために、内部変数ｉに１
を加える。

【０１２３】ステップ７１７で内部変数ｉとＭＣＢ．Ｅ
ＮＱＣ５４０とを比較し、ＭＣＢ．ＥＮＱＣ５４０の方
が大あるいは等しければ（ステップ７１７で比較成
功）、ステップ７０５へ戻る。内部変数ｉの方が大きけ
れば（ステップ７１７で比較失敗）、ステップ７１８へ
進む。

【０１２４】ステップ７１８でＭＣＢ．ＥＮＱＣ５４０
とＭＲＢ．ＥＮＱＣ６２０を比較する。これらが等しけ
れば（ステップ７１８で比較成功）、ＭＲＢ．ＲＣ６１
０に０を代入（ステップ７１９）。さもなくば（ステッ
プ７１８で比較失敗）、ＭＲＢ．ＲＣ６１０に２を代入
（ステップ７２０）。

【０１２５】ステップ７０３で、ＲＥＧＥコマンド４２
０を発行した計算機１２０にＭＲＢ１４０を返送する。

【０１２６】図８、図９、図１０を用いてＦＲＥＥコマ
ンド４３０の説明を行なう。

【０１２７】図８はＦＲＥＥコマンド４３０で用いられ
るＭＣＢ１３０のフォーマットである。

【０１２８】ＭＣＢ．ＣＣ５１０はコマンドを示すコー
ドであり、このＭＣＢ１３０により起動されるコマンド
がＦＲＥＥコマンド４３０であることを示す。

【０１２９】ＭＣＢ．ＳＩＤ８２０はＦＲＥＥコマンド
４３０で操作するＥＮＱ構造体２００のＳＩＤを指定す
る。

【０１３０】ＭＣＢ．ＵＩＤ８３０はＦＲＥＥコマンド
４３０を発行したプログラムのＵＩＤである。

【０１３１】ＭＣＢ．ＥＮＱＮ８４０はＥＮＱセット２
２０の資源２６０を指定するオペランドである。

【０１３２】図９はＦＲＥＥコマンド４３０で用いられ
るＭＲＢ１４０のフォーマットである。

【０１３３】ＭＲＢ．ＲＣ９１０はＦＲＥＥコマンド４
３０の実行結果を示すコードである。

【０１３４】ＭＲＢ．ＲＳＴ９２０はＦＲＥＥコマンド
４３０のＭＣＢ．ＥＮＱＮ８４０が示す資源２６０に含
まれるＲＳＴ２７０である。

【０１３５】図１０はＦＲＥＥコマンド４３０のフロー
チャートである。

【０１３６】ＦＲＥＥコマンド４３０を受けた結合機構
１００は、まずＭＣＢ８００に含まれる各パラメタの妥
当性をチェックする（ステップ１０００）。これには、
例えばＡＥＮＱコマンド４００によって作成されていな
いＥＮＱ構造体２００のＳＩＤをＭＣＢ．ＳＩＤ８２０
を指定した場合や、ＲＥＧＵコマンド４１０によって登
録されていないＵＩＤをＭＣＢ．ＵＩＤ８３０に指定し
た場合などが含まれる。

【０１３７】ＭＣＢ８００に含まれるパラメタに、一つ
でも妥当性を欠くものがあれば（ステップ１００１が失
敗）、パラメタエラーのＭＲＢ１４０を作成し（ステッ
プ１００２）、ＦＲＥＥコマンド４３０を発行した計算
機１２０にＭＲＢ１４０を返送し（ステップ１００
３）、処理を終える。

【０１３８】ステップ１００１が成功すれば、ＭＣＢ．
ＥＮＱＮ８４０の示す資源２６０をＭＣＢ．ＵＩＤ８３
０の示すプログラムが確保しているかチェックする（ス
テップ１００４）。資源２６０をＭＣＢ．ＵＩＤ８３０
の示すプログラムが確保していなければ（ステップ１０
０４で失敗）、ＭＲＢ．ＲＣ９１０に２を、ＭＲＢ．Ｒ
ＳＴ９２０に資源２６０に含まれるＲＳＴ２７０を代入
し（ステップ１００５）、ステップ１００３へ飛ぶ。

【０１３９】資源２６０をＭＣＢ．ＵＩＤ８３０の示す
プログラムが確保していれば（ステップ１００４で成
功）、資源２６０を解放し（ステップ１００６）、ＭＲ
Ｂ．ＲＣ９１０に０を代入し（ステップ１００７）、Ｆ
ＲＥＥコマンド４３０を発行した計算機１２０にＭＲＢ
１４０を返送する（ステップ１００８）。

【０１４０】次に、資源２６０に含まれるＥＮＱリスト
２８０にＥＮＱＥ３００が接続されているかどうかチェ
ックする（ステップ１００９）。ＥＮＱリスト２８０が
空ならば（ステップ１００９でチェック失敗）、何もせ
ず処理を終える。

【０１４１】ＥＮＱリスト２８０にＥＮＱＥ３００が接
続されていれば（ステップ１００９でチェック成功）、
ＥＮＱリスト２８０の先頭にあるＥＮＱＥ３００のＥＮ
ＱＥ．ＵＩＤ３２０が示すプログラムのために資源２６
０をＥＮＱＥ．ＲＥＱ３３０に示される共有・排他いず
れかの属性で確保出来るか試みる（ステップ１０１
０）。

【０１４２】ＥＮＱＥ．ＵＩＤ３２０が資源２６０を確
保できなければ（ステップ１０１１が失敗）、何もせず
処理を終える。

【０１４３】ＥＮＱＥ．ＵＩＤ３２０が資源２６０を確
保できれば（ステップ１０１１が成功）、ＥＮＱＥ．Ｕ
ＩＤ３２０からユーザ管理テーブル２１０の行２３０を
求め、行２３０に含まれる計算機識別子２５０を持つ計
算機１２０に対して、行２３０に登録されている資源通
知トークン２４０とＥＮＱＥ．ＥＮＥＮ３４０を含んだ
ＥＮＱ通知１５０を送る（ステップ１０１２）。ＥＮＱ
通知１５０を受けたプログラムは、ＥＮＱ通知１５０に
含まれる資源通知トークンとＥＮＥＮから、どのＥＮＱ
構造体２００に含まれる資源２６０を確保できたかを知
る事ができ、資源２６０に対応する共有資源を用いた処
理を開始する事が出来る。

【０１４４】ステップ１０１３で先頭のＥＮＱＥ３００
をＥＮＱリスト２８０から外し、フリーＥＮＱＥ２９０
とし（ステップ１０１３、ステップ１００９に戻る。

【０１４５】図１１に、これまで述べてきたコマンドや
オブジェクトを用いて、各計算機１２０−１〜１２０−
ｎ上のプログラム間で共有する資源を管理する方法を示
す。計算機Ａ上のプログラム（以下プログラムＡ１１５
０とする）と計算機Ｂ上のプログラム（以下プログラム
Ｂ１１６０とする）が同じ資源をＡ→Ｂの順序で要求し
た場合の流れ図である。なお、図４において、ＥＮＱ構
造体２００の作成やＵＩＤの登録などはすでに示してあ
るので、図１１ではその部分は割愛してある。また、説
明を簡単にするため、両プログラムとも共有資源を排他
属性で確保する元のとする。

【０１４６】まず、プログラムＡ１１５０が共有資源を
使用するために、あらかじめ共有資源に対応づけられた
資源２６０の確保を試みる。

【０１４７】プログラムＡ１１５０はあらかじめ登録し
たプログラムＡ１１５０のＵＩＤをＭＣＢ．ＵＩＤ５３
０に、資源２６０のＥＮＱＮをＭＣＢ．ＥＮＱＮ５５０
に、資源２６０の含まれるＥＮＱ構造体２００のＳＩＤ
をＭＣＢ．ＳＩＤ５２０に指定し、結合機構１００に対
してＲＥＧＥコマンド４２０を発行する（ステップ１１
００）。

【０１４８】この時点では資源は未使用なので、結合機
構１００はＭＣＢ．ＥＮＱＮ５５０で指定された資源２
６０のＲＳＴ２７０にＭＣＢ．ＵＩＤ５３０が使用中で
ある旨設定し、（ステップ１１０１）、ＭＲＢ．ＲＣ６
１０に０を代入したＭＲＢ１４０を返送する（ステップ
１１０２）。これによりプログラムＡ１１５０は資源２
６０の使用が許可されたことを知り、対応する共有資源
を用いた処理を開始する。

【０１４９】続いてプログラムＢ１１６０が同じ共有資
源を使用するために、プログラムＡ１１５０と同じＳＩ
ＤとＥＮＱＮをＭＣＢ．ＳＩＤ５２０とＭＣＢ．ＥＮＱ
Ｎ５５０に指定し、ＭＣＢ．ＵＩＤ５３０にはあらかじ
め登録したプログラムＢ１１６０のＵＩＤを指定し、Ｒ
ＥＧＥコマンド４２０を結合機構１００に対して発行す
る（ステップ１１０３）。しかし、資源２６０はプログ
ラムＡ１１５０が使用しているので、結合機構１００は
資源２６０のＥＮＱリスト２８０（この例では空であ
る）の末尾にＥＮＱＥ３００を接続し（ステップ１１０
４）、ＥＮＱＥ３００のＥＮＱＥ．ＵＩＤ３２０にＭＣ
Ｂ．ＵＩＤ５３０を、ＥＮＱＥ．ＲＥＱ３３０にＭＣ
Ｂ．ＲＥＱ５６０を、ＥＮＱＥ．ＥＮＥＮ３４０にＭＣ
Ｂ．ＥＮＥＮ５７０をそれぞれ代入し、ＭＲＢ．ＲＣ６
１０に２を代入したＭＲＢ１４０を返送する（ステップ
１１０５）。これによりプログラムＢ１１６０は資源は
他のプログラムで使用中であることを知り、資源を用い
た処理を一時保留する。

【０１５０】プログラムＡ１１５０は資源を用いた処理
を終えた後、その旨を伝えるため結合機構１００に対し
てＦＲＥＥコマンド４３０を発行する（ステップ１１０
６）。ＦＲＥＥコマンド４３０を受けた結合機構１００
は、ＦＲＥＥコマンド４３０のＭＣＢ１３０に指定され
た資源２６０を解放し（ステップ１１０７）、ＭＲＢ．
ＲＣ９１０に０を代入したＭＲＢ１４０を返送する（ス
テップ１１０８）。

【０１５１】更に結合機構１００は、資源２６０に含ま
れるＥＮＱリスト２８０の先頭のＥＮＱＥ３００を取り
出し（ステップ１１０９）、ＥＮＱＥ３００にあるＥＮ
ＱＥ．ＵＩＤ３２０、ＥＮＱＥ．ＲＥＱ３３０を用いて
資源２６０のＲＳＴ２７０にＥＮＱＥ．ＵＩＤ３２０が
使用中である旨設定する（ステップ１１１０）。また、
その旨をプログラムＢ１１６０に通知するため、ＥＮＱ
Ｅ．ＵＩＤ３２０の示すユーザ管理テーブル２１０の行
２３０から計算機識別子２５０と資源通知トークン２４
０を取得し、計算機識別子２５０を持つ計算機（この例
では計算機Ｂ）に対して、資源通知トークン２４０とＥ
ＮＱＥ．ＥＮＥＮ３４０にあるＥＮＥＮを含んだＥＮＱ
通知１５０を送出する（ステップ１１１１）。プログラ
ムＢ１１６０はＥＮＱ通知１５０に含まれる資源通知ト
ークンとＥＮＥＮから、どの資源２６０の使用が許可さ
れたかを知り、共有資源を用いた処理を開始することが
出来る。

【０１５２】最後にプログラムＢ１１６０は共有資源を
用いた処理を終えた後、その旨を伝えるため結合機構１
００に対してＦＲＥＥコマンド４３０を発行する（ステ
ップ１１１２）。ＦＲＥＥコマンド４３０を受けた結合
機構１００は、ＦＲＥＥコマンド４３０のＭＣＢ１３０
に指定された資源２６０を未使用状態に戻し（ステップ
１１１３）、ＭＲＢ．ＲＣ９１０に０を代入したＭＲＢ
１４０を返送する（ステップ１１１４）。

【０１５３】ＲＥＧＥコマンド４２０を発行したときに
所望の資源の確保が成功しても、失敗しても、各計算機
１２０−１〜１２０−ｎ上のプログラムはそれ以上のコ
マンドを結合機構１００に対して送る必要がないこと、
また、結合機構１００がＦＲＥＥコマンド４３０を契機
にして、能動的にＥＮＱ通知１５０を送ることにより、
各計算機１２０−１〜１２０−ｎはＲＥＧＥコマンド４
２０で資源確保が失敗した場合にも資源２６０の解放を
監視することなく他の処理を進めることが出来ること、
および、ＦＲＥＥコマンド４３０ではＥＮＱＥ３００を
登録した計算機１２０のみにＥＮＱ通知１５０を送るこ
とにより、結合機構１００で行なう処理が最小限に抑え
られていることが理解されよう。計算機１２０の数、お
よび計算機１２０上のプログラムの数が増えても同様の
手順で処理可能である。

【０１５４】図１４は本発明における資源管理テーブル
の例である。

【０１５５】資源管理テーブル１４００は各行１４１０
−１〜１４１０−ｉを持ち、各行１４１０−１〜１４１
０−ｉは資源ポインタ１４５０により各共有資源１４２
０−１〜１４２０−ｉに対応づけられている。それぞれ
の行１４１０には、第１のロック１４３０、第２のロッ
ク１４４０が含まれる。この第１のロック１４３０、第
２のロック１４４０は、図１２にあるロック１２３０
と、各々は全く同一のものである。

【０１５６】図１５は本発明を実施した場合の資源排他
処理の流れ図である。プロセスＡ、Ｂ、ＣがＡ→Ｂ→Ｃ
の順番で一つの共有資源１４２０を共有、排他、共有で
要求した時のロック確保状態を示す流れ図ある。

【０１５７】プロセスＡは共有資源１４２０に共有アク
セスするために、まず対応する第１のロック１４３０を
共有で確保要求する（ステップ１５００）。第１のロッ
ク１４３０はこの時点ではどのプロセスからも確保され
ていないので、すぐにプロセスＡに共有で確保される
（ステップ１５０１）。

【０１５８】次にプロセスＡは第２のロック１４４０を
同じく共有で確保要求する（ステップ１５０２）。第２
のロック１４４０はやはりこの時点ではどのプロセスか
らも確保されていないので、すぐにプロセスＡに共有で
確保される（ステップ１５０３）。

【０１５９】次にプロセスＡは第１のロック１４３０を
解放する（ステップ１５０４）。この後プロセスＡは共
有資源１４２０を共有でアクセスし、必要な処理を行な
う（ステップ１５０５）。

【０１６０】さて、プロセスＡがステップ１５０５を実
行中に、プロセスＢにおいて共有資源１４２０への排他
アクセスが必要になったとする。そのためにプロセスＢ
は対応する第１のロック１４３０を排他で確保要求する
（ステップ１５０７）。第１のロック１４３０はこの時
点ではどのプロセスからも確保されていないので、すぐ
にプロセスＢに排他で確保される（ステップ１５０
８）。

【０１６１】次にプロセスＢは第２のロック１４４０を
同じく排他で確保要求する（ステップ１５０９）。しか
し、プロセスＡがステップ１５０５を実行中であるの
で、第２のロック１４４０はプロセスＡに共有で確保さ
れており、プロセスＢの排他確保要求は受け付けられな
い。プロセスＢは第２のロック１４４０が解放されるま
でスピンし続ける（ステップ１５１０）。

【０１６２】このとき（すなわちプロセスＢがステップ
１５１０を実行している時）、プロセスＣにおいて共有
資源１４２０への共有アクセスが必要になったとする。
そのためにプロセスＣは対応する第１のロック１４３０
を共有で確保要求する（ステップ１５１５）。しかし、
プロセスＢがステップ１５１０を実行中であるので、第
１のロック１４３０はプロセスＢに排他で確保されてお
り、プロセスＣの共有確保要求は受け付けられない。プ
ロセスＣは第１のロック１４３０が解放されるまでスピ
ンし続ける（ステップ１５１６）。

【０１６３】続いて、プロセスＡにおいてステップ１５
０５が終り、第２のロック１４４０を解放したとする
（ステップ１５０６。図１５中の時刻ｔ２１）。する
と、第２のロック１４４０の解放を待ってスピンしてい
たプロセスＢはこれを排他で確保できる（ステップ１５
１１）。なぜなら、この時第２のロック１４４０の解放
を待っているのはプロセスＢのみだからである。

【０１６４】このように、プロセスＡ、Ｂ、ＣがＡ→Ｂ
→Ｃの順番で一つの共有資源を共有、排他、共有で要求
したときに、本発明の方法によれば、後着であるプロセ
スＣの共有要求の追い越しによる先着であるプロセスＢ
の排他要求の沈み込みが起こらない。

【０１６５】その後、プロセスＢは第１のロック１４３
０を解放する（ステップ１５１２。図１５中の時刻ｔ２
２）。この時点でプロセスＣは第１のロック１４３０を
共有で確保できる（ステップステップ１５１７）。続い
てプロセスＣは第２のロック１４４０をやはり共有で確
保要求するが（ステップ１５２０）、この時第２のロッ
ク１４４０はすでにプロセスＢに排他で確保されてお
り、プロセスＣの共有確保要求は受け付けられない。プ
ロセスＣは第２のロック１４４０が解放されるまでスピ
ンし続ける（ステップ１５１９）。

【０１６６】プロセスＢはステップ１５１２の直後か
ら、共有資源１４２０を排他でアクセスし、必要な処理
を行なう（ステップ１５１３）。

【０１６７】その後、プロセスＢにおいてステップ１５
１３が終り、第２のロック１４４０を解放したとする
（ステップ１５１４。図１５中の時刻ｔ２３）。する
と、第２のロック１４４０の解放を待ってスピンしてい
たプロセスＣはこれを共有で確保できる（ステップ１５
２０）。そしてプロセスＣは第１のロック１４３０を解
放し（ステップ１５２１）共有資源１４２０を用いた処
理を行なう。

【０１６８】この説明では便宜上共有資源にアクセスす
るプロセスは３つとしたが、本発明の方法は別にプロセ
スを３つに限定しているわけではない。いくつあっても
同様な処理手順で、後から出された共有要求に排他要求
が追い越されることによる沈み込みを回避することが可
能である。

【０１６９】

【発明の効果】結合機構を用いた並列コンピュータシス
テムで、計算機間で共有する資源の管理方法において、
資源確保が失敗したときには資源の待ち行列に計算機を
登録し、かつ、資源の待ち行列を用いて他者の資源解放
通知を結合機構が能動的に必要数分だけ行なうことによ
り、計算機、結合機構の両者の共有資源管理にともなう
負荷を軽減し、システム全体の性能を向上させる。

【０１７０】共有と排他の属性を持つスピン型ロックを
用いる共有資源の排他制御において、１共有資源あたり
２個のロックを用いることにより、排他要求の沈み込を
抑え、公平な資源管理を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施されるシステムの全体図である。

【図２】ＥＮＱ構造体の説明図である。

【図３】ＥＮＱＥの説明図である。

【図４】ＥＮＱ構造体を用いた共有資源管理の概要の説
明図である。

【図５】ＲＥＧＥコマンドのＭＣＢの説明図である。

【図６】ＲＥＧＥコマンドのＭＲＢの説明図である。

【図７】ＲＥＧＥコマンドの流れ図である。

【図８】ＦＲＥＥコマンドのＭＣＢの説明図である。

【図９】ＦＲＥＥコマンドのＭＲＢの説明図である。

【図１０】ＦＲＥＥコマンドの流れ図である。

【図１１】本発明を適用した場合の資源排他方法の流れ
図である。

【図１２】従来の方法による資源管理用テーブルの一例
である。

【図１３】従来の方法による資源管理方法の流れ図であ
る。

【図１４】本発明を適用した場合の資源管理用テーブル
の一例である。

【図１５】本発明を適用した場合の資源管理方法の流れ
図である。

【符号の説明】

１００：結合機構、１０１：結合機構の命令処理装置、
１０２：結合機構のメモリ、１２０−ｎ：計算機、１２
１−ｎ：計算機の命令処理装置、１２２−ｎ：計算機の
メモリ、２００：エンキュー構造体、２１０：ユーザ管
理テーブル、２２０：エンキューセット、３００：エン
キューエントリ、４２０：資源確保コマンド、４３０：
資源解放コマンド、１５０：エンキュー通知。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長須賀弘文神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者櫻庭健年神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の計算機が結合機構に接続されている
並列計算機システムにおける共有資源管理方法であっ
て、結合機構内に前記計算機が共有する共有資源が使用
中か未使用かを示す使用状態と使用待ち行列を有し、前
記計算機上で動作している共有資源をアクセスするプロ
グラムは共有資源を使用する前に結合機構に当該共有資
源の状態を問い合わせ、前記共有資源が未使用ならば当
該共有資源の使用権を前記プログラムに設定し、前記共
有資源が使用中ならば当該共有資源の使用待ち行列の末
尾に当該プログラムを加え、前記共有資源の使用者が当
該共有資源を解放したら、当該共有資源の使用待ち行列
の先頭のプログラムに当該共有資源の使用権を移し、そ
の旨を当該プログラムに通知する事を特徴とする共有資
源管理方法。
【請求項２】前記請求項１の共有資源管理方法におい
て、結合機構に共有資源が使用中か未使用かを示す使用
状態と使用待ち行列を含むオブジェクトを設け、共有資
源を用いるプログラムを登録するオブジェクトを設け、
共有資源の使用状況と使用要求順序を、これらのオブジ
ェクトを用いて管理することを特徴とする共有資源管理
方法。
【請求項３】前記請求項１の共有資源管理方法におい
て、結合機構に共有資源確保コマンドを設け、プログラ
ムが共有資源を確保する場合にこのコマンドを結合機構
に発行し、結合機構はこのコマンドを受信すると、共有
資源が未使用ならば当該共有資源の使用権を設定し、共
有資源が使用中ならば当該共有資源の使用待ち行列の末
尾に当該プログラムを加えることを特徴とする共有資源
管理方法。
【請求項４】前記請求項１の共有資源管理方法におい
て、結合機構に共有資源解放コマンドを設け、プログラ
ムが確保している共有資源を解放する場合にこのコマン
ドを結合機構に発行し、結合機構はこのコマンドを受信
すると、共有資源を未使用状態に戻し、さらに、当該資
源の使用待ち行列の先頭のプログラムに当該共有資源の
使用権を移し、その旨を当該プログラムにのみ通知する
ことを特徴とする共有資源管理方法。
【請求項５】前記請求項１の共有資源管理方法におい
て、結合機構に共有資源のユーザ登録コマンドを設け、
プログラムは共有資源を使用する前にこのコマンドを結
合機構に発行し、結合機構はこのコマンドを受信する
と、当該プログラムを共有資源のユーザとして登録する
ことを特徴とする共有資源管理方法。
【請求項６】前記請求項１の共有資源管理方法におい
て、結合機構に共有資源が使用中か未使用かを示す使用
状態と使用待ち行列を含むオブジェクトを作成するコマ
ンドと、削除するコマンドを設けることを特徴とする共
有資源管理方法。
【請求項７】複数のプロセスが並列に動作する計算機環
境において資源排他処理に用いられるスピン型ロックに
おいて、資源管理のためのロックを共有資源一つにつき
二つ用意し、資源を排他で確保するプロセスは当該資源
に対応する第１のロックを排他で確保し、当該資源に対
応する第２のロックを排他で確保し、前記第１のロック
を解放し、資源を共有で確保するプロセスは当該資源に
対応する第１のロックを共有で確保し、当該資源に対応
する第２のロックを共有で確保し、前記第１のロックを
解放し、第２のロックを確保したのち当該資源に対して
それぞれ排他、共有のいずれかでアクセスし、資源への
アクセスが必要なくなれば、排他、共有いずれの場合も
第２のロックを解放することを特徴とする共有資源管理
方法。