TW498281B

TW498281B - Interface system and method for asynchronously updating a shared resource

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Publication number: TW498281B
Application number: TW088122789A
Authority: TW
Inventors: Scott T Marcotte
Original assignee: Ibm
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2002-08-11
Also published as: CA2292040A1; CN1268688A; EP1039384A3; US6449614B1; JP4042945B2; EP1039384A2; CA2292040C; JP2000284978A; CN1175341C; SG97863A1

Description

五、發明説明（發明背景技術領域本發明係關於一種介面系統和方法。更特別地是，本發明係關於一種供f理允許非同步更新共用資源而不用工作交換、等待或是CPU自旋之介面系統和方法。背景技藝計算系統提供結構和方法於保護包含在電腦記憶體中資料結構和物件之更新。此情形典型地藉由更新料在電腦記憶體中之共用資源而保持一互斥鎖定，加以完成（因此保證資源之基元更新）。4匕系統一般需要為要求存取資料結構或是物件之工作等待直到互斥鎖定被允許才更新資料結構或是物件，因此往往需要該等待工作在可能使錯誤導入系統中的環境下加以懸置。結果，在相關技藝中有需要供刪除或是降低等待鎖定之工作以改善系統效能《系統和方法。假使該工作因為某種原因或是另外情形而免除等待時，亦值得允許更新共用資源而不用使工作等待互斥鎖定Q該工作於等待_鎖定時，可以不懸置而不會導入某種錯誤至系統中。本發明之-目的為提供一種用於管理鎖定之改良式系統和方法。本毛明之另目的為提供一種用於管理鎖定之具有改良效能的系統和方法。本發明I另一目的為提供避免正式懸置或是CPU自旋的一種用於管理鎖定之系統和方法。本紙張尺度適财S S家標準(CNS) Α4ϋ^2ΐ()Χ297公董;_ 498281 A7 ___B7 ____ 五、發明説明（2 ) 本發明之另一目的為提供避免昂貴的鎖定競爭之耗用成本（overhead)之一種用於管理鎖定的系統和方法。本發明之另一目的為提供一種用於同步和非同步管理鎖定之改良式系統和方法。發明總結經由本發明之系統和方法，應用程式更新有互斥鎖定之資源時，不必將工作懸置或交換，其係藉選擇性地佇列代表第一工作之更新請求，而由保持一所需鎖定之第二工作執行。本發明其他態樣和優點將由本發明目前之較佳具體實施例的下列詳細說明與附圖結合而變得明顯。圖式之簡單說明圖1為鎖定的圖。圖2解釋圖1鎖定的狀態襴位。圖3解釋用於定義如本發明較佳具體實施例的等待工作之等待—元素（WAIT_ELEMENT)的資料結構。圖4解釋包含用於定義使用類型（WORK_TYPE)和工作類型（TASKJTYPE)欄位，以及指向二維陣列函數位址之指標 (ARRAY) ό勺函數陣列。圖5為本發明較佳具體實施例i〇ck_UpdateResource程序之流程圖。圖6為處理所需鎖定已經保持在其他某狀態以及不為呼叫工作使用案例之MVS_update巨集程序的流程圖。本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

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線 498281 A7 B7 五、發明説明（3 ) 圖7為假使不可使用時，用於取得在所需狀態之鎖定或是增加等待元素至LIFO等待仵列中之lock_or_wait常式的流程圖。圖8為MVS_unlock常式的流程圖，該常式於一工作試圖釋放鎖定以及發現在等待佇列上具有等待元素或是鎖定狀態具有LOCKED位元為開啟的任何時刻呼叫。圖9解釋用於佇列工作等待元素之總體佇列。圖1〇解釋非同步更新功能之陣列。圖11為do-wait程序之流程圖，線程每次需要進入等待鎖定時執行。圖12為用於選擇性增加等待元素至總體佇列之 add_to_global常式的流程圖。圖13為用於選擇性由總體佇列移除等待元素之 remove_from_global 常式的流程圖。圖14為用於選擇性回轉等待元素至空閒儲存之後置處理 return_wait常式的流程圖。 " 圖15為用於靜默總體4宁列之quisce_global常式的流程圖。圖16為解釋事件之holding_queue的圖。圖17為解釋function_array的圖。圖18為queue_io常式的流程圖。圖19為後置處理issue_io常式的流程圖。圖20為資源更新常式schedule_io的流程圖。圖21為schedule_first_io常式的流程圖。圖22為解釋請求之保持佇列的圖。本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝訂

線 498281 A7 B7 五、發明説明（4 ) 圖23為解釋閒置服務線程佇列的圖。圖24為解釋客戶線程執行流程的圖。圖25為表示服務線程執行流程的虛擬碼。圖26為解釋更新常式queue_request的流程圖。圖27為解釋更新常式post_service_thread的流程圖。圖28為解釋更新常式get_next_request的流程圖。圖29為解釋散列+表（hash_table)的圖。圖3 0為解釋LRU結構佇列的圖。圖31為解釋空閒結構檔案佇列的圖。圖32為stkc_file_put常式的流程圖。圖33為hash_put常式的流程圖。圖34為file_put常式的流程圖。圖35為file_postwork的流程圖。圖36為一些佇列和串列的高階系統圖，WAIT_ELEMENTs 如本發明較佳具體實施例選擇性地介於該佇列和串列之間移動，包含採用仔列、解鎖仔列、回轉仔列、新仔列、等待佇列以及後置佇列。完成本發明之最佳模式如本發明較佳具體實施例，提供一種允許工作不可分割但不需要同步地以先來先服務之方式依順序更新共用資源之介面系統和方法。此系統和方法說明將以如下之方式更新及不需要呼叫工作係實際做成更新之工作的方式。因此，相對於呼叫工作更新可以為非同步地完成。 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝訂

5 五、發明説明（在大夕數標準鎖定封裝中，含、結構表示以及置於某心列/#鎖“工作以某種資料例，假…. 列中。如本發明較佳具體實施 =假使所k較由現行工作保持時，將代表呼叫而執行又更新的說明被件钱 j而非料叫轉置於等待散 :作r = 4新將和呼叫工作非同步執行，但是該呼叫工:Γ择而，現行工作在(目前保持該鎖定之乍)釋放鎖足之前，代表呼叫工作執行更新，因此保證斤乂不可刀割地、序列地和先來先服務之方式加以形成0 本1月之另一具體實施例，能夠使用本發明之非同步系統和方法的應用程式數目為藉由與標準同步(先前技藝) 鎖疋設施結合加以實施而增加。在％恥系統中的資源由一鎖定加以保護。典型地，該鎖疋為3個包知字兀。位元組的總量與硬體有關。例如，對 IBM MVS作業系統而言，3個字元之鎖定需要歸元組之儲存。一應用經由下列函數呼叫將該鎖定啟始化·· lock—Init(@—〇f—l〇ck，Max—Queuing) 其中： @_of—lock為保護該資源之鎖定位址。

Max__Queuing為所允許完成資源非同步更新的最大量仔列。假使呼叫程式想要非限制的佇列時，此數可以設定為特殊值-1。本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 498281 A7 B7 五、發明説明（6 ) 如先前所提到，標準（先前技藝）鎖定機構亦由本發明較佳具體實施例所支援。例如，該呼叫程式可以於寫入或是讀取模式得到該鎖定，以及假使不能經由下列呼叫得到該鎖定時，將懸置： lock_ObtainWrite(@_of_lock) lock_ObtainRead(@_of一lock) lock_ReleaseWrite(@_of_lock) lock_ReleaseRead(@_of一 lock) 其中z @_of_lock為保護該資源之鎖定位址。如本發明較佳具體實施例，為允許非同步更新模式，呼叫程式規範將被呼叫之函數其將執行各種不同更新。例如，假使呼叫程式需要增加或是由鏈接串列移除時，二函數：add_list和remove_list將定義為非同步更新設施。更複雜之資料結構將具有更多定義之函數。本發明較佳具體實施例之額外態樣允許呼叫程式定義允許更新資源之不同類型系統工作。這是重要的，因為更新可以由與現行工作不同類型之工作加以執行。例如，在 MVS中，具有標準工作和由具有不同規劃環境之系統請求塊（SRBs)所代表之工作。另一例子發生在多語言應用中，其中工作正由不同程式語言執行程式碼。此情形允許不同工作作成資源更新但不需要執行完全相同的常式。例如，增加至鏈接串列之操作將使執行C語言程式碼之工作與執行組合語言程式碼之工作具有不同程式碼，而他們需要更本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) # 裝訂

線 498281 A7 B7 五、發明説明（7 ) 新相同的串列。亦且，此後將以例子的方式說明，可以有利於將工作分類以允許利用非同步更新設施解決問題。本發明較佳具體實施例之介面的另一態樣使一函數能夠在共用資源更新以及鎖定已經釋放之後加以執行。此情形需要降低鎖定競爭。當鎖定被保持時，依據資源狀態更新一資源可能需要頷外處理。例如，由鏈接串列移除可能需要實際由鏈接串列移除而保持一鎖定以及之後回轉該物件至空閒（free)儲存。鎖定競爭藉由在保護該串列之鎖定釋放之後回轉該物件至空閒儲存而降低。本發明較佳具體實施例其他態樣包含規範該鎖定傳遞至更新常式之參數的能力，以及包含當鎖定不被保持時傳遞資訊介於用以更新資源之函數以及執行後置處理之函數之間的能力。非同步更新設施介面結構本發明較佳具體實施例之非同步更新設施介面結構包含一組函數和代表資源可能更新類型之相關工作類型。這些函數和工作類型儲存在包含函數指標之二維陣列結構中。各函數被編號以及代表陣列之一列（row)。各工作類型被編號以及代表陣列之一行（column)。分配一函數陣列之常式具有下列模板： lock_allocate_function_array(work_types5 task_types) 其中： work_types為可能更新或是處理保護之資源的不同更新或是後置處理常式數目。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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線 498281 A7 B7 五、發明説明（8 ) task_types為可能更新保護之資源工作的不同定義之工作類型。該lock_allocate_function—array常式回轉包含二維陣列之儲存結構的位址。在鏈接串列例子中只有一工作類型， work_types將為3 (增加、移除和回轉至空閒儲存）以及 task_types 將為 1 〇定義為鎖定設施之每個函數（當保持該鎖定時，該函數被執行或是為鎖定被釋放之後執行的後置處理函數）具有下列模板： procedure<routine_name>(sync_flag， task 一 type， prc 一 argl， arg2) 其中： routine_name為程序或是函數名稱。 sync_flag為藉由鎖定設施傳遞至該函數以指示該函數是否正由發出更新請求之相同工作呼叫。此數具有值真 (TRUE)或是偽（FALSE)。 task_type為指示該函數何類型函數正執行此函數之指示。因為資源更新可以為非同步執行，該更新函數可以在與呼叫程式不同定義之工作類型上執行。 prc_argl為先前回轉碼或是引數編號1。假使該函數為當保持鎖定所執行之資源更新函數時，則此數為第一使用者供應之引數。假使該函數為後置處理常式時，則此數 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝訂

線 498281 丨丨 - 五、發明説明（9 為由更新函數提供之回轉值。為

上此數為4仕m 致為機益子7C ’在MVS 關值。組'貝訊，可以包含儲存位址或是其他相 2為^使7當保持鎖定所執行之資源更新函數時，此數疋弟二使用者供應之引數 ^ ,r 5丨敦，假使该函數為後置處理 ,吊式時，則此數只是使用者供應至常式之引數。 —這些函數定義為回轉—回轉碼，例如製作為機器硬體字 :執孩函數更新—資源（當保持該資源鎖定時，該函數加 :丁），傳遞該回轉碼prc_argu後置處理函數(亦稱為 “）’允許介於資源更新函數與後置處理函數之間的通訊°下列特殊回轉碼定義為：職K一N0P0STW0叫D假使該資源更新函數回轉此回轉碼時’後置處理常式（假使規範時）將不被呼叫。此情形允彳後置處理常式略過以及儲存函數呼叫所需之路徑長度。 WORK一D0NTUNL0CK(-2)此回轉碼告訴鎖定設施在執^資源更新函數之後不要解鎖定該資源。正常該鎖定設施在執行資源更新常式之後釋放該鎖定。此回轉碼將使該鎖定為保持（意義為該呼叫碼必須確定有時為釋放）^此回轉碼允許資源更新呼叫使用巢套鎖定，為本發明較佳具體實施^ 之一重要怨樣◊當更新資源時，經常需要獲得多於一個銷定。此回轉碼之使用允許在非同步更新共用資源之前獲得多重鎖定。此後說明之例子顯示此態樣之使用，為巢套鎖定非同步之要點。裝訂 • 12· 498281 A7 B7 五、發明説明（10 ) 一呼叫應用規範該函數經由下列函數呼叫使用於各類型之工作： lock__register_workunit(work_type5 task_type5 function, function_array) 其中： work_type為由程式師指定至此類型更新之數目（0, 1，…）。 task_type為指定至與該函數相關之類型工作的數目。 function為函數位址0 function_array為此函數將增加之函數陣列位址。此數為由 lock_allocate—function—array 回轉之位址。在鏈接串列例子中，程式師可以選擇指定0之work」ype 至增加至鏈接串列函數，指定1之work_type至由鏈接串列移除函數，指定2之work_type至回轉至空閒儲存函數。只具有一工作類型（0)。於是3呼叫將為lock—register—workunit 函數呼叫所需要以定義此鏈接串列例子之函數。為使用本發明較佳具體實施例之介面結構，程式撰寫為包含更新函數、lock_allocate_function_array常式單一呼叫以及lock_registeir_workunit常式N次呼叫，其中N為更新類型乘以工作類型數。之後資源可以使用下列介面加以非同步重複更新，直到程式終止而沒有工作懸置。資源更新為經由下列介面加以完成：

Lock—UpdateResource(@—of一 lock，@—of一 functionarray， task_type，work_type，arg 1，arg2， -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）裝訂

498281 A7 B7 五、發明説明（11 ) post一work，post一arg，rc) 其中： @—of-lock為保護資源之鎖定的位址。 @—of-functionarray為包含資源該組更新之定義函數陣列的位址。 task—type為呼叫之工作類型。 work-type為指定至將執行之更新的數目（此與task_type指示將執行更新資源之函數）。 argl為第一使用者供應之引數。 arg2為第二使用者供應之引數。 post 一 work為在更新函數（由work 一 type規範）之後指定至所呼叫之後置處理常式的數目，但是不保持相關鎖定。假使後置處理常式為所需時，呼叫程式規範 NOJFUNCTION(-l)之特殊值，意義為沒有後置處理將執行0 post一arg為至後置處理常式之一使用者供應引數。 rc為乎Η之回轉碼。此數指示資源由呼叫工作（沒有銷定競爭）同步更新或是正由保持鎖定（非同步）之現行工作調度，只是以防呼叫程式想要知道此資訊。呼叫一函數將承擔鏈接耗用成本之路徑長度。接著詞的是鎖定資源之快速路徑介面以及假使鎖定為空閒以及否’函數為非同步哞叫時，使呼叫程式將資源排隊㈦（更新。此情形為程式師的額外工作，但是允許删除函數叫《鏈接耗用成本，以及假使沒有鎖定競爭時，允許非 -14- 本纸張尺度適财@目@^7城格(⑽X297公爱)

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498281 A7 B7 五、發明説明（l2 ) 步更新以承擔不比標準的先前技藝鎖定更多的路徑長度。 (當然，當沒有鎖定競爭時，非同步更新將較同步更新處理更快速）。· 這些快速路徑介面顯示如下： lock_Resource(@_of_lock，of一functionarray， task一type，workjype，argl，arg2， post—work，post—arg，rc) lock_Resource 介面使用和上述 lock—UpdateResource 所定義相同之引數，具有一額外回轉碼如下： WORK_INLINE意義為鎖定以互斥模式獲得，但是更新函數不執行，因為並沒有鎖定競爭。該呼叫程式則在函數呼叫之後排隊地更新資源。 unlock一Resource(@—of」ock，@—of—functionarray，task」ype， post—work，post_arg，rc) unlock_Resource介面將資源解鎖定以及假使鎖定以沒有競爭而釋放時回轉WORK_INLINE。呼叫程式之後將必須排隊地執行後置處理碼。否則後置處理工作為另一工作佇列以執行。現在參考附圖，本發明非同步資源更新設施之較佳具體實施例和同步資源更新設施結合加以說明。藉由在此事務中組合同步和非同步設施，將提供較大彈性。如將對那些熟知相關技藝之人士明顯的是可以提供非同步設施而不用同步資源更新。資料結構 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 498281 A7 B7 五、發明説明（I3 ) 參考圖1，鎖定100由3個機器字元：狀態（state)i〇i、等待仵列（waitq)102和最大仵列（maxqueued)103加以定義。在 IBM MVS作業系統中，每字元具有4個位元組。狀態1〇1包含定義鎖定狀態之位元。等待佇列102為等待佇列404 (圖 36 )、等待工作之LIFO佇列（同步之先前技藝之鎖定等待程式）或是資源更新（非同步更新）的定錨點。最大佇列103規範在非同步更新呼叫將形成為等待之前所允許之最大數目佇列更新請求。最大佇列值為-1指示不限制。參考圖2，狀態101包含一 32位元之字元，包含E 121、W 122、L 123、P 124和R 125值，其中在E 121中的一位元指示該鎖定100保持為互斥（寫）；在W 122中的一位元指示該等待佇列不為空白；在L 123中的一位元指示該鎖定保持為較高優先順序狀態；在P 124中的一位元指示該非同步更新請求必須等待而非佇列更新，因為最大佇列已經達到或是超越。攔位R 125包含保持該鎖定之閱讀機計數。參考圖3，等待工作由等待_元素（WAIT_ELEMENT)資料結構1 0 5加以定義，包含次一（next) 106、前一（prev) 107、 ecb 108、動作（acti〇n)i〇9、類型（type)llO、工作函數 (workfun)lll、workprc 112、工作引數（workarg)113、workrc Π 4、函數指標（funp) 115、後置工作（postwork) 116和後置引數（postarg)i π欄位。當儲存在串列或佇列中時，次一 106和前一 107為等待_元素1〇5之前向和後向指標。當一工作形成為等待時，ecb 1〇8在MVS中為設定為WAIT之一字元。動作109具有下列值的其中之一值：〇btAINLOCL(1)，指示 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇X297公釐) 498281 A7 B7 五、發明説明（Η ) 該工作想要得到一鎖定以及假使鎖定由另一工作保持時將等待；RELEASEL0CK(2)，指示該工作想要釋放一鎖定； D0WNGRADE(3)，指示該工作想要將該鎖定降級； UPGRADE(4)，指示該工作想要更新該鎖定以及假使需要時將等待；W0RKUNIT(5)，指示該等待_元素105不為一工作而是資源之佇列工作。類型110規範獲得或是釋放之鎖定類型，其中EXCLUSIVE(x80000000)指示寫入模式以及 READ(l)指示讀取模式。工作函數111規範函數號碼，為指向函數陣列之索引，當保持一鎖定時執行以更新一資源。 workprc 112為資源更新常式之一函數引數號碼1。工作引數113為資源更新常式之一函數引數號碼2。workrc 114為資源更新常式之回轉值。函數指標115為指向函數陣列130 之指標，為由lock_allocate_function_array分配之結構。後置工作116為後置處理函數號碼。後置引數117為後置處理函數引數。參考圖4，函數陣列130包含work_type 131、工作類型 (task_type)132 和陣列指標（arrayp)133。work_type 131 規範陣列中之更新函數總列數；工作類型132規範函數陣列中之工作類型總行數；以及陣列指標133提供指向二維函數位址陣列之指標或是二維函數位址陣列之位址。本發明較佳具體實施例使用IBM系統/390比較和交換（CS) 及比較雙字和交換（CDS)硬體指令。這些指令分別以Μ P系統之多處理器（ΜΡ)安全方式更新4或是8位元組。在其他硬體平台上之製作將使用等效指令。這些指令取儲存中之一 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 裝訂

線 498281 A7 B7 五、發明説明（I5 ) 字元或是雙字元之舊值、新值和位址；該舊值和儲存中之字元（或是雙字元）比較以及假使為相等時，新值則儲存該處，否則該指令失效。仍然具有該製作之另一替代方案。所有該製作之共同態樣為將需要更新函數被呼叫之等待_ 元素105加以佇列之能力，因此加強更新和後置處理常式之執行。參考圖5，陳述lock—UpdateResource程序140。在步驟141 中，CS指令被呼叫以由空乏至互斥更新狀態欄位101。在步驟142中，決定CS指令是否成功。假使不成功時，在步驟143中，MVS_更新160被呼叫以處理競爭。否則，在步驟 144中，呼叫用以更新資源常式，以及儲存更新資源常式回轉碼（rc)。在步驟145中，CS指令被用以由互斥至空乏更新狀態欄位101。在步驟146中，決定在步驟142中的CS指令是否成功，以及假使不成功時在步驟148中Μ V S _解鎖定 190被呼叫以處理競爭。否則，在步驟147中，決定是否後置處理常式被規範。假使規範時，在步驟149中，決定是否在步驟144中儲存之更新資源回轉碼等於 WORK_NOPOSTWORK，以及假使不等於時，在步驟150 中，呼叫後置處理常式。先前定義之快速路徑巨集lock_Resource和unlock_Resource 類似於直插巨集lock_UpdateResource 140之製作。參考圖6，MVS_更新巨集程序160處理該鎖定已經保持在其他狀態之案例以及因此該呼叫工作不能得到該鎖定。該巨集取和lock_UpdateResource巨集相同的參數。在步驟 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 498281 A7 B7 五、發明説明（l6 ) 161中，儲存為等待—元素（WAIT—ELEMENT)而獲得，之後和呼叫程式規範之資訊如函數數、工作類型、引數歸檔。在步驟162中，呼叫鎖定_或是_等待（lock_or_wait)175增加等待_元素105至等待佇列404或是使鎖定為互斥。動作 (action))攔位109設定為WORKUNIT。在步驟163中，決定是否鎖定—或是—等待（lock_or_wait)常式175將等待_元素105佇列。假使不佇列時，在步驟164中，呼叫更新資源常式，以及儲存回轉碼（rc)。在步騾165中，CS指令用以將狀態欄位101由互斥更新至空乏（0)。步驟166決定該CS指令是否成功，以及假使不成功時，在步驟167中，MVS_解鎖定190被呼叫以處理該競爭。否則，’在步騾168中，決定是否一後置處理常式被規範，假使規範時，步驟169決定是否步驟 164之更新資源回轉碼（rc)設定為WORK_NOPOSTWORK。假使不規範時，步驟171呼叫後置處理常式以及由更新步驟 164傳遞回轉碼（rc)。假使在步驟169中決定之回轉碼決定為 WORK 一 NOPOSTWORK時，在步驟170中該等待_元素回轉至空閒儲存。參考圖7，鎖定_或是_等待常式175將使鎖定為在所需狀態或是以LIFO方式增加等待元素1〇5至等待佇列404。鎖定— 或是-等待175具有下列離形： lock_or—wait(@—〇f」〇ck，wait，type，action) 其中= @—of—lock為鎖定之位址。 @_wait為等待一元素結構之位址。 -19- 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐）裝訂

線 498281 A7 B7 五、發明説明（I7 ) type為將獲得鎖定之類型（互斥、讀取或是鎖定）。 action為獲得鎖定（OBTAINLOCK)、釋放鎖定 (RELEASELOCK)、WORKUNIT 等等。類型設定為鎖定（LOCKED)指示一特殊狀態，高於互斥 (EXCLUSIVE),防止其他工作更新鎖定狀態攔位10卜在步騾176中，狀態欄位101和等待佇列攔位102分別儲存在舊狀態（〇ldstate)423和舊佇列（oldqueue)424。步驟177決定是否鎖定位元121為舊狀態423。假使是，等待_元素1〇5增加至等待佇列404之頭（head)以及儲存在新佇列 (newqueue)403。在步驟181中，新狀態421設定為等於舊狀態423，以及在步驟183中，等待位元122設定為等於新狀態 421。在步驟184中，CDS命令被用以更新在舊狀態423之鎖定為新狀態42 1的值。步驟185決定CDS命令是否成功’以及假使成功時，在步驟186中該回轉指示被設定為心1示$ 待—元素105被佇列在等待佇列404中。假使不成功時’處理回轉至步驟177。假使，在步驟177中，決定鎖定位元121不被設定為舊狀態423，步驟1 7 8決定鎖定是否可以依擄：為$ 狀態423之鎖定位元1〇1獲得為所需狀態。假使不能時’ 理回轉至步驟179 ;否則在步驟1 80中新狀態421依據舊狀態423和輸入類型（將為互斥）被設定，以及在步驟182中新佇列403設定為等於舊佇列424。處理則繼續至步驟184 ’ ’ 使用CDS命令將鎖定由舊佇列424更新為新佇列403 ’ ^ 在步驟186中回轉一指示為等待—元素105之狀態已經更新°

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五、發明説明（IS 通常，經由鎖定—或是—等待175之回路在步驟179增加等待一元素105至等待佇列404或是在步驟182中更新鎖定狀態欄位ιοί為呼叫程式所需狀態。在步騾186中，回轉該步騾所做之指示。通常，假使步驟177決定L〇CKED位元在狀態欄位中為開啟時’該等待—元素必須被佇列。假使不為開啟時，則呼叫程式能夠使鎖定為所需模式以及在步騾i78 中狀®被檢視以觀察該鎖定是否可以所需模式獲得。例如，假使鎖定已經鎖定為讀取時，則期待使鎖定為互斥 (EXCLUSIVE)之工作必須仔列該等待—元素1Q5。參考圖8，MVS一解鎖定190在一工作試圖釋放一鎖定之任何時間被呼叫以及發現具有等待—元素在等待佇列4〇4上或是具有LOCKED位元開啟之該鎖定狀態。大量工作實際在解鎖定常式中，因為必須處理解佇列等待—元素以及處理它們。MVS_解鎖定離形如下： MVS-lock(@—of—l〇ck，type，function一array，task一type， post—work，prc，post一arg) 其中： @_of_lock為將釋放鎖定之位址。 type為將執行之解鎖定類型（互斥（EXCLUSIVE)、降級 (DOWNGRADE)或是讀取（READ))。 function_array為包含與鎖定相關之資源函數的函數陣列位址。 task_type為呼叫之工作類型。 post_work為後置處理函數數。 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝訂 498281 A7 ___ B7五、發明説明（l9 ) prc為資源更新常式之回轉碼。 post_arg為後置處理函數引數。 MVS_解鎖定190處理正常的同步鎖定和解鎖定以及解鎖定當執行一資源更新常式時保持之鎖定。MVS解鎖定190反覆地回路直到瞭解已經完成處理。參考圖36，如本發明較佳具體實施例，等待—元素1〇5為選擇性地在一些佇列和串列之間移動，包含採取佇列 400、解鎖定佇列401、回轉佇列402、新佇列403、等待佇歹丨J (wait queue)404和後置佇歹丨J 405 0這些佇列由採取頭 (takenHead)410 、採取尾（takenTail)411 、解鎖定頭 (unlockHead)412 、解鎖定尾（unl〇ckTail)413 、回轉頭 (returnHead)414、回轉尾（returnTail)415、新尾（newTail)416 、等待佇列（waitq)l〇2、後置頭（p〇stHead)417和後置尾 (postTail)418所固定，如解釋。採取佇列400包含MVS_解鎖定（MVS_unlock)190已經由等待佇列404取出但尚未處理之等待—元素ι〇5全部。此佇列 400由採取頭410和採取尾411雙重鏈接，而因此由頭至尾 (FIFO順序）或是由尾至頭（LIF〇順序）遍歷。新尾416為由鎖定等待佇列欄位102取得之佇列定錨複製的變數。新尾416為LIFO新佇列403的頭。解鎖定彳宁列401，由解鎖定頭412和解鎖定尾413固定，為解鎖定或是降級請求之仵列。

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k -22- 本紙張尺度適财S S家榡準(CNS) A#規格(别x 297公爱) 498281 A7 B7 五、發明説明（) 後置佇列405，由後置頭417和後置尾418固定，為代表需要被唤醒之等待工作或是說明當鎖定被保持而將執行之後置處理常式的等待_元素佇列。回轉彳宁列402，由回轉頭414和回轉尾415固定，為完全處理和需要回轉至空閒儲存之等待_元素串列。參考圖8，MVS_解鎖定190—致獲得等待_元素之儲存以及依據類型、（互斥（EXCLUSIVE)、讀取（READ))和動作（釋放鎖定（RELEASELOCK)或是降級（DOWNGRADE))加以啟始化。在步驟192中，鎖定_或是_等待175被呼叫以依據動作使鎖定在LOCKED狀態或是增加等待_元素至等待佇列404。步驟193決定是否鎖定_或是_等待175佇列等待_元素 105。假使不佇列時，在步驟194中，採取頭410和採取尾 411啟始化為0(空乏）；在步驟195中，等待—元素105被增加至回轉佇列402，以及回轉頭4 1 4和回轉尾4 1 5合適地調整；以及在步驟196中，該鎖定被釋放或是降級至所需狀態，以及該狀態更新以反應鎖定釋放。在步驟197中，鎖定狀態和等待佇列定錨102分別儲存為舊狀態423和舊佇列 424。步驟198決定是否舊佇列424為空乏，以及假使不是空乏時，在步驟199中，新尾416設定為等於舊佇列424;在步驟 201中，新佇列403設定為空乏；以及在步驟204中，新狀態 421設定為等於舊狀態423 ;以及處理繼續至下方步驟210。假使在步驟198決定舊佇列424不是空乏時，則在在步驟200 -23- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）裝訂

線五、發明説明（21 ) 一" ------ - 中新尾416设足為等於空乏；以及在步騾202中，新佇列 403設定為等於採取尾411。步騍203決定疋否採取尾411為空乏，以及假使為空乏時，在步驟206中，新狀態421設定為等於舊狀態423 ;以及在步驟208中，鎖定和等待位元在新狀態421中被關閉。處理繼績至下方步驟2〇9。假使步驟2〇3決定採取尾“I不為空乏時，在步驟205中，新狀態421設定為等於舊狀態423;以及在步驟207中，新狀態421中的鎖定位元被關閉；以及處理繼續至步驟209。在步驟209中，防止（prevent)位元在新狀態421中被關閉，以及處理繼續至步驟210。在步驟21〇中，CDS命令被呼叫以設定鎖定狀態和等待佇列1〇2舊值等於舊狀態423或是舊佇列4 2 4以及新值等於新狀態42丨或是新佇列4〇3。步驟2H決定CDS命令呼叫是否成功，以及假使不成功時，處理回轉至步驟198。假使CDS命令呼叫成功時，步驟 212決定是否新尾416為空乏，以及假使不為空乏處理在回路經過新佇列403所有入口，增加獲得鎖定和工作單元等待一元素土採取佇列400尾端，增加任何降級或是釋放鎖定請求至解鎖定仵列401，以及增加任何升級請求至採取仲列400。當在此步驟213中時，在採取佇列4〇〇中的請求數被。十數’以及在步驟214中假使請求數超越鎖定之最大彳宁列 103時，狀態101中的防止位元124被開啟以強制工作單元同步執行。步驟215回路經過解鎖定佇列4〇1所有入口，處理該請求（降級或是釋放），以及更新鎖定狀態1〇1以反應釋放 -24- 498281 A7 B7 五、發明説明（22 ) 或是降級；以及處理之入口（等待_元素）被移至回轉佇列 402。在步驟216中，解鎖定頭被設定為空乏，以及在步驟 217中，解鎖定尾被設定為空乏。步驟218決定在鎖定狀態 101中的互斥位元121和閱讀機計數125是否為空乏；以及I 使不為空乏時，處理繼續至下方步驟220 ;假使為空乏時，步驟219回路經過採取佇列400以呼叫制定在其佇列之等待_元素中的更新資源常式，儲存在等待_元素中的相關回轉碼直到達到非工作單元（而是鎖定獲得請求）之等待_ 元素為止；任何其餘之等待_元素為增加至後置處理佇列 405 ;假使更新常式回轉WORK—DONTUNLOCK時，此回路終止以及互斥位元121在鎖定狀態101設定以確定其餘之鎖定保持為次一非同步鎖定請求。步驟200回路經過採取佇列400，假使制定之鎖定類型和在仵列之等待_元素中的鎖定類型不衝突時，唤醒任何等待工作；假使具有衝突時，則回路結束。任何處理之等待 _元素增加至後置佇列405的頭以及處理回轉至步驟197。假使步驟212決定新尾416不為空乏時，步驟221回路經過後置佇列405，唤醒任何等待工作，由後置佇列405移除鎖定等待程式之等待_元素以及增加至回轉佇列402。步驟222 決定是否MVS_解鎖定190以後置處理常式呼叫（後置工作不等於N〇_FUNCTION);假使不是時，處理繼續至下方之步驟225 ;假使是時，步驟223決定是否傳遞至MVS_解鎖定之 prc等於WORK—NOPOSTWORK ;假使等於時，處理進行至 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 498281 A7 B7 五、發明説明（23 ) 步驟225 ;以及假使不等於時，在步驟224中傳遞輸入至 MVS_解鎖定之後置處理常式被呼叫。步騾225回路經過後置佇列405，假使具有制定之常式以及更新資源函數不回轉WORK_NOPOSTWORK時，執行工作單元之任何後置處理常式，以及將處理之工作單元（等待_ 元素）由後置佇列405移至回轉佇列402。步驟226回轉在回轉佇列402中的所有等待_元素至空閒儲存。例子本發明較佳具體實施例之非同步更新設施可應用至許多類型資源和應用。特別適合於那些需要更新但是執行工作不需要等待更新結果之資源的案例。在該較佳具體實施例中，工作被授與使用非同步更新函數或是獲得相同資源之標準同步鎖定的能力。此情形大大地擴張可能性。該術語工作（task)或是線程（thread)為用以代表電腦系統中的執行單元。IBM MVS作業系統等待函數使一工作等待，以及POST函數唤醒等待工作。例子1.維持鎖定等待程式之串列如上文所述，本發明之非同步設施與同步鎖定設施合併在較佳具體實施例中。同步鎖定函數之設計沒有顯示，但是在DFS/MVS環境中，該鎖定設施使用低階MVS作業系統以使工作等待鎖定。DFS為P0SIX應用。假使DFS取得一程式異常，POSIX 設施不被設計為處理等待這些低階MVS作業系統設施 (WAIT/P0ST)。因此DFS鎖定套裝程式不僅依據鎖定本身， -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

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498281 A7 B7 五、發明説明（24 ) 而佇列等待_元素，亦且在總體串列中當程式異常發生時可以加以檢視，以及所有等待工作可以被噢醒以及報告異常。 . 參考圖9，當一工作等待鎖定時，如上述利用鎖定—或是 _等待常式175將其等待—元素佇列在該鎖定，以及亦在等待之前增加其等待—元素至總體串列或是佇列230中，以及在等待之後將其由總體串列230移除。假使一標準同步鎖定被使用時，總體事列230之競爭將使該工作等待，因此工作可能等待其必須等待單一鎖定之任何時間的二倍。此情形不是效能所期望。因此本發明較佳具體實施彳列之非同步更新設施可用以增加至總體串列230或是由總體串列230移除。所需要做的非同步更新函數為add」o_global，為增加等待—元素232、 233、235至總體串列230 ; remove_from_global，由總體串列 230移除等待—元素；return_wait，回轉一等待-元素至空閒儲存；以及quiesce_global，由總體串列230移除所有等待— 元素以及唤醒等待程式和設定PREVENT旗標，所以沒有更多線程允許為等待。總體串列230為雙鏈接串列，由總體頭（globalHead)231 和總體尾（gl〇balTail)234 固定。參考圖10，單一定義之工作類型globalFuns 236建立非同步更新函數之4x1陣列237。參考圖11，每次當線程需要進入等待鎖定時執行do-wait 240。步驟241執行該程序： -27- 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) 498281 A7 B7 五、發明説明（25 ) lock_UpdateResource(&globalLock，globalFuns，ALL—TASKS， add—to_global，0，（(int)waitp)，NO—FUNCTION，0，rc); 步驟242等待ecb;以及在接收時，步驟243執行該程序： lock—UpdateResource(&globalLock，globalFuns，ALL_TASKS， remove—from_global，0,（(int)waitp)，return_wait，0, rc) o 以此方式，等待鎖定100之工作實際上將只在WAIT呼叫時懸置本身。增加工作至總體串列230以及由總體串列230 移除工作（等待_元素）以保證不使呼叫工作等待之方式加以完成。在 Lock_UpdateResource 140 之第一呼叫 241 中， add_to_global常式245為更新常式而waitp為傳遞至 add_to_global常式245之等待_元素105位址。不需要後置處理常式。在第二呼叫243中，remove_from_global 250為由總體串列230移除入口（等待_元素232、233或是235其中之一）之常式，return_wait為經回轉等待—元素至空閒儲存的後置處理常式。參考圖 12，add_to_global 常式 245(waitp=arg)包含步驟 246 決定防止旗標是否為空乏；假使為空乏，步驟248後置正處理之等待—元素之ecb欄位108中的錯誤碼；以及，假使不為空乏，步驟247增加等待_元素（在此案例中，工作232指）總體串列230的頭。參考圖 13，remove_from_global 常式 250(waitp=arg)包含步驟251決定防止旗標124是否為空乏。假使為空乏，回轉碼 (rc)設定為0 ;假使不為空乏，此等待—元素（如233)由總體串列230移除。在步驟254中，回轉碼（rc)回轉至呼叫程式。 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝訂

線 498281 A7 B7 五、發明説明（26 ) 參考圖 14，return_wait 常式 260(waitp=prc)包含步驟 261 決定waitp是否為空乏。假使不為空乏，指向為waitp之等待— 元素回轉至空閒儲存。Return_wait 260 為 remove_from_global 250之後置處理常式，以及remove_from_global 250經由其回轉碼溝通等待—元素位址，輸入至return_wait (由資源更新設施自動執行）為prc。Return_wait 260回轉等待_元素至空閒儲存。由於Return_wait 260為後置處理常式，當保持鎖定時，該空閒儲存回轉不被執行。此情形顯示後置處理常式之益處，以及由資源更新常式傳遞回轉值至後置處理常式。參考圖15，quiesce_global 265唤醒所有等待程式以及在步驟267中告訴它們該程式由於防止旗標124在步驟266中設定為1方式之錯誤而終止。在步騾268中指標231和234被清、除，所以總體串列230為空白。例子2.管理I/O裝置保持佇列此例子係關於由S.T. Marcotte於1999年10月29日申請之美國專利申請案案號為第S/N 09/240,719號"System and Method for Application Influence of I/O Service Order Post I/O Request”中說明的系統，該案受讓人檔案號為EN998137。 Marcotte說明具有保持佇列之I/O佇列系統在佇列未決I/O裝置之上’假使發出至該裝置之1/0數大於可由利用由此說明之I/O驅動程式的應用調整之Max_Issued。參考圖16，在此例子中，事件272、273、275之保持佇列270由保持頭（holdHead)271和保持尾（holdTail)274提供為 -29- 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) 裝訂

線 498281 A7 B7 五、發明説明（27 ) 與最大—發出（max_issued)計數287 、現行_發出 (current-issued)計數 288 和裝置 _ 鎖定（device_lock)289 固定。 max_issued儲存將傳送至該裝置之最大數目I/O操作，以及 current__issued 288儲存實際上已經發送至該裝置之I/O事件數。假使currentjssued 288等於或是大於maxjssued 287時，則I/O操作（事件）增加至保持佇列270而非直接傳送至該裝置。當I/O完成時，假使current_issued 288將降低至 max_issued 287之下時，該I/O驅動程式執行程式碼以由取出保持佇列270第一 I/O (事件272 )。縱使current jssued 288超越max_issued 287時，呼叫應用可以略過保持佇列270，因此給予應用幾乎佇列之總控制。另夕卜，current_issued 288超越max_issued 287時，該呼叫應用稍後可以將I/O (事件）由保持佇列270移至該裝置，允許該呼叫應用在I/O已經發出之後重新排序。保持仔列 270、Max_Issued 287 和 Current__Issued 288 可以使用本發明較佳具體實施例之非同步資源更新設施加以管理。在此系統中，當I/O在裝置上完成時，作業系統（MVS) 迅速處理稱為SRB之特殊工作，I/O驅動程式為以C語言碼撰寫以及使用C語言工作，而處理I/O完成之系統SRB程式碼以組合語言撰寫以及具有和C語言不同的執行環境。因此在此解答中，二種工作類型（C語言工作和SRB工作）被定義，因此解釋具有多定義工作類型100之優點。I/O驅動程式使用這些非同步更新設施管理I/O保持佇列而不必懸 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) 498281 A7 B7 五、發明説明（28 ) 置以獲得同步鎖定。此方式達成較佳效能以及刪除懸置系統I/O完成SRB之必要性。事件資料結構為用以表示一未決I/O。此事件資料結構說明有關I/O操作之相關資訊以及假使一工作需要等待I/O 在繼續其處理之前完成時具有一 ECB等待。因此工作可能需要等待I/O，但是從不須等待更新I/O佇列。在此特定具體實施例中，Max_issued被設定為2，提供最佳效能。所提供之資源更新常式包含queue_io 280、issue_io 290、 schedule」。300和schedule_first」o 310。這些組成成份此後分別參考圖18、19、20和21更完整地說明。 queuejo 280為呼叫以導入新I/O操作至I/O系統之常式。假使呼叫程式尚未詢問仵列略過或是Current_Issued 288為小於Max_Issued 287時，將增加I/O至保持件列。 issue_io 290為發出I/O至作業系統裝置之後置處理常式。 schedulejo 300為呼叫以將I/O由保持佇列270移至裝置 (無論 Current-Issued 288 或是 Max_Issued 287 的值），或是藉由將I/O從保持佇列270移移除而不傳送至裝置以消除 1/0(事件）。 schedule—first」。310為當I/O完成（意義為具有至少一 I/O 傳送至裝置）時所呼叫之常式以及依據Current_Issued或是 Maxjssuecl的值由保持佇列270取得第一 I/O。參考圖17，此例子為，函數—陣列（function_array)279為 4x2之函數陣列，4更新類型（280, 290, 300和310)乘2工作類型（C工作或是SRB )。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝訂

線 498281 A7 B7 五、發明説明（29 ) 通常，當一應用需要發出新I/O時，將發出下列非同步資源更新呼叫： lock_UpdateResource(&adevice->lock, ioFuns, CTASK, queue—io, 0, ae，issue」o, ae，rc)；其中ae為代表I/O操作之事件結構的位址，程式碼在C工作上執行，以及後置處理常式issuejo將發出I/O至裝置。當一應用想要消除一 I/O，或是確定I/O為在至裝置途中時，發出下列呼叫（此情形例如允許應用藉由將I/O由佇列中間移動而干擾I/O順序）： lock—UpdateResource(&devp->lock，ioFuns，CTASK， schedule_io, 0, ae，issue_io, ae, rc); 再次，ae為事件結構的位址，程式碼在C工作上執行，以及事件被標示為消除是否已經被請求（在該案例中，I/O 從未被傳送至裝置）。當一 I/O完成時，系統排程將檢查I/O保持佇列之SRB以及可能排第一 I/O至裝置（如上述依據Maxjssued 287和 Current一Issued 288 )。發出下列呼叫： lock_UpdateResource(&devp->lock, ioFuns, SRB, schedule—first_io, 0, ae，issue_io, ae，rc); 參考圖18-21，此例子具體實施例中，更新程序280, 290, 300和3 10被執行。例如，可以藉由將此4常式組合語言和 C版本編碼至應用程式而完成。由於此為非同步，C程式碼版本或是SRB程式碼可以被呼叫以執行這些常式。 •32-

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線本紙張尺度適用中國國家標i^(CNS) A4規格(210X297公釐) 498281 A7 _ B7 五、發明説明（3〇 ) 參考圖18，queue_io常式280(ae=arg)包含步驟281，其中測試緊接（immediate)位元是否在此事件中設定或是 Current_Issued 288 是否小於 Max_Issued 287。假使其中之一情形為真，在步驟282中事件中的忙碌（busy)位元被設定以指示事件正傳送至I/O裝置；在步驟284中Current_Issued 288 增加；以及在步驟285中ae回轉至呼叫程式應用。假使測試281不為真，則在步驟283中此事件增加至保持佇列270 尾；以及在步驟286中WORK_NOPOSTWORK回轉碼回轉至呼叫程式應用。因此queue—io 280只更新^[宁列270及/或Current—Issued計數 288。實際上不排程I/O (用許多路徑長度）而是傳遞事件結構位址至後置處理常式issuejo 290。假使只增加一 I/O至保持佇歹270 ’則藉由回轉WORK—NOPOSTWORK而縮短 issue_io 290 路徑。參考圖19，issue一io常式290(ae=prc)為一後置處理常式。當保持鎖定時不執行，所以在裝置佇列上鎖定競爭降低 (大大地）。步驟291決定是否消除位元在此事件（如273 )中設定；假使為消除時，在步驟292中I/O標示為完成而具有消除錯誤；以及假使不為消除時，該作業系統在步驟292 被呼叫以傳送由此事件273代表之I/O至I/O裝置。參考圖20，schedule一io 300為使用其二引數（事件結構位址ae和指示是否呼叫程式想要消除I/O而非發出I/O之消除旗標prc )之資源更新常式。假使1/0已經傳送至裝置時，則不需要做任何事，但是假使尚未傳送至裝置時，為由保持 -33 - ^紙張尺度適用中國國gg(CNS) A4規格(210X297公釐) 〜 498281 A7 B7 五、發明説明（3l ) 抒列移除以及假使消除不為所需時Current_Issued 288被增加。再次，假使沒有發出I/O時issuejo 290被略過。步騾 3〇1決定是否一 busy位元在由ae (如275 )所指向之事件（如 275 )中設定；假使是，則不需要做任何事，以及步驟308 回轉WORK__NOPOSTWORK ;假使不是，步驟302設定該 busy位元；步騾303從保持佇列270移除事件275 ;步驟304 決定是否消除—旗標（cancel_flag)為真。假使cancel_flag為真，步驟306設定在事件275中的busy位元以及步驟307回轉ae至呼叫程式；假使cancel_flag不為真，current_issued 288在回轉ae之前增加。參考圖21，schedule_first_io 310包含步驟311，該步驟決定是否保持仵列270為空白或是是否current_issued 288大於 max_issued 287。假使其中之一狀況為真，步驟313減低 current」ssued 288 以及步驟 316 回轉 WORK_NOPOSTWORK 至呼叫程式。假使二狀況為偽，步驟3 12由保持佇列270移除第一事件；步驟3 14設定在事件結構中的busy位元；以及步驟315回轉移除之事件結構位址至呼叫程式。例子3.以非同步鎖定管理服務線程池

參考圖22至28，存在有限工作池，可以服務客戶線程之工作請求，工作為某種原因或是其他原因（特定於應用）必須在服務線程上執行，以及請求將以先來先服務方式加以處理。在此例子中，客戶線程可以等待或是不等一請求結束（意義為請求可以同步或是非同步）。可以具有任何數目之客戶或是服務線程，由應用決定。例如，特定於在IBM -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝訂

線 A7 -----------__ 五、發明説明（32 )" —----- DFS/MVS產品中，使用者工作呼叫⑽以發出檔案請求。 Q為k些^案，青求因為各種*㈤原目*能在呼叫工作之下執行，所以服務工作必須選擇使用者檔案請求並且加以執行。因此，存在有限服務線程池，以及某數目之使用者工作（近似於呼叫DFS 一次之使用者處理數目）需要在服務工作上調度。在此例子中，足義一鎖定以及提供客戶請求323-325之閒置服務線程328串列326和請求佇列32〇。請求佇列32〇由 Qhead 321和Qtail 322加以固定，以及服務線程328由閒置 (ldle)327加以固定。各服務結構328代表一閒置服務工作，以及亦可以指向附接於該服療工作之現行請求。貝料結構323包含有關客戶請求之資訊以及資料結構328 代表一服務線程。服務工作於檢查請求佇列32〇以及發現為空白時增加其服務結構328至閒置串列326。當一客戶請求進入時，首先檢查閒置攀列326以察看是否具有可使用之服務線程328，假使沒有時，則將請求佇列於請求佇列 320中。更新佇列320不需要任何工作懸置或是交換。在客戶和服務線程之間具有一工作交換，但那是需要的。更新至佇列320不會伴隨任何工作懸置，不像先前技藝之放置高流量懸置鎖定在佇列周圍的方法。在此例子中，具有二類型之工作··客戶工作和服務工作。在此案例中，提供多工為使用於多於先前例子中不同語言或是執行環境，但是為實際非同步更新常式所需以確定適當的功能。實際上程式碼為相同所以雖然函數陣列為 •35- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 498281 A7 B7 五、發明説明（33 ) 3x2，二類型工作（客戶和服務）之函數在此例子中為相等，為此後與附圖24-28結合說明之處理如何製作的方式。該資源更新常式如下： queue_request 340假使有一請求可使用時，由客戶工作呼叫以調度一請求至服務線程328上，或是增加請求至請求佇列320。 post_service_thread 348假使一閒置服務線程由 queue_request 340發現時，唤醒睡眠服務線程328。此為不在鎖定之下執行之後置處理常式，以將鎖定競爭最小化。 get_next_request 350移除在FIFO請求佇列320中的最老（第一）請求323 (假設請求為增加至佇列尾端）。此請求323將在一服務線程結束處理一請求之後以及在回到睡眠狀態之前加以執行（假使服務線程將發現具有更多在請求佇列320 上的工作將執行）。請求323檢查以察看是否在呼叫服務線程上同步執行以避免不必要的等待呼叫。在此例子中具有3更新常式和2工作類型，形成一 3x2函數陣列329以處理更新。參考圖24，客戶線程之執行流程包含為此請求獲得儲存之步驟330 ;以及執行該程序之步驟331 ; lock_UpdateResource(&lock, qFuns, CLIENT, queue_request, 0, request pQSt_service_thread，0, rc); 假使此客戶線程想要等待則在步驟332中等待請求->ecb以及接收到時，在步驟330中獲得此請求之空閒儲存。 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）裝訂

線 498281 A7 B7 五、發明説明（34 ) 參考圖25，服務線程之流程由步驟335之程式碼加以解釋。服務線程328永久執行直到程式結束，以及依據包含此線程服務方塊位址之呼叫加以執行。步驟335包括： DO forever : service->request = 0 service->ecb = 0 rc = lock 一 UpdateResource(&lock， qFuns， SERVICE， get_next_request，0, service，post_service_thread，0, rc) if rc != WORK_SYNC OR service->request is 0 WAIT on service->ecb <Process service->request> 在步驟335之程式碼中，顯示lock_UpdateResource回轉碼 (rc)之重要性。假使get_next_request為在呼叫線程（服務工作）上執行時，則檢查以察看是否具有請求；假使沒有時則進入至睡眠（等待）狀態；否則，執行該請求。而此情形不為所需，所以減少不必要等待。參考圖 26，該更新常式 queue__request 340(request=arg)包含步驟341，該步驟決定是否閒置串列328為空白；假使為空白時，在步驟343中此請求325增加至請求佇列320尾端；以及在步驟346中WORK—NOPOSTWORK回轉至呼叫程式。假使閒置串列328不為空白時，在步驟342中一服務結構 328由閒置串列326移除；在步驟344中此請求位址儲存在服務結構中；以及在步驟345中移除之服務結構位址回轉至呼叫程式。總結說來，假使沒有閒置服務線程328時此 -37- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐）

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線 498281 A7 ______ B7 五、發明説明（35 ) 常式340增加請求至請求佇列320以及回轉告訴非同步更新設施不執行一後置處理常式之WORK_NOPOSTWORK。假使發現一閒置服務線程328時，該線程將被移除且後置處理常式post_service_thread 348將由非同步更新設施呼叫。參考圖27，該更新常式post_ service_thread (service=prc)348 在步驟349後置在該服務結構中的ecb以唤醒該服務線程 328 〇參考圖 28，該更新常式 get_next_request(service=arg)350 首先在步驟351決定是否請求佇列320為空白。假使佇列320 為空白，此服務結構增加至閒置串列326且 WORK—NOPOSTWORK回轉至呼叫程式。假使佇列320不為空白，在步驟352中次一請求由佇列320移除；以及在步驟 354中移除之請求位址儲存在該服務結構中。步驟355決定是否 sync.flag=WORK_SYNC AND task—type=SERVICE ;假使成立時’在步驟357中WORK_NOPOSTWORK回轉至呼叫程式；否則在步驟3 5 6中服務結構位址被回轉。由非同步更新設施自動傳遞至更新常式之二參數Sync_flag和task_type 被使用。get_next_request 350碼檢查以察看是否在一服務線程（非客戶工作）上執行，以及假使為是且正同步執行時，略過呼叫後置處理常式post_service_thread 348，因為恰好由仵列320抓到第一請求。該請求位址儲存在服務結構中。該服務線程檢查lock_UpdateResource回轉碼以及在此案例中將看到該工作為同步完成且將避免不必要的等待呼叫（為有些昂貴）。 -38- 本紙張尺度適财® s家標準(CNS) M規格(21G><297公爱）

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498281 A7 B7 五、發明説明< 36 ) 總結說來，非同步更新設施刪除更新閒置串列或是請求佇列之已經發生的等待，任何時刻具有串列競爭時具有正式懸置（先前技藝）被用以保護那些串列。由於那些侍列為每一請求皆更新，競爭可能非常頻繁地發生〇例子4.回轉物件至共用池此最終例子顯示組合非同步資源更新設施與標準同步鎖定之使用以降低鎖定競爭和鎖定之工作等待〇通常，具有一類問題是其中某類型資源池和需要該池物件的工作不能繼續處理直到得到該物件。在此案例中，需要同步處理之正式懸置類型鎖定必須被使用。然而，當此工作以物件完成時，同步處理不需要將該: 物件回轉至該池，而本發明非同步資源更新設施可以被使用。在此情況中，非同步資源更新和標準鎖定機構組合，執行同步資源更新以減低鎖定競爭和工作等待。在 DFS/MVS 環境中，客戶為允許由DFS檔案伺服器快取檔案狀態和資料。它們藉由獲得代表快取資料之權利的字符元而執行此工作。在DFS/MVS檔案伺服器中，存在程式碼以快取字符元，各檔案可以具有超過一字符元，以及各客戶可以具有超j 避一具有字符元之檔案。特定地是 DFS/MVS 具有SMB 客戶之字符元高速緩衝記憶體，具有代表一檔案之結構和代表一字符元之結構。該檔案結構保持在局限大小之池中，以及當所有檔案結構為現行指定至檔案時，LRU 再使用設計藉由使用最新使用之設計而被用以再指定一檔案結構至不同檔案。 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 498281 A7 B7 五、發明説明（37 ) 參考圖29-31，該SMB字符元高速緩衝記憶體360具有一散列表361，該表被用以依據檔案識別符快速發現一檔案結構（stkc_file)362。亦具有一芝閒串列370之樓案結構 372，該檔案結構不被指定至任何檔案以及LRU結構佇列 363之檔案結構366-368為現行指定，但是假如必要時可以再指定至任何檔案識別符《佇列363由LRUqhead 364和 LRUqtail 365加以固定。該stkc_file結構366、372代表檔案，以及在DFS中的檔案由其識別符（一系列數字）加以識別。一 SMB字符元高速緩衝記憶體維持一映射和高速緩衝記憶體檔案，各stkc_file 結構具有保持於該檔案之一串列字符元及代表現代參考該檔案之工作數的參考計數（refcount)襴位。散列表361為用於依據DFS檔案識別符之stkc_file快速尋找。散列表各行具有一鎖定以保護散列表行之存取，以及具有總體fileLock用於更新r e f c 〇 u n t攔位、LRU佇列363和空閒串列佇列370。用於尋找（獲得）一既定檔案識別符之stkc—file結構366、 372的程式碼不在此處說明，因為使用同步鎖定技術。以 stkc_file結構完成用於指示一工作之非同步程式碼加以說明。當各工作參考至stkc_file時，stkc_file refcount增加，以及當各工作完成參考至檔案時減少。stkc_file_put常式依據下列規則減少refcount以及採取動作： IF refcount 現在為 0 : -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 498281 A7 B7 五、發明説明（38 )

IF具有符記為該檔案保持THEN 增加該檔案至LRU佇列 ELSE 將該檔案由散列表移除以及增加至空閒_列。假使該高速緩衝記憶體沒有檔案之符記時，則沒有理由快取檔案識別符之stkc_file。假使具有符記時，則簡單地保持檔案在LRU佇列中，因為該檔案可以再指定至另一檔案識別符。假使refcount不為0，具有其他工作使用 stkc_file，所以沒有採取動作。因為此處理可以更新散列表361，包含stkc_file之該串列的散列行鎖定必須被鎖定，以及因為空閒串列370或是LRU佇列363可能被更新，所以 fileLock必須被保持。因此需要二鎖定，此例子顯示本發明非同步更新設施之使用以獲得更新資源和另外刪除工作懸置可能性所需要之二鎖定。只有一工作類型（全部為C工作），但是有二函數陣列。 hashFuns只包含一更新常式。 hash_put 3 80為指示工作以stkc_file完成之主常式。此為一外部常式，當執行時只具有散列表鎖定。 file_put 3 85為指示工作以stkc_file完成之内部常式。當執行時散列表和主fileLock鎖定被保持。 file_postwork 395為用以釋放散列行鎖定之常式。特殊回轉碼W0RK—D0NTUNL0CK由hash_put使用以保證假使file_put常式385正在另一線程上非同步執行時不被釋放。File_postwork 395為用以確定散列行鎖定被釋放以避免 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

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線 498281 A7 B7 五、發明説明（39 ) 死鎖（deadlock)。因此巢套之非同步鎖定正執行而沒有工作懸置。參考圖32，stkc_file_put接收輸入filep，代表放回之 stkc_file位址。在步驟376中，stkc_file中的檐案i d被散列以得到散列行；且槽號被儲存。步騾377執行下列函數： lock_UpdateResource(&hash_table[slot].lock，hashFuns， ALL—TASKS，hash—put，0, filep，NO—FUNCTION, 0, rc); 此函數在首先決定何散列表行包含檔案之後執行。參考圖33，散列—put(filep=arg)380在步驟381中執行： lock—UpdateResource(&fileLock， fileFuns， ALLTASKS, file_put，0, filep，file_postwork，0, rc); 以及在步驟382中回轉WORK_NOPOSTWORK。因此， hash_put執行file_put之常式（隱含當fileLock保持時， file—put執行）以及回轉一 WORK—NOPOSTWORK指示至非同步更新設施而不釋放鎖定，因為file_postwork將執行此工作。假使file_put為在一分離工作上執行時，此為必要；假使為在一分離工作上執行時，則當hash_put回轉時必須保證鎖定仍然保持於將執行file_put之另一工作。參考圖34，file_put(filep=arg)常式385在步驟386中教列樓案識別符以及儲存槽號；以及在步驟387中減少檔案參考計數。步驟388決定是否檔案參考計數現在為0，且假使不為0，在步驟393中回轉散列槽號至呼叫程式，以及跳出。假使檔案參考計數不為〇，在步驟389中決定是否符記為此檔案保持，以及假使為保持時，在步驟391中增加此檔案 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝訂

線 498281 A7 B7 五、發明説明（40 ) 至LRU佇列363尾端。假使符記不為此檔案保持，步驟390 由散列行移除檔案以及步騾392增加檔案至空閒串列370。步驟393回轉散列槽號，以及跳出。 file__put常式385執行所有必要工作。該常式亦回轉散列槽號，以致file_postwork 395知道何散列行鎖定將釋放。當 file_put 385正執行時，非同步更新設施保證散列行和 fileLock為保持互斥。當file_put 385回轉時，fileLock被釋放。參考圖 35，當不保持 fileLock 時 filejpostwork(slot=prc)395 被執行，以及在步騾396中釋放散列表行鎖定。總結說來，此例子顯示WORK—DONTUNLOCK回轉碼之需要以及顯示複雜巢套之非同步資源更新常式如何可以被執行。例子5.追蹤表一追蹤表可以經由非同步鎖定加以更新。追蹤表為當工作執行其工作時反覆地更新。假使具有高流量鎖定時，在追蹤表上之競爭將變大且效能將降低。藉由使用本發明非同步資源更新設施，程式師可以藉由制定Max_Queued值在追蹤表之lock_Init呼叫上而設計一追蹤設施以放置一界限在追蹤表鎖定所允許之佇列上以確定線程不會過載（如果實際上發生時將很少）。在先前技藝之上的優點本發明之一優點為提供一種用於管理鎖定之改良式系統和方法。 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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線 X-- 明説明發

A B 本發明之另一優點立P # 委占為棱供一種用於管理鎖定之具有改良欢此的系統和方法。 -:月《另一優點為提供避免正式懸置或是CPU自旋的於管理鎖定之系統和方法。之# 、另仪點為提供避免昂貴的鎖定競爭耗用成本：用於管理鎖定的系統和方法。 A、月又另一優點為提供一種用於同步和非同步管理銷疋<改炎式系統和方法。，另一具體實施例而疇固磁如在二、知斤人貝地疋’雖然本發明具體實施例已經為解釋目的祝明’但是各種不⑽正可以在不脫離本發明精神和範从力以H特別是’提供—程式餘存或記憶體裝置如 ^或是㈣傳輸媒體，磁性或是光學接線，磁帶或是碟’或是類似物用於儲存由如本發明方法及/或其元件本發明系統的結構控制電腦操作之機器可讀取的信號為本發明範疇内。另外，該方法之步驟可以在_般電腦之任何電腦如IBM 系統390、AS/400、pc或是類似電腦中執行，β及依據至 V 或是至^ 一部为，牙王式模組或物件由任何程式語言另類如C++、java、pi/丨、Fortran或是類似語言產生。以及外，各該步驟或是-檔案或是物件或是製作各該步驟的漱似物可以由特殊目的硬體或是為該目的設計之電路模組加以執行。 -44, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 498281 A7 B7 五、發明説明（42 ) 因此，本發明保護範疇只由下列申請專利範圍及其等效條款加以限制。 -45- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝訂

線

Claims

D8 六、申請專利範圍 1· 一種更新一資源士 '、， …万法，其允許包含一非同步鎖定設施之應用經由銷泠、 ’ 更新一資源而不用工作懸置或是工作交換，包括下列步驟：仔列Μ求以更新由一第一工作依據該資源之鎖定而請求之資源；以及釋放該鎖定之前操作該尚包括下列步驟：該資源鎖定之一第二工作，第二工作以執行該請求。 2. 如申請專利範圍第1項之方法： :供至少二更新常式之多數常式供更新該資源，包含第一更新常式和第二更新常式；孩罘二工作在釋放該鎖定之前執行該第一更新常式；以及在琢第二工作已經釋放該鎖定之後，選擇性地執行該第二更新常式；因此降低鎖定競爭。 3·如申請專利範圍第2項之方法，尚包括下列步驟·· 由該第二工作傳遞一回轉碼至該非同步鎖定設施。 4·如申請專利範圍第3項之方法，該回轉碼為用於略過令第二更新常式執行之work—nopostwork回轉碼。 5·如申請專利範圍第3項之方法，該回轉碼為用於非门步鎖定複雜套巢之work_dontunlock回轉碼。 6·如申請專利範圍第2項之方法，尚包括下列步驟：制定用於執行該更新常式之多數工作類型； -46-

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐) 498281 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範園因此選擇性地使多程式語言環境和多執行環境之環免把夠作用以及選擇性地使工作分割為邏輯類別。〖·種更新一資源之方法’其允許包含一非同步鎖定設施之XL用、’’二由選擇性同步或是非同步鎖定以更新資源而不用工作懸置或是工作交換，包括下列步驟：選擇丨生仔列一請求以更新一由一第一工作依據該資源之鎖定而請求之資源；以及保持該資源鎖定之一第二工作，釋放該鎖定之前選擇性操作該第二工作以執行該請求。 8.如申叫專利範圍第2項之方法，尚包括下列步騾：由孩應用傳遞至少一使用者參數至該更新常式。 9·如申請專利範圍第丨項之方法，尚包括下列步驟：由4非同步鎖定設施傳遞一 sync—flag參數至執行該請求之工作，該參數規範該工作是否正依據呼叫線程或是非同步依據另一線程而執行。 10·如申請專利範圍第6項之方法，尚包括下列步騾：選擇性傳遞一 task—type參數至執行該更新常式之工作，該task—type參數規範正依據該參數而執行之工作的工作類型。 11·如申請專利範圍第2項之方法，尚包括下列步驟：選擇性執行l〇ck_Res〇urce巨集或是unl〇ck—Res〇urce巨集，以及

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498281 A8 B8 C8

以以模式而；^競爭回應該巨集而獲得或是釋放 D轉work_inhne回轉碼指導呼叫程式排隊執行後置處理碼。 12·如申料利範圍第1項之方法，尚包括下列步驟：回應最大供應之應用’限制佇列在該鎖定上之非同步更新請求數。 13·如申請專利範圍第1項之方法，尚包括下列步驟： …由多數工作件列多數更新請求在該鎖定上而用於由该第一工作依佇列順序加以依順序執行。 14· 一種可由一機器讀取之程式儲存裝置，明白地使由機器可執行之指令程式具體化，以執行允許包含非同步鎖定設施之應用經由鎖定以更新資源而不用工作懸置或是工作交換之方法步驟，該方法步驟包括下列步驟：佇列一凊求以更新由第一工作依據該資源之鎖定而請求之資源；以及在該資源上保持該鎖定之第二工作，釋放該鎖定之前操作該第二工作以執行該請求。 15· —種製造物品，包括：黾月包可使用媒體’具有由此具體化之電腦可讀取程式碼裝置以用於執行允許包含非同步鎖定設施之應用經由鎖定以更新資源而不用工作懸置或是工作交換，在製造物品中之該電腦可讀取程式裝置包括： -48 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

申請專利範

電腦可讀取程式碼裝置’用於使t腦將㈣一請求產生效應以更新由第—工作依據該資源之鎖定所請求資源；以及電腦可讀取程式碼裝置，用於使電腦在該資源上保持及鎖疋的第一工作釋放該鎖定之前產生操作該第二工作以執行該請求。 16· 一種用於使共用資源能夠非同步更新之介面系統，包括：用於足義資源更新請求之多數資料結構；以及等待仲列，用於佇列說明等待由現行工作而非呼 4工作執仃之更新請求的資料結構，同時保持該共用資源之互斥鎖定。 Π.如申請專利範圍第16項之介面系統，尚包括：一採取佇列，用於佇列由該等待佇列移除但尚未處理之資料結構；一解鎖定佇列，用於佇列解鎖定或是將鎖定降級之請求的資料結構；一回轉佇列，用於佇列已經處理以及需要回轉至空閒儲存之請求的資料結構；以及一後置佇列’用於佇列需要喚醒或是說明後置處理苇式將執行而該鎖定不被保持之請求的資料結構。 18.如申請專利範圍第16項之介面系統，該鎖定包括·· 一狀態參數襴位，用於儲存定義該鎖定狀態的狀態位元； •49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

用於固定另一等待佇列之等待佇列欄位；以及 .一最大佇列攔位.，用於制定在非同步更新呼叫將形成為等待之前所允許之最大數目佇列更新請求。 19·如申請專利範®第16項之介面系統，該鎖定之狀態參數包括：第一標記（Ε)，規範該鎖定是否保持為互斥；第二標記（W)，規範該等待佇列是否為空白；第二標記(L)，規範該鎖定是否保持為最高優先順序狀態；第四標記（Ρ)，規範所允許之該最大數目佇列更新請求是否已經超越；以及第五標記（R)，規範該鎖定之該更新請求數目。 20.如申凊專利範圍第16項之介面系統，該資料結構包括：久一攔位’用於儲存指向仔列中之次一資料結構的前向指標；削一攔位’用於儲存指向仵列中之前一資料結構的後向指標；等待欄位，用於規範該資料結構是否代表形成為等待之工作；動作欄位’用於規範請求之動作，該動作為獲得鎖定、釋放鎖定、降級鎖定、升級鎖定以及工作單元的其中之一動作；類型欄位，用於規範獲得或是釋放鎖定的類型； -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ 297公釐)

4函數欄位，用於在函數陣列中存取將執行之函數而保持一鎖定以更新資源；工作處理欄位，用於儲存該資源更新常式之第一函數引數；工作引數欄位，用於儲存該資源更新常式之第二函數引數；工作回轉碼搁位，用於儲存該資源更新常式之回轉值；函數指標攔位，用於存取函數陣列；後置工作攔位，用於在該函數陣列中識別後置處理函數；以及後置引數欄位，用於儲存後置處理引數。 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)