| 【発明の名称】 |
プロセッサ追加方法、計算機及び記録媒体 |
| 【発明者】 |
【氏名】関口 知紀
【氏名】新井 利明
【氏名】山下 洋史
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| 【要約】 |
【課題】計算機において、（１）追加したいプロセッサを予め搭載していなくても、ＯＳ実行中に追加可能にすること、（２）不良プロセッサがある場合もＯＳを再起動させずに正常プロセッサに交換できること。
【解決手段】計算機に搭載されていないプロセッサをＯＳ起動時に仮想的に形成し、該仮想形成した非搭載プロセッサに対し該プロセッサ固有のＯＳ初期化処理を搭載プロセッサに実行させ、該初期化処理後、該搭載プロセッサのうちＯＳの実行を行うものを指定し、上記仮想形成した非搭載プロセッサが実際に追加されたときに該追加プロセッサをＯＳの実行に加えるようにして、ＯＳ実行中にプロセッサを動的に追加する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】計算機に搭載されていないプロセッサをＯＳ起動時に仮想的に形成する第１のステップと、該仮想形成した非搭載プロセッサに対し該プロセッサ固有のＯＳ初期化処理を搭載プロセッサに実行させる第２のステップと、該初期化処理後、該搭載プロセッサのうちＯＳの実行を行うものを指定する第３のステップと、上記仮想形成した非搭載プロセッサが実際に追加されたときに該追加プロセッサをＯＳの実行に加える第４のステップと、を経て、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにすることを特徴とするプロセッサ追加方法。
【請求項２】計算機に搭載されていないプロセッサＮをＯＳ起動時に仮想的に形成する第１のステップと、ＯＳが該非搭載プロセッサＮを起動する時に任意の搭載プロセッサＡを選択してその状態を保存し、該非搭載プロセッサＮの代わりに該搭載プロセッサＡで該非搭載プロセッサＮ固有のＯＳ初期化処理を実行する第２のステップと、該初期化処理後該搭載プロセッサＡの状態を該非搭載プロセッサＮの状態として保存する第３のステップと、該保存した該搭載プロセッサＡの状態を回復してＯＳ実行を再開する第４のステップと、Ｎ番目のプロセッサを追加したときに、初期化完了時に保存した上記非搭載プロセッサＮの状態を、追加したプロセッサに回復してＯＳ実行に加える第５のステップと、を経て、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにすることを特徴とするプロセッサ追加方法。
【請求項３】上記第２のステップは、上記非搭載プロセッサＮ固有のＯＳ初期化処理を、上記搭載プロセッサにより時分割で実行する請求項２に記載のプロセッサ追加方法。
【請求項４】上記第２〜第４のステップは、ＯＳがプロセッサを起動する時に、ＯＳによって呼び出される請求項２または請求項３に記載のプロセッサ追加方法。
【請求項５】上記第２〜第４のステップは、ＯＳのプロセッサ起動処理がトラップされ起動対象のプロセッサが非搭載プロセッサである場合に実行される請求項２または請求項３に記載のプロセッサ追加方法。
【請求項６】上記第２〜第４のステップは、ＯＳとは独立したプログラムとして実行される請求項２〜５のいずれかに記載のプロセッサ追加方法。
【請求項７】上記第１のステップは、ＯＳとは独立したプログラムとして実行される請求項１〜５のいずれかに記載のプロセッサ追加方法。
【請求項８】上記第１のステップは、上記プロセッサ仮想形成処理を、ＯＳの初期化が終了した時に終了するようにされている請求項１〜７のいずれかに記載のプロセッサ追加方法。
【請求項９】計算機に搭載されていないプロセッサをＯＳ起動時に仮想的に形成する第１のステップと、該仮想形成した非搭載プロセッサに対し該プロセッサ固有のＯＳ初期化処理を搭載プロセッサに実行させる第２のステップと、該初期化処理後、該搭載プロセッサのうちＯＳの実行を行うものを指定する第３のステップと、該指定されたプロセッサでだけＯＳを実行するようにプロセスをスケジュールする第４のステップと、外部機器からの割り込みを該指定プロセッサに配送するよう設定する第５のステップと、上記仮想形成した非搭載プロセッサが実際に追加されたときに該追加プロセッサをＯＳの実行に加える第６のステップと、を経て、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにすることを特徴とするプロセッサ追加方法。
【請求項１０】上記各ステップが自動的に実行される請求項１から９のいずれかに記載のプロセッサ追加方法。
【請求項１１】計算機に搭載されていないプロセッサをＯＳ起動時に仮想的に形成する第１のステップと、該仮想形成した非搭載プロセッサに対し該プロセッサ固有のＯＳ初期化処理を搭載プロセッサに実行させる第２のステップと、該初期化処理後、該搭載プロセッサのうちＯＳの実行を行うものを指定する第３のステップと、上記仮想形成した非搭載プロセッサが実際に追加されたときに該追加プロセッサをＯＳの実行に加える第４のステップと、ＯＳが該追加されたプロセッサを起動する第５のステップと、ＯＳがプロセッサ起動の成否を判定する第６のステップと、起動に失敗したと判定した場合にその不良プロセッサとは別のプロセッサの起動処理を続ける第７のステップと、全プロセッサの起動処理後に、上記プロセッサ仮想化手順により、正常起動したプロセッサに不良プロセッサのプロセッサ固有のＯＳ初期化処理を実行させる第８のステップと、正常起動したプロセッサにＯＳの実行を行わせる第９のステップと、該不良プロセッサを正常なプロセッサに交換した時に、該正常プロセッサを追加プロセッサとしてＯＳ実行に加える第１０のステップと、を経て、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにすることを特徴とするプロセッサ追加方法。
【請求項１２】上記プロセッサ追加は、該プロセッサを含むノードとして追加される請求項１から１１のいずれかに記載のプロセッサ追加方法。
【請求項１３】計算機に搭載されていないプロセッサをＯＳ起動時に仮想的に形成する手段と、該仮想形成した非搭載プロセッサに対し該プロセッサ固有のＯＳ初期化処理を搭載プロセッサに実行させる手段と、該初期化処理後、該搭載プロセッサのうちＯＳの実行を行うものを指定して該ＯＳを実行させる手段と、上記仮想形成した非搭載プロセッサが実際に追加された時に該追加プロセッサをＯＳの実行に加える手段とを備え、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにした構成を特徴とする計算機。
【請求項１４】計算機に搭載されていないプロセッサＮをＯＳ起動時に仮想的に形成する手段と、ＯＳが該非搭載プロセッサＮを起動するときに任意の搭載プロセッサＡを選択してその状態を保存し、該非搭載プロセッサＮの代わりに該搭載プロセッサＡで該非搭載プロセッサＮ固有のＯＳ初期化処理を実行する手段と、該初期化処理後該搭載プロセッサＡの状態を該非搭載プロセッサＮの状態として保存する手段と、該保存した該搭載プロセッサＡの状態を回復してＯＳ実行を再開する手段と、Ｎ番目のプロセッサを追加したときに、初期化完了時に保存した上記非搭載プロセッサＮの状態を、追加したプロセッサに回復してＯＳ実行に加える手段と、を備え、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにした構成を特徴とする計算機。
【請求項１５】請求項１から１２のいずれかに記載のプロセッサ追加方法における全ステップまたは一部のステップが記録されていることを特徴とする記録媒体。
【請求項１６】請求項１５に記載の記録媒体を用いて駆動されることを特徴とする計算機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、計算機の処理技術に関し、特に、ＯＳの実行時にプロセッサを追加する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーバ計算機に対する処理性能要求は急速に高まっており、また、どれほどの性能が将来、計算機に要求されるか予測するのも困難になってきている。また、インターネットの普及に伴い、サービスを停止できる時間も短くなっている。計算機性能の増設、特にＣＰＵの増設のためには計算機を停止しなければならないが、計算機停止はサービスの停止や質の低下を招く。そのため、計算機を停止させることなく処理性能を増加させる方式の必要性が増している。
【０００３】本発明の従来技術としては、次の２つが挙げられる。（ａ）計算機の実行中にＣＰＵを追加する方式（ＣＰＵの動的追加方式）の従来技術例としては、日経コンピュータ１９９９年１２月２０号第１６頁（日経ＢＰ社）に記載されたものがある。この方式では、計算機にはＣＰＵが予め搭載されており、計算機の利用者は、そのうちから利用する台数分のＣＰＵのライセンスを購入する。ＯＳは、搭載されているＣＰＵを全て使うように起動するが、起動完了後は計算機に与えられているＣＰＵのライセンスに応じ、ライセンスされていないＣＰＵをアイドルとするよう制御する。計算機の利用者は、既に購入してあるライセンス以上のＣＰＵが必要となった場合は、ライセンスを追加購入する。この追加ライセンスに応じてＯＳのパラメータを設定すると、ＯＳはアイドルとしていたＣＰＵでも処理を実行するようにスケジュール処理を実施し、見かけ上は計算機を停止することなくＣＰＵが追加される。（ｂ）特開平１１−５３３３３号公報には、ＯＳが最大限搭載可能なＣＰＵ数と実際に搭載されているＣＰＵ数とを初めから認識し、ＯＳ内部のデータ構造を初期化するようにした構成が記載されている。本方式では、計算機に実際にＣＰＵが搭載されていなくてもよく、後からＣＰＵを追加してＯＳ実行に加えることができる。つまり、ＣＰＵ増設を前提に、ＯＳの構造がそれに対応している。
【０００４】ＯＳがＣＰＵ追加に対応していないというのは、その内部データ構造が、計算機起動時のＣＰＵ数に依存しているということである。ＯＳは計算機起動時に実装されているＣＰＵ数を調べ、そのＣＰＵ数に応じてＯＳ内部のデータ構造を初期化する。例えば、搭載ＣＰＵ数に応じて、ＣＰＵ毎の管理データを格納するバッファや、ＣＰＵ毎にメモリ割当用のバッファを割り当てるといった初期化処理（Inside Win2K Scalability Enhancements, Part 1: Windows NT Magazine November, 1999 pp.51-）を実施する。このようなデータ構造の割り当ては、マルチＣＰＵ計算機用ＯＳでは一般的に用いられる手法である。このように、ＯＳは搭載ＣＰＵ数に応じて内部のデータ構造を初期化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記（ａ）の方式では、実際にＣＰＵを計算機に搭載しなければならないため、製造コストが高くなるという問題がある。また、このような方式をとるのは、ＯＳがＣＰＵの動的追加に対応していないためである。また、既存のＯＳをそれに対応するように修正するのは困難である。また、上記（ｂ）のような、計算機起動時の搭載ＣＰＵ数に応じて内部データ構造を初期化するＯＳでは、後でＣＰＵを追加しても、内部のデータ構造が追加されるＣＰＵに対応していないため、そのＣＰＵをＯＳ実行に加えることはできない。さらに、デバイスドライバがＯＳのカーネル本体から分離しているようなＯＳでは、ＣＰＵの数に依存する初期化処理がＯＳ内に散在しており、これらの処理を全てＣＰＵの追加に対応するように修正するのは困難である。すなわち、上記のような従来技術におけるＣＰＵ動的追加方式では、ＯＳがＣＰＵの動的追加に予め対応している必要があった。ＯＳが予めＣＰＵ動的追加に対応していない場合は、ＣＰＵ数に依存する処理がＯＳ内に散在しているため、ＣＰＵ動的追加に対応するようＯＳを修正するのは困難である。そのため、そのようなＯＳでは、計算機負荷の増大に対応するために、計算機に予め搭載可能なＣＰＵを搭載しておき、ライセンス情報により利用ＣＰＵ数をＯＳが制御することで、見かけ上のＣＰＵ動的追加を実現していた。この方式では、ＣＰＵを予め搭載しておかなければならないため、上記のように、計算機の製造コストが高くなるという問題がある。また、ＯＳの起動時に不良ＣＰＵがある場合、そのＣＰＵを除外して起動することが可能なＯＳもある。しかし、上記のようなＣＰＵ数に依存する構造のＯＳでは、不良ＣＰＵを撤去して正常ＣＰＵを追加しても、そのＣＰＵをＯＳ実行に加えることができない。従って，かかる場合は、一旦計算機を停止してＯＳを起動し直す必要がある。
【０００６】本発明の課題点は、かかる従来技術に鑑み、（１）追加したいプロセッサを予め搭載していなくても、ＯＳの実行中にプロセッサの動的追加が可能なようにすること、（２）ＯＳの起動時に不良プロセッサがあった場合にも再起動せずに正常プロセッサに交換できるようにすること、等である。
【０００７】本発明の目的は、上記課題点を解決できる技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題点を解決するために、本発明では、（１）計算機へのプロセッサ追加方法として、計算機に搭載されていないプロセッサをＯＳ起動時に仮想的に形成する第１のステップと、該仮想形成した非搭載プロセッサに対し該プロセッサ固有のＯＳ初期化処理を搭載プロセッサに実行させる第２のステップと、該初期化処理後、該搭載プロセッサのうちＯＳの実行を行うものを指定する第３のステップと、上記仮想形成した非搭載プロセッサが実際に追加されたときに該追加プロセッサをＯＳの実行に加える第４のステップと、を経て、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにする。
【０００９】（２）計算機へのプロセッサ追加方法として、計算機に搭載されていないプロセッサＮをＯＳ起動時に仮想的に形成する第１のステップと、ＯＳが該非搭載プロセッサＮを起動するときに任意の搭載プロセッサＡを選択してその状態を保存し、該非搭載プロセッサＮの代わりに該搭載プロセッサＡで該非搭載プロセッサＮ固有のＯＳ初期化処理を実行する第２のステップと、該初期化処理後該搭載プロセッサＡの状態を該非搭載プロセッサＮの状態として保存する第３のステップと、該保存した該搭載プロセッサＡの状態を回復してＯＳ実行を再開する第４のステップと、Ｎ番目のプロセッサを追加したときに、初期化完了時に保存した上記非搭載プロセッサＮの状態を、追加したプロセッサに回復してＯＳ実行に加える第５のステップと、を経て、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにする。
【００１０】（３）上記（２）において、上記第２のステップでは、上記非搭載プロセッサＮ固有のＯＳ初期化処理を、上記搭載プロセッサＡにより時分割で実行するようにする。
（４）上記（２）または（３）において、上記第２〜第４のステップでは、ＯＳがプロセッサを起動するときに、ＯＳによって呼び出されるようにする。
（５）上記（２）または（３）において、上記第２〜第４のステップでは、ＯＳのプロセッサ起動処理がトラップされ起動対象のプロセッサが非搭載プロセッサである場合に実行される。
【００１１】（６）上記（２）から（５）のいずれかにおいて、上記第２〜第４のステップが、ＯＳとは独立したプログラムとして実行されるようにする。
【００１２】（７）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、上記第１のステップが、ＯＳとは独立したプログラムとして実行されるようにする。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、上記第１のステップでは、上記プロセッサ仮想形成処理を、ＯＳの初期化が終了した時に終了するようにする。
【００１３】（９）計算機のプロセッサ追加方法として、計算機に搭載されていないプロセッサをＯＳ起動時に仮想的に形成する第１のステップと、該仮想形成した非搭載プロセッサに対し該プロセッサ固有のＯＳ初期化処理を搭載プロセッサに実行させる第２のステップと、該初期化処理後、該搭載プロセッサのうちＯＳの実行を行うものを指定する第３のステップと、該指定されたプロセッサでだけＯＳを実行するようにプロセスをスケジュールする第４のステップと、外部機器からの割り込みを該指定プロセッサに配送するよう設定する第５のステップと、上記仮想形成した非搭載プロセッサが実際に追加されたときに該追加プロセッサをＯＳの実行に加える第６のステップと、を経て、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにする。
（１０）上記（１）から（９）のいずれかにおいて、上記各ステップが自動的に実行されるようにする。
【００１４】（１１）計算機のプロセッサ追加方法として、計算機に搭載されていないプロセッサをＯＳ起動時に仮想的に形成する第１のステップと、該仮想形成した非搭載プロセッサに対し該プロセッサ固有のＯＳ初期化処理を搭載プロセッサに実行させる第２のステップと、該初期化処理後、該搭載プロセッサのうちＯＳの実行を行うものを指定する第３のステップと、上記仮想形成した非搭載プロセッサが実際に追加されたときに該追加プロセッサをＯＳの実行に加える第４のステップと、ＯＳが該追加されたプロセッサを起動する第５のステップと、ＯＳがプロセッサ起動の成否を判定する第６のステップと、起動に失敗したと判定した場合にその不良プロセッサを無視して他のプロセッサの起動処理を続ける第７のステップと、全プロセッサの起動処理後に、上記プロセッサ仮想化手順により、正常起動したプロセッサに不良プロセッサのプロセッサ固有のＯＳ初期化処理を実行させる第８のステップと、正常起動したプロセッサにＯＳの実行を行わせる第９のステップと、該不良プロセッサを正常なプロセッサに交換したときに、該正常プロセッサを追加プロセッサとしてＯＳ実行に加える第１０のステップと、を経て、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにする。
（１２）上記（１）から（１１）のいずれかにおいて、上記プロセッサ追加を、該プロセッサを含むノードとして追加するようにする。
【００１５】（１３）計算機として、計算機に搭載されていないプロセッサをＯＳ起動時に仮想的に形成する手段と、該仮想形成した非搭載プロセッサに対し該プロセッサ固有のＯＳ初期化処理を搭載プロセッサに実行させる手段と、該初期化処理後、該搭載プロセッサのうちＯＳの実行を行うものを指定してＯＳを実行させる手段と、上記仮想形成した非搭載プロセッサが実際に追加されたときに該追加プロセッサをＯＳの実行に加える手段とを備え、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにした構成とする。
（１４）計算機として、計算機に搭載されていないプロセッサＮをＯＳ起動時に仮想的に形成する手段と、ＯＳが該非搭載プロセッサＮを起動するときに任意の搭載プロセッサＡを選択してその状態を保存し、該非搭載プロセッサＮの代わりに該搭載プロセッサＡで該非搭載プロセッサＮ固有のＯＳ初期化処理を実行する手段と、該初期化処理後該搭載プロセッサＡの状態を該非搭載プロセッサＮの状態として保存する手段と、該保存した該搭載プロセッサＡの状態を回復してＯＳ実行を再開する手段と、Ｎ番目のプロセッサを追加したときに、初期化完了時に保存した上記非搭載プロセッサＮの状態を、追加したプロセッサに回復してＯＳ実行に加える手段と、を備え、ＯＳ実行中にプロセッサ追加が可能なようにした構成とする。
【００１６】（１５）記録媒体を、上記（１）から（１２）のいずれかのプロセッサ追加方法における全ステップまたは一部のステップが記録されたものとする。
（１６）計算機を、上記（１５）の記録媒体を用いて駆動される構成とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
【００１８】図1は、本発明の実施例として、計算機システムの構成例を示す図である。図１において、１００は計算機、１０１〜１０３はＣＰＵ、１０５はＩ／Ｏバス制御装置、１０９はメモリ、１０４はバス、１０５はＩ／Ｏバス制御装置、１０６はＩ／Ｏバス、１０７は磁気ディスク装置、１０８は入出力コンソール、１１０は初期プログラムローダ（ＩＰＬ）、１１１はＣＰＵ仮想化プログラム、１１２はＣＰＵ構成テーブルである。計算機１００は、ＣＰＵ１０１〜１０３、Ｉ／Ｏバス制御装置１０５、及びメモリ１０９から成り、それぞれをバス１０４が接続している。Ｉ／Ｏバス制御装置１０５からは、Ｉ／Ｏバス１０６が出ている。Ｉ／Ｏバス１０６には、磁気ディスク装置１０７、入出力コンソール１０８等の入出力装置が接続されている。Ｉ／Ｏバス制御装置１０５は、磁気ディスク１０７や入出力コンソール１０８のような外部機器とのデータのやりとりや、外部機器からの割り込みのＣＰＵへの配送を制御する。Ｉ／Ｏバス制御装置１０５は、各外部機器がどのＣＰＵへ割り込み配送可能かを示すテーブルを保持している。該テーブルは、ＯＳにより設定される。図１では、メモリ１０９に、初期プログラムローダ（以下、ＩＰＬという）１１０とＣＰＵ仮想化プログラム１１１がロードされている様子を示している。ＩＰＬ１１０は、計算機起動時の最初に実行されるプログラムで、通常は計算機１００で実行するＯＳをメモリ１０９にロードする。本実施例では、ＩＰＬ１１０は、ＯＳの代わりにＣＰＵ仮想化プログラム１１１をロードする。メモリ１０９内のＣＰＵ構成テーブル１１２は、計算機に搭載されているＣＰＵの構成情報を格納しているテーブルで、ＩＰＬ１１０が構築する。テーブル１１２の構成は後述する。
【００１９】図２は、図１に示した実施例におけるソフトウェア構成を示す。図２において、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１は、仮想ＣＰＵ起動部２０１、ＣＰＵ状態制御部２０２、及び特権命令実行部２０３を有して成る。仮想ＣＰＵ起動部２０１は、ＯＳのＣＰＵ起動処理部２１１で実行されるＣＰＵ起動指示をトラップしたときに実行される。該仮想ＣＰＵ起動部２０１は、ＣＰＵ状態制御部２０２と連携して、実際には計算機１００に搭載されていないＣＰＵ（以下、論理ＣＰＵという）の状態を、計算機１００に実際に搭載されているＣＰＵ（以下、物理ＣＰＵという）の上に作り出し、ＯＳがＣＰＵ起動処理部２１１、及び、それに続くＣＰＵ固有のＯＳ初期化処理を実行できるようにする。ＣＰＵ状態制御部２０２は、物理ＣＰＵと論理ＣＰＵの対応関係を制御する。ＣＰＵ状態制御部２０２は、論理ＣＰＵの実行状態の管理、論理ＣＰＵの状態回復・保存処理、物理ＣＰＵの論理ＣＰＵへの割り付け処理等を実施する。論理ＣＰＵは、物理ＣＰＵが割り付けられて実行可能となる。特権命令実行部２０３は、ＯＳが実行するＩ／Ｏ命令、特権命令、仮想記憶の設定処理等をトラップし、その処理をエミュレートする。また、特権命令実行部２０３は、ＯＳがＣＰＵ起動指示命令を実行したときにトラップが発生するようにＯＳ実行環境を作り出す。特権命令実行部２０３は、ＯＳが実行したＣＰＵ起動指示命令をトラップすると、仮想ＣＰＵ起動部２０１を実行する。
【００２０】計算機１００が実行するＯＳは、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１と連動してＯＳの初期化処理を実施する。ＯＳ内部には、ＣＰＵ起動処理部２１１、利用ＣＰＵ指示部２１２、スケジューラ２１３、及び割り込み配送制御部２１４がある。利用ＣＰＵ指示部２１２、スケジューラ２１３、及び割り込み配送制御部２１４が、ＣＰＵ動的追加に対応するように構成されている部分である。ＣＰＵ起動処理部２１１は、計算機１００に搭載されているＣＰＵを起動する処理を実施する。計算機１００は、起動するとブートＣＰＵ（電源オンで最初に動き出すＣＰＵ）が実行を開始し、該ブートＣＰＵ上でＯＳが実行を開始する。ＯＳは、初期化処理の中でブートＣＰＵ以外のＣＰＵの起動処理を実行する。利用ＣＰＵ指示部２１２は、ＯＳが実際に実行するＣＰＵの指定処理を実施する。ＯＳは、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１により、計算機１００に実際に搭載されているよりも多いＣＰＵがあると想定して起動する。初期化終了後に、利用ＣＰＵ指示部２１２は、実際に物理ＣＰＵでのみＯＳを実行するように、ＯＳのスケジュールパラメータと割り込み配送経路を変更する。
【００２１】図３は、図１の実施例におけるＯＳ起動のフローチャートである。計算機を起動すると、ブートＣＰＵはＩＰＬ１１０を実行する（ステップ３０１）。ここでは、ブートＣＰＵはＣＰＵ１０１であるとする。ＩＰＬ１１０は、メモリ１０９の決まった位置、すなわちＣＰＵ１０１が起動後に実行を開始するアドレスに存在しており、ＣＰＵ１０１はＩＰＬ１１０を実行することができる。ＩＰＬ１１０は、ハードウェアを走査して計算機１００に実際に搭載されているＣＰＵ、すなわち物理ＣＰＵを数え、ＣＰＵ構成テーブル１１２をメモリ１０９上に作成する（ステップ３０２）。次に、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１をメモリ１０９にロードして実行する（ステップ３０３）。通常、ＩＰＬ１１０はＯＳをロードするが、本実施例ではＩＰＬ１１０がＣＰＵ仮想化プログラム１１１をロードするようＩＰＬ１１０を構成する。ステップ３０４以降は、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１が実行する。ＣＰＵ仮想化プログラム１１１は、ＯＳに対して搭載ＣＰＵ数を仮想的に変えるため、ＣＰＵ構成テーブル１１２を書き換える（ステップ３０４）。具体的には、実際に搭載されているＣＰＵ数よりも多いＣＰＵが搭載されていると見えるように、ＣＰＵ構成テーブル１１２を書き換える。続いて、ＯＳをメモリ１０９にロードする（ステップ３０５）。ＣＰＵ仮想化プログラム１１１は、ＯＳをＣＰＵ１０１の非特権モードで実行するように実行環境を設定し、さらに、ＯＳが特権命令を実行したときにＣＰＵ仮想化プログラム１１１の特権命令実行部２０３が制御を取れるようにして、ＯＳに制御を渡す（ステップ３０６）。これにより、ＯＳのＣＰＵ起動処理をトラップできる。
【００２２】図４は、ＯＳの初期化処理におけるＣＰＵ起動処理手順、及び、ＣＰＵ固有の初期化処理手順を示すフローチャートである。図４の処理は、全てのＣＰＵで初期化処理として実行される。計算機１００が起動すると、ブートＣＰＵがこの処理を実行する。最初に、ＣＰＵ固有の初期化処理を実行する（ステップ４０１）。ここでは、ＣＰＵの内部レジスタの設定や、ＣＰＵ毎メモリバッファの割当等が実施される。この処理を実行しているＣＰＵがブートＣＰＵである場合（ステップ４０２で判定）、ＣＰＵ構成テーブル１１２を参照して、計算機１００に搭載されているＣＰＵ数を取得する（ステップ４０３）。取得されるＣＰＵ数は、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１のステップ３０４で書き換えられたＣＰＵ数であって、実際に搭載されているＣＰＵ数よりも多い。続いて、搭載されているとされた全てのＣＰＵに対し、ステップ４０４と４０５を実行する。ステップ４０４では、ＣＰＵを起動する命令を実行する。ＣＰＵ起動方法は、計算機により異なるが、特定のメモリアドレスへの書き込みやＩ／Ｏ命令により実現される。本実施例では、ＣＰＵ構成テーブル１１２に格納されている起動アドレス１００２への書き込みにより起動するとする。ＣＰＵ仮想化プログラム１１１は、これらの命令を実行するとトラップが発生するようにＯＳの実行を制御している。ここで発生したトラップは、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１内の特権命令実行部２０３により捕獲されて処理される。実際に搭載されているＣＰＵへの起動指示の場合、そのまま命令を実行する。そうでなければ、仮想的に作り出したＣＰＵの起動処理を実行する。このトラップ処理については後述する。起動を指示されたＣＰＵ、あるいは、仮想的に起動されたＣＰＵが実行を開始して、実行を開始したＣＰＵは、ＣＰＵ固有の初期化処理を実行するため再びステップ４０１からの処理を実行する。ステップ４０１を終了後、該終了の旨をブートＣＰＵに通知して（ステップ４０７）、アイドル状態へ遷移する。本実施例では、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１で仮想的ＣＰＵを仮想的に起動した場合、上記処理が該仮想的ＣＰＵ上で実行される場合がある。この間、ブートＣＰＵはＣＰＵの起動完了通知を待つ（ステップ４０５）。全てのＣＰＵの起動完了通知を受け取った時点で、ＯＳはＣＰＵ構成テーブル１１２に示されたＣＰＵの初期化が完了したように認識し、それらのＣＰＵでＯＳを実行可能なデータ構造が整っている。ここで、実際に計算機１００に搭載されているＣＰＵだけでＯＳを実行するよう利用ＣＰＵを制限する（ステップ４０６）。その後、その他の初期化処理の実行へと進む。ステップ４０６の処理は、図７にて説明する。ここでは、ＣＰＵ起動完了直後にステップ４０６の利用ＣＰＵ制限を実行しているが、その他のＣＰＵ数に依存する初期化処理の完了を待ってから、利用ＣＰＵ制限処理を実行してもよい。
【００２３】図５は、ＣＰＵ起動時のＣＰＵ仮想化プログラム１１１のトラップ処理のフローチャートである。
【００２４】前述のように、ＯＳがステップ４０４でＣＰＵ起動指示命令を実行するとトラップが発生し、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１の特権命令実行部２０３に制御が移る。特権命令実行部２０３は、実行された命令がＣＰＵ起動命令であると判定すると、仮想ＣＰＵ起動部２０１を起動させる。仮想ＣＰＵ起動部２０１は、起動されようとしているＣＰＵが実際に計算機１００に搭載されているＣＰＵかどうか判定する（ステップ５０１）。仮想ＣＰＵ起動部２０１は、ＩＰＬ１１０が書き換える前のＣＰＵ構成テーブル１１２の内容を参照して、起動されようとしているＣＰＵが実際に搭載されているかどうかを判定する。ＣＰＵが実際に搭載されているならば、ＣＰＵ起動命令をそのまま実行してＣＰＵを起動する（ステップ５０２）。ＣＰＵが搭載されていない場合は、搭載されているＣＰＵ（物理ＣＰＵ）の１つを選択してステップ５０４からのＣＰＵ初期化処理を実行させるように、選択したＣＰＵに指示する（ステップ５０３）。ここでは、Ｍ番目の論理ＣＰＵを起動しようとしており、選択されたＣＰＵをＣＰＵ１０３とする。ＣＰＵ１０３は３番目の物理ＣＰＵであり、これまで3番目の論理ＣＰＵであったとして説明する。ステップ５０３では、ＣＰＵ１０３に割り込みを送信して、ＣＰＵ１０３にステップ５０４からの処理を開始させる。ＣＰＵ１０３は、その時点でのＣＰＵの実行状態をＣＰＵ管理テーブル６００に保存する（ステップ５０４）。そして、ＣＰＵ管理テーブル６００の論理ＣＰＵと物理ＣＰＵの対応関係を、３番目の論理ＣＰＵには物理ＣＰＵが割り当てられてなく、Ｍ番目の論理ＣＰＵがＣＰＵ１０３で実行されていることを示すように更新する（ステップ５０５）。そして、ＣＰＵ起動を模擬するために、リセットが入力されたときにＣＰＵが実行を開始するアドレス（リセットベクタ）へジャンプする（ステップ５０６）。これにより、ＣＰＵ１０３はＭ番目のＣＰＵとして起動してＯＳ初期化処理を実行し、ＣＰＵ固有のＯＳ初期化処理であるステップ４０１からの処理を実行することになる。この時、ＯＳはＭ番目のＣＰＵを起動したものとしてＣＰＵ固有の初期化処理を実行する。つまり、ＯＳは、実際には搭載されていないＭ番目のＣＰＵが存在するとしてＯＳ内部のデータ構造を初期化し、ＣＰＵのレジスタ等を設定する。その処理は、選択されたＣＰＵであるＣＰＵ１０３が代行する。以降のＯＳの初期化処理において、ＣＰＵ間で割り込みを用いた通信が発生する場合、特に、通信先の論理ＣＰＵに物理ＣＰＵが割り当てられていない場合、特別な処理が必要になる。この場合は、上記のようなＣＰＵ起動処理の場合と同様に、物理ＣＰＵを１つ選択してその状態を保存し、そのＣＰＵ上に通信先論理ＣＰＵの状態を設定して実行を再開させればよい。また、ＣＰＵ間割り込みは特権命令、あるいは、Ｉ／Ｏ命令により実現されるので、特権命令実行部２０３がトラップして模擬することが可能である。外部割込みも同様に処理できる。
【００２５】図６はＣＰＵ管理テーブル６００の構成を示す。ＣＰＵ管理テーブル６００は、各論理ＣＰＵについて、論理ＣＰＵ番号６０１、その論理ＣＰＵに割り当てられた物理ＣＰＵの番号６０２、及び、ある時点で論理ＣＰＵに物理ＣＰＵが割り当てられていない場合に、それまでの論理ＣＰＵの実行状態を保存しているＣＰＵ状態６０３を保持する。図６は、ステップ５０５までが実行された時のＣＰＵ管理テーブル６００の様子を示している。３番目の論理ＣＰＵには物理ＣＰＵが割り当てられていなくて、それまでの実行状態が保存されており、Ｍ番目の論理ＣＰＵがＣＰＵ１０３で実行されている。
【００２６】図７は、ＯＳを実行するＣＰＵを指定する処理手順を示すフローチャートである。
【００２７】ＯＳは、全てのＣＰＵのＣＰＵ固有初期化処理が完了すると図７に示した利用ＣＰＵを制限する処理を実行し（ステップ４０６）、ＯＳの実行を物理ＣＰＵ（計算機１００に実際に搭載されているＣＰＵ）に制限する。まず、ステップ７０１では、ＯＳの実行を特権モードに移行する。次に、ステップ７０２で、外部機器からの割り込みが、物理ＣＰＵにのみ配送されるようＩ／Ｏバス制御装置１０５を設定する。続いて、物理ＣＰＵ（実際に搭載されているＣＰＵ）でのみＯＳが実行されるように、スケジューラのパラメータを変更する（ステップ７０３）。以降の処理のステップ７０４ないしステップ７０８は、計算機１００に搭載されている全てのＣＰＵで実行する。まず、現在のＣＰＵ状態をＣＰＵ管理テーブル６００のＣＰＵ状態６０３に保存し（ステップ７０４）、その他のＣＰＵがそれぞれ状態を保存するのを待つ（ステップ７０５）。そして、実行している物理ＣＰＵが、指定された利用ＣＰＵに含まれるか検査する（ステップ７０６）。含まれない場合は、その物理ＣＰＵの実行を停止する。本実施形態では、計算機１００に搭載されている全てのＣＰＵを利用すると指定しているので、ＣＰＵが停止されることはない。実行中の物理ＣＰＵが利用ＣＰＵに含まれる場合は、そのＣＰＵの物理番号と、その物理ＣＰＵが実行している論理ＣＰＵの論理番号とが一致しているか検査する（ステップ７０７）。一致している場合は、そのまま処理を継続する。実行中のＣＰＵがその物理番号とは異なる論理番号のＣＰＵの処理を実行している場合、物理番号と同じ番号の論理ＣＰＵの状態をＣＰＵ管理テーブル６００より回復して（ステップ７０８）、論理ＣＰＵの実行を再開させる。以上の処理により、実際には計算機１００に搭載されていないＣＰＵについてＣＰＵ固有の初期化処理が実施されて、物理ＣＰＵ（計算機１００搭載されているＣＰＵ）だけでＯＳが実行されることになる。また、初期化処理完了後のＣＰＵの状態はＣＰＵ管理テーブル６００のＣＰＵ状態６０３に保持され、ＣＰＵ毎に必要なＯＳ内部のデータ構造も初期化されている。これらのデータ構造は、それぞれのＣＰＵがＯＳを実行している時に参照され、ＣＰＵが実行していなければＯＳ実行に影響しない。
【００２８】図８は、ＣＰＵ追加の処理例を示すフローチャートである。
【００２９】本例では、計算機１００のオペレータの指示によりＣＰＵ追加処理を開始することを前提としている。以下、Ｎ番目のＣＰＵを追加する場合について説明する。ＣＰＵが計算機１００に増設され、オペレータがＣＰＵ増設の指示を出すと、まず、追加ＣＰＵが起動した時にステップ８０３からの処理が実行されるように、メモリ１０９内のＩＰＬ１１０を書き換える（ステップ８０１）。その後、追加ＣＰＵを起動する命令を実行する（ステップ８０２）。追加ＣＰＵされたＣＰＵは、起動してステップ８０３へ制御を移す。ステップ８０３では、ＣＰＵ管理テーブル６００に保存されているＮ番目の論理ＣＰＵの状態を回復し、Ｎ番目の論理ＣＰＵの実行を再開する。元の処理では、ＣＰＵの起動完了を待ち（ステップ８０４）、追加ＣＰＵへの割り込み配送設定（ステップ８０５）、及び、スケジューラのパラメータ変更を実施し（ステップ８０６）、追加ＣＰＵをＯＳの実行に参加させる。この時に、追加されるＣＰＵが使う論理ＣＰＵの状態や、ＯＳがＣＰＵ毎に割り当てている内部データ構造は既に準備ができており、追加したＣＰＵは即座にＮ番目のＣＰＵとしてＯＳ実行に加わる。
【００３０】図９はＯＳのスケジューラについての説明図である。本実施例の場合は、スケジューラのパラメータを変更してＯＳの利用ＣＰＵを制限する。これは、例えば、ＯＳ内に利用ＣＰＵを表現するデータ構造を設けて、スケジューラが実行する時に、該スケジューラが実行しているＣＰＵの論理ＣＰＵ番号を検査して（ステップ９０１）、利用ＣＰＵに含まれないならば強制的にアイドル状態へ移行させるようにする（ステップ９０２）。
【００３１】図１０はＣＰＵ構成テーブル１１２の構成を示す。
【００３２】ＣＰＵ構成テーブル１１２は、計算機１００に実際に搭載されているＣＰＵの物理ＣＰＵ番号１００１と、各ＣＰＵを起動するときに指示を書き込むメモリアドレス１００２を格納している。物理ＣＰＵ番号１００１のＥＮＤは、これがＣＰＵ構成テーブル１１２の終わりであることを示している。ＣＰＵ構成テーブル１１２は、ＩＰＬ１１０により計算機１００起動時に構成される。ＣＰＵ仮想化プログラム１１１は、実際の搭載数よりも多くのＣＰＵが搭載されていると見えるように、ＣＰＵ構成テーブル１１２を書き換える。また、該ＣＰＵ仮想化プログラム１１１は、ＣＰＵ構成テーブル１１２を拡張して、実際よりも多くのＣＰＵが搭載されているように見えるテーブルを作成する。さらにまた、該ＣＰＵ仮想化プログラム１１１は、追加した行の起動アドレス１００２をアクセスするとトラップが発生するアドレスに設定して、ＯＳが搭載されていないＣＰＵを起動しようとするのをトラップする。
【００３３】上記実施例では、ＯＳがＣＰＵの動的追加に対応していなくても、計算機１００が実行中にＣＰＵを追加することが可能である。通常は、計算機の実行時にＣＰＵを増設可能とするためには、ＣＰＵが増設されることを前提にＯＳが構成されていなければならないが、本実施例によれば、ＯＳに、プロセスのスケジューラ、割り込みの配送先ＣＰＵの設定、利用ＣＰＵの指定追加等のわずかな変更を加えるだけでＣＰＵの動的追加が可能となる。
【００３４】以上の実施例では、ＯＳが実行する特権命令をトラップすることにより、ＣＰＵ起動指示をトラップしてＣＰＵ仮想化プログラム１１１が制御を行い、仮想的にＯＳにＣＰＵ初期化処理を実行させる方式について説明したが、ＣＰＵ起動指示命令だけをトラップする方式でもよいし、あるいは、ＯＳが直接ＣＰＵ仮想化プログラム１１１を呼び出す方式でもよい。また、上記実施例では、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１がＣＰＵ構成テーブル１１２を書き換えて、ＯＳに対し、実際の搭載ＣＰＵ数よりも多いＣＰＵ数を見せかけるが、ＯＳのＣＰＵ起動処理部２１１をＣＰＵ追加に対応させ、搭載されていない仮想的ＣＰＵについてもＣＰＵ起動処理を実施するようにしてもよい。また、上記実施例では、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１内に特権命令実行部２０３を設け、仮想的ＣＰＵの起動処理をＯＳの外で実施するようにしたが、これをＯＳ内で行うようにしてもよい。つまり、ＯＳのＣＰＵ起動処理部２１１を修正して、ＯＳ内に設けたＣＰＵ仮想化プログラム１１１と連携するようにしてもよい。
【００３５】図１１は、本発明の別の実施例としての計算機の構例成を示す図である。
【００３６】本実施例は、ＣＰＵを含むノード単位で、該ＣＰＵの追加が行う構成例である。計算機１１６０は、ノード１１００と１１１０、それを接続するノード接続装置１１５０を備えて構成される。図１１において、ノード１１００、１１１０はそれぞれ、ＣＰＵ、メモリ、及びノード制御装置から構成される。ノード１１００内のノード制御装置１１０１はスイッチ１１２０を介してノード接続装置１１５０と接続され、ノード１１１０内のノード制御装置１１１１はスイッチ１１２１を介して該ノード接続装置１１５０と接続されている。ノード制御装置１１０１は、ノード外のＣＰＵとの通信やメモリ参照を制御する。ノード接続装置１１５０は、各ノードのノード制御装置１１０１と連携してノード間のＣＰＵ間通信やデータ転送を実現する。ノードは、それ自体で計算機１１６０より抜き差し可能な装置として構成され、ノード接続装置１１５０との接続はスイッチ１１２０、１１２１により制御される。スイッチ１１２０は、ノード制御装置１１０１とノード接続装置１１５０に、接続状態の変更を通知する信号線を有している。また、ノード接続装置１１５０は、それに接続するスイッチの接続状態が変わった時に割り込みを生成して、計算機１１６０で実行中のＯＳに通知する。ここでは、ノード１１１０を新たにノード接続装置１１５０に接続する場合につき、ＣＰＵ追加処理の流れを説明する。まず、計算機１１６０で実行するＯＳは、ＣＰＵが全部で４台搭載されている（ノード１１００中に２台、ノード１１１０中に２台）として起動し、ノード１１００に搭載されている２台にＣＰＵで実行するように起動する。次に、計算機１１６０のオペレータがノード１１１０の接続するスイッチ１１２１を操作して、ノード１１１０をノード接続装置１１５０に接続する。変更すると、ノード接続装置１１５０がスイッチ１１２１より通知を受けて割り込みを生成する。これで、ＯＳは増設されたＣＰＵがあることを認識できる。一方、ノード１１１０のノード制御装置１１１１も接続された旨の通知を受け、ノード制御装置１１１１はノード１１１０内の初期化処理を実施する。ＯＳは、ノード１１００と１１１０間で通信ができるようにノード接続装置１１５０を構成する。この後、オペレータの指示により、あるいは、ＯＳが、上記実施例で説明したと同様に，自動的にＣＰＵ追加処理を実行する。
【００３７】図１２は、本発明のさらに他の実施例の説明図で、計算機に搭載されているＣＰＵに障害が発生して正常起動しない場合におけるＯＳのＣＰＵ起動手順を示すフローチャートである。
【００３８】本実施例は、計算機に搭載されているＣＰＵに障害が発生して正常起動しない場合に、ＣＰＵ仮想化プログラム１１１により正常なＣＰＵに該不良ＣＰＵ固有の初期化を代行させ、後で該不良ＣＰＵを正常ＣＰＵに交換した時、ＣＰＵ追加手順により正常な実行状態へ復帰する。ここでは、図１の計算機１００内のＣＰＵ１０２が不良ＣＰＵであって起動できないものとして説明する。まず、ステップ１２０１では、ＣＰＵ構成テーブル１１２を参照して、計算機１００に搭載されているＣＰＵ数を取得する。そして、計算機１００に搭載されているブートＣＰＵ以外のＣＰＵについて、ステップ１２０２からステップ１２０５を実行する。まず、ＣＰＵ起動命令を実行してＣＰＵを起動する（ステップ１２０２）。次に、ＣＰＵが正常に起動したかどうかを判定する（ステップ１２０３）。この判定は、ＯＳのＣＰＵ固有の初期化処理が終了したかどうかを検査する。ＣＰＵに障害があって正常にＣＰＵが起動しなかった場合、そのＣＰＵを不良ＣＰＵとして記録する（ステップ１２０４）。全てのＣＰＵについて起動処理を実行したら（ステップ１２０５）、不良ＣＰＵがあったかどうか検査する（ステップ１２０６）。不良ＣＰＵがある場合は、仮想ＣＰＵの起動処理を実行する。すなわち、搭載されているＣＰＵの１つを選び、例えばＣＰＵ１０３上に、ＣＰＵ１０２が実行する論理ＣＰＵの状態を仮想的に作り出し、ＣＰＵ１０３でＯＳのＣＰＵ固有の初期化処理を実行する（ステップ１２０７）。最後に、ＯＳは、利用するＣＰＵを正常起動したＣＰＵに制限して（ステップ１２０８）、正常なＣＰＵだけで以降のＯＳ処理を実行する。この例では、ＣＰＵ１０１が１番目の論理ＣＰＵ、ＣＰＵ１０３が２番目のＣＰＵとなるようにする。不良ＣＰＵを撤去し正常ＣＰＵと交換した時には、上記実施例で説明したＣＰＵ追加手順を実行して、計算機１００を正常な実行状態とする。ここでは、ＣＰＵ１０２を正常ＣＰＵに交換すると３番目のＣＰＵとしてＯＳ実行に加える。
【００３９】本実施例によれば、計算機１００に搭載されているＣＰＵのいくつかが不良で起動しない場合であっても、計算機１００を起動でき、さらに加えて、起動時に、不良ＣＰＵも含めてＣＰＵ固有の初期化処理を実行させているため、後で正常ＣＰＵに交換した時に、そのＣＰＵを即座にＯＳ実行に加えることができる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、動的に追加したいＣＰＵを予め搭載していない計算機でも、ＯＳ実行中に該ＣＰＵを追加できる。また、ＯＳ起動時に不良ＣＰＵがあっても、ＯＳを再起動することなく、代わりの正常ＣＰＵをＯＳ実行に加えることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８５０４
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１３２７４１（Ｐ２００２−１３２７４１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年５月１０日（２００２．５．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３２１３２７（Ｐ２０００−３２１３２７） |
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