(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスタプロセッサと、このマスタプロセッサとネットワークを介して接続される複数のサブプロセッサと、このサブプロセッサにそれぞれ接続される配下装置とが設けられ、
前記マスタプロセッサと前記サブプロセッサとの間および前記サブプロセッサ相互間をＴＣＰ／ＩＰプロトコルによるＩＰパケットを用いて通信を行う手段を備え、
前記マスタプロセッサに、前記マスタプロセッサと前記サブプロセッサとの間および前記サブプロセッサ相互間の通信帯域の割当てを一括管理する手段を備え、
前記ＴＣＰ／ＩＰは、前記一括管理する手段が前記サブプロセッサおよびマスタプロセッサの処理負荷に応じた必要な通信帯域を把握し前記サブプロセッサに帯域確保要求の了解を与え、サブプロセッサおよびマスタプロセッサが帯域確保要求を行って通信帯域確保を行う拡張ＲＳＶＰ(Resource Reservation Protocol)を実装する
ことを特徴とするマルチプロセッサシステム。
【請求項２】
前記サブプロセッサと前記配下装置との間をＴＣＰ／ＩＰプロトコルによるＩＰパケットを用いて通信を行う手段を備えた請求項１記載のマルチプロセッサシステム。
【請求項３】
請求項１または２記載のマルチプロセッサシステムを用い、前記マスタプロセッサが呼処理制御部の機能を分担し、前記サブプロセッサが回線および交換機制御部ならびに信号処理部の機能を分担する交換システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つのプロセッサとこのプロセッサに接続された複数の配下装置とから構成されるシングルプロセッサシステムをさらに複数結合させて構成するコンピュータシステムに利用する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を図６を参照して説明する。図６はシングルプロセッサシステムの概略図である。図６は１つの中央処理装置の配下に複数の配下装置を接続する方式である。シングルプロセッサの特徴は、計算機システムをＬＳＩワンチップ化することにより、システムが経済化できる点にある。この場合には、装置内の処理量が大きくなるにつれ、ＬＳＩ内部の動作速度を高めたり、メモリ量を大きくしたりすることで、プロセッサ自身の処理能力向上を実現する。シングルプロセッサを採用する場合には、装置全体が単純な構成であるので、保守の容易性、低コストの実現性という点で有効である。
【０００３】
しかし、近年の膨大な処理能力の要求を実現するには、動作速度を高めたり、メモリ量を大きくするだけのシングルプロセッサシステムでは限界がある。そこで、このシングルプロセッサを複数接続してマルチプロセッサシステムを構成することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマルチプロセッサシステムでは、シングルプロセッサ相互間の制御信号ルートとして、独自の通信方式を用いている（参考文献：計算機設計技法：マルチプロセッサシステム論：Ｂ．ウイルキンソン（著）：プレジデントホール／トッパン:ISBN-8110-8611-3）。例えば、汎用のワークステーション、パーソナルコンピュータにより汎用のＬＡＮ等の通信ルートを用いてマルチプロセッサシステム間の通信制御を行った場合には信頼性に問題がある。よって、従来の信頼度が高いマルチプロセッサ間の通信制御の通信ルートは独自のハード的なルート構成を持っている。
【０００５】
すなわち、経済的にシステムを構成するためには、例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いたＩＰパケットベースでの通信方式を適用することができれば、汎用のワークステーション、パーソナルコンピュータによってマルチプロセッサシステムを構成することができる。しかし、このような通信方式は、ベストエフォート型の通信方式であるために、マルチプロセッサシステムのような信頼性の高い制御信号ルートの確保には適さないと考えられている。
【０００６】
また、近年、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いたＩＰパケットベースでの通信方式において、ＲＳＶＰ(Resource Reservation Protocol)が提案されている。ＲＳＶＰはＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いたＩＰパケットベースでの通信方式で、帯域確保を行うことができるプロトコルである。
【０００７】
このＲＳＶＰを通常のＬＡＮ、ＷＡＮ等のＩＰベースの通信に用いる場合には、多数のユーザに対する課金の問題をどのように処理するか、あるいは、多数のユーザがそれぞれ行う処理に対する優先付けをどのようにして行い、どのようにして帯域を割当てるかという判断が難しく、従来のＲＳＶＰを用いたＩＰベースの通信は、上記の問題を考慮したネットワーク構成をとる必要がある。
【０００８】
もちろん、マルチプロセッサシステムにＲＳＶＰを適用する場合には、通常のＬＡＮ、ＷＡＮ等のＩＰパケットベースでの通信方式に適用する場合の問題点である優先付けおよび課金の問題は発生しない。しかし、従来の交換機のような大規模なシステムにＲＳＶＰを適用したとすると、例えば、初期設定時または障害発生時等には、この処理に関わるプロセッサ間で通常時よりも広い帯域を確保する必要があるため、制御ルート経由で帯域要求、帯域割当て等のための多くのコマンドが転送される。このため、このコマンドの転送遅延等の問題が発生する。
よって、従来のＲＳＶＰをそのままマルチプロセッサシステムに適用することはやはり困難である。
【０００９】
本発明は、このような背景に行われたものであって、ＬＡＮ等で用いられているＴＣＰ／ＩＰベースの通信方式で、拡張したＲＳＶＰを用いることにより、最適に処理分散化を実現できるマルチプロセッサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のマルチプロセッサシステムは、従来、適用が困難であると考えられていたＲＳＶＰを拡張し、マルチプロセッサシステムに適用したＲＳＶＰとすることにより、汎用のワークステーション、パーソナルコンピュータ等の装置によってマルチプロセッサシステムを構成できることを特徴とする。
【００１１】
本発明のマルチプロセッサシステムでは、システム内の通信に用いる割当帯域を一括管理する手段を設け、この一括管理する手段の管理下で通信帯域を割当てることにより、従来のＲＳＶＰの問題点を解決することができる。
【００１２】
従来のＲＳＶＰでは、各プロセッサが必要な帯域を必要な分要求すれば、帯域を確保することができるが、このとき帯域が埋まっていたら、帯域を確保することができない。例えば、システムで初期設定処理または障害処理を必要とする場合には、その処理を行うプロセッサ間には緊急に帯域を確保する必要がある。
【００１３】
そこで、本発明はシステム内の通信に用いる帯域割当てを一括管理する手段を設け、この一括管理する手段の管理下で通信帯域を割当てることにより、システムの状態に応じて、通常時には帯域をフラットに割当てるが、初期状態、障害状態においては、必要なプロセッサ間の帯域を緊急に確保することにより、従来のＲＳＶＰの問題点を解決することができた。
【００１４】
つまり、マルチプロセッサシステムでは、各サブプロセッサの処理内容は全てマスタプロセッサが把握しているので、例えば、このマスタプロセッサに前記一括管理する手段を設けておき、帯域割当てを行うことにより、従来の帯域の割当てについての問題は解決される。
【００１５】
このように、本発明では、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルベースの汎用通信装置を用い、マルチプロセッサシステムに適した拡張されたＲＳＶＰを利用することにより、制御信号ルートの帯域確保を可能にするマルチプロセッサシステムを実現することができる。
【００１６】
すなわち、本発明はマルチプロセッサシステムであって、本発明の特徴とするところは、マスタプロセッサと、このマスタプロセッサとネットワークを介して接続される複数のサブプロセッサと、このサブプロセッサにそれぞれ接続される配下装置とが設けられ、前記マスタプロセッサと前記サブプロセッサとの間および前記サブプロセッサ相互間をＴＣＰ／ＩＰプロトコルによるＩＰパケットを用いて通信を行う手段を備えたところにある。また、前記サブプロセッサと前記配下装置との間にもＴＣＰ／ＩＰプロトコルによるＩＰパケットを用いて通信を行う手段を備えてもよい。
【００１７】
また、ＲＳＶＰにおける帯域割当てを行うために、前記マスタプロセッサと前記サブプロセッサとの間および前記サブプロセッサ相互間の通信帯域の割当てを一括管理する手段を備えることが望ましい。前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルは、前記一括管理する手段により設定されるＲＳＶＰを実装することが望ましい。
【００１８】
このとき、効率の良い帯域割当てを行うために、前記一括管理する手段は、前記マスタプロセッサおよび前記サブプロセッサの処理負荷に応じて通信帯域を割当てる手段を含むことが望ましい。
【００１９】
これにより、ＬＡＮ等で用いられているＴＣＰ／ＩＰベースの通信方式を用いることにより、経済的なマルチプロセッサシステムを実現することができる。また、処理の分散化並列化を効率的に実現でき、システム全体での処理能力向上が実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明実施例のマルチプロセッサシステムの構成を図１を参照して説明する。図１は本発明実施例のマルチプロセッサシステムの構成図である。四角形内のＷＳはワークステーションの略である。
【００２１】
本発明はマルチプロセッサシステムであって、本発明の特徴とするところは、図１に示すように、マスタプロセッサＷＳ０と、このマスタプロセッサＷＳ０とネットワークＮ１およびＮ２を介して接続される複数のサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎと、このサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎにそれぞれ接続される配下装置１〜ｎとが設けられ、マスタプロセッサＷＳ０とサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎとの間およびサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎ相互間をＴＣＰ／ＩＰプロトコルによるＩＰパケットを用いて通信を行うところにある。前記ＴＣＰ／ＩＰプロトコルは、ＲＳＶＰである。
【００２２】
マスタプロセッサＷＳ０は、マスタプロセッサＷＳ０とサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎとの間およびサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎ相互間の通信帯域の割当てを一括管理する。さらに、マスタプロセッサＷＳ０は、マスタプロセッサＷＳ０およびサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎの処理負荷に応じて通信帯域を割当てる。
【００２３】
本発明実施例を図１ないし図３を参照してさらに詳細に説明する。図１では各装置は全て２重化されており、ネットワークＮ１およびＮ２間はルータＬ１およびＬ２を介して接続される。マスタプロセッサＷＳ０はネットワークＮ１およびＮ２を経由して各サブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎとの通信が可能になる。マスタプロセッサＷＳ０では装置内の保守およびサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎとの通信制御を行う。
【００２４】
サブプロセッサＷＳｌ〜ＷＳｎの配下には配下装置１〜ｎが接続され、配下装置１〜ｎの処理を上位のサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎで行う構成となる。制御信号ルートはマスタプロセッサＷＳ０、サブプロセッサＷＳｌ〜ＷＳｎ、配下装置１〜ｎ、ルータＬ１およびＬ２に接続されており、マスタプロセッサＷＳ０とサブプロセッサＷＳｌ〜ＷＳｎ間の通信はＴＣＰ／ＩＰプロトコルによりＩＰパケットで通信を行っている。
【００２５】
サブプロセッサＷＳｌ〜ＷＳｎに配下の配下装置１〜ｎの通信はシステムバスやＩＥＥＥ１３９４のようなバスを使ってもよいし、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルによりＩＰパケット通信を行うためにEthernetを用いてもよい。サブプロセッサＷＳ１は処理Ａ、サブプロセッサＷＳｎは処理Ｂといったようにシステム全体の機能を分散的に配置し、それぞれが独立して動作する機能を持つ。
【００２６】
マスタプロセッサＷＳ０とサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎはＴＣＰ／ＩＰプロトコルによりＩＰパケット通信をおこなうための機能を持つ。この場合、EthernetでもFast EthernetでもGiga Ethernetでもよい。
【００２７】
次に、上述のように構成されたマルチプロセッサシステムの動作について説明する。配下装置ｉで、ある処理が発生した場合に、配下装置ｉは処理の要求や処理の種類などの制御情報を含んだマスタプロセッサＷＳ０宛のＩＰパケットを送出する。ＩＰパケットを受信したマスタプロセッサＷＳ０は制御情報を解析し、例えば、配下処理ｉの要求が処理Ｘであれば、サブプロセッサＷＳｉに割り当てる判断を行う。割り当てが決まれば、ネットワークＮ１およびＮ２を経由して、処理Ｘの機能を有するサブプロセッサＷＳｉと配下装置ｉとの間の通信が行われる。このように、マスタプロセッサＷＳ０は、処理内容に従ったサブプロセッサＷＳｉの割り当てを決め、割り当てられたサブプロセッサＷＳｉと配下装置ｉとの通信を開始する。
【００２８】
マスタプロセッサＷＳ０とサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎとの間の通信としてＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いている。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いたＩＰパケットベースの通信はベストエフォート型の通信であるので、ＡＴＭのようなギャランティ型の通信のようにＱｏＳ（通信品質）が保証されない。そのため、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いたＩＰパケットベースの通信をマルチプロセッサシステム内の制御通信ルートとして使用する事例はないが、今回、マルチプロセッサシステムに適した拡張されたＲＳＶＰを用いることで上記の問題は解決される。
【００２９】
従来のＲＳＶＰの規定では予約方式だけを規定したものであり、早い者勝ちで帯域が枯渇するといった問題もある。本発明のマルチプロセッサシステムでは、マスタプロセッサＷＳ０がポリシーを持って帯域割当を行うことが特徴である。図２にマルチプロセッサシステムに適した拡張されたＲＳＶＰの概要を示す。
【００３０】
これは、通常のＲＳＶＰを拡張した方式である。ＲＳＶＰはホスト側からクライアント側へ帯域を設定する方式であり、図２の拡張されたＲＳＶＰの場合には、マスタプロセッサＷＳ０からルータＬ１およびＬ２ヘ帯域確保を要求し、マスタプロセッサＷＳ０と通信する必要があるサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎからも帯域確保をルータＬ１およびＬ２へ要求する。サブプロセッサＷＳ１〜WＳｎからルータＬ１およびＬ２へ要求する場合には、事前にマスタプロセッサＷＳ０からサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎへ通知する必要がある。マスタプロセッサＷＳ０、サブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎ共にルータＬ１およびＬ２に対して帯域予約を行い、可能であるならば、帯域確保了解応答をルータＬ１およびＬ２から、マスタプロセッサＷＳ０、サブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎへ通知する。
【００３１】
また、図２に示すようにルータＬ１およびＬ２からサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎへの帯域確保不可の場合には、不可の通知をルータＬ１およびＬ２からサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎヘ送る。上記と同様に、サブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎ相互間で帯域確保を行いたい場合には、マスタプロセッサＷＳ０がその割り付け許可を判断した場合に、事前にマスタプロセッサＷＳ０からサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎヘ帯域確保をしてもよい旨を通知し、各サブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎ間の帯域確保を行う。また、図３に示すようにシステムの状態［初期設定時（図３（ａ））、通常時（図３（ｂ））］に応じて、各プロセッサ間に所望の帯域を確保することが可能である。
【００３２】
一般的に通常の大規模ネットワーク（ＷＡＮ等）でＲＳＶＰを用いた場合には、ユーザ数が非常に多い場合、各ユーザヘの帯域割り当てを行う判断が困難であるのに対し、マルチプロセッサシステムで拡張されたＲＳＶＰを用いる場合には、各サブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎの処理内容は全てマスタプロセッサＷＳ０で把握しているので、帯域割当てを問題なく行うことができる。
【００３３】
また、ＲＳＶＰの問題点として一般的に指摘される課金ができないという点に関しても、マルチプロセッサシステム内の制御通信では必要がない。よって、経済的なマルチプロセッサシステムを構成する場合には、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いたＩＰパケットベースの通信および拡張されたＲＳＶＰを用いることが優れているといえる。
【００３４】
（応用例）
応用例を図４および図５を参照して説明する。図４に示すように、本発明のマルチプロセッサシステムを交換システムに応用した例を説明する。ここで、マスタプロセッサＷＳ０には呼処理制御部の機能を持たせ、各サブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎにはそれぞれ回線および交換機制御部、信号処理部の機能を割り付ける。
【００３５】
このマルチプロセッサシステムは、マスタプロセッサＷＳ０にシステム管理、保守機能、帯域制御の機能に呼処理制御を加えた例であり、各々のサブプロセッサＷＳ１〜ＷＳｎに回線およびスイッチ機能制御部、信号処理制御部の機能を割当てた例である。
【００３６】
例えば、ＡＴＭ交換機の場合、ＳＶＣのようなサービスを行う場合、呼処理制御の処理が膨大になる。そこで、Ｎｏ．７信号方式の処理機能を用いる場合には、図４のようなマルチプロセッサシステム構成としたときに、呼処理制御を行っているマスタプロセッサＷＳ０と信号処理を行っているサブプロセッサＷＳｎ間の通信のやりとりが頻繁になる。この場合には拡張されたＲＳＶＰを用いることにより、図５（ａ）のように、呼処理制御を行っているマスタプロセッサＷＳ０と信号処理制御を行っているサブプロセッサＷＳｎとの間の帯域を所望の値に設定することで、効率的なシステム運用が可能になる。また、システム全体の初期設定時には、図５（ｂ）のように、各プロセッサ間の帯域を所望の値（例えば均等）にすることにより、効率的なシステムの立ち上げが可能になる。
【００３７】
また、障害等の処理のため緊急に必要なマルチプロセッサ間での帯域を確保する場合には、図５（ｂ）のようにマスタプロセッサを介して緊急に所望の帯域を確保することにより、効率的な障害処理を行うことができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＬＡＮ等で用いられているＴＣＰ／ＩＰベースの通信方式を用いることにより、経済的なマルチプロセッサシステムを実現できる。また、処理の分散化並列化を効率的に実現でき、システム全体での処理能力向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例のマルチプロセッサシステムの構成図。
【図２】拡張されたＲＶＳＰの概要を説明するための図。
【図３】本発明実施例の帯域割当てを説明するための図。
【図４】応用例の構成を示す図。
【図５】応用例における帯域割当てを説明するための図。
【図６】シングルプロセッサシステムの概略図。
【符号の説明】
１〜ｎ  配下装置
Ｌ１、Ｌ２  ルータ
Ｎ１、Ｎ２  ネットワーク
ＷＳ０  マスタプロセッサ
ＷＳ１〜ＷＳｎ  サブプロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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