JP2000276363A - 記憶階層システムにおけるスワッピング処理方法ならびに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主記憶スワッピングにおけるファイル入出力
時間のオーバヘッドを考慮し、プロセススワッピングに
かかるターンアラウンドタイムを改善する。 【解決手段】 スワップアウトはスワップアウト処理手
段１１がプロセスイメージを圧縮しながら、スワップフ
ァイル確保が容易である低速な二次記憶装置１２に行な
い、その後スワップファイル移動処理手段２１がスワッ
プファイルをより高速な二次記憶装置に上に移動する。
スワップインは、スワップイン処理手段３１が圧縮され
たプロセスイメージを復元しながら行う。このことによ
り、二次記憶装置に確保するファイルサイズを小さく
し、スワッピングにかかる時間を短縮する。スワッピン
グにかかる時間の大部分はファイル入出力時間であり、
二次記憶装置が低速である場合、イメージ圧縮／復元に
かかる時間はファイル入出力時間に比べて無視できる程
小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、仮想記憶等、記憶
階層システムにおけるスワッピング処理方法ならびに装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＰＵは、処理対象となるプログラム乃
至データを主記憶装置上に展開し、これをアクセスする
ことによってジョブを実行する。しかしながら、ジョブ
を構成するプログラム乃至データが膨大な場合、ＣＰＵ
が実際にアクセスする主記憶装置の容量を越えることが
ある。このような場合、一般に、実行中のジョブにより
主記憶装置上に空領域が無い場合、実行待ちのジョブを
実行するために、実行中のある特定のジョブを仮想記憶
装置（二次記憶装置）へ掃き出して主記憶装置上に空き
領域をつくる処理（スワッピング）が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、特開平３−４０
１５０号公報には、アクセス速度の異なる二次記憶装置
が接続される仮想記憶方式を採用した計算機システムに
おいて、ジョブの優先度に応じ、主記憶装置からジョブ
をスワップする二次記憶装置を選択し、スワップファイ
ルを確保する方法が開示されている。ここで問題となる
ことは、主記憶スワッピングに要する時間の大部分がス
ワップファイルの入出力時間であるため、メモリサイズ
の大きいプロセスのスワッピングが発生すると、ターン
アラウンドタイムが悪くなるということである。その理
由は、膨大なスワップファイルを比較的低速な二次記憶
装置である磁気ディスク装置上に確保するためである。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであ
り、仮想記憶等、階層記憶システムを採用する計算機に
おいて、スワップアウト時にプロセスイメージを圧縮し
てサイズを縮小し、安価で容量が大きくファイル確保が
容易である、例えば磁気ディスク装置等比較的低速な二
次記憶装置にスワップアウトし、その後、前記二次記憶
装置より高速なアクセスタイムを持つ、例えばシリコン
ディスク等の二次記憶装置にファイルを移動し、スワッ
プイン時は圧縮されたプロセスイメージを復元しながら
スワップインすることで、プロセスのターンアラウンド
タイムを改善し、性能向上をはかった記憶階層システム
におけるスワッピング処理方法からびに装置を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の記憶階層システムにおけるス
ワッピング処理方法は、主記憶装置と二次記憶装置から
成る記憶階層システムにおいて、前記主記憶装置におけ
る、スワップアウトの対象となるプロセスイメージを圧
縮しながら前記第１の二次記憶装置上にスワップアウト
し、前記プロセス情報が格納されるプロセス情報テーブ
ルを参照することにより、前記スワップアウトされたフ
ァイルを、前記第１の二次記憶装置よりアクセスタイム
が速い第２の二次記憶装置に移動するか否かを決定し、
前記主記憶装置におけるスワップインの対象となるプロ
セスを前記第２の二次記憶装置から復元しながらスワッ
プインすることを特徴とする。また、請求項２に記載の
記憶階層システムにおけるスワッピング処理方法は、請
求項１に記載のスワッピング処理方法において、スワッ
プファイルの移動は、プロセス毎、スワップ回数、ＣＰ
Ｕタイム、優先度の各情報をプロセス情報として持つプ
ロセス情報テーブルから該当プロセス情報を取得し、二
次記憶装置の選択基準と比較することによってスワップ
ファイルを移動するか否か判断し、移動先となる前記第
２の二次記憶装置上にファイルを確保して複写すると共
に、元のスワップファイルのアドレスを更新して前記第
１の二次記憶装置上にあるスワップファイルを削除する
ことを特徴とする。

【０００５】請求項３に記載の記憶階層システムにおけ
るスワッピング処理装置は、主記憶装置と二次記憶装置
から成る記憶階層システムにおいて、前記主記憶装置に
おけるスワップアウトの対象となるプロセスを前記第１
の二次記憶装置へファイル圧縮しながらスワップアウト
するスワップアウト処理手段と、前記第１の二次記憶装
置にあるスワップファイルを前記第１の二次記憶装置よ
りもアクセスタイムが速い第２の二次記憶装置へ移動す
るスワップファイル移動手段と、前記主記憶装置に対し
てスワップインの対象となるプロセスを前記第２の二次
記憶装置から復元しながらスワップインするスワップイ
ン処理手段とを有することを特徴とする。また、請求項
４に記載の記憶階層システムにおけるスワッピング処理
装置は、請求項３に記載のスワッピング処理装置におい
て、第１の二次記憶装置は磁気ディスク、前記第２の二
次記憶装置は、シリコンディスクから成ることを特徴と
する。

【０００６】上述した構成にて、スワップアウトは、ス
ワップアウト処理手段がプロセスイメージを圧縮しなが
らスワップファイル確保が容易である比較的低速な二次
記憶装置に行ない、その後、スワップファイル移動処理
手段がスワップファイルをより高速な二次記憶装置に移
動させる。スワップインは、スワップイン処理手段が圧
縮されたプロセスイメージを復元しながら行う。この方
法で二次記憶装置に確保するファイルサイズを小さく
し、かつ、スワッピングにかかる時間を短縮する。スワ
ッピングにかかる時間の大部分はファイル入出力時間で
あり、二次記憶装置が低速である場合、イメージ圧縮／
復元にかかる時間はファイル入出力時間に比較して無視
できる程小さい。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１、図２、図３は本発明の実施
形態を示すブロック図である。図１乃至図３を参照すれ
ば、本発明の記憶階層システムにおけるスワッピング処
理装置は、主記憶装置１０、スワップアウト処理手段１
１、アクセス速度が異なる２種類以上の二次記憶装置１
２、スワップファイル移動処理手段２１、プロセス情報
テーブル２２、二次記憶装置選択基準テーブル２３、そ
して、スワップイン処理手段３１を含む。尚、図１乃至
図３において、二次記憶装置１２は、上に位置するほど
アクセスタイムが低速であるものとする。

【０００８】図１乃至図３を使用して本発明の概略動作
から説明する。スワップアウト処理手段１１は、スワッ
プアウト対象プロセスを最もファイル確保が容易である
アクセス速度が比較的低速な二次記憶装置１２に、プロ
セスイメージを圧縮しながらスワップアウトする。スワ
ップアウト処理手段１１はスワップアウトが完了次第、
スワップファイル移動処理手段２１を起動する。スワッ
プファイル移動処理手段２１は、スワップファイルを移
動するか否かにつきプロセス情報テーブル２２と二次記
憶装置選択基準テーブル２３を参照することによって判
断し、ここで移動すると判断された場合、スワップファ
イルをより高速な二次記憶装置１２に移動させる。スワ
ップイン処理手段３１は、スワップイン対象プロセスの
スワップファイルから、プロセスイメージを復元しなが
らスワップインする。

【０００９】図４、図５、図６は、図１乃至図３に示す
本発明実施形態の動作を説明するために引用したフロー
チャートであり、それぞれ、スワップアウト処理手段１
１による処理手順、スワップファイル移動手段２１によ
る処理手順、スワップイン処理手段３１による処理手順
を示す。図７、図８も、図１乃至図３に示す本発明実施
形態の動作を説明するために引用した図であり、それぞ
れ、プロセス情報テーブル２２のデータ構造、二次記憶
装置選択基準テーブル２３のデータ構造を示す。図７に
おいて、プロセス情報テーブル２２は、プロセス（名）
毎、スワップ回数、ＣＰＵタイム、優先度情報がパラメ
ータ情報として１エントリを構成する。図８において、
二次記憶装置選択基準テーブル２３は、スワップ回数、
ＣＰＵタイム、優先度から成るパラメータ情報の組み合
わせによって二次記憶装置１２が選択される構成となっ
ている。

【００１０】以下、図４乃至図８を参照しながら図１乃
至図３に示す本発明実施形態の動作について詳細に説明
する。まず、ＯＳ（オペレーティングシステム）がスワ
ップアウト対象プロセスを決定し、スワップアウトの指
示を発する。このことにより、スワップアウト処理手段
１１は、スワップファイルを低速な二次記憶装置１２に
確保し（ステップＳ４１）、スワップ対象プロセスのイ
メージを圧縮しながらスワップアウトを行う（ステップ
Ｓ４２）。そして、スワップファイル移動処理手段２１
を起動する（ステップＳ４３）。ここで、低速な二次記
憶装置１２を使用するのは、容量あたりの単価が低く大
容量の装置が接続されているため、スワップファイルの
ような巨大なファイルの確保が容易なためである。イメ
ージを圧縮することでファイルサイズを小さくすればフ
ァイル入出力の時間を短縮できる利点がある。圧縮にか
かる時間は、ファイル入出力時間に比較して無視できる
程小さい。

【００１１】スワップファイル移動処理手段２１は、プ
ロセス情報テーブル２２と二次記憶装置選択基準テーブ
ル２３から、スワップファイルをより高速な二次記憶装
置１２に移動するか否かを判断する。ここで、移動する
と判断された場合、二次記憶装置選択基準テーブル２３
の該当する二次記憶装置１２にスワップファイルを移動
する。次に、ＯＳがスワップイン対象プロセスを決定し
スワップインの指示を出す。このことにより、スワップ
イン処理手段３１は、圧縮されたプロセスイメージを復
元しながらスワップインを行う。圧縮と同様、復元にか
かる時間はファイル入出力時間に比べて無視できる程小
さい。以上説明のように、スワップファイルを圧縮し、
ファイル確保が容易である低速な二次記憶装置１２上に
スワップアウトし、その後、より高速な二次記憶装置１
２上にスワップファイルを配置することでスワッピング
処理におけるファイル入出力に要する時間を削減し、こ
のことにより、スワッピングに要する時間を高速化でき
る。

【００１２】上述したスワップファイル移動処理手段２
１による処理の具体例を説明する。例として、ＯＳがプ
ロセス名“Ｐ０００９”をスワップアウトする場合につ
いて説明する。図７に示されるように、プロセス名“Ｐ
０００９”に該当するプロセス情報は、スワップアウト
回数が４回、ＣＰＵタイムが２３秒、優先度レベルが２
０であると仮定する。ＯＳによってスワップアウト対象
プロセスが“Ｐ０００９”と決定され、スワップアウト
処理手段１１が起動される。スワップアウト処理手段１
１は、プロセス“Ｐ０００９”を比較的低速な二次記憶
装置１２上にスワップアウトする。このとき、プロセス
“Ｐ０００９”のイメージを圧縮しながら二次記憶装置
１２上にスワップアウトする。プロセスイメージ圧縮の
方法については様々な手段が提案されており、ここでは
既存の方法を用いるものとする。

【００１３】スワップアウトが完了すればスワップファ
イル移動処理手段２１が起動される。スワップファイル
移動処理手段２１は、低速な二次記憶装置１２上にスワ
ップアウトされたプロセスについて、プロセス情報テー
ブル２２、二次記憶装置選択基準テーブル２３に設定さ
れた内容に従い、スワップファイルをより高速な二次記
憶装置に移動するか否かを判断する（ステップＳ５
３）。判断に先立ち、スワップファイル移動処理手段２
１は、プロセス情報テーブルから該当プロセス情報を取
得（ステップＳ５１）し、二次記憶装置選択基準テーブ
ルの内容と比較する（ステップＳ５２）。プロセス情報
テーブル２２から取得したスワップ回数、ＣＰＵタイ
ム、優先度情報から成るプロセス情報が、二次記憶装置
選択基準テーブル２３に設定されたスワップ回数、ＣＰ
Ｕタイム、優先度情報についての条件に合致（それぞ
れ、３回以上、１０秒以上、１５以上）して移動すると
判断された場合、スワップファイル移動処理手段２１
は、移動先の二次記憶装置１２上にスワップファイルを
確保し、ファイルをコピーする（ステップＳ５４）。そ
して、元のスワップファイルアドレスを書き換え、低速
な二次記憶装置１２上のスワップファイルを削除する
（ステップＳ５５）。

【００１４】ＯＳによってスワップイン対象プロセスが
プロセス“Ｐ０００９”と決定され、スワップイン処理
手段３１が起動されたとする。このとき、スワップイン
処理手段３１はスワップファイルの圧縮されたイメージ
を復元しながらスワップインを行う（ステップＳ６
１）。復元方法も圧縮方法と様々な方法が提案されてお
り、ここでは既存の方法を用いるものとする。尚、スワ
ップファイル移動処理中のプロセスにスワップイン要求
が発生した場合、最初のスワップファイルが存在する低
速な二次記憶装置１２からスワップインを行うものとす
る。

【００１５】以上説明のように本発明は、スワップアウ
ト処理に関し、スワップアウト処理手段がプロセスイメ
ージを圧縮しながらスワップファイル確保が容易である
比較的低速な二次記憶装置上に行ない、その後、スワッ
プファイル移動処理手段がスワップファイルをより高速
な二次記憶装置に移動させる。スワップインは、スワッ
プイン処理手段が圧縮されたプロセスイメージを復元し
ながら行う。この方法で二次記憶装置に確保するファイ
ルサイズを小さくし、かつ、スワッピングに要する時間
を短縮するものである。スワッピングにかかる時間の大
部分はファイル入出力時間であり，二次記憶装置が低速
である場合、イメージ圧縮／復元にかかる時間はファイ
ル入出力時間に比較して無視できる程小さい。

【００１６】

【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、スワ
ップファイルを圧縮してファイル確保が容易である低速
な二次記憶装置にスワップアウトし、高速な二次記憶装
置から復元しながらスワップインするため、プロセスス
ワッピングにかかるターンアラウンドタイムが改善さ
れ、廉価構成で性能向上がはかれる。低速な二次記憶装
置は記録密度あたりのコストが安価で大容量記憶装置と
して用いられるのが普通であり、また、圧縮、復元に要
する時間はファイル入出力時間と比較して無視できる程
小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態を示すブロック図である。

【図２】 本発明の実施形態を示すブロック図である。

【図３】 本発明の実施形態を示すブロック図である。

【図４】 図１に示すスワップアウト処理手段による動
作手順をフローチャートで示した図である。

【図５】 図２に示すスワップファイル移動処理手段に
よる動作手順をフローチャートで示した図である。

【図６】 図３に示すスワップイン処理手段による動作
手順をフローチャートで示した図である。

【図７】 本発明において使用されるプロセス情報テー
ブルのデータ構造の一例を示す図である。

【図８】 本発明において使用される二次記憶装置選択
基準テーブルのデータ構造の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０…主記憶装置、１１…スワップアウト処理手段、１
２…二次記憶装置、２１…スワップファイル移動処理手
段、２２…プロセス情報テーブル、２３…二次記憶装置
選択基準テーブル、３１…スワップイン処理手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主記憶装置と二次記憶装置から成る記憶
   階層システムにおいて、前記主記憶装置における、スワ
   ップアウトの対象となるプロセスイメージを圧縮しなが
   ら前記第１の二次記憶装置上にスワップアウトし、前記
   プロセス情報が格納されるプロセス情報テーブルを参照
   することにより、前記スワップアウトされたファイル
   を、前記第１の二次記憶装置よりアクセスタイムが速い
   第２の二次記憶装置に移動するか否かを決定し、前記主
   記憶装置におけるスワップインの対象となるプロセスを
   前記第２の二次記憶装置から復元しながらスワップイン
   することを特徴とする記憶階層システムにおけるスワッ
   ピング処理方法。
2. 【請求項２】 前記スワップファイルの移動は、プロセ
   ス毎、スワップ回数、ＣＰＵタイム、優先度の各情報を
   プロセス情報として持つプロセス情報テーブルから該当
   プロセス情報を取得し、二次記憶装置の選択基準と比較
   することによってスワップファイルを移動するか否か判
   断し、移動先となる前記第２の二次記憶装置上にファイ
   ルを確保して複写すると共に、元のスワップファイルの
   アドレスを更新して前記第１の二次記憶装置上にあるス
   ワップファイルを削除することを特徴とする請求項１に
   記載の記憶階層システムにおけるスワッピング処理方
   法。
3. 【請求項３】 主記憶装置と二次記憶装置から成る記憶
   階層システムにおいて、前記主記憶装置におけるスワッ
   プアウトの対象となるプロセスを前記第１の二次記憶装
   置へファイル圧縮しながらスワップアウトするスワップ
   アウト処理手段と、前記第１の二次記憶装置にあるスワ
   ップファイルを前記第１の二次記憶装置よりもアクセス
   タイムが速い第２の二次記憶装置へ移動するスワップフ
   ァイル移動手段と、前記主記憶装置に対してスワップイ
   ンの対象となるプロセスを前記第２の二次記憶装置から
   復元しながらスワップインするスワップイン処理手段と
   を有することを特徴とする記憶階層システムにおけるス
   ワッピング処理装置。
4. 【請求項４】 前記第１の二次記憶装置は磁気ディス
   ク、前記第２の二次記憶装置は、シリコンディスクから
   なることを特徴とする請求項３に記載の記憶階層システ
   ムにおけるスワッピング処理装置。