JP2008086027A - 遠隔要求を処理する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークルータを介して様々なタイプのノードにアクセスすることが可能なコンピュータネットワークにおいて、低速ノードへの要求の待ち時間が他のノードへの要求に影響を与えないようにする。
【解決手段】ＰＣＩネットワークアダプタは、各ノードに対する要求の個別処理を可能にする、各宛先ノードに関する固有のキューを確立し、遠隔読み出し／書き込み要求を要求の宛先ノードに関する連結リストに追加すべきか、それとも要求を拒否すべきかを決定する。宛先ノードに対するキューの要求の数が所定のしきい値より低くバッファ全体が満杯でないならば、要求はその宛先ノードに関する連結リストに追加される。さもなければ、要求は拒否される。書き込み要求について、要求が宛先ノードに関する連結リストに追加されるとき、そのノードに対する待ち状態の読み出し要求がもしあれば中止される。
【選択図】図２

Description

本発明は一般にコンピュータネットワーキングに関し、特に、コンピュータネットワーク上の読み出し及び書き込み要求の動的バッファリングに関する。

コンピュータネットワークでは、遠隔読み出し及び書き込み要求がネットワークルータを介して入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置から様々なノードのプロセッサに送信される。ノードはホストプロセッサとして構成されることがあり、この場合Ｉ／Ｏ装置が中央処理装置（ＣＰＵ）に接続される。また、ノードは非インテリジェントであることもあり、この場合Ｉ／Ｏ装置は単純にバスに接続される。各読み出しまたは書き込み要求は特定のノードに向けられ、各ノードは任意の与えられた時間内のトラフィックの量が固有である。その結果、ノードの中には他のノードより大きな待ち時間を有するものもある。全てのノードに対する要求が同じバッファを使用するならば、低速ノードがバッファを独占するため高速ノードに対する要求の待ち時間が増大することがあるが、これは、低速ノードのもの以外の要求があっても残りのバッファの空きがないためである。

同様に、キューイングシステムが先入れ先出し（ＦＩＦＯ）システムである場合、低速ノードに対する１つの要求によって、後続の全ての要求はそれが高速ノードに対するものであっても、待ち時間が増大する。

待ち時間を短縮する１つの方法はコンテキスト切替を使用することである。しかし、コンテキスト切替には、複雑な論理とコンテキストを格納する多量のメモリを使用する必要がある。

すなわち、各要求の待ち時間を最小化する形で読み出し／書き込み要求をバッファするシステムの必要が存在している。このバッファリングシステムによって、高速ノードに対する要求が低速ノードに対する要求によって影響されない動的キューイングが可能になる。

本発明には、動的キューの確立を通じて読み出し／書き込み要求を管理するＰＣＩ（周辺機器相互接続）ネットワークアダプタが含まれる。ＰＣＩネットワークアダプタは、各ノードに対する要求の個別処理を可能にする、各宛先ノードに対する固有のキューを確立する。この個別処理によって、低速宛先ノードのための遅延を伴わず、高速宛先ノードに対する要求を処理することによって要求の待ち時間を最小化する。

本発明の１つの実施形態では、システムには２つかそれ以上のＰＣＩネットワークアダプタに結合されるネットワークルータが含まれる。各ＰＣＩネットワークアダプタはＰＣＩバスに結合され、各ＰＣＩバスは１つかそれ以上の装置に結合される。装置はＰＣＩプロトコルを使用して互いに遠隔通信する。装置はＰＣＩネットワークアダプタを介して様々な宛先アドレスに読み出し／書き込み要求を送信する。ＰＣＩネットワークアダプタは、各読み出し／書き込み要求を要求の宛先ノードに関する連結リストに追加すべきか、それとも要求を拒否すべきかを決定する。ＰＣＩネットワークアダプタは、宛先ノードに関連する様々な待ち時間因子に基づいてこれを決定する。例えば、宛先ノードに対する待ち状態の要求の数が所定のしきい値より低くバッファ全体が満杯でないならば、要求はその宛先ノードに関する連結リストに追加される。さもなければ、要求は拒否される。書き込み要求について、要求が宛先ノードに対する連結リストに追加されるならば、そのノードに対する待ち状態の読み出し要求はもしあれば中止される。読み出し要求を中止することで、待ち状態の書き込み要求によって更新される前のデータにアクセスすることが防止される。

図１は、本発明によるシステム１００の好適実施形態の構成図である。この実施形態では、システム１００にはネットワークルータ１０３、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａ〜Ｃ、ＰＣＩバス１２０Ａ〜Ｃ、及び装置１１０Ａ〜Ｈが含まれる。

各装置１１０は従来のＰＣＩバス１２０に結合される。すなわち、この実施形態では、装置Ａ、Ｃ及びＤはＰＣＩバス１２０Ａに接続され、装置Ｂ及びＥはＰＣＩバス１２０Ｂに接続され、装置Ｆ、Ｇ及びＨはＰＣＩバス１２０Ｃに接続される。各ＰＣＩバス上に２つかそれ以上の装置１００が示されているが、当業者が認識するように、任意の１つのバスに接続される装置１００は、望ましい適用業務とシステム動作に応じて、それより少なくても多くてもよい。各ＰＣＩバス１２０は、従来のＰＣＩプロトコルと順序付け規則を実現するＰＣＩインタフェースを提供するＰＣＩネットワークアダプタ１３０に結合される。ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａ〜１３０Ｃはさらにネットワークルータ１０３に結合される。

各装置１１０Ａ〜１１０Ｈは、ディスプレイ、ディスク駆動装置、サウンドカードまたはＳＣＳＩアダプタといった従来のＰＣＩ装置である。また、装置１１０はネットワーク上の従来のワークステーションまたはパーソナルコンピュータであることもあり、またネットワーク全体であることもある。また、装置１１０は特殊なノードであることもある。例えば、装置１１０は１つかそれ以上の記憶装置に結合されるダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）装置またはディスクコントローラカードを備えるデータ貯蔵装置のこともある。装置１１０は、Ｉ／Ｏ装置のような非インテリジェントノードまたは、内蔵中央処理装置（ＣＰＵ）または何らかの種類のマイクロコンピュータユニットを有するインテリジェントノードのこともある。一言で言えば、装置１１０は多数の装置またはノード構成の任意の１つである。

ＰＣＩバスは、プロセッサをメモリ及び／または周辺装置と接続するためにコンピュータ産業で使用される一般的な拡張バスでよい。ＰＣＩネットワークアダプタ１３０は遠隔読み出し及び書き込み要求を受信及び処理する。ＰＣＩネットワークアダプタ１３０は以下図２の議論でさらに詳細に説明される。ネットワークルータ１０３は、インターネット、イントラネット、ローカルエリアネットワークまたは任意の他のネットワーク化環境上のデータ転送のために使用される任意の種類の従来のルータである。様々な装置は遠隔読み出し及び／または書き込み要求をＰＣＩバス１２０を介してＰＣＩネットワークアダプタ１３０に送信する。ネットワークアダプタ１３０は、以下論じられるアルゴリズムを使用して要求を処理する。次に要求はネットワークルータ１０３を介してそれぞれの宛先アドレスに送信される。この要求の処理によって、利用可能な宛先アドレスに送信される要求が、より低速または利用不可能な宛先アドレスに送信される要求によって遅延されないということが保証される。

図２は、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０の好適実施形態の構成図である。ＰＣＩネットワークアダプタ１３０には受信モジュール２０２、アルゴリズムエンジン２０４、応答モジュール２０６、送信モジュール２０８及び複数のキュー２１０が含まれる。受信モジュール２０２はアルゴリズムエンジン２０４に接続される。アルゴリズムエンジン２０４は応答モジュール２０６と送信モジュール２０８との両方に接続される。送信モジュール２０８には多数のキュー２１０が含まれる。受信モジュール２０２はネットワークルータ１０３を介して要求装置１１０からの読み出し及び／または書き込み要求を受信する。受信モジュール２０２はこうした要求をアルゴリズムエンジン２０４に転送する。アルゴリズムエンジン２０４は以下図３〜図６で論じられるアルゴリズムを使用して要求を処理する。アルゴリズムエンジン２０４はこうしたアルゴリズムに基づいて結果を生成しその結果を応答モジュール２０６に送信する。応答モジュール２０６は、アルゴリズムエンジン２０４によって生成される結果に基づいて応答を要求装置１１０に送信する。例えば、アルゴリズムエンジン２０４が書き込み要求を拒否すべきだと決定するならば、応答モジュール２０６は再試行通知を要求装置１１０に送信する。また、応答モジュール２０６は「要求受諾」メッセージまたは「読み出し要求中止」メッセージを送信する。こうした応答は以下さらに詳細に論じられる。アルゴリズムエンジン２０４は、読み出しまたは書き込み要求を受諾すべきだと決定するならば、要求を送信モジュール２０８に転送する。送信モジュール２０８は、受信装置１１０に関連する連結リストまたはキュー２１０に要求を追加する。この処理は、以下図７の説明で詳細に論じられる。次に送信モジュール２０８はキュー２１０の先頭の要求を関連する受信装置１１０に送信する。注意されたいが、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０中の要素はハードウェアまたは、ディスクのようなコンピュータ可読媒体上に格納されプロセッサによって実行されるソフトウェアとして実現される。

図３は、遠隔書き込み要求を受信及び処理する処理の好適実施形態の流れ図である。この実施形態では、書き込み要求には宛先アドレスとそのアドレスに書き込むべきデータとが含まれる。装置１１０Ａが装置１１０Ｂに書き込むべきデータを有していると想定する。装置１１０Ａがデータを装置１１０Ｂに送信する前に、装置１１０Ａは、装置１１０Ｂがデータを受け入れ可能であることを確認しなければならない。装置１１０Ａは、この場合、装置１１０Ｂに対する書き込み要求を送信することによってこれを達成する。ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ｂはこの書き込み要求を受信（３０２）し、その要求が新しい書き込み要求の基準を満足するかを判断（３０４）する。この基準は、データを受信する装置１１０Ｂの現在の能力に基づいており、以下図３の説明でさらに詳細に論じられる。要求が新しい書き込み要求の基準を満足している場合、装置１１０Ａに接続されるＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａは、ここでは装置１１０Ｂを含むノードである宛先ノードに関する連結リストに要求を追加（３０６）する。

要求が基準を満足していない場合、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａは要求を拒否（３１０）する。ＰＣＩネットワークアダプタ１３０によって使用されるＰＣＩプロトコルは再試行機能をサポートするので、拒否された要求はその要求に関する再試行指令に関連付けられる。ＰＣＩネットワークアダプタ１３０は書き込むべきデータを格納し、要求が受信ノードに関する基準を満足しているかを新たに評価する前に所定の期間待機する。ある数の再試行の後、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０は書き込み要求を中止する。この場合、送信装置は要求を再送して、上記の処理を繰り返さなければならない。

書き込み要求が宛先ノードに関する要求を満足し、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａが書き込み要求をその宛先ノードのキューに追加（３０６）した後、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａは競合する読み出し要求があればそれを中止（３０８）する。例えば、装置１１０Ａが装置１１０Ｂのキュー中で待ち状態になっている書き込み要求を有する場合、ＰＣＩアダプタ１３０Ａは、装置１１０Ｂについて待ち状態になっている読み出し要求があれば中止する。競合する読み出し要求を中止することによって、待ち状態の書き込み要求中のデータは、読み出しの前に要求されたファイルに確実に追加される。すなわち、読み出し要求は要求されたファイルの最新のバージョンだけにアクセスする。

図４は、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０が書き込み要求を拒否するかまたはそれをバッファに追加するかを決定する処理３０４の好適実施形態の流れ図である。上記で論じられた例と同様に、装置１１０Ａが装置１１０Ｂに書き込むべきデータを有していると想定する。ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａは装置１１０Ａからこのデータに対する書き込み要求を受信し、要求が新しい書き込み要求の基準を満足（３０４）しているかを決定する。この基準は、データを受信する装置１１０Ｂの現在の能力に基づいている。ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａが装置１１０Ａから書き込み要求を受信すると、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａは宛先ノードに対する全ての要求に関する連想ルックアップ（４０２）を行う。或いはまた、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａが、要求が到着するとカウントし、メモリ中に合計数を格納することでも良い。連想ルックアップによって決定される宛先ノードに対する要求の数が、基準を満足するためには所定のしきい値以下でなければならない。各ノードに対する許容可能な要求の最大数を決定することによって、システムの効率は最大化され、個々のノードがＰＣＩバス全体のバックログを形成することはなくなる。すなわち、宛先ノードに対する要求の数がしきい値を越えている場合、基準は満足されず（４０８）要求は拒否される。要求の数がしきい値を越えていなければ、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａは、バッファ中に空きがあるかを調べる（４０６）。バッファが一杯であれば、基準は満足されず（４０８）、たとえ宛先ノードに対する要求の数が所定のしきい値以下であっても書き込み要求は拒否される。バッファ中に空きがあれば、書き込み要求は受諾される。

図５は、読み出し要求を受信及び管理する処理の好適実施形態の流れ図である。装置１１０Ａが装置１１０Ｂに格納されたデータにアクセスまたはそれを読み出ししようとしていると想定する。装置１１０ＡはＰＣＩネットワークアダプタを介して読み出し要求を装置１１０Ｂに送信する。この実施形態では、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａは装置１１０Ａから読み出し要求を受信（５０２）する。読み出し要求が基準を満足する（５０４）ならば、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａは要求を宛先装置１１０Ｂの連結リストに追加（３０６）する。読み出し要求が基準を満足しないならば、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａは読み出し要求を拒否（５０６）し、再試行指令を装置１１０Ａに返送する。読み出し要求の管理のために必要な基準は次の段落で論じられる。

図６は、読み出し要求が必要な基準を満たすかを決定する処理の好適実施形態の流れ図である。読み出し／書き込みバッファが満杯（６０２）であれば、ＰＣＩネットワークアダプタ１３０は読み出し要求を拒否する。そうでない場合、要求は宛先装置１１０のキューに追加される。バッファはＰＣＩバス１２０によってサポートされる各装置１１０に対して必要なので、宛先装置１１０のキュー全体の長さは要求を拒否すべきかを決定する因子ではない。

図７は、新しい要求を所定の装置１１０Ａのキューに追加する処理の好適実施形態の流れ図である。ＰＣＩネットワークアダプタ１３０は、装置１１０Ａのキュー中の最後のパケットＬにアクセス（７０２）する。次にＰＣＩネットワークアダプタ１３０Ａは、パケットＬのヘッダ中の「次のパケット」アドレスを新しい要求のアドレスに設定（７０４）する。この方法で、新しい要求は装置１１０Ａの要求のキュー２１０に追加される。すると、新しいパケットはリスト中の最後のパケットとして認識され、その後の要求をキュー２１０中に正しい順序で配置することが可能になる。

上記の説明は本発明の１つの実施の形態にすぎず、非常に多くの修正と変形が、上記の議論に基づいて当業者に明らかであるが、それらは特許請求の範囲に記載した技術的思想および範囲内で可能である。

（付記１）少なくとも１つの連結リストを伴うバッファを含むネットワークアダプタを有するコンピュータネットワークシステムにおいて、遠隔要求を処理する方法であって、
第１装置から第２装置に対する要求を受信するステップと、
前記バッファが一杯でない場合、前記要求を前記第２装置に関する前記連結リストに追加するステップと、
前記バッファが一杯である場合、前記要求を拒否するステップとを含む方法。 （１）
（付記２）さらに、前記第２装置に対する前記要求を前記第２装置に関する前記連結リストから送信するステップを含む、付記１に記載の方法。

（付記３）前記要求が書き込み要求であり、前記方法がさらに、前記第２装置に関する前記連結リスト中の要求の数が所定のしきい値より多い場合前記要求を拒否するステップを含む、付記１に記載の方法。 （２）
（付記４）さらに、前記第２装置に対する前記要求を前記第２装置に関する前記連結リストから送信するステップを含む、付記３に記載の方法。

（付記５）さらに、競合する読み出し要求を拒否するステップを含む、付記３に記載の方法。 （３）
（付記６）第１装置から第２装置への遠隔読み出し及び書き込み要求を受信及び処理する装置であって、前記装置が、
前記要求を前記第１装置から受信する受信モジュールと、
少なくとも１つの連結リストを含むバッファであって、前記バッファが前記要求を受信するバッファと、
前記受信モジュール及び前記バッファに結合されるアルゴリズムエンジンであって、前記アルゴリズムエンジンが、前記バッファが一杯でない場合前記要求を前記第２装置に関する前記連結リストに追加し、前記バッファが一杯の場合前記要求を拒否するアルゴリズムエンジンとを備える装置。 （４）
（付記７）さらに、前記第２装置に対する前記要求を前記第２装置に関する前記連結リストから送信する送信モジュールを備える、付記６に記載の装置。

（５）
（付記８）前記要求が書き込み要求であり、前記アルゴリズムエンジンがさらに、前記第２装置に関する前記連結リスト中の要求の数が所定のしきい値より多い場合前記要求を拒否する、付記６に記載の装置。 （６）
（付記９）さらに、前記第２装置に対する前記要求を前記第２装置に関する前記連結リストから送信する送信モジュールを備える、付記８に記載の装置。

（付記１０）さらに、前記アルゴリズムエンジンからの結果に応答して競合する読み出し要求を拒否する、前記アルゴリズムエンジンに結合される応答モジュールを備える、付記８に記載の方法。 （７）
（付記１１）少なくとも１つの連結リストを伴うバッファを含むネットワークアダプタを有するコンピュータネットワークシステムにおいて、遠隔要求を処理するコンピュータに、
第１装置から第２装置に対する要求を受信し、
前記バッファが一杯でない場合、前記要求を前記第２装置に関する前記連結リストに追加し、
前記バッファが一杯である場合、前記要求を拒否するステップを実行させるためのコンピュータプログラム。 （８）
（付記１２）さらに、前記第２装置に対する前記要求を前記第２装置に関する前記連結リストから送信するステップを実行させる、付記１１に記載のコンピュータプログラム。

（付記１３）前記要求が書き込み要求であり、さらに、前記第２装置に関する前記連結リスト中の要求の数が所定のしきい値より多い場合前記要求を拒否するステップを実行させる、付記１１に記載のコンピュータプログラム。（９）
（付記１４）さらに、前記第２装置に対する前記要求を前記第２装置に関する前記連結リストから送信するステップを実行させる、付記１３に記載のコンピュータプログラム。

（付記１５）さらに、競合する読み出し要求を拒否するステップを実行させる、付記１３に記載のコンピュータプログラム。 （１０）

本発明を含むシステムの好適実施形態の構成図である。 ＰＣＩネットワークアダプタの好適実施形態の構成図である。 書き込み要求を受信及び処理する過程の好適実施形態の流れ図である。 書き込み要求を拒否すべきかバッファに追加すべきかを決定する処理の好適実施形態の流れ図である。 読み出し要求を受信及び管理する処理の好適実施形態の流れ図である。 読み出し要求が要求される基準を満たすかを決定する処理の好適実施形態の流れ図である。 新しい要求を宛先ノードに関する連結リストに追加する処理の好適実施形態の流れ図である。

Claims (9)

1. コンピュータネットワークに接続された第１装置から第２装置への遠隔要求を処理する遠隔要求処理方法であって、
   前記第１装置から前記第２装置に対する要求を受信するステップと、
   前記第１装置から前記第２装置に対する要求を受信した場合、前記第２装置に関する要求を格納するバッファが一杯であるか否かを判別するステップと、
   前記第１装置から前記第２装置に対する要求を受信した場合、前記第２装置に関する要求数が所定のしきい値より多いか否かを判別するステップと、
   前記バッファが一杯である、あるいは前記要求数が所定のしきい値より多いと判別された場合、前記第１装置から受信した前記第２装置に対する要求を拒否する一方、前記バッファが一杯ではなく且つ前記要求数が所定のしきい値より多くないと判別された場合には、前記第１装置から受信した前記第２装置に対する要求を前記バッファに追加するステップと、
   前記バッファに格納された前記第２装置に関する要求を、前記第２装置に送信するステップとを含む遠隔要求処理方法。
2. 前記遠隔要求処理方法において、
   前記第１装置から前記第２装置に対する要求を受信したとき、前記要求をカウントするステップを更に備え、
   前記要求数判別ステップでは、前記カウント要求数の合計数と前記所定のしきい値とを比較することを特徴とする、請求項１に記載の遠隔要求処理方法。
3. 第１装置から第２装置への遠隔要求を処理するネットワークアダプタであって、前記ネットワークアダプタが、
   前記要求を前記第１装置から受信する受信モジュールと、
   前記要求を受信する、前記第２装置に対応するバッファと、
   前記第１装置から前記第２装置に対する要求を受信した場合、前記第２装置についての要求数が所定のしきい値より多いか否かを判別する一方、前記バッファが一杯であるか否かを判別し、前記第２装置についての要求数が前記しきい値より多い場合、あるいは前記バッファが一杯である場合、前記受信した前記第１装置から前記第２装置に対する要求を拒否する処理手段と、
   前記第２装置に対する要求を前記第２装置に送信する送信モジュールと、を備えたことを特徴とするネットワークアダプタ。
4. 前記ネットワークアダプタにおいて、
   前記第１装置は複数設けられることを特徴とする、請求項３に記載のネットワークアダプタ。
5. 前記ネットワークアダプタは更に、
   前記第１装置から受信した前記第２装置に対する要求をカウントする手段と、
   前記カウント値を記憶するメモリとを備え、
   前記処理手段は、前記メモリに記憶されたカウント値に基づいて、前記受信した前記第１装置から前記第２装置に対する要求を拒否するか否かを判断することを特徴とする、請求項３または４に記載のネットワークアダプタ。
6. 前記ネットワークアダプタにおいて、
   前記第２装置は複数設けられ、
   前記バッファは、前記複数の第２装置のそれぞれに対して設けられることを特徴とする、請求項３に記載のネットワークアダプタ。
7. 複数の第１装置から第２装置への遠隔要求を処理するネットワークアダプタを構成するコンピュータに、
   第１装置から第２装置に対する要求を受信し、
   前記第１装置から前記第２装置に対する要求を受信した場合、前記第２装置についての要求を格納するバッファが一杯であるか否かを判定するとともに、前記第２装置についての要求数が所定のしきい値より多いか否かを判別し、
   前記判別の結果、前記バッファが一杯である場合、あるいは前記第２装置についての要求数が所定のしきい値より多い場合には前記要求を拒否する一方、前記バッファが一杯ではなく、且つ前記第２装置についての要求数が所定のしきい値より多くない場合には前記要求を前記バッファに追加し、
   前記第２装置に対する要求を前記第２装置に対して送信するステップを実行させるためのコンピュータプログラム。
8. 前記追加された要求に競合する要求がある場合には、前記競合する要求を中止するステップをさらに実行させることを特徴とする、請求項７に記載のコンピュータプログラム。
9. 前記追加された要求は書き込み要求であり、前記競合する要求は読み出し要求であることを特徴とする、請求項８に記載のコンピュータプログラム。

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