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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024016681
(43)【公開日】2024-02-07
(54)【発明の名称】演算処理装置及び演算処理方法
(51)【国際特許分類】
G06F 9/52 20060101AFI20240131BHJP
【ＦＩ】
G06F9/52 150Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022118978
(22)【出願日】2022-07-26
(71)【出願人】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100092978
【弁理士】
【氏名又は名称】真田 有
(74)【代理人】
【識別番号】100189201
【弁理士】
【氏名又は名称】横田 功
(72)【発明者】
【氏名】前田 宗則
(57)【要約】
【課題】ＲＣＵを用いたＣＰＵ間の同期時間を短縮する。
【解決手段】Read-Copy-Update（ＲＣＵ）を用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定し、クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラ１２３から実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う。
【選択図】図５
【解決手段】Read-Copy-Update（ＲＣＵ）を用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定し、クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラ１２３から実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Read-Copy-Update（ＲＣＵ）を用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定し、
前記クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラから実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う、
プロセッサを備える、演算処理装置。
前記クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラから実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う、
プロセッサを備える、演算処理装置。
【請求項2】
前記プロセッサは、前記クリティカルセクションを実行中と判定し、且つ、前記クリティカルセクションの開始が待機期間よりも前であると判定した場合に、前記メモリ解放処理又は前記メモリ再割り当て処理を行う、
請求項１に記載の演算処理装置。
請求項１に記載の演算処理装置。
【請求項3】
前記プロセッサは、前記メモリ解放処理又は前記メモリ再割り当て処理が安全でない場合には、トランザクション競合を発生させて、前記メモリ再割り当て処理をリトライさせる、
請求項１又は２に記載の演算処理装置。
請求項１又は２に記載の演算処理装置。
【請求項4】
Read-Copy-Update（ＲＣＵ）を用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定し、
前記クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラから実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う、
処理をコンピュータが実行する、演算処理方法。
前記クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラから実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う、
処理をコンピュータが実行する、演算処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、演算処理装置及び演算処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
スレッド間で同期を低オーバーヘッドで行うことができる技術として、Linux（登録商標） OS（Operating System）等で採用されているＲＣＵ（Read-Copy-Update）がある。
【0003】
ＲＣＵの典型的な応用例としてメモリ解放と再利用がある。あるスレッドがメモリ解放する際、直ちに解放するのではなく、全コアがその領域をアクセスしていないことを確認する処理のキューに入れておき、確認できたら解放することで、安全な再利用を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００３－３２３４１５号公報
【特許文献2】特開２０１１－４４１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、全コアがその領域をアクセスしていないことを確認するため、待機期間（Grace Period；ＧＰ）が終了するまで、メモリ解放処理を解放待ちキューに入れて待たなければならない。ＧＰ終了時より前に安全な解放が可能な場合には、無駄な待ち時間があるということである。これにより、メモリ枯渇などの要因になるおそれがある。
【0006】
１つの側面では、ＲＣＵを用いたＣＰＵ（Central Processing Unit）間の同期時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
１つの側面では、演算処理装置は、Read-Copy-Update（ＲＣＵ）を用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定し、前記クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラから実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う。
【発明の効果】
【0008】
１つの側面では、ＲＣＵを用いたＣＰＵ間の同期時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】ＲＣＵにおいて用いられるwriter側の疑似コードを例示する図である。
【図2】ＲＣＵにおけるＧＰ前倒し対策を説明する図である。
【図3】実施形態としての演算処理装置のハードウェア構成例を模式的に示すブロック図である。
【図7】実施形態としてのReaderトランザクションにおける割込みハンドラ処理を説明するフローチャートである。
【図8】実施形態としてのReaderトランザクションにおけるクリティカルセクションの終了処理を説明するフローチャートである。
【図14】変形例におけるメモリの分割処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
〔Ａ〕関連例
ＲＣＵは、共有データの読み出しと更新（及び再利用）をロックを使わずに並行実行できる方式である。
ＲＣＵは、共有データの読み出しと更新（及び再利用）をロックを使わずに並行実行できる方式である。
【0011】
ＲＣＵでは、更新（Update）における古いデータの除去（Removal）と再利用（Reclamation）とを時間的に分離し、そのために待機期間（ＧＰ；「猶予期間」と称されてもよい。）が設定される。また、ＲＣＵでは、Ｎ回目のＧＰ開始前に存在した全てのreader（リーダーサイド・クリティカルセクション実行者）が終了したことが検出されて、Ｎ回目のＧＰ終了を検出する手続きが行われる。
【0012】
共有メモリへのアクセス方法であるハードウェアトランザクショナルメモリ（ＨＴＭ）は、トランザクションという同期単位を持ち、トランザクション開始命令と終了命令とを持つ。
【0013】
トランザクション内で発行されたメモリwriteは、ＣＰＵコアローカルに保持されており、トランザクションcommitに成功したなら、atomic（＝不可分）にメインメモリに反映される。
【0014】
トランザクション同士が競合した場合には、トランザクション失敗となり、ＣＰＵコアローカルに保持されたメモリへの書き込みは全て破棄される（別言すれば、メインメモリには反映されない）。
【0015】
トランザクションの競合は、同じアドレスに対してwriteが別々のトランザクションで発生した場合、及び、同じアドレスに対してreadとwriteが別々のトランザクションで発生した場合に発生する。
【0016】
ＨＴＭにおいて用いられるアドレスは、実装上キャッシュブロック単位で管理される。したがって、厳密に同じアドレスでなくても競合は検出される。
【0017】
ＨＴＭは、読み出しキャッシュブロック集合を保持するread setと書き込みキャッシュブロック集合を保持するwrite setとを持つ。
【0018】
図１は、ＲＣＵにおいて用いられるwriter側の疑似コードを例示する図である。
【0019】
ＲＣＵでは、各コアのreaderは、静止状態（別言すれば、共有されているメモリにアクセスしていない状態）からクリティカルセクションを実行し、終われば静止状態に戻るという処理が繰り返される。writerは、全コアが静止状態を１回以上経験するまで符号Ａ１に示すsynchronize_rcuで待つ。
【0020】
図２は、ＲＣＵにおけるＧＰ前倒し対策を説明する図である。
【0021】
各コアのＲＣＵのreaderの論理的なクリティカルセクションは、rd_read_lock（符号Ｂ１）とrd_read_unlock（符号Ｂ２）とで挟まれた部分である。
【0022】
rd_read_unlockでは、静止状態への遷移を明示的にwriter側やＲＣＵスケジューラに通知しない。静止状態の検出は、プリエンプションを含めて、符号Ｂ３に示すコンテキストスイッチ（ＣＳ）の発生をＲＣＵスケジューラが確認することで行われる。
【0023】
符号Ｂ４に示すＧＰ前倒し対策＃１では、実施形態で後述する処理が実行される。一方、符号Ｂ５に示すＧＰ前倒し対策＃２は、論理的に静止状態だが、ＣＳが発生しないので静止状態として扱われない部分である。
【0024】
ＧＰ前倒し対策＃１では、論理的クリティカルセクション（rd_read_lockからrd_read_unlockまで）においてそもそも時間がかかっている。この区間で共有変数を含むメモリ領域を開放して、再利用処理が進行し、且つ／又は、別の処理で再割り当てされたとき、実際にwriteで破壊されるまでは問題にならない。
【0025】
〔Ｂ〕実施形態
以下、図面を参照して一実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、実施形態で明示しない種々の変形例や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本実施形態を、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、各図は、図中に示す構成要素のみを備えるという趣旨ではなく、他の機能等を含むことができる。以下、各図において同一の符号は同様の機能を有するため、その説明を省略する場合がある。
以下、図面を参照して一実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、実施形態で明示しない種々の変形例や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本実施形態を、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、各図は、図中に示す構成要素のみを備えるという趣旨ではなく、他の機能等を含むことができる。以下、各図において同一の符号は同様の機能を有するため、その説明を省略する場合がある。
【0026】
図３は、実施形態としての演算処理装置１のハードウェア構成例を模式的に示すブロック図である。
【0027】
コンピュータ装置１０は、演算処理装置１，ドライブ装置１５及び表示装置１６を備える。
【0028】
演算処理装置１は、プロセッサ１１，メモリ１２，ストレージデバイス１３及びネットワークデバイス１４を備える。プロセッサ１１，メモリ１２，ストレージデバイス１３，ネットワークデバイス１４，ドライブ装置１５及び表示装置１６は、バスで互いに通信可能に接続されてよい。
【0029】
プロセッサ１１は、例示的に、種々の制御や演算を行なう処理装置であり、メモリ１２に格納されたＯＳやプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。
【0030】
なお、種々の機能を実現するためのプログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ等）、ＤＶＤ（ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＤＶＤ－Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ－ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＨＤ ＤＶＤ等）、ブルーレイディスク、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供されてよい。そして、コンピュータ（本実施形態ではプロセッサ１１）は上述した記録媒体から図示しない読取装置を介してプログラムを読み取って内部記録装置または外部記録装置に転送し格納して用いてよい。また、プログラムを、例えば磁気ディスク，光ディスク，光磁気ディスク等の記憶装置（記録媒体）に記録しておき、記憶装置から通信経路を介してコンピュータに提供してもよい。
【0031】
種々の機能を実現する際には、内部記憶装置（本実施形態ではメモリ１２）に格納されたプログラムがコンピュータ（本実施形態ではプロセッサ１１）によって実行されてよい。また、記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータが読み取って実行してもよい。
【0032】
プロセッサ１１は、演算処理装置１全体の動作を制御する。プロセッサ１１は、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ１１は、例えばCentral Processing Unit（ＣＰＵ）やMicro Processing Unit（ＭＰＵ），Digital Signal Processor（ＤＳＰ），Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ），Programmable Logic Device（ＰＬＤ），Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）のいずれか一つであってもよい。また、プロセッサ１１は、ＣＰＵ，ＭＰＵ，ＤＳＰ，ＡＳＩＣ，ＰＬＤ，ＦＰＧＡのうちの２種類以上の要素の組み合わせであってもよい。
【0033】
メモリ１２は、例示的に、Read Only Memory（ＲＯＭ）及びRandom Access Memory（ＲＡＭ）を含む記憶装置である。ＲＡＭは、例えばDynamic RAM（ＤＲＡＭ）であってよい。メモリ１２のＲＯＭには、Basic Input/Output System（ＢＩＯＳ）等のプログラムが書き込まれてよい。メモリ１２のソフトウェアプログラムは、プロセッサ１１に適宜に読み込まれて実行されてよい。また、メモリ１２のＲＡＭは、一次記録メモリあるいはワーキングメモリとして利用されてよい。
【0034】
ストレージデバイス１３は、データを読み書き可能に記憶する装置であり、例えば、Serial Attached SCSI-Hard Disk Drive（ＳＡＳ－ＨＤＤ）１３３やSolid State Drive（ＳＳＤ）１３２，Storage Class Memory（ＳＣＭ）（不図示）が用いられてよい。
【0035】
ネットワークデバイス１４は、演算処理装置１をインターネットやLocal Area Network（ＬＡＮ），インターコネクト等のネットワークと接続し、このネットワークを介して図示しない外部装置と通信を行なうためのインタフェース装置である。ネットワークデバイス１４としては、例えば、有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ，Wireless Wide Area Network（ＷＷＡＮ）のネットワークの規格に対応する各種インタフェースカードを用いることができる。
【0036】
ドライブ装置１５は、記録媒体１５１が装着可能に構成される。ドライブ装置１５は、記録媒体１５１が装着された状態において、記録媒体１５１に記録されている情報を読み取り可能に構成される。本例では、記録媒体１５１は可搬性を有する。例えば、記録媒体１５１は、フレキシブルディスク、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は、半導体メモリ等である。
【0037】
表示装置１６は、液晶ディスプレイやOrganic Light-Emitting Diode（ＯＬＥＤ）ディスプレイ，Cathode Ray Tube（ＣＲＴ），電子ペーパーディスプレイ等であり、オペレータ等に対する各種情報を表示する。表示装置１６は不図示の入力装置と組み合わされたものでもよく、例えば、タッチパネルでもよい。
【0038】
【0039】
プロセッサ１１は、複数組（図４に示す例では２組）のプロセッサコア２１，キャッシュ管理機構１０１及びＬ１キャッシュ１０２を備える。プロセッサコア２１は、ピンダウンＨＴＭ機構１１１を備えてよい。
【0040】
プロセッサコア２１，キャッシュ管理機構１０１及びＬ１キャッシュ１０２の組は、キャッシュ一貫性ネットワーク１００を介して、メモリ１２及びキャッシュ一貫性制御機構１１０と接続される。キャッシュ一貫性制御機構１１０は、キャッシュ一貫性ネットワーク１００を介して、各Ｌ１キャッシュ１０２間の一貫性を制御する。
【0041】
ピンダウンＨＴＭ機構１１１，キャッシュ管理機構１０１及びＬ１キャッシュ１０２については、図６等を用いて後述する。
【0042】
【0043】
演算処理装置１は、ハードウェアとして、例えば、ピンダウンＨＴＭ機構１１１を含むプロセッサコア２１及びタイマー（又はPerformance Monitoring（ＰＭＯＭ；性能モニタ機構））１１２を備える。
【0044】
また、演算処理装置１は、ソフトウェアとして、例えば、投機的メモリ管理機構１２１，割込みハンドラ１２２及びＲＣＵスケジューラ１２３を備える。また、演算処理装置１は、ソフトウェアとして、例えば、ユーザプログラム１３１（ユーザプログラム＃１～＃３）を実行する。
【0045】
タイマー（又はＰＭＯＮ）１１２は、Reader-sideのユーザプログラム＃１に対して、締切時間又は命令数の設定を行う。
【0046】
また、タイマー（又はＰＭＯＮ）１１２は、ユーザプログラム＃１に対して、割込みを入れる。
【0047】
割込みハンドラ１２２は、ピンダウンＨＴＭ機構１１１に対して、ユーザプログラム＃１についてトランザクショナル読み込み及びピン設定を行う。
【0048】
割込みハンドラ１２２は、ＲＣＵを用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定する。
【0049】
ＲＣＵスケジューラ１２３は、ユーザプログラム＃１からＣＳ検出を行うと共に、Writer-sideのユーザプログラム＃２に対してＧＰ終了通知を行う。
【0050】
投機的メモリ管理機構１２１は、ユーザプログラム＃２から投機的メモリの返却を受け付ける。
【0051】
また、投機的メモリ管理機構１２１は、ピンダウンＨＴＭ機構１１１に対してトランザクショナル書き込みを行うと共に、ピンダウンＨＴＭ機構１１１からトランザクション失敗通知を受け取る。
【0052】
更に、投機的メモリ管理機構１２１は、ユーザプログラム＃３からメモリ割り当て要求を受けると共に、ユーザプログラム＃３に対してメモリ割り当てを行う。
【0053】
投機的メモリ管理機構１２１は、クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、ＲＣＵスケジューラ１２３から実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う。
【0054】
投機的メモリ管理機構１２１は、クリティカルセクションを実行中と判定し、且つ、クリティカルセクションの開始が待機期間（ＧＰ）よりも前であると判定した場合に、メモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を行ってよい。
【0055】
また、投機的メモリ管理機構１２１は、メモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理が安全でない場合には、トランザクション競合を発生させて、メモリ再割り当て処理をリトライさせてよい。
【0056】
【0057】
ＨＴＭは、競合を検出した際にメモリ書き換えを外部に漏らさず、複数アドレスのメモリ参照でき、競合発生時にキャッシュブロックのrequesterが競合で勝つ（requester-win）ポリシーが実装されている。これらの理由により、本実施形態では、プロセッサコア２１においてＨＴＭが使用されている。
【0058】
Read-SetとWrite-Setの増大からエントリPurgeが発生してもトランザクション失敗としないようにする必要がある。また、特定のアドレスを高優先度とすることで、purgeから保護し、そのアドレスに対する競合を必ず検出できるようにする必要がある。これらの理由により、本実施形態では、ＨＴＭの拡張が行われる。
【0059】
Read SetとWrite Setはハードウェア上に実装されており、リソースサイズは固定的であるのが通例である。
【0060】
そこで、キャッシュブロックに優先度を設定し、キャッシュブロックがあふれた場合は最低優先度のものをパージするよう、ピンダウンＨＴＭ機構１１１は、図６に示すような優先度キュー２１１～２１３を別に持ってよい。図６に示す例では、プロセッサコア２１からのrequest, Optional request, response data毎に優先度キュー２１１～２１３がそれぞれ割り当てられている。
【0061】
ピンダウンＨＴＭ機構１１１は、ＲＣＵのメモリ解放再割り当てについて、Readerとメモリ再割り当て機構（Updater）とのトランザクション競合を確実に検出し、競合発生時には常にUpdater側のみトランザクション失敗とする。
【0062】
また、ピンダウンＨＴＭ機構１１１は、Readerのクリティカルセクション途中からトランザクションを実行する手段を有してよく、Updaterの処理をトランザクションとし、トランザクション失敗で再割り当てをサスペンド又はリトライする手段を有してよい。
【0063】
ピンダウンＨＴＭ機構１１１は、Write setからエントリをpurgeするとき、キャッシュブロックのトランザクションTagをoffにし、通常のキャッシュブロックと同じ扱いとする。トランザクションでアクセスされているならばそのトランザクションを失敗させ、Write Back / Write Through / Write Combine等の動作を行う。
【0064】
図６において、キャッシュ管理機構１０１は、Read set Priority Queue及びWrite set Priority Queueを管理する。キャッシュ管理機構１０１は、キャッシュ一貫性ネットワーク１００を参照して、トランザクショナルキャッシュ１０２ａのレコードをselectし、selectしたレコードをレギュラーＬ１キャッシュ１０２ｂにおいてpurgeする。
【0065】
Readerトランザクションにおいて、クリティカルセクションは、rd_read_lock/rd_read_unlockで囲まれる。クリティカルセクションでは、全ての割込みを禁止せず、以下のトリップカウンタによる割込みは許可するようにしておく。これはrd_read_lock()の実装に依存する。
【0066】
クリティカルセクションの先頭でタイマー割込み又は実行命令数のトリップカウンタにより割込みが設定され（例えば、1秒や10^9カウント）、enableにされる。Intel（登録商標）製のプロセッサには、Performance Monitor Countersという性能モニタ用コントローラがあり、これを用いてＣＰＵコアに割込みを入れることができる。
【0067】
クリティカルセクションの終わりで、上記割込みがdisableされる。こうすることで、クリティカルセクションが短い場合にはロジックと性能に影響がなくなる。
【0068】
実施形態としてのReaderトランザクションにおける割込みハンドラ処理を、図７に示すフローチャート（ステップＳ１～Ｓ８）に従って説明する。
【0069】
割込みハンドラ１２２は、割込み先ＣＰＵがクリティカルセクション内を実行しているか否かを判定する（ステップＳ１）。
【0070】
割込み先ＣＰＵがクリティカルセクション内を実行していない場合には（ステップＳ１のＮＯルート参照）、割込みから復帰して（ステップＳ２）、Readerトランザクションにおける割込みハンドラ処理は終了する。
【0071】
割込み先ＣＰＵがクリティカルセクション内を実行している場合には（ステップＳ１のＹＥＳルート参照）、割込みハンドラ１２２は、クリティカルセクションの開始がＧＰよりも前か否かを判定する（ステップＳ３）。
【0072】
クリティカルセクションの開始がＧＰよりも前でない場合には（ステップＳ３のＮＯルート参照）、割込みから復帰して（ステップＳ４）、Readerトランザクションにおける割込みハンドラ処理は終了する。
【0073】
クリティカルセクションの開始がＧＰよりも前である場合には（ステップＳ３のＹＥＳルート参照）、割込みハンドラ１２２は、ＣＳカウンタのインクリメントを行う（ステップＳ５）。
【0074】
割込みハンドラ１２２は、トランザクションが開始されると、TX_begin（図２に示したＧＰ前倒し対策＃１）のコードを実行する（ステップＳ６）。なお、トランザクション失敗の想定は不要のため、フォールバックアドレス指定は不要である。
【0075】
割込みハンドラ１２２は、TX_read_address(data_addr)について引数のアドレス先を読み出し、キャッシュに載せ、当該のキャッシュブロックの優先度を高に上書きする（ステップＳ７）。なお、data_addrは、RCUで保護されている、現在アクセス中のデータ先頭のアドレスである。
【0076】
そして、割込みから復帰して（ステップＳ８）、Readerトランザクションにおける割込みハンドラ処理は終了する。
【0077】
次に、実施形態としてのReaderトランザクションにおけるクリティカルセクションの終了処理を図８に示すフローチャート（ステップＳ１１～Ｓ１３）に従って説明する。
【0078】
割込みハンドラ１２２は、Readerトランザクションの実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【0079】
Readerトランザクションの実行中でない場合には（ステップＳ１１のＮＯルート参照）、処理はステップＳ１３へ進む。
【0080】
一方、Readerトランザクションの実行中である場合には（ステップＳ１１のＹＥＳルート参照）、割込みハンドラ１２２は、トランザクションを終了し、TX_endのコードを実行する（ステップＳ１２）。
【0081】
割込みハンドラ１２２は、トランザクション用割込みdisableと設定削除を行う（ステップＳ１３）。そして、Readerトランザクションにおけるクリティカルセクションの終了処理は終了する。
【0082】
ここで、図１に示したwriter側の疑似コードを再び参照して、Updaterトランザクションの処理を説明する。
【0083】
Writerサイドの処理と同様に、Synchronize_rcu()はGPendを契機にサスペンド状態から復帰する。なお、GPendはCPUコアの一部がReaderトランザクションを開始したことで早まっている。
【0084】
kfreeは引数に解放されるべきアドレスpを受け取り、再割り当て用の管理構造に登録され、kmalloc注関数で割り当てられる。pが指すメモリブロックへの書き込みはReaderトランザクションの終了まで遅延される。なお、Linux（登録商標）にkfree/kmallocと同名の関数が存在するが、これらの実際の実装に依存するものではない。
【0085】
【0086】
メモリ解放、再割り当て、再使用の一連の処理でトランザクションとして実行されるべきところは、kfree / kmallocの実装に依存する。以下は一つの実施例として、kfree（符号Ｃ１）ではＣＰＵコアローカルに用意されたリングバッファの末尾にポインタpを格納し、kmalloc（符号Ｃ２）はリングバッファの先頭からポインタを取り出す実装がされているケースを開示する。
【0087】
【0088】
図１０において破線枠で囲われた部分が本実施形態における工夫点となる。
【0089】
図９に示したkmallocでは、リングバッファの先頭からポインタを取り出して呼び出し元に返す。一方、図１０に示す例では、Updaterトランザクションが開始され、pの指すアドレスに書き込みが行われる。
【0090】
Readerトランザクションは、Updaterに先だってアドレスpのキャッシュブロックがread setに高優先で入れられており、Readerトランザクションの終了前にPurgeされていることはない。
【0091】
アドレスpへの書き込み（ダミー）は、キャッシュブロックをInvalidateし、Readerトランザクションが存在するときは、Updaterトランザクションを失敗TXABORTにする。
【0092】
この結果、一旦取り出されたpは、kfree（図１０の太線枠）の呼び出しによって再度リングバッファの末尾に移動する。
【0093】
再帰的なkmallocの呼び出しにより、安全なポインタのみがkmallocの呼び出し元に返される。なお、安全なポインタとは、トランザクションが成功したポインタである。
【0094】
【0095】
図１１～図１３において、投機的メモリ管理機構１２１は、リングバッファ３に対して、それぞれ１つの読み出し位置及び書き込み位置を参照している。リングバッファ３の各領域には、メモリ３１（例えば、メモリａ，ｂ）が割り当てられているか、いずれのメモリ３１も割り当てられていない。
【0096】
図１１に示す例では、投機的メモリ管理機構１２１の読み出し位置はメモリａが割り当てられた領域を参照しており、書き込み位置はいずれのメモリ３１も割り当てられていない領域を参照している。
【0097】
図１２において、符号Ｄ１に示すように、メモリ割り当て要求時に、Readerがメモリａに対するクリティカルセクションの実行を終了していた場合には、メモリａがリングバッファ３から図５に示したユーザプログラム＃３に渡されて投機実行が行われる。そして、投機的メモリ管理機構１２１の読み出し位置は、メモリｂが割り当てられている領域に移動する。
【0098】
図１３において、投機的メモリ管理機構１２１は、メモリ割り当て要求時にReaderがメモリaに対するクリティカルセクションの実行中だった場合に、リングバッファ３の書き込み位置にメモリａを割り当てる。
【0099】
すなわち、メモリａへのdummy書き込みは投機失敗を引き起こし、これを検出してリングバッファ３の末尾にメモリａが戻される。その後、メモリｂに対して再帰的に割り当てて投機実行される。
【0100】
また、投機的メモリ管理機構１２１の書き込み位置は、リングバッファ３においていずれのメモリ３１も割り当てられていない領域に移動する。
【0101】
図１４は、変形例におけるメモリの分割処理を説明する図である。
【0102】
本変形例では、メモリを分割して再利用する方式（segregated memory management）が利用される。
【0103】
符号Ｅ１に示すように、1Kバイトメモリが512バイトx1、256バイトx1、128バイトx2に分割して管理される。
【0104】
このような場合に、符号Ｅ２に示すように、TX_read_address()が分割したアドレスに対して呼び出される。そして、kfreeにおいて、TX_read_address()が分割したリストにそれぞれつながれる。
【0105】
〔Ｃ〕効果
上述した実施形態における演算処理装置及び演算処理方法によれば、例えば以下の作用効果を奏することができる。
上述した実施形態における演算処理装置及び演算処理方法によれば、例えば以下の作用効果を奏することができる。
【0106】
割込みハンドラ１２２は、ＲＣＵを用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定する。投機的メモリ管理機構１２１は、クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、ＲＣＵスケジューラ１２３から実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う。
【0107】
これにより、ＲＣＵを用いたＣＰＵ間の同期時間を短縮することができる。具体的には、readerクリティカルセクションの実行時間に上限を設定し、その時間が経過した時点でクリティカルセクションが終わっていなければ投機的に終わったことにすることで、ＧＰ区間の上限を設定することができ、メモリ枯渇を改善することができる。
【0108】
投機的メモリ管理機構１２１は、クリティカルセクションを実行中と判定し、且つ、クリティカルセクションの開始が待機期間（ＧＰ）よりも前であると判定した場合に、メモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を行う。
【0109】
これにより、メモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で適切に行うことができる。
【0110】
投機的メモリ管理機構１２１は、メモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理が安全でない場合には、トランザクション競合を発生させて、メモリ再割り当て処理をリトライさせる。
【0111】
これにより、解放されたメモリが再利用される時点で投機的なクリティカルセクションの実行が終わっていることを確認することで、メモリの解放・再利用の処理とreaderのクリティカルセクション実行が並行実行され、全体の実行時間が短縮し、安全なメモリ割り当てを保証することができる。
【0112】
〔Ｄ〕その他
開示の技術は上述した実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
開示の技術は上述した実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
【0113】
〔Ｅ〕付記
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【0114】
（付記１）
Read-Copy-Update（ＲＣＵ）を用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定し、
前記クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラから実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う、
プロセッサを備える、演算処理装置。
Read-Copy-Update（ＲＣＵ）を用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定し、
前記クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラから実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う、
プロセッサを備える、演算処理装置。
【0115】
（付記２）
前記プロセッサは、前記クリティカルセクションを実行中と判定し、且つ、前記クリティカルセクションの開始が待機期間よりも前であると判定した場合に、前記メモリ解放処理又は前記メモリ再割り当て処理を行う、
付記１に記載の演算処理装置。
前記プロセッサは、前記クリティカルセクションを実行中と判定し、且つ、前記クリティカルセクションの開始が待機期間よりも前であると判定した場合に、前記メモリ解放処理又は前記メモリ再割り当て処理を行う、
付記１に記載の演算処理装置。
【0116】
（付記３）
前記プロセッサは、前記メモリ解放処理又は前記メモリ再割り当て処理が安全でない場合には、トランザクション競合を発生させて、前記メモリ再割り当て処理をリトライさせる、
付記１又は２に記載の演算処理装置。
前記プロセッサは、前記メモリ解放処理又は前記メモリ再割り当て処理が安全でない場合には、トランザクション競合を発生させて、前記メモリ再割り当て処理をリトライさせる、
付記１又は２に記載の演算処理装置。
【0117】
（付記４）
Read-Copy-Update（ＲＣＵ）を用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定し、
前記クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラから実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う、
処理をコンピュータが実行する、演算処理方法。
Read-Copy-Update（ＲＣＵ）を用いたスレッド間同期において、クリティカルセクションを実行しているか否かを判定し、
前記クリティカルセクションを実行中と判定した場合に、スケジューラから実行されるメモリ解放処理又はメモリ再割り当て処理を投機実行で行う、
処理をコンピュータが実行する、演算処理方法。
【0118】
（付記５）
前記クリティカルセクションを実行中と判定し、且つ、前記クリティカルセクションの開始が待機期間よりも前であると判定した場合に、前記メモリ解放処理又は前記メモリ再割り当て処理を行う、
処理を前記コンピュータが実行する、付記４に記載の演算処理方法。
前記クリティカルセクションを実行中と判定し、且つ、前記クリティカルセクションの開始が待機期間よりも前であると判定した場合に、前記メモリ解放処理又は前記メモリ再割り当て処理を行う、
処理を前記コンピュータが実行する、付記４に記載の演算処理方法。
【0119】
（付記６）
前記メモリ解放処理又は前記メモリ再割り当て処理が安全でない場合には、トランザクション競合を発生させて、前記メモリ再割り当て処理をリトライさせる、
処理を前記コンピュータが実行する、付記４又は５に記載の演算処理方法。
前記メモリ解放処理又は前記メモリ再割り当て処理が安全でない場合には、トランザクション競合を発生させて、前記メモリ再割り当て処理をリトライさせる、
処理を前記コンピュータが実行する、付記４又は５に記載の演算処理方法。
【符号の説明】
【0120】
１ ：演算処理装置
３ ：リングバッファ
１０ ：コンピュータ装置
１１ ：プロセッサ
１２，３１ ：メモリ
１３ ：ストレージデバイス
１４ ：ネットワークデバイス
１５ ：ドライブ装置
１６ ：表示装置
２１ ：プロセッサコア
１００ ：キャッシュ一貫性ネットワーク
１０１ ：キャッシュ管理機構
１０２ ：Ｌ１キャッシュ
１０２ａ ：トランザクショナルキャッシュ
１０２ｂ ：レギュラーＬ１キャッシュ
１１０ ：キャッシュ一貫性制御機構
１１１ ：ピンダウンＨＴＭ機構
１１２ ：タイマー又はＰＭＯＮ
１２１ ：投機的メモリ管理機構
１２２ ：割込みハンドラ
１２３ ：ＲＣＵスケジューラ
１３１ ：ユーザプログラム
１３２ ：ＳＳＤ
１３３ ：ＳＡＳ－ＨＤＤ
１５１ ：記録媒体
２１１～２１３：優先度キュー
３ ：リングバッファ
１０ ：コンピュータ装置
１１ ：プロセッサ
１２，３１ ：メモリ
１３ ：ストレージデバイス
１４ ：ネットワークデバイス
１５ ：ドライブ装置
１６ ：表示装置
２１ ：プロセッサコア
１００ ：キャッシュ一貫性ネットワーク
１０１ ：キャッシュ管理機構
１０２ ：Ｌ１キャッシュ
１０２ａ ：トランザクショナルキャッシュ
１０２ｂ ：レギュラーＬ１キャッシュ
１１０ ：キャッシュ一貫性制御機構
１１１ ：ピンダウンＨＴＭ機構
１１２ ：タイマー又はＰＭＯＮ
１２１ ：投機的メモリ管理機構
１２２ ：割込みハンドラ
１２３ ：ＲＣＵスケジューラ
１３１ ：ユーザプログラム
１３２ ：ＳＳＤ
１３３ ：ＳＡＳ－ＨＤＤ
１５１ ：記録媒体
２１１～２１３：優先度キュー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】