JP5739364B2 - 時刻管理装置、方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は計算機上の時刻を管理する技術に関し、特に、仮想環境におけるホストとゲストの時刻を管理する技術に関する。

ソフトウェアによるエミュレーションで現実の物理的な計算機（以下「物理計算機」という）上に仮想的な計算機（以下「仮想計算機」という）を構築する技術が知られている。これにより、計算機上にそれとは異なる環境の単一または複数の計算機があるかのように物理計算機を動作させることができる。

仮想計算機とその仮想計算機の動作基盤となる物理計算機を含む構成を仮想環境という。また、仮想計算機を動作させる物理計算機を含んだ基盤をホストと呼び、仮想計算機をゲストと呼ぶ。

一般に計算機は時刻を取得したり、時間を計測したりするために時計を備えており、仮想計算機も物理計算機と同様に時計を備えている必要がある。

物理計算機が備える時計はそのハードウェアによる時計である。また物理計算機では、そのハードウェアの時計とは別に、ホストのＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）がソフトウェア的にホストの時刻を管理している。

一方、仮想計算機の時計はハードウェアではなく、ソフトウェアによって実現される。具体的には、ホストＯＳが物理計算機の時計による時刻やホストＯＳによる時刻を基にしてエミュレーションで仮想計算機の時計を表現している。例えば、仮想計算機の時計が物理計算機の時計と同じ時刻を示すようにエミュレーションを行うことが考えられる。

上述のように仮想計算機の時計を物理計算機の時計あるいはホストＯＳによる時刻（ホストの時刻）を基に表現する場合、仮想計算機の時計による時刻はホストの時刻による影響を受けることになる。例えば、物理計算機の時計やホストＯＳによる時刻を変更すると仮想計算機の時計の時刻も変化してしまう。つまり、ホストの時刻から独立した時刻をゲストに持たせることができない。

また、上述のように、仮想計算機の時計が物理計算機の時計と同じ時刻を示すようにエミュレートされる場合、複数のゲストを構築したときにゲスト毎に異なる時刻を持たせることができない。

このように、ホストの時刻から独立した時刻をゲストにもたせることができないことや、ゲスト毎に異なる時刻を持たせることができないことは仮想環境の利用態様を制限することなる。例えば、あるシステムの試験と他のシステムのシミュレーションとを１つのホスト上で行うというように、複数の仮想計算機を１つの物理計算機上に統合した場合に各システムにおいて自由に時刻を変更できず、各システムの試験やシミュレーションに不都合が生じてしまう。

これに対して、特許文献１に開示された技術では、ホストの時刻とゲストの時刻のような複数の時刻を管理する方法として、各時刻の変更前と変更後の差分時間を記録することで、ある時刻が変更されたときに他の時刻に影響が及ばないようにしている。

特開２００９−０６４０７７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ホストと全てのゲストのそれぞれに上記時刻管理方法を適用する必要がある。ゲストＯＳにもその仮想環境に特有の時刻管理方法を適用する必要があり、その時刻管理方法を適用していない一般的なＯＳをゲストＯＳとして仮想環境に組み込むことが困難となる。

本発明の目的は、ゲストに仮想環境特有の時刻管理方法を適用しなくても、ゲストに他から独立した時計を提供することが可能な時刻管理技術を提供することである。

本発明の一態様による時刻管理装置は、ホストとゲストを含む仮想環境における時刻を管理するための時刻管理装置であって、ゲストの時計をエミュレートするホスト内に、ゲストに対応し、対応する当該ゲストについてのゲスト時計時刻を保持するゲスト時計時刻保持手段と、巡回する複数のカウンタ値を周期的に順次出力する周期カウンタと、ゲストと、当該ゲストのゲスト時計時刻を更新するタイミングを示すカウンタ値との対応関係を示す更新タイミングテーブルを保持する更新タイミング管理手段と、前記周期カウンタの出力が、前記更新タイミングテーブルに示されたカウンタ値になると、該カウンタ値に対応するゲストのゲスト時計時刻を更新するゲスト時計時刻更新手段と、を有している。

本発明によれば、ゲストに仮想環境特有の時刻管理方法を適用しなくても、ゲストに他から独立した時計を提供することが可能となる。

本実施形態による仮想環境の構成を示すブロック図である。 更新タイミングテーブルの一例を示す図である。 ゲスト時計時刻を更新する処理を示すフローチャートである。 ゲスト時計時刻を変更する処理を示すフローチャートである。 ゲスト時計時刻を読み込む処理を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る仮想環境の計算機システムについて図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態による仮想環境の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、仮想環境１０にはゲスト２０とホスト３０が含まれている。ゲスト２０は複数の場合がある。ホスト３０とゲスト２０を含む仮想環境１０における時刻管理について説明する。

ゲスト２０はゲストＯＳ上のゲスト時刻変更部２１、ゲストＯＳ時刻管理部２２、およびゲストＯＳ時刻補正部２３を有し、更に仮想計算機時計２４を有している。

ホスト３０はホストＯＳ上のゲスト時計時刻読み込み部３１、ゲスト時計時刻書き込み部３２、ゲストＯＳ時刻補正指示部３３、ゲスト時計時刻保持部３４、更新時間保持部３５、更新タイミング管理部３６、周期カウンタ３７、ゲスト時計時刻更新部３８、ホスト時刻変更部３９、ホストＯＳ時刻管理部３Ａ、およびホストＯＳ時刻更新部３Ｂを有し、更に物理計算機時計３Ｃを有している。

物理計算機時計３Ｃは実体のあるハードウェアの時計であるが、仮想計算機時計２４はホスト３０がエミュレートによってゲスト２０に提供する仮想的な時計である。また、ホスト３０にはホストＯＳ時刻を管理するホストＯＳ時刻管理部３Ａがあり、ゲスト２０にはゲストＯＳ時刻を管理するゲストＯＳ時刻管理部２２がある。ホストＯＳ時刻管理部３ＡはホストＯＳ時刻更新部３Ｂからのタイミング信号に同期してホストＯＳ時刻を刻んでいる。ホスト３０の物理計算機時計３Ｃの時刻（ホスト時計時刻）およびホストＯＳ時刻はホスト時刻変更部３９から変更することができる。また、ゲスト２０の仮想計算機時計２４の時刻（ゲスト時計時刻）およびゲストＯＳ時刻はゲスト時刻変更部２１から変更することができる。

ホスト３０にあるゲスト時計時刻保持部３４と更新時間保持部３５はゲスト２０に対応している。ゲスト２０が複数ある場合には、それに対応してゲスト時計時刻保持部３４および更新時間保持部３５も複数となる。

ゲスト時計時刻保持部３４は、対応するゲスト２０についてのゲスト時計時刻を保持する。

周期カウンタ３７は、ホストＯＳ時刻更新部３Ｂからのタイミング信号に同期してカウントアップするカウンタであり、巡回する複数のカウンタ値を周期的に順次出力する。具体的には、ホストＯＳ時刻更新部３Ｂは１秒間を刻むタイミング信号を出力しており、周期カウンタ３７は１秒ごとに１個ずつカウンタ値をアップする。周期カウンタ３７のカウンタ値は「９」まで行くと次は「０」に戻る。周期カウンタ３７がホストＯＳ時刻管理部３Ａに送っているのと同じタイミング信号で動作しているので、周期カウンタ３７の動作はホストＯＳ時刻管理部３Ａに同期している。

更新タイミング管理部３６は、ゲスト２０と、そのゲスト２０のゲスト時計時刻を更新するタイミングを示すカウンタ値との対応関係を示す更新タイミングテーブルを保持する。ゲスト２０が複数の場合、更新タイミングテーブルにおいて複数のゲスト２０の更新タイミングを複数のカウンタ値にできるだけ均等に分散させるのが好ましい。

図２は、更新タイミングテーブルの一例を示す図である。図２の例ではゲスト＃１〜＃３という３つのゲスト２０が存在し、それぞれのゲスト時計時刻を更新するタイミングは周期カウンタ３７のカウンタ値が「０」、「３」、「４」のタイミングである。

ゲスト時計時刻更新部３８は、周期カウンタ３７の出力が、更新タイミング管理部３６が保持している更新タイミングテーブルに示されたカウンタ値になると、ゲスト時計時刻保持部３４においてそのカウンタ値に対応するゲスト２０のゲスト時計時刻を更新する。

例えば、周期カウンタ３７のカウンタ値が「０」になると、ゲスト＃１のゲスト時計時刻が更新される。

このように本実施形態によれば、ホスト３０が各ゲスト２０の時計時刻をホスト時刻とは別に個々に管理するので、ホストおよび他のゲストの時刻から独立したゲストの時計を提供することができる。その際にゲスト２０が多数であっても、ホスト３０はゲスト時計時刻の更新タイミングを複数に分けて更新処理を実行するので、ゲスト時計時刻の更新によってプロセッサやホストＯＳに対する大きな処理負荷が短い時間に集中するのを防止することができる。

また、更新時間保持部３５は、対応するゲスト２０のゲスト時計時刻の次の更新タイミングにおける更新時間のデフォルト値として、周期カウンタの一巡に相当する時間を保持する。更新時間というのは、更新タイミングにゲスト時計時刻に加算する時間である。

ゲスト時計時刻書き込み部３２は、ゲスト２０からそのゲスト２０のゲスト時計時刻を所定の要求変更時間だけ変更することが要求されると、更新タイミングテーブルにおいてゲスト２０の更新タイミングを示すカウンタ値と周期カウンタ３７が出力しているカウンタ値とに基づいて、ゲスト２０の次の更新タイミングまでの残時間を算出し、要求変更時間と残時間を加算して更新時変更時間を算出する。残時間というのは、現時点から次の更新タイミングまでの時間である。そして、周期カウンタ３７が出力しているカウンタ値と、更新タイミングテーブルに示された更新タイミングとの差が残時間ということになる。更新変更時間というのは、更新タイミング管理部３６で管理されている更新タイミングにおいて変更させるべき時間である。そして更に、ゲスト時計時刻書き込み部３２は、更新時間保持部３５における更新時間をデフォルト値から、その更新時変更時間に書き換える。

そして、上記ゲスト時計時刻更新部３８は、ゲスト２０の更新タイミングになったら、ゲスト時計時刻を、更新時間保持部３５に保持されている更新時間だけ進行させる。

そのため、本実施形態によれば、ゲストの時計時刻の変更が要求された場合に、更新タイミングにおいて要求通りの時刻に変更できるように変更時間を更新タイミングに整合させて更新を実行するので、予め決められている更新タイミングに要求通りの更新を実行することができる。

また、ゲスト時計時刻読み込み部３１は、ゲスト２０からそのゲスト２０のゲスト時計時刻を読み込むことが要求されると、更新タイミングテーブルにおいてゲスト２０の更新タイミングを示すカウンタ値と周期カウンタ３７が出力しているカウンタ値とに基づいて、ゲスト２０の次の更新タイミングまでの残時間を算出する。更に、ゲスト時計時刻読み込み部３１は、ゲスト時計時刻保持部３４に保持されているゲスト２０のゲスト時計時刻と更新時間保持部３５に保持されているゲスト２０の更新時間との和から残時間を減算して得た値を出力する。

そのため、本実施形態によれば、ゲスト時計時刻の読み込みが要求されば場合、次の更新タイミングのゲスト時計時刻から、次の更新タイミングまでの残時を減算して出力するので、ゲスト時計時刻の更新タイミングとどのような時間関係のタイミングで読み込みが要求されても、正しいゲスト時計時刻を出力することができる。

また、ゲストＯＳ時刻補正指示部３３は、ゲスト時計時刻保持３４のゲスト時計時刻が更新される少なくとも一部のタイミングに同期して、ゲストＯＳ時刻をゲスト時計時刻に合わせる補正を前記ゲストに指示する。

ゲスト２０では、ゲストＯＳ時刻補正部２３は、ゲストＯＳ時刻補正指示手段からの指示に従って前記ゲストＯＳ時刻を補正する。

これにより、ゲストＯＳ時刻を定期的に正確な時刻に補正することができる。

図３は、ゲスト時計時刻を更新する処理を示すフローチャートである。

図３を参照すると、ホスト３０において周期カウンタ３７がカウントアップすると（ステップ１０１）、ゲスト時計時刻更新部３８が更新タイミング管理部３６の更新タイミングテーブルを検索し、更新タイミングが現在のカウンタ値と一致するゲスト２０を抽出する（ステップ１０２）。そして、ゲスト時計時刻更新部３８は更新時間３５を加算することによってゲスト時計時刻を更新する（ステップ１０３）。

図４は、ゲスト時計時刻を変更する処理を示すフローチャートである。

図４を参照すると、ゲスト２０においてゲスト時刻変更部２１から仮想計算機時計２４にゲスト時計時刻の変更が要求されると、仮想計算機時計２４からゲスト時計時刻書き込み部３２にその変更要求が入る（ステップ２０１）。ゲスト時刻書き込み部３２は、更新タイミングテーブルにおける更新タイミングを示すカウンタ値と周期カウンタが出力しているカウンタ値との差から、ゲスト２０の次の更新タイミングまでの残時間を算出する（ステップ２０２）。

続いて、ゲスト時刻書き込み部３２は、どれだけ時刻を進める、あるいは遅らせるかという要求変更時間と、ステップ２０２で算出した残時間とを加算して更新時変更時間を算出し（ステップ２０３）、更新時間保持部３５の更新時間を更新時変更時間に書き換える（ステップ２０４）。

その後にゲスト２０の更新タイミングが来ると、図３に示した更新処理によって、更新時変更時間がゲスト時計時刻に加算され、ゲスト時計時刻が変更される。

図５は、ゲスト時計時刻を読み込む処理を示すフローチャートである。

図５を参照すると、ゲスト２０からホスト３０にゲスト時計時刻を読み込む要求があると（ステップ３０１）、ホスト３０では、ゲスト時計時刻読み込み部３１が、更新タイミングテーブルにおける更新タイミングを示すカウンタ値と、周期カウンタ３７が出力しているカウンタ値との差から、ゲス２０トの次の更新タイミングまでの残時間を算出する（ステップ３０２）。

続いて、ゲスト時計時刻読み込み部３１は、ゲスト時計時刻保持部３４に保持されているゲスト時計時刻と、更新時間保持部３５に保持されている更新時間との和から、ステップ３０２で算出した残時間を減算し、得られたゲスト時計時刻をゲスト２０に出力する（ステップ３０３）。

実施例１としてゲスト時計時刻が更新されるときの処理の様子について説明する。ここでは図２の更新タイミングテーブルにおけるゲスト＃１のゲスト時計時刻の更新の様子を例示する。図２に示されているように、ゲスト＃１の更新タイミングは、周期カウンタ３７のカウント値が「０」になったときである。

周期カウンタ３７がカウントアップし、カウンタ値が「０」になると、ゲスト時計時刻更新部３８は、ゲスト＃１の更新タイミングが来たことを認識する。そして、ゲスト時計時刻更新部３８は、更新時間保持部３５から更新時間を取得し、ゲスト時計時刻保持部３４のゲスト時計時刻に加算する。ここでは更新時間は１０秒間であるとし、ゲスト時計時刻保持部３４に保持されているゲスト時計時刻が１２時（１２：００：００）であったとする。更新の結果、ゲスト時計時刻保持部３４のゲスト時計時刻は１２時００分１０秒になる。

実施例２としてゲスト時計時刻が変更されるとき処理の様子について説明する。ここでも図２のゲスト＃１のゲスト時計時刻の変更の様子を例示する。また、ここではゲスト時計時刻を１時間進めるという要求がなされたものとする。すなわち、要求変更時間が１時間（０１：００：００）である。

ゲスト２０からホスト３０にゲスト時計時刻の変更が要求されると、ゲスト時計時刻書き込み部３２は、更新タイミングテーブルにおいてゲスト＃１の更新タイミングを示すカウンタ値と、その時点で周期カウンタ３７が出力しているカウンタ値との差をゲスト＃１の次の更新タイミングまでの残時間として算出する。

ここでは更新タイミングテーブルにおけるゲスト＃１の更新タイミングを示すカウンタ値は「０」である。また、その時点で周期カウンタ３７が示しているカウンタ値が「７」であったとする。そうすると残時間は３秒間となる。

続いて、ゲスト時計時刻書き込み部３２は、要求変更時間と残時間を加算して更新時変更時間を算出し、更新時間保持部３５の更新時間をその値に書き換える。ここでは要求更新時間が１時間（０１：００：００）であり、残時間が３秒間（００：００：０３）なので、更新時変更時間は１時間３秒（０１：００：０３）となる。

その後に３秒間が経過して次の更新タイミングが来ると、ゲスト時計時刻更新部３８が更新時間保持部３５の更新時変更時間（０１：００：０３）を、ゲスト時計時刻保持部３４のゲスト時計時刻（１２：００：００）に、更新時変更時間（０１：００：０３）を加算する。その結果、ゲスト時計時刻は１３時３秒（０１：００：０３）となる

実施例３としてゲスト時計時刻を読み込みときの処理の様子について説明する。ここでも図２のゲスト＃１のゲスト時計時刻の読み込みの様子を例示する。

ゲスト２０からホスト３０にゲスト時計時刻の読み込みの要求がされると、ゲスト時計時刻読み込み部３１は、更新タイミングテーブルにおいてゲスト＃１の更新タイミングを示すカウンタ値と、周期カウンタ３７が出力しているカウンタ値との差をゲスト＃１の次の更新タイミングまでの残時間として算出する。

ここでは更新タイミングテーブルにおけるゲスト＃１の更新タイミングを示すカウンタ値は「０」である。また、その時点で周期カウンタ３７が示しているカウンタ値が「７」であったとする。そうすると残時間は３秒間となる。

続いて、ゲスト時計時刻読み込み部３１は、ゲスト時計時刻保持部３４に保持されているゲスト時計時刻と、更新時間保持部３５に保持されている更新時間との和を算出し、得られた値から残時間を減算し、その算出結果をゲスト２０に出力する。

ここでは、ゲスト時計時刻保持部３４に保持されているゲスト時計時刻が１２時（１２：００：００）であり、更新時間保持部３５に保持されている更新時間が１０秒間（００：００：１０）であるとする。よって、保持されているゲスト時計時刻と更新時間の和が１２時１０秒となり、そこから残時間の３秒（００：００：０３）を減算すると、出力さえるゲスト時計時刻は１２時７秒（１２：００：０７）となる。

以上、本発明の実施形態および実施例について述べてきたが、本発明は、これらの実施形態または実施例だけに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、これらの実施形態や実施例を組み合わせて使用したり、一部の構成を変更したりしてもよい。

１０…仮想環境、２０…ゲスト、２１…ゲスト時刻変更部、２２…ゲストＯＳ時刻管理部、２３…ゲストＯＳ時刻補正部、２４…仮想計算機時計、３０…ホスト、３１…ゲスト時計時刻読み込み部、３２…ゲスト時計時刻書き込み部、３３…ゲストＯＳ時刻補正指示部、３４…ゲスト時計時刻保持部、３５…更新時間保持部、３６…更新タイミング管理部、３７…周期カウンタ、３８…ゲスト時計時刻更新部、３９…ホスト時刻変更部、３Ａ…ホストＯＳ時刻管理部、３Ｂ…ホストＯＳ時刻更新部、３Ｃ…物理計算機時計

Claims (7)

1. ホストとゲストを含む仮想環境における時刻を管理するための時刻管理装置であって、
   ゲストの時計をエミュレートするホスト内に、
   ゲストに対応し、対応する当該ゲストについてのゲスト時計時刻を保持するゲスト時計時刻保持手段と、
   巡回する複数のカウンタ値を周期的に順次出力する周期カウンタと、
   ゲストと、当該ゲストのゲスト時計時刻を更新するタイミングを示すカウンタ値との対応関係を示す更新タイミングテーブルを保持する更新タイミング管理手段と、
   前記周期カウンタの出力が、前記更新タイミングテーブルに示されたカウンタ値になると、該カウンタ値に対応するゲストのゲスト時計時刻を更新するゲスト時計時刻更新手段と、
   を有する時刻管理装置。
2. 前記ホストに、
   ゲストに対応し、対応する当該ゲストのゲスト時計時刻の次の更新タイミングにおける更新時間のデフォルト値として、前記周期カウンタの一巡に相当する時間を保持する更新時間保持手段と、
   前記ゲストのゲスト時計時刻を所定の要求変更時間だけ変更することが要求されると、前記更新タイミングテーブルにおいて前記ゲストの更新タイミングを示すカウンタ値と前記周期カウンタが出力しているカウンタ値とに基づいて、前記ゲストの次の更新タイミングまでの残時間を算出し、前記要求変更時間と前記残時間を加算して更新時変更時間を算出し、前記更新時間保持手段における前記更新時間を前記デフォルト値から前記更新時変更時間に書き換えるゲスト時計時刻書き込み手段と、を更に有し、
   前記ゲスト時計時刻更新手段は、前記ゲストの更新タイミングになったら、前記ゲスト時計時刻を、前記更新時間保持手段に保持されている前記更新時間だけ進行させる、
   請求項１に記載の時刻管理装置。
3. 前記ホストに、
   前記ゲストのゲスト時計時刻を読み込むことが要求されると、前記更新タイミングテーブルにおいて前記ゲストの更新タイミングを示すカウンタ値と前記周期カウンタが出力しているカウンタ値とに基づいて、前記ゲストの次の更新タイミングまでの残時間を算出し、前記ゲスト時計時刻保持手段に保持されている前記ゲストのゲスト時計時刻と前記更新時間保持手段に保持されている前記ゲストの更新時間との和から前記残時間を減算して得た値を出力するゲスト時計時刻読み込み手段を更に有する、
   請求項２に記載の時刻管理装置。
4. 前記ホストに、
   前記ゲスト時計時刻保持手段のゲスト時計時刻が更新される少なくとも一部のタイミングに同期して、ゲストＯＳ時刻を前記ゲスト時計時刻に合わせる補正を前記ゲストに指示するゲストＯＳ時刻補正指示手段を更に有し、
   更に前記ゲストに、
   前記ゲストＯＳ時刻補正指示手段からの指示に従って前記ゲストＯＳ時刻を補正するゲストＯＳ時刻補正手段を有する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の時刻管理装置。
5. 前記ゲストが複数個あり、
   前記更新タイミング管理手段の前記更新タイミングテーブルは、前記複数のゲストの更新タイミングが複数のカウンタ値に分散されるように設定される、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の時刻管理装置。
6. ホストとゲストを含む仮想環境における時刻を管理するための時刻管理方法であって、
   ゲストの時計をエミュレートするホスト内において、
   ゲスト時計時刻保持手段が、ゲストについてのゲスト時計時刻を保持するステップと、
   周期カウンタが、巡回する複数のカウンタ値を周期的に順次出力するステップと、
   更新タイミング管理手段が、ゲストと、当該ゲストのゲスト時計時刻を更新するタイミングを示すカウンタ値との対応関係を示す更新タイミングテーブルを保持するステップと、
   ゲスト時計時刻更新手段が、前記周期カウンタの出力が、前記更新タイミングテーブルに示されたカウンタ値になると、該カウンタ値に対応するゲストのゲスト時計時刻を更新するステップと、を有する時刻管理方法。
7. コンピュータにホストとゲストを含む仮想環境における時刻を管理させるための時刻管理プログラムであって、
   ゲストの時計をエミュレートするホスト内において、
   ゲスト時計時刻保持手段が、ゲストについてのゲスト時計時刻を保持する手順と、
   周期カウンタが、巡回する複数のカウンタ値を周期的に順次出力する手順と、
   更新タイミング管理手段が、ゲストと、当該ゲストのゲスト時計時刻を更新するタイミングを示すカウンタ値との対応関係を示す更新タイミングテーブルを保持する手順と、
   ゲスト時計時刻更新手段が、前記周期カウンタの出力が、前記更新タイミングテーブルに示されたカウンタ値になると、該カウンタ値に対応するゲストのゲスト時計時刻を更新する手順と、をコンピュータに実行させるための時刻管理プログラム。
   

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