DE3779770T2 - Instandhaltung der verfuegbarkeit eines wiederanlauffaehigen datenbasissystems. - Google Patents

Instandhaltung der verfuegbarkeit eines wiederanlauffaehigen datenbasissystems.

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf transaktionsorientierte, fehlertolerante Systeme und insbesondere auf eine transaktionsorientierte Datenbank, die von einem aktiven Prozessor verwaltet wird und bei der die Umschaltung auf einen Ausweichprozessor erfolgen kann, der seinen Informationsstatus aus dem Protokoll des aktiven Prozessors abruft und zur Synchronisierung verwendet.
  • In der gleichzeitig anhängigen Europäischen Patentanmeldung 861119550, die am 13.05.87 unter der Patentnummer EP-A- 0221274 veröffentlicht wurde, wird ein Verfahren beschrieben, mit dem eine Umschaltung in einem wiederanlauffähigen Datenbanksystem zwischen einem Ausweichprozessor und einem eine Degradation erfahrenen aktiven Prozessor sichergestellt wird. Durch Umleiten der Rechenleistung des eine Degradation erfahrenen Prozessors auf einen Ausweich-prozessor wird die Verfügbarkeit des Datenbanksystems aufrechterhalten.
  • Wie jedoch im folgenden ausführlicher erläutert wird, besteht die Möglichkeit, daß der eine Degradation erfahrene Prozessor und der Ausweichprozessor noch gleichzeitig auf dieselbe Datenbank Bezug nehmen, obwohl die Steuerung mög-licherweise bereits an den Ausweichprozessor übergeben wurde. Um die Datenintegrität des Systems nach der Umschaltung zu gewährleisten, ist eine Verzögerung in der Verarbeitung durch den Ausweichprozessor erforderlich, bis Bezugnahmen oder Aktualisierungen durch den die Degradation erfahrenen Prozessors eingestellt sind.
  • In gemäß dem Stand der Technik ausgelegten Datenverarbeitungssystemen wird der gleichzeitige Zugriff auf gemeinsame Daten durch Serialisierung gelöst, die durch Verfahren wie Priorätenvergabe, Sperrung, Einreihungen in Warteschlangen oder Semaphors ermöglicht wird. Obwohl bei diesen Verfahren die Reihenfolge des Zugriffs erhalten bleibt, können diese Verfahren dennoch nicht die Datenintegrität gewährleisten, da einer der beiden Prozessoren die vom anderen Prozessor verwendeten Daten ändern könnte.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Aufrechterhaltung der Datenverfügbarkeit in einem Datenbanksystem mit Ausweich- und aktiven Prozessoren vorgestellt, wobei das System gestufte Speicherung- und Protokollmittel verwendet und durch die folgenden Schritte mittels eines Ausweichprozessors gekennzeichnet ist:
  • (a) Feststellen der Namen und Stellen der Datensatzelemente in einer gestuften Speicherung, die mittels des aktiven Prozessors aktualisiert werden können, und nach dem Übertragen des Steuerns von einem eine Degradation erfahrenen aktiven Prozessor auf den Ausweichprozessor Protokollieren der festgestellten Namen und Stellen,
  • (b) Feststellen, ob der eine Degradation erfahrene aktive Prozessor das Durchführen von Aktualisierungen zu einer gestuften Speicherung einstellt,
  • (c) nach der ersten Bezugnahme mittels des Ausweichprozessors auf jedes Datensatzelement in einer gestuften Speicherung, die mittels des aktiven Prozessors aktualisiert werden kann, Kopieren des mit Bezug versehenen Elements in einen Puffer, Umleiten nachfolgender Bezugnahmen aus einer gestuften Speicherung in die Pufferkopie, Protokollieren jeder Aktualisierung zu der Kopie, wobei die Schritte des Kopierens, Umleitens und Protokollierens solange wiederholt werden, bis eine Anzeige des eine Degradation erfahrenden aktiven Prozessors das Durchführen von Aktualisierungen zu einer gestuften Speicherung einstellt, und
  • (d) Zurückschreiben des Pufferinhalts in eine gestufte Speicherung, wenn der eine Degradation erfahrende aktive Prozessor das Durchführen von Aktualisierungen zu einer gestuften Speicherung einstellt.
  • Der Hauptvorteil, der aus der Anwendung dieses Verfahrens resultiert, ist eine minimale Unterbrechung der Verarbeitung in einem Datenbanksystem und die Aufrechterhaltung der Datenverfügbarkeit selbst dann, wenn der Prozessor eine Degradation erfährt.
  • Außerdem bietet diese Erfindung:
  • Ein Verfahren zum Aufrechterhalten der Datenverfügbarkeit in einem Datenbanksystem, das wieder in Anlauf gebracht werden kann, wobei das System gestufte Speicherung- und Protokollmittel verwendet und die Datenverfügbarkeit auf jene Datensätze ausgedehnt ist, die ihnen zugeordnete Zugriffsfehler aufweisen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • (a) entsprechend jedem Zugriffsfehler Erzeugen einer Übereinstimmung des beeinträchtigten Datensatznamens, der Stelle und der Fehlerart, Kopieren der beeinträchtigten Daten in eine andere Stelle in einer gestuften Speicherung und Protokollieren der Übereinstimmung und einer Kopie der beeinträchtigten Daten zu einer gestuften Speicherung, wobei das Protokollieren auch bei periodischen Prüfpunkten aufgerufen wird,
  • (b) Umleiten nachfolgender Bezugnahmen aus einer gestuften Speicherung in die Pufferkopie, Protokollieren jeder Aktualisierung zu der Kopie, wobei die Schritte des Kopierens, Umleitens und Protokollierens solange wiederholt werden, bis der Zugriffsfehler beseitigt wird,
  • (c) im Falle eines Systemwiederanlaufs Wiederherstellen der Übereinstimmung und der beeinträchtigten Daten aus dem Protokoll zu einer gestuften Speicherung, und
  • (d) Ausbessern des Fehlers durch gelungenes Zurückschreiben des Pufferinhalts in eine gestufte Speicherung.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
  • Fig. 1 eine grafische Darstellung mit der normalen Reihenfolge der Datenbankzugriffe bei einer Degradation des aktiven Prozessors gemäß dem Verfahren zeigt, das in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung beschrieben wird,
  • Fig. 2 eine grafische Darstellung mit der Reihenfolge der Datenbankzugriffe und Verbesserung der Systemverfügbarkeit zeigt, wenn das dieser Erfindung zugrundeliegende Verfahren in das System der zuvor genannten, gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung aufgenommen wird, und
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung des Systems, das in der zuvor eingereichten Patentanmeldung beschrieben und gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert wird.
  • Um das verbesserte Verfahren der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wird das Verfahren gemäß der oben genannten, zuvor eingereichten Patentanmeldung zunächst kurz beschrieben.
  • Fig. 1 veranschaulicht die Ereignisse unmittelbar vor und nach einer Umschaltung im System der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung. Vor der Degradation mußte der aktive Prozessor n Aktualisierungen V1, V2, ..., Vn in der Datenbank vornehmen. Dementsprechend wurden die Protokolleinträge L1, L2, ..., Ln der entsprechenden Aktualisierungen zuerst in das Protokoll geschrieben, so wie dies gemäß dem Protokoll zur "Schreibpufferprotokollierung" erforderlich ist.
  • Das Protokoll zur Schreibpufferprotokollierung entspricht dem Stand der Technik (siehe US-Patent 4.507.751, Gawlick et al, "Method and Apparatus for Logging Journal Data Using a Log Write Head Data Set") und wird von IMS zur Gewährleistung der Wiederherstellbarkeit von Aktualisierungen in der Datenbank verwendet.
  • Als der aktive Prozessor zum Zeitpunkt td eine Degradation erfuhr, wurde er daran gehindert, in das Protokoll zu schreiben. Da die Einträge L1, L2,..., Ln bereits protokolliert wurden, konnte der alte aktive Prozessor immer noch V1, V2, ..., Vn in die Datenbank schreiben. Zur Aufrechterhaltung der Datenintegrität konnten Aktualisierungen in der Datenbank vom Ausweichprozessor erst nach dem Zeitpunkt tp vorgenommen werden, als der die Degradation erfahrende Prozessor den Schreibvorgang für V1, V2, ..., Vn in der Datenbank beendet hatte. Daher muß die Verarbeitung durch den Ausweichprozessor und folglich die Verfügbarkeit des Datenbanksystems bis zum Zeitpunkt tp hinausgezögert werden.
  • Da die Anzahl n der Aktualisierungen in der Regel sehr hoch ist, kann die Verarbeitungsverzögerung (d.h. die Zeit zwischen td und tp) beträchtlich sein. Obwohl die Erfindung der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung eine kontinuierliche Verfügbarkeit des Datenbanksystems bietet, ist eine Verbesserung erforderlich, durch welche die Verarbeitung durch den Ausweichprozessor unmittelbar nach der Umschaltung beginnen kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung und gemäß Fig. 2 verfolgt der Ausweichprozessor die Datensatzelemente Da, Db, ..., Dx, die mittels des aktiven Prozessors aktualisiert werden können. Wenn der Ausweichprozessor auf ein Datensatzelement Dx Bezug nehmen muß, das zu den von dem degradierten Prozessor aktualisierbaren Datensatzelementen gehört, erstellt es ein Abbild von Dx in seinem Puffer und leitet alle Bezugnahmen auf dieses Abbild um. Wenn der eine Degradation erfahrende Prozessor den Schreibvorgang V1, V2, .., Vn in der Datenbank zum Zeitpunkt tp abgeschlossen hat, wird das Abbild von Dx in die Datenbank zurückgeschrieben. Durch Umleiten von Bezugnahmen auf Dx in das Pufferabbild kann die Verarbeitung durch den Ausweichprozessor unmittelbar nach der Umschaltung zum Zeitpunkt td beginnen.
  • Fig. 3 zeigt das in der zuvor genannten, gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung beschriebene System mit den Modifikationen gemäß der vorliegenden Erfindung. Durch Bezugnahme auf die Beschreibung der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung wird diese zum Bestandteil dieser Patentschrift.
  • Die Verfolgung der Pufferelemente, die von dem aktiven Prozessor 101 aktualisiert werden können, wird ausführlich in den Abschnitten mit der Überschrift "DL/I 'indoubt' buffer tracking/reduction" und "Fast Path 'indoubt' buffer reduction" beschrieben. Kurz zusammengefaßt bedeutet dies:
  • Wenn der Ausweichprozessor 102 das Protokoll 103 des aktiven Prozessors 101 während der Verfolgungsphase liest, verwendet es die Protokollinformationen zur Verwaltung einer Gruppe verketteter Speicherteilbereichstabellen 105. Jede Speicherteilbereichstabelle 105 wird zur Verfolgung von Puffern eines DL/I-Speicherteilbereichs verwendet, der "nicht festgeschriebene" Datenänderungen für den zugehörigen ISAM/OSAM oder VSAM-Speicherteilbereich enthält; zudem beinhaltet sie Einträge, von denen jeder den Namen und die Stelle eines Datensatzelements zusammen mit einer modifizierenden PST- (Region) Bitmap enthält. Jedes Bit in der modifizierenden PST-Bitmap kennzeichnet eine PST (Region), durch die das Datensatzelement aktualisiert werden kann. Bei der Schnellen Verarbeitungsmethode verwaltet der Ausweichprozessor 102 ein Bit für "Schreibvorgang anstehend" in dem DMHR-Block (ein mit dem Puffer verknüpfter Steuerblock) eines entsprechenden kritischen Schnellen Steuerintervalls, in dem eine Vorwärtswiederherstellung erforderlich ist.
  • In den bislang beschriebenen IMS/VS-Systemen ist jede Datenbank mit einem Datenverwaltungsblockverzeichnis, im folgenden als DDIR bezeichnet, verknüpft, das in gemäß dem Stand der Technik ausgelegten IMS/VS-Systemen zur Speicherung von Informationen verwendet wird, die sich auf Datenbankzugriffe beziehen. Vor dem Zugriff auf ein Datensatzelement werden die Informationen aus dem DDIR zuerst von IMS überprüft.
  • Bei der Umschaltung untersucht der Ausweichprozessor jede Speicherteilbereichstabelle, die während der Verfolgungsphase verwaltet wurde. Für jeden Eintrag in einer Speicherteilbereichstabelle, die eine modifizierende PST-Bitmap ungleich Null besitzt, wird ein Steuerblock, der im folgenden als EEQE (Extended Error Queue Element) bezeichnet wird, erstellt und in eine Kette eingefügt, auf die das entsprechende DDIR verweist. Der Prozeß der Erstellung und Verkettung von EEQEs ausgehend von einem DDIR ist dem Fachmann auf dem Gebiet IMS/VS geläufig.
  • Bei der Erstellung eines EEQE werden der Name und die Stelle des Datensatzelements, für die ein EEQE erstellt wird, protokolliert, um seine Wiederherstellbarkeit im Falle eines Systemausfalls zu gewährleisten.
  • Wenn der Ausweichprozessor nach der Umschaltung auf ein Datensatzelement einer Datenbank zugreifen muß, greift er in den bislang beschriebenen IMS/VS-Systemen zuerst auf das entsprechende DDIR zu. Ausgehend von diesem DDIR sucht der Ausweichprozessor nach einem EEQE, das dem Datensatzelement entspricht, und führt - abhängig von dem Ergebnis der Suche - eine der folgenden Funktionen aus:
  • (a) Normal, kein EEQE gefunden - Das Datensatzelement kann nicht vom degradierten Prozessor aktualisiert werden. Bezugnahmen auf das Datensatzelement werden direkt in der Datenbank vorgenommen.
  • (b) EEQE gefunden, erste Bezugnahme - Der Ausweichprozessor nimmt erstmals Bezug auf das Datensatzelement, das vom degradierten Prozessor aktualisiert werden kann. Der Ausweichprozessor speichert das Datensatzelement zurück und kopiert es in einen Puffer des Erweiterten Kontrollservicebereichs, der im folgenden als ECSA für Extended Control Service Area bezeichnet wird. ECSA ist ein Arbeitsbereich, der von der Erweiterten MVS-Architektur (XA) bereitgestellt wird. Das Verfahren des Zurückspeicherns und Kopierens eines Datensatzelements ist dem Fachmann auf dem Gebiet IMS/VS geläufig. Die Adresse des Pufferbereichs, in dem sich das Abbild befindet, wird in dem EEQE gespeichert, so daß alle nachfolgenden Bezugnahmen auf das Datensatzelement in diesen Pufferbereich umgeleitet werden können.
  • (c) EEQE gefunden, nicht die erste Bezugnahme - Der Ausweichprozessor hat bereits zuvor auf das Datensatzelement Bezug genommen, das vom degradierten Prozessor aktualisiert werden kann, und folglich wurde ein Abbild des Datenelements bereits in dem ECSA-Arbeitsbereich erstellt. Die Adresse des Abbilds wird aus dem EEQE abgerufen. Bezugnahmen auf die bzw. Aktualisierungen der Datensatzelemente werden dann in das Abbild des Datensatzelements im ECSA umgeleitet. Um die Wiederherstellbarkeit bei einem Ausfall des Ausweichprozessors zu ermöglichen, werden alle in den Abbildern vorgenommenen Aktual isierungen protokolliert.
  • In den gemäß dem Stand der Technik ausgelegten IMS/VS- Systemen wurde dem Bediener nach Beendigung der Aktualisierungen durch den eine Degradation erfahrenden Prozessor eine entsprechende Nachricht angezeigt.
  • Wenn der Ausweichprozessor gemäß dieser Erfindung darüber informiert wird, daß der eine Degradation erfahrende Prozessor alle E/A-Vorgänge in der Datenbank abgeschlossen hat, kopiert er anschließend das Abbild jedes Datensatzelements aus dem ECSA zurück in die Datenbank.
    • Datenverfügbarkeit bei Zugriffsfehlern
  • Aus den bisherigen Ausführungen sollte ersichtlich sein, daß das Verfahren zur Verwendung eines EEQE für die Umleitung aller Bezugnahmen in eine erzeugte Pufferkopie nicht nur zur Aufrechterhaltung der Verfügbarkeit der Datenbank bei einer Umschaltung auf einen anderen Prozessor verwendet werden kann, sondern dieses Verfahren auch zur Aufrechterhaltung der Systemverfügbarkeit eines Datenbanksystems im Falle eines Zugriffsfehlers in der Datenbank geeignet ist.
  • Wenn während der Bezugnahme auf ein Datensatzelement ein Zugriffsfehler in der Datenbank auftritt, wird ein EEQE erstellt und in eine Kette eingefügt, auf die das DDIR der Datenbank verweist. Eine Kopie des betroffenen Datensatzelements wird anschließend erstellt und in den Erweiterten Kontrollservicebereich (ECSA) des IMS kopiert. Die Erstellung des EEQE wird zusammen mit dem Namen und der Stelle des betroffenen Datensatzelements protokolliert, um die Wiederherstellbarkeit zu gewährleisten. Wenn Bezugnahmen auf die bzw. Aktualisierungen der betroffenen Datensatzelemente erforderlich sind, bewirkt das EEQE, auf das mit der entsprechenden Anforderung des DDIR zugegriffen wird, daß die Bezugnahmen in die Pufferkopie des Datensatzelements in dem ECSA-Bereich umgeleitet werden. Wenn eine Aktualisierung des betroffenen Datensatzelements vorgenommen wird, wird diese zur Gewährleistung der Wiederherstellbarkeit ebenfalls protokolliert.
  • Wenn das IMS während des normalen Betriebs erfolgreich in den Datenbankbereich schreiben kann, der zuvor von einem Zugriffsfehler betroffen war, wird das Datensatzelement ausgebessert und in den gestuften Speicher zurückkopiert.

Claims (2)

1. Verfahren zum Aufrechterhalten der Datenverfügbarkeit in einem Datenbanksystem mit Ausweich- und aktiven Prozessoren, wobei das System gestufte Speicherung- und Protokollmittel verwendet, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte mittels eines Ausweichprozessors:
(a) Feststellen der Namen und Stellen der Datensatzelemente in einer gestuften Speicherung, die mittels des aktiven Prozessors aktualisiert werden können, und nach dem Übertragen des Steuerns von einem eine Degradation erfahrenen aktiven Prozessor auf den Ausweichprozessor Protokollieren der festgestellten Namen und Stellen,
(b) Feststellen, ob der eine Degradation erfahrene aktive Prozessor das Durchführen von Aktualisierungen zu einer gestuften Speicherung einstellt,
(c) nach der ersten Bezugnahme mittels des Ausweichprozessors auf jedes Datensatzelement in einer gestuften Speicherung, die mittels des aktiven Prozessors aktualisiert werden kann, Kopieren des mit Bezug versehenen Elements in einen Puffer, Umleiten nachfolgender Bezugnahmen aus einer gestuften Speicherung in die Pufferkopie, Protokollieren jeder Aktualisierung zu der Kopie, wobei die Schritte des Kopierens, Umleitens und Protokollierens solange wiederholt werden, bis eine Anzeige des eine Degradation erfahrenen aktiven Prozessors das Durchführen von Aktualisierungen zu einer gestuften Speicherung einstellt, und
(d) Zurückschreiben des Pufferinhalts in eine gestufte Speicherung, wenn der eine Degradation erfahrene aktive Prozessor das Durchführen von Aktualisierungen zu einer gestuften Speicherung einstellt.
2. Ein Verfahren zum Aufrechterhalten der Datenverfügbarkeit in einem Datenbanksystem, das wieder in Anlauf gebracht werden kann, wobei das System gestufte Speicherung - und Protokollmittel verwendet und die Datenverfügbarkeit auf jene Datensätze ausgedehnt ist, die ihnen zugeordnete Zugriffsfehler aufweisen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
(a) entsprechend jedem Zugriffsfehler Erzeugen einer Übereinstimmung des beeinträchtigten Datensatznamens, der Stelle und der Fehlerart, Kopieren der beeinträchtigten Daten in eine andere Stelle in einer gestuften Speicherung und Protokollieren der Übereinstimmung und einer Kopie der beeinträchtigten Daten zu einer gestuften Speicherung, wobei das Protokollieren auch bei periodischen Prüfpunkten aufgerufen wird,
(b) Umleiten nachfolgender Bezugnahmen aus einer gestuften Speicherung in die Pufferkopie, Protokollieren jeder Aktualisierung zu der Kopie, wobei die Schritte des Kopierens, Umleitens und Protokollierens solange wiederholt werden, bis der Zugriffsfehler beseitigt wird,
(c) im Falle eines Systemwiederanlaufs Wiederherstellen der Übereinstimmung und der beeinträchtigten Daten aus dem Protokoll zu einer gestuften Speicherung und
(d) Ausbessern des Fehlers durch gelungenes Zurückschreiben des Pufferinhalts in eine gestufte Speicherung.
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