JP2001109642A - クラスタシステム、及びそのデータ複写方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】共有ディスクを備えないクラスタシステムにお
いて、主系サーバの故障中でも、データ更新を継続して
実行できる。 【解決手段】ＯＳ３４のファイルシステム・デバイスド
ライバ３６の上層に書込み検知ドライバプログラム３４
を設け、主系サーバ１４において、アプリケーションプ
ログラム２２からローカルディスク２８に対して書込み
要求が発生され、書込み検知ドライバプログラム３４が
正常に書込みがなされたことを検知すると、書込み検知
ドライバプログラム３４に接続されるデータ複写プログ
ラム３２は従系サーバ１６のデータ複写プログラム５２
を用いて従系サーバ１６のローカルディスク４８に対し
て同様に書込みを実行させる。主系サーバ１４が故障し
た場合は、従系サーバ１６がローカルディスク４８への
書込み処理を続行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数のサーバ計算機
からなるクラスタシステムに関し、特に共有ディスクを
備えないクラスタシステムのデータの複写方法及びその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、クライアント・サーバシステムに
おいてサーバの可用性を高めるために複数のサーバを設
け、いずれか１つのサーバを主系サーバ（稼動系サー
バ）とし、残りのサーバを従系サーバ（待機系サーバ）
として構成したクラスタシステムが実現されている。

【０００３】このようなクラスタシステムにおいて、主
系サーバで障害が発生した場合には、主系サーバで処理
されていたプログラム（プロセス）を従系サーバが引き
継ぎその処理を続行して可用性を高めている。

【０００４】このようなクラスタシステムでは、共有デ
ィスクを持つタイプのものと、共有ディスクを持たない
タイプのものとがある。

【０００５】共有ディスクを持つクラスタシステムで
は、主系サーバ及び従系サーバのいずれかからでも共有
ディスクが保持しているデータの更新が可能であるた
め、障害発生時に主系サーバの処理を引き継いだ従系サ
ーバは、何ら問題なくその処理を続行し、共有ディスク
が保持しているデータを更新することができる。

【０００６】一方、共有ディスクを持たないクラスタシ
ステムでは、従系サーバのローカルディスクに主系サー
バのローカルディスクが保持しているデータ（ファイ
ル）のコピーを持つ構成となっている。そして、主系サ
ーバのローカルディスクが保持しているデータ（ファイ
ル）が更新された場合には、この更新内容を従系サーバ
のローカルディスクが保持しているコピーに反映させる
ためにデータ（ファイル）の複写処理を行っている。

【０００７】このような共有ディスクを持たないクラス
タシステムにおいて、障害発生時に主系サーバの処理を
引き継いだ従系サーバは、そのローカルディスクに対し
ては、データ（ファイル）の読み出ししか許可されてい
ない構成となっていたため、データ（ファイル）の読み
出しを伴う処理の続行は可能であったが、データ（ファ
イル）の更新を伴う処理の続行をすることはできなかっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように共有ディス
クを備えないタイプの従来のクラスタシステムには、主
系サーバが故障中はデータの更新処理ができないという
欠点がある。

【０００９】本発明の目的は、共有ディスクは備えず、
データは各サーバのローカルディスクに格納されるタイ
プのクラスタシステムにおいて、主系サーバが故障して
動作停止しても、他のサーバが主系サーバとなり、デー
タ更新機能を継続して実行できるようにすることであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決し目
的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いて
いる。

【００１１】（１）本発明のクラスタシステムは、それ
ぞれがローカルディスクを有する少なくとも主系サーバ
と従系サーバとからなるクラスタシステムにおいて、主
系サーバは、アプリケーションプログラムから出力され
たその保有するローカルディスクに記録したデータの更
新要求に応じてローカルディスクの保持するデータを書
き換える第１の書換手段と、この第１の書換手段による
データの書き換えが正常に行われた際に従系サーバに対
してその保有するローカルディスクの更新要求を送信す
る更新要求送信手段とを具備し、従系サーバは、更新要
求送信手段から送信を受けた更新要求が非同期の更新要
求の場合、その更新要求を一時的に格納するバッファ
と、更新要求送信手段からバッファに既に書き込まれて
いる更新要求と同一の領域に対する新たな更新要求を受
信した場合、この新たな更新要求のみをバッファに格納
し、既に書き込まれている更新要求を破棄するバッファ
制御手段と、バッファから更新要求を読み出して、ロー
カルディスクのデータを書き換える第２の書換手段とを
具備したものである。

【００１２】（２）本発明のクラスタシステムは、上記
（１）に記載したクラスタシステムであって、かつ更新
要求送信手段から送信を受けた更新要求が非同期の更新
要求の場合に、その更新要求に優先度が付与され、第２
の書換手段は付与された優先度に応じた順番でバッファ
から更新要求を読み出して、ローカルディスクのデータ
を書き換えるものである。

【００１３】（３）本発明のクラスタシステムのデータ
複写方法は、それぞれがローカルディスクを有する少な
くとも主系サーバと従系サーバとからなるクラスタシス
テムのデータ複写方法において、主系サーバは、アプリ
ケーションプログラムからその保有するローカルディス
クに記録したデータの更新要求を受けた際、従系サーバ
のローカルディスクの更新要求を従系サーバに送信し、
従系サーバは、主系サーバから送信を受けた更新要求が
非同期の更新要求の場合、その更新要求をバッファに一
時的に格納するとともに、主系サーバから送信を受けた
更新要求がバッファに既に書き込まれている更新要求と
同一の領域に対する新たな更新要求であった場合、この
新たな更新要求のみをバッファに格納し、既に書き込ま
れている更新要求を破棄し、バッファから更新要求を読
み出して、ローカルディスクのデータを書き換えるもの
である。

【００１４】（４）本発明のデータ複写方法は、上記
（３）に記載したデータ複写方法であって、かつ従系サ
ーバは、主系サーバから送信を受けた更新要求が優先度
が付与された非同期の更新要求の場合には、優先度に応
じた順番でバッファから更新要求を読み出して、ローカ
ルディスクのデータを書き換えるものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
るクラスタシステムの実施形態を説明する。

【００１６】第１実施形態図１は本発明の第１実施形態
に係るクラスタシステムの構成を示す図である。

【００１７】サービス提供用のネットワーク（ＬＡＮ）
１０にクライアント端末１２、複数（ここでは、２つ）
のサーバ計算機１４，１６が接続される。クライアント
端末１２は複数あってもよいが、説明の便宜上、１つを
代表的に示す。サーバも2つに限定されず、３つ以上備
えていてもよい。サーバ１４，１６どうしは専用線から
なる専用ＬＡＮ１８を介して直に接続され、共有データ
の複写の際に、専用ＬＡＮ１８を介してデータがやり取
りされる。専用ＬＡＮ１８は２系統設け、一方を予備用
とすることが好ましい。

【００１８】サーバ１４，１６は一方がクライアント１
２にサービスを提供する主系サーバ、他は主系サーバが
故障した場合の予備となる従系サーバとして動作する。
そのため、後述するように、主系サーバが保持するデー
タ（ファイル）を複写して従系サーバに保持させる。ク
ライアント１２は主系サーバ１４のアプリケーションプ
ログラム２２を利用して、サービスを受けるものであ
る。図１では、サーバ１４が主系サーバ、サーバ１６が
従系サーバとして動作している状態を示す。主系サーバ
１４はアプリケーションプログラム２２、クラスタソフ
トウェア２４、オペレーティングシステム２６、ローカ
ルディスク（ＨＤＤ）２８からなる。クラスタソフトウ
ェア２４はクラスタノード管理プログラム３０、データ
複写プログラム３２、書込み検知ドライバプログラム３
４を持つ。クラスタノード管理プログラム３０は当該サ
ーバが主系として動作するか、従系として動作するかを
管理するものであり、主系サーバが故障により動作停止
すると、いずれかの従系サーバのクラスタノード管理プ
ログラムが主系サーバとしての動作を宣言する。書込み
検知ドライバプログラム３４はオペレーティングシステ
ム２６内に組込まれているファイルシステム・デバイス
ドライバ３６の上の層として位置付けられる。書込み検
知ドライバプログラム３４はアプリケーションプログラ
ム２２からの書込み要求に応じてファイルシステム・デ
バイスドライバ３６へＩ／Ｏ情報（書込み要求）を与
え、ファイルシステム・デバイスドライバ３６から戻さ
れるＩ／Ｏ情報（正常書込み信号）を取得し、ファイル
の書き換えが正常に終了したか否か判断する。ファイル
の書き換えが正常に終了したことが検知されると、デー
タ共有化のために、データ複写プログラム３２を使って
従系サーバのファイルも同様に書き換える。

【００１９】従系サーバ１６はクラスタソフトウェア４
４、オペレーティングシステム４６、ローカルディスク
４８からなる。クラスタソフトウェア２４はクラスタノ
ード管理プログラム５０、データ複写プログラム５２を
持つ。クラスタノード管理プログラム５０は主系のクラ
スタノード管理プログラム３０と同一である。データ複
写プログラム５２は主系のデータ複写プログラム３２と
は異なり、データバッファ５４を有し、データ複写プロ
グラム５２自身が書込み検知機能を有する。データ複写
プログラム５２はオペレーティングシステム４６内に組
込まれているファイルシステム・デバイスドライバ５６
（主系サーバ１４のファイルシステム・デバイスドライ
バ３６と同一）と接続され、主系のデータ複写プログラ
ム３２からの要求に応じて従系のローカルディスク４８
のデータを書き換える（主系のローカルディスク２８の
ファイルを複写する）。

【００２０】次に、本実施形態の動作を説明する。

【００２１】図２は図１の状態で主系サーバのデータを
従系サーバに複写する動作を示すフローチャートであ
る。なお、図１の状態では、主系、従系のローカルディ
スク２８、４８はファイルの共有が済んでいる（ファイ
ルの複写がされ、同一になっている）とする。

【００２２】アプリケーションプログラム２２が主系の
ローカルディスク２８のデータを書き換え（更新）する
場合を考える。ステップＳ２で、アプリケーションプロ
グラム２２はローカルディスク２８への書込み要求を発
生する。書込み要求は、一般のファイル操作と同じであ
る。後述するが、書込み要求には、主系のデータを更新
すると引き続いて従系のデータも更新する同期書込み要
求と、主系のデータ更新されてから所定時間後に従系の
データを更新する非同期書込み要求とがある。

【００２３】書込み要求は書込みデータ以外にも書込み
対象のファイル名、書込むデータのデータ長、データ位
置等の情報を含み、書込み検知ドライバプログラム３４
からファイルシステム・デバイスドライバ３６に転送さ
れ、ファイルシステム・デバイスドライバ３６によりロ
ーカルディスク２８内の所定のファイルの所定の領域が
書き換えられる（ステップＳ４）。書き換えが正常に終
了すると、正常終了信号がファイルシステム・デバイス
ドライバ３６から書込み検知ドライバプログラム３４に
戻される。

【００２４】書込み検知ドライバプログラム３４は書込
み要求をファイルシステム・デバイスドライバ３６に送
った後、正常終了信号が戻ってきたか否か判断すること
により、ローカルディスク２８のファイルが正常に更新
されたか否か判断する（ステップＳ６）。正常更新が検
知されない場合は、ステップＳ４で書き込み処理を再度
実行する。

【００２５】正常更新が検知された場合は、ステップＳ
８で、データ複写プログラム３２を介して従系サーバ１
６のデータ複写プログラム５２へデータ書込み要求を転
送する。このように、本実施形態では、クラスタソフト
ウェア２４内に書込み検知ドライバプログラム３４、デ
ータ複写プログラム３２を設けたことにより、アプリケ
ーションプログラム２２はデータの複写を意識せずに、
通常のファイル書込みと同じ処理で従系のローカルディ
スク４８への複写も実施できる。すなわち、アプリケー
ションプログラム２２を特別に変更する必要がない。

【００２６】従系のデータ複写プログラム５２は、ステ
ップＳ１０で、書込み要求が同期書込み要求か、非同期
書込み要求かを判断する。同期書き込み要求の場合は、
ステップＳ１２でローカルディスク４８のデータを書き
換える。ステップＳ１４で、従系のデータ複写プログラ
ム５２はデータの書き換えが正常に終了したか否か判断
する。正常書き換えが検知されない場合は、ステップＳ
１２で書き込み処理を再度実行する。正常書き換えが検
知された場合は、ステップＳ１６で、正常書込み信号を
主系サーバ１４へ返送する。主系サーバ１４は従系サー
バ１６からの正常書込み信号を受信すると、当該書込み
処理を終了する。これにより、主系サーバ１４のローカ
ルディスク２８と、従系サーバ１６のローカルディスク
４８とはデータを共有する。このため、共有ディスクを
備えなくても、主系サーバが停止した場合、従系サーバ
がデータ参照のみならずデータ更新処理も引き続き実行
可能である。

【００２７】非同期書き込み要求の場合は、ステップＳ
１８で書込み要求はデータバッファ５４に一旦格納され
る。ステップＳ２０で、従系のデータ複写プログラム５
２は正常書込み信号を主系サーバ１４へ返送する。すな
わち、非同期書込みの場合は、ローカルディスク４８へ
のデータの書込みを待つことなく、データバッファ５４
への格納に応じて、主系サーバ１４は当該書込み処理を
終了したものとする。これにより、同期書込みに比べ
て、主系サーバ１４（アプリケーションプログラム２
２）は次の処理を開始するタイミングを早めることがで
き、処理スピードを上げることができる。

【００２８】ステップＳ２２で、従系のデータ複写プロ
グラム５２は、従系サーバ１６のＣＰＵ（図示せず）の
負荷が所定値以下であるか否か判断する。これは、従系
サーバ１６も単に主系サーバ１４の予備機として待機し
ているだけではなく、単体で他の処理を行っているの
で、ＣＰＵの負荷状態に関係無く非同期書込みを実行す
る（一定時間後に書込み処理を実行する）と、従系サー
バの他の処理に影響が出るからである。そのため、本実
施例では、非同期書込みの場合は、従系サーバのＣＰＵ
の処理が空くまで待つ。

【００２９】ステップＳ２２で従系サーバ１６のＣＰＵ
の負荷が所定値以上であると判断されるた場合は、ステ
ップＳ２２で待機する。なお、この待機中に同じデータ
領域に対する新規の書込み要求が発生した場合は、古い
書込み要求は破棄され、最新の書込み要求のみがデータ
バッファ５４に格納される。このため、ローカルディス
ク４８に対する無駄な書込みを防止でき、従系サーバの
処理効率を向上することができる。

【００３０】ステップＳ２２で従系サーバ１６のＣＰＵ
の負荷が所定値以下であるかと判断された場合は、従系
のデータ複写プログラム５２は、ステップＳ２４で優先
度に応じた書込み処理を実行する。これは、ローカルデ
ィスク２８、４８内の各ファイルには優先度が予め設定
されており、書込み処理が可能となった時に、要求の発
生順ではなく、優先度の高い順に書込み要求に応えるも
のである。このため、データバッファ５４に格納されて
いる書込み要求を優先度の高い順に読出して、ファイル
システム・デバイスドライバ５６へ供給する。なお、こ
の書き換えの処理中もＣＰＵの負荷状態は絶えずチェッ
クされており、ＣＰＵの負荷が所定値以上になった場合
は、書き換え処理は中断され、ＣＰＵの負荷が所定値以
下に戻るまで待機する。

【００３１】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、主系サーバ１４のローカルディスク２８へのデータ
書込み要求が発生すると、ローカルディスク２８の書込
み完了後、従系サーバ１６のローカルディスク４８への
書込み処理も実行されるので、主系、従系サーバ１４、
１６はデータを共有する。このため、共有ディスクを備
えなくても、主系サーバが停止した場合、従系サーバが
データ参照のみならずデータ更新処理も引き続き実行可
能である。言換えると、従来のクラスタシステムでは主
従関係は固定であったが、本実施形態ではこの主従関係
をサーバ間の共有資源として位置付け、この権限をサー
バ間で動的に移動することにより、仮に主系サーバが停
止しても従系サーバを使ってデータ更新処理を続行する
ことができるものであり、クライアントから見れば、ど
のサーバも主系サーバとなり得るものである。

【００３２】なお、主系サーバ１４が停止した場合は、
単に従系サーバのいずれかが主系サーバとなり、アプリ
ケーションプログラムや書込み検知ドライバを起動する
だけであるが、主系サーバが復旧し、再び主系サーバと
して動作し、故障期間中主系サーバとして動作していた
サーバを再び従系サーバに戻す前には、今まで主系サー
バとして動作していたサーバのローカルディスクの全フ
ァイルを復旧した主系サーバのローカルディスクへ一括
して複写する必要がある。これは、故障中は、上記した
複写機能が働いていないからである。

【００３３】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、種々変形して実施可能である。例えば、各サーバ
の構成はデータ更新に関する機能のみを示したものであ
り、クラスタソフトウェアの詳細等は変更可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ーカルディスクの更新（複写）の主従関係を固定せず
に、サーバ間の共有資源として位置づけ、この権限をサ
ーバ間で動的に移行することにより、共有ディスクを備
えなくても、主系サーバが停止した場合、従系サーバが
データ参照のみならずデータ更新処理も引き続き実行可
能である。また、非同期更新の場合、従系サーバにおい
て更新要求はバッファリングされ、従系サーバの負荷が
低い時に更新処理が行われるので、従系サーバが行って
いる他の処理に影響を及ぼすことがない。更に、データ
バッファ５４に保存されている書き込み要求と同一のデ
ータ領域に対する書き込み要求が発生した場合には、既
に保存されている古い書き込み要求は破棄され、新たな
書き込み要求だけがデータバッファ５４に保存されるた
め、ローカルディスク４８に対する無駄な書き込みを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるクラスタシステムの第１実施形態
の構成を示すブロック図。

【図２】第１実施形態の共有データの複写動作を示すフ
ローチャート。

【符号の説明】

１０…ＬＡＮ １２…クライアント端末 １４…主系サーバ １６…従系サーバ １８…専用ＬＡＮ ２２…アプリケーションプログラム ２４，４４…クラスタソフトウェア ２６，４６…オペレーティングシステム ２８，４８…ローカルディスク ３０，５６…クラスタノード管理プログラム ３２，５２…データ複写プログラム ３４…書込み検知ドライバプログラム ３６，５６…ファイルシステムデバイスドライバ ５４…データバッファ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれがローカルディスクを有する少
   なくとも主系サーバと従系サーバとからなるクラスタシ
   ステムにおいて、 主系サーバは、アプリケーションプログラムから出力さ
   れたその保有するローカルディスクに記録したデータの
   更新要求に応じてローカルディスクの保持するデータを
   書き換える第１の書換手段と、 この第１の書換手段によるデータの書き換えが正常に行
   われた際に従系サーバに対してその保有するローカルデ
   ィスクの更新要求を送信する更新要求送信手段とを具備
   し、 従系サーバは、前記更新要求送信手段から送信を受けた
   更新要求が非同期の更新要求の場合、その更新要求を一
   時的に格納するバッファと、前記更新要求送信手段から
   前記バッファに既に書き込まれている更新要求と同一の
   領域に対する新たな更新要求を受信した場合、この新た
   な更新要求のみを前記バッファに格納し、前記既に書き
   込まれている更新要求を破棄するバッファ制御手段と、
   前記バッファから更新要求を読み出して、ローカルディ
   スクのデータを書き換える第２の書換手段とを具備した
   ことを特徴とするクラスタシステム。
2. 【請求項２】 前記更新要求送信手段から送信を受けた
   更新要求が非同期の更新要求の場合に、その更新要求に
   優先度が付与され、前記第２の書換手段は付与された優
   先度に応じた順番で前記バッファから更新要求を読み出
   して、ローカルディスクのデータを書き換えることを特
   徴とする請求項１に記載のクラスタシステム。
3. 【請求項３】 それぞれがローカルディスクを有する少
   なくとも主系サーバと従系サーバとからなるクラスタシ
   ステムのデータ複写方法において、 主系サーバは、アプリケーションプログラムからその保
   有するローカルディスクに記録したデータの更新要求を
   受けた際、従系サーバのローカルディスクの更新要求を
   従系サーバに送信し、 従系サーバは、主系サーバから送信を受けた更新要求が
   非同期の更新要求の場合、その更新要求をバッファに一
   時的に格納するとともに、主系サーバから送信を受けた
   更新要求が前記バッファに既に書き込まれている更新要
   求と同一の領域に対する新たな更新要求であった場合、
   この新たな更新要求のみを前記バッファに格納し、前記
   既に書き込まれている更新要求を破棄し、前記バッファ
   から更新要求を読み出して、ローカルディスクのデータ
   を書き換えることを特徴とするデータ複写方法。
4. 【請求項４】 従系サーバは、主系サーバから送信を受
   けた更新要求が優先度が付与された非同期の更新要求の
   場合には、優先度に応じた順番で前記バッファから更新
   要求を読み出して、ローカルディスクのデータを書き換
   えることを特徴とする請求項３に記載のデータ複写方
   法。