JP2003122599A - 計算機システムおよび計算機システムにおけるプログラム実行監視方法 - Google Patents

計算機システムおよび計算機システムにおけるプログラム実行監視方法

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JP2003122599A
JP2003122599A JP2001313791A JP2001313791A JP2003122599A JP 2003122599 A JP2003122599 A JP 2003122599A JP 2001313791 A JP2001313791 A JP 2001313791A JP 2001313791 A JP2001313791 A JP 2001313791A JP 2003122599 A JP2003122599 A JP 2003122599A
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義章 森本
Motoaki Satoyama
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Shigeru Santo
滋 山東
Masaki Nakano
正樹 中野
Koji Doi
宏治 土井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の、実行時のエラーログによるデバッグ
支援や計算機リソースの消費状況の監視による異常検知
ではプログラム実行時の異常発生の予兆を知ることが困
難であった。 【解決手段】 プログラムの実行の際に発生する例外を
検知し、検知された例外から正常運用時の例外発生パタ
ーンおよび／又は例外発生分布を作成する。さらに、例
外発生パターンおよび／又は例外発生分布と計算機の運
用時に検出された例外と比較することによって、異常動
作を早期に検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータ上で実
行されるプログラムの実行状態監視に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータプログラム作成後のプログ
ラムのエラーの検出、およびそれを取り除く作業である
デバッグは従来デバッガと呼ばれるツールを利用してお
こなわれている。デバッガはプログラムの実行をトレー
スしたり、異常終了時の状態からエラー発生地点を検出
したりすることが可能である。デバッガを使用するとき
にはその機能上その利用時にはプログラムの実行速度が
低下し、デバッグ対象とするプログラムも最適化を行わ
ないなどのデバッガを使用することを前提としてビルド
されたものを利用する必要がある。
【０００３】従って、実際にプログラムがサービス提供
を行う「運用時」のプログラム実行監視にデバッガを適
用することは困難である。このため、運用時にはデバッ
ガとは別に特開平５−２４１８８６号公報記載のよう
に、エラーが発生した際にデバッグに必要となるデータ
をデータベースに収集して、プログラム終了後に開発者
にそれを提示することでデバッグの支援を行うものがあ
る。また、プログラム実行系そのものを監視し、メモ
リ、スレッド等のリソース消費量を監視することでシス
テムの状態を把握する方式もある。
【０００４】しかし、エラーが発生した際にデバッグ情
報を取得するということだけでは、デバッグのための情
報は得られても、運用時の安定性を直接向上することは
出来ない。また、コンピュータのリソース消費量を監視
する方法では、異常の予兆となる可能性のある変化を検
出することが出来る。しかし、その変化が妥当な変化な
のかあるいはプログラムの異常によるものかを知ること
が出来ない。よって、監視の自動化を行うことが困難で
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明では運用動作中
のプログラムの監視において、異常終了する前にプログ
ラムの異常動作となる原因を早期に検出し、必要であれ
ば代替のコンピュータを準備するなどの運用支援が行
え、プログラム実行を極力停止させることなく運用を行
い、かつ、エラー終了しても後のデバッグ作業に必要と
なるプログラム実行時の情報を管理者に提供すること
で、異常が発生しプログラムの実行が停止した場合でも
容易にデバッグを行えるプログラム実行環境を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】プログラムの実行の際に
発生する例外を検知する例外検知手段、例外検知手段か
ら送られる例外から正常運用時の例外発生パターンおよ
び／又は例外発生分布を作成する手段を備える。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定され
るものではない。
【０００８】図１は本発明の一実施例における全体構成
図である。運用計算機（１）は監視計算機（２）とネッ
トワーク（３）で接続される。運用計算機（１）はプロ
グラム（１２）を実行するプログラム実行系（１１）
と、また監視計算機（２）との通信を行うための通信部
（１３）と、ログや警告メッセージを表示、出力するた
めの情報出力部（１４）を備える。
【０００９】プログラム実行系（１１）としてはOSや、
OSの上で動作するインタプリタ実行系が考えられる。プ
ログラム実行系（１１）はその実行において発生した例
外を検知する例外検知部（１１１）、異常判定部（１１
２）、および実行情報取得部（１１３）を備える。例外
検知部（１１１）の検出する例外はハードウェア例外、
及びソフトウェア例外の他に、インタプリタ言語で発生
する例外などが考えられる。例えば、ソフトウェア例外
としてはメモリのアクセス違反や「０」で除算すること
などが挙げられる。
【００１０】監視用計算機（２）は運用計算機（１）と
の間で通信を行う通信部（２３）、データベースを更新
するＤＢ更新部（２１）、ログ出力や画面表示を行うた
めの情報出力部（２４）、受信した例外が異常時に発生
したものかを判定する異常判定部（２２）、およびデー
タベース（２５）からなる。これらのそれぞれについて
は後述する。
【００１１】この構成の変形例として、ネットワーク
（３）のかわりにデータバスを利用し、運用計算機
（１）と監視計算機（２）上のモジュールを１つの計算
機上に配置し、同一の計算機で実行することがある。ま
た、運用計算機（１）上の情報出力部（１４）ならび
に、監視計算機（２）の情報出力部（２４）は上記のよ
うにこれらが両方とも存在する形式の他に、片方しか存
在せず一方の情報出力部を共用する方式、または、ネッ
トワーク（３）を使用してさらに他の計算機の情報出力
部を利用する方式もある。また、図１のように異常判定
部（１１２）、（２２）が運用計算機（１）上と、監視
計算機（２）上の両方に存在する場合と、片側にしか存
在しない場合もある。
【００１２】図２はデータベースの構成である。データ
ベース（２５）は、取得例外テーブル（２５１）と正常
運用時例外分布テーブル（２５２）を持つ。
【００１３】図３は取得例外テーブル（２５１）の構成
を示した図である。取得例外テーブル（２５１）は例外
種別（２５１１）とその例外が発生した発生時刻（２５
１２）を対にして、時系列で保持したテーブルである。
これらは例外が発生する度にＤＢ更新部（２１）の制御
によってデータベース（２５）に書き込まれる。
【００１４】図４は正常運用事例外分布テーブル（２５
２）の構成を示した図である。正常運用時例外分布テー
ブル（２５２）は、例外種別（２５２１）とその発生回
数（２５２２）を対にして記録したテーブルである。
【００１５】次に図５の例外監視手段のフローを用いて
本発明の動作を説明する。プログラムの実行に先立ち、
運用計算機中（１）の異常判定部（１１２）に、異常と
みなす例外を設定する（ステップ１０００）。このステ
ップは図６にも関連する。どこまでが正常動作時である
か、どこからが異常動作時であるかはプログラムがエラ
ー終了したときに管理者がログ情報などを見て判断す
る。そして、正常動作時にはなく、異常動作時に発生す
る例外を求める。これが、異常判定部（１１２）および
異常判定部（２２）に記憶される。
【００１６】プログラムの実行が開始されると、その実
行に伴い例外が発生する。これは例外検知部（１１１）
で取得され（ステップ１０１０）、異常判定部（１１
２）に送出される。さらに、これは通信部（１４、２
４）を使用して監視計算機（２）にも送出される（ステ
ップ１０２０）。異常判定手段（１１２）が異常時の例
外と判定すると（ステップ１０３０）、設定に応じて、
情報出力部（１４）から実行時のダンプを出力したり、
管理者へ警告を発したりする（ステップ１０４０）。警
告の方法として、管理者へメールを送信したり、コンソ
ールのディスプレイに警告メッセージを表示したりす
る。
【００１７】監視計算機（２）では、例外を受信すると
（ステップ１０５０）、ＤＢ更新部（２１）が取得した
例外を取得例外テーブル（２５１）に追加する（ステッ
プ１０６０）。発生した例外が異常時のものと判断した
場合は（ステップ１０７０）、設定に応じて、実行時の
ダンプを出力したり、警告を発したりする（ステップ１
０８０）。ステップ１０４０、１０８０の出力結果は、
情報出力手段（１４），（２４）に出力される。実行時
のダンプとして出力される情報は、プログラム（１２）
のデバッグに必要な、例えばプログラムカウンタ、スタ
ックポインタの値、及び生成スレッド数、日時などの情
報である。
【００１８】前記手順では、例外の異常判定を運用計算
機（１）と監視計算機（２）の両方で行ったが、変形例
として、異常判定手段がどちらかの計算機の一方にしか
存在しない場合は、本フローで異常判定をしている部分
を省略するだけで良い。
【００１９】次に図６の正常運用時例外分布テーブル生
成フローについて説明する。まず、エラー終了をした時
刻を得て（ステップ４０００）、次にログデータなどを
出力する。管理者はこのデータに基づいて正常に動作し
ていた時間を決定する（ステップ４００５）。取得例外
テーブル（２５１）から例外を１つ取り出し（ステップ
４０１０）、その発生時刻（２５１２）が正常時間に発
生したものであるかどうかを判断し（ステップ４０２
０）、正常時に発生したものについては正常運用時例外
分布テーブル（２５２）に例外の種別（２５２１）の対
応した発生回数（２５２２）を増加させる（ステップ４
０３０）。これを全ての例外について行い正常運用事例
外分布テーブル（２５２）を生成する（ステップ４０４
０）。また、本処理を行うタイミングとして、エラーが
生じて異常終了した際に毎回行っても良いし、予め管理
者が設定した時間毎に定期的に行っても、管理者が必要
と判断した場合にのみ行うことが考えられる。また、ス
テップ４００５で述べた正常運用していた期間の決定
は、予め異常終了したときから遡る期間の閾値を設定し
ておき、その閾値以前に発生した例外のみを正常時に発
生したものと判断する方法も考えられる。
【００２０】例外が通常時に発生したものか、異常の予
兆かをその発生パターンから判断する方法について図７
を用いて説明する。これはは例外発生の法則性を元に例
外の種別をパターンにより判断する方式を示したもので
ある。取得例外テーブル（２５１）を元に、正常運用時
の例外の発生パターン（５１００）を作製する。実行を
複数行い複数の発生パターンが得られる場合は、これも
正常時のパターン（５２００）として記録する。異常が
生じた場合のパターンは異常時パターン（５３００）と
して記録する。図示していないが図７の正常運用時パタ
ーンと異常予兆パターンをデータベース内に作成するパ
ターン作成部を監視計算機２が備えている。
【００２１】正常運用時例外分布テーブル（２５２）に
よる方法とパターンによる判定のいずれかを使用して、
異常の発生を異常終了前に検知する。または、異常発生
検出の精度を高めるために正常運用時例外分布テーブル
（２５２）による方法とパターンによる判定を併せて利
用することも考えられる。
【００２２】プログラム毎に例外発生分布と例外の発生
パターンが異なる。従って、上記のような例外発生分布
テーブルと、正常運用時パターンと異常予兆パターンは
プログラム毎に作成される。
【００２３】運用時の異常の発生の検知はその処理のフ
ローを図示していないが自動的に行なわれる。例えば、
例外発生分布による異常の発生の検出においては、図４
の例外Ｃが発生すればこれは正常運用時には発生しない
ものとして異常な例外と判定できる。このように予め異
常な例外とは分かっていなかった例外にも対応すること
が出来る。また、図７に示した発生した例外パターン５
０００で発生パターンのテーブルを検索することによっ
て、これが異常予兆パターンに属することが分かる。こ
れによれば、予め予想が出来ないような複雑な例外の発
生パターンにも対応して異常予兆パターンの発生を検知
することが出来る。
【００２４】これによって、異常終了する前にプログラ
ムの異常動作となることを早期に検知し、必要であれば
代替のコンピュータを準備するなどの運用支援が行な
え、プログラム実行を極力停止させることが出来る。
【００２５】エラー終了となる例外はプログラムによっ
て異なるため、ただ単に例外の発生だけを監視するだけ
ではエラーの予兆を検出することは困難である。本実施
例を用いることで異常動作によって発生する例外とそう
でない例外を、分布、パターンを利用することで高精度
に判断することができ、運用の高信頼化を実現可能であ
る。また、デバッグに使用することを目的として出力さ
れる実行情報ログが、システム異常終了時に生成される
のではなく、当該方法によって異常を検出した時点で出
力できるため従来方式よりエラーの原因をデバッグ時に
把握することが容易となる。
【００２６】また、将に例外が発生した時点のデバッグ
情報および警告を生成することが出来、判定を監視側で
行うことで、運用計算機に負担をかけることなく複雑な
処理を伴う異常判定を行うことが出来、精度の高い異常
検出が行える。また運用計算機と監視計算機はお互いに
独立しており環境や運用の条件によって片側だけで異常
監視を行っても実用的な機能を提供できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば正常運用時の例外の分布
や正常運用時の例外発生パターンと異常予兆例外発生パ
ターンを求めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例における全体構成を示す図
である。
【図２】 本発明の一実施例におけるデータベースの構
成を示す図である。
【図３】 本発明の一実施例における取得例外テーブル
の構造を示す図である。
【図４】 本発明の一実施例における正常運用時例外分
布テーブルの構成を示す図である。
【図５】 本発明の一実施例における例外監視の手順を
示したフローチャートである。
【図６】 本発明の一実施例における正常運用時例外分
布テーブルを生成するフローチャートである。
【図７】 本発明の一実施例における例外発生パターン
による異常判定方式を説明する図である。
【符号の説明】
１…運用計算機 ２…監視計算機 ３…ネットワーク １１…実行系 １２…プログラム １３…通信手段 １４…情報出力手段 ２１…ＤＢ更新手段 ２２…異常判定手段 ２３…通信手段 ２４…情報出力手段 ２５…データベース ２５１…取得例外テーブル ２５２…正常運用事例外分布テーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山東 滋 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町5030番地 株 式会社日立製作所ソフトウェア事業部内 (72)発明者 中野 正樹 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 土井 宏治 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 Ｆターム(参考） 5B042 HH01 HH20 JJ17 MA08 MA14 MC26 MC27 MC28

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プログラムの実行に伴い発生する例外を検
    知する検知手段と、検知された例外から正常運用時の例
    外の分布を示す例外分布テーブルを作成する例外分布テ
    ーブル作成手段とを備えたことを特徴とする計算機シス
    テム。
  2. 【請求項２】前記計算機システムは検知された例外を時
    系列に記憶する記憶手段を有し、前記例外分布テーブル
    作成手段は前記記憶手段に記憶された例外のうち正常運
    用期間に発生した例外とその例外の発生回数を格納する
    テーブルを作成することを特徴とする請求項１記載の計
    算機システム。
  3. 【請求項３】プログラムの実行に伴い発生する例外を検
    知する検知手段と、検知された例外を時系列に記憶する
    記憶手段と、前記記億手段に時系列に記憶された例外の
    列から正常運用時の例外の発生パターンと異常動作時の
    例外の発生パターンとを求める例外発生パターン作成手
    段とを備えたことを特徴とする計算機システム。
  4. 【請求項４】プログラムの実行に伴い発生する例外を検
    知し、検知された例外から正常運用時の例外の分布を示
    す例外分布テーブルを作成し、前記プログラムと同じプ
    ログラムの実行時に例外が発生するとその例外の分布と
    前記例外分布テーブルと比較することにより異常な動作
    であるかどうかを判定することを特徴とする計算機シス
    テムにおけるプログラム実行監視方法。
  5. 【請求項５】プログラムの実行に伴い発生する例外を検
    知し、検知された例外を時系列に記憶し、時系列に記憶
    された例外の列から正常運用時の例外の発生パターンと
    異常動作時の例外の発生パターンとを求め、前記プログ
    ラムと同じプログラムの実行時に例外が発生するとその
    例外の発生パターンと前記正常運用時および／又は異常
    動作時の例外の発生パターンと比較することによって異
    常な動作であるかどうかを判定することを特徴とする計
    算機システムにおけるプログラム実行監視方法。
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