JP3621634B2

JP3621634B2 - 冗長構成切替システム

Info

Publication number: JP3621634B2
Application number: JP2000240068A
Authority: JP
Inventors: 幸浩土井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2020-08-08
Also published as: JP2002055840A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の機能モジュールに故障が予想されるシステムで、機能モジュールを切替えて機能を維持し、サービスの継続を行う信頼性と、機能モジュールの切替えの際にサービスの過渡的な低下がない即時性の両方を要求される高信頼システムの冗長構成切替技術に関する。具体的には、通信装置、交換装置、ＬＡＮ、コンピュータネットワーク、ネットワーク上の各種コンピュータおよびサーバマシンなどの信頼性と即時の切替を実現するシステムの冗長構成切替技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からシステムの信頼性を向上させるため、二重化構成あるいはＮ＋１冗長構成を採用し、システムを構成する装置あるいは装置内の機能モジュールを冗長に構成し、それら現用装置あるいは装置内の現用機能モジュールの故障では、予備装置あるいは装置内の予備機能モジュールに切替えて機能を維持し、サービスを継続する構成が採られている。
【０００３】
図３は従来例として一般的な高信頼システムにおける二重化による冗長構成について示した図である。機能モジュールの二重化冗長構成を基に説明する。図３では、符号１−０と符号１−１が機能モジュール、符号２−０および符号２−１は機能モジュールを現用で動作させる際に必要となる運用データである。
【０００４】
二重化構成では機能や処理能力、搭載されたデータ等が同一のモジュールを二つ配置し、一つを現用、他を予備として運用する。図３の場合には機能モジュール１−０および１−１は同一の機能を有する。
【０００５】
また、データメモリ２−０および２−１にも同一の運用データ（図中は、単にデータと記す）が格納されている。図３では、現用モジュールを機能モジュール１−０とし、予備モジュールを機能モジュール１−１として配備する。現用の機能モジュール１−０が故障した場合は、故障検出時点で現用の機能モジュール１−０と予備の機能モジュール１−１とを入れ替え、運転を継続することにより装置の機能を中断することなく、サービスを継続する。
【０００６】
その際、データメモリ２−０および２−１には同一の運用データが搭載されているため、サービスの中断なく処理が継続できる。このように二重化構成では、同一機能の装置の二つが同時に故障する確率が非常に低いことを期待して高信頼システムを構築する。
【０００７】
図４は従来例としてＮ＋Ｍ冗長構成の実施例を示した図である。Ｎ＋１構成はＭ＝１の場合の構成と位置付けられる。従来のＮ＋Ｍ冗長構成の動作をＭ＝１を例として説明する。従来のＮ＋１冗長構成においてはＮ個の現用の機能モジュールと、１個の予備の機能モジュールとを配備し、負荷分散で処理を行うことを想定している。
【０００８】
図４において符号１０−１〜１０−ｎ＋１は同一機能を実現する機能モジュール、符号２０−１〜２０−ｎは全機能モジュールが正常な場合に各機能モジュールが負荷分散によって機能を実現する処理で各機能モジュール１０−１〜１０−ｎ＋１において必要な運用データ１〜ｎを格納するデータメモリである。
【０００９】
Ｎ個の現用の機能モジュール１０−１〜１０−ｎのいずれかに故障が発生した場合は、当該故障モジュールの機能を停止させるとともに、予備の機能モジュール１０−ｎ＋１を現用化し、故障モジュールの代替を行わせることにより装置の機能を中断、あるいは性能低下させることなく、システムのサービスを継続する構成である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来の二重化構成の問題点は、これを実現するにはサービスを実現するために完全な機能を持つ二つの機能モジュールを配備することが必要であり、高い処理能力を持つシステムが要求されるコンピュータおよびサーバ類や、大規模な装置が要求される通信システムでは、高性能、大規模なモジュールが常時二つ必要とされる。これにより、二重化構成での問題点は、装置規模が大きくなり、またそのために経済性が劣るところにある。
【００１１】
図４に示した従来のＮ＋Ｍ冗長構成の問題点は、機能の実現に必要となる運用データの転送などによる切替処理の複雑化、またそのための引継時間、つまりサービス中断時間が長くなることである。
【００１２】
図４で、Ｎ個の現用の機能モジュール１０−１〜１０−ｎ＋１のうち機能モジュール１０−ｉが故障になった場合には、予備の機能モジュール１０−ｎ＋１が機能モジュール１０−ｉの処理の引継ぎを行う必要がある。この際、処理の実行に当たって必要となる運用データ（図中は、単にデータと記す）ｉを引継ぐことが必要となる。
【００１３】
上位の管理システム等から機能モジュール１０−ｉの運用データｉを、予備の機能モジュール１０−ｎ＋１にロードし、機能モジュール１０−ｉの機能引継ぎが可能な状態にする。このとき故障はどの現用の機能モジュールで発生するかは予測できないため、予備の機能モジュールにあらかじめデータを設定することができず、故障発生時にこれらの運用データの転送を含めた切替処理が必要となる。
【００１４】
このように従来のＮ＋Ｍ冗長構成では故障モジュールの処理を引継ぐに際し、データのロード、状態の合わせ込みなどが必要となりシステムの復旧に際し複雑化した手順を、故障を発見した時点で実行する必要があり、処理を継続し、サービスを故障前の状態と同一にするためには復旧時間が必要となる。
【００１５】
したがって、二重化構成の利点である処理引継ぎの高速性と、Ｎ＋Ｍ冗長構成の利点である装置規模の簡略化とを併せ持ち、また、双方の問題点を解決した方式の開発が望まれる。
【００１６】
本発明は、このような背景に行われたものであって、最小のリソースでシステムの信頼性を保つとともに処理引継ぎに伴うサービスの過渡的な低下を避けることができる冗長構成切替システムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の冗長構成切替システムでは、信頼性確保のための装置として負荷分散処理を行うＮ個の現用装置あるいは現用の機能モジュールと一個の予備装置あるいは予備の機能モジュールを配備するため、二重化冗長構成におけるように完全にサービスを実現できる大規模な装置を二台配備する必要がなく、装置の小型化、経済化が期待できる。
【００１８】
また、従来のＮ＋Ｍ冗長構成のように、現用装置あるいは現用の機能モジュールが故障した時点で、故障した現用装置あるいは現用の機能モジュールと予備装置あるいは予備の機能モジュールの間での運用データのデータ転送やデータ整合の処理が必要とならず、故障による装置あるいは機能モジュールの切替えの処理時間は大幅に短縮され、切替えにおける過渡的なサービス中断あるいは低下を避けることができる。
【００１９】
このように本発明は、小型で、負荷分散された装置あるいは機能モジュール間で、故障時の高速な切替えを実現でき、通信装置や大規模ネットワーク上のコンピュータ、サーバ類の装置において安価で高信頼な冗長構成切替システムを提供できる。
【００２０】
すなわち、本発明は、同一機能を有するＮ＋１個の機能モジュールを備え、このＮ＋１個の機能モジュールのうちのＮ個が現用機能モジュールとして配置され、１個が予備機能モジュールとして配置された冗長構成切替システムであって、本発明の特徴とするところは、前記Ｎ＋１個の機能モジュールには、固有かつ連続したモジュール番号が付与され、モジュール番号＃ｉの機能モジュールの故障発生時には当該故障機能モジュールの処理を停止させるとともにモジュール番号が＃ｉ＋１以上の前記機能モジュールのそれぞれが１つ若番のモジュール番号を持つ機能モジュールの処理を引継ぐ手段を備えたところにある。
【００２１】
これにより、装置規模が小さいＮ＋Ｍ冗長構成を採りながら、現用から予備への引継ぎを高速に行うことができる。
【００２２】
すなわち、故障発生時には、いずれの機能モジュールがいずれの機能モジュールの運用モードを引継ぐことになるのかがあらかじめ判明しており、引継ぎを速やかに行うための装置構成とすることができる。
【００２３】
その一つの例として、モジュール番号＃ｉ＋１の機能モジュールには、自己の機能モジュールの運用データとともにモジュール番号＃ｉの機能モジュールの運用データも併せて保持する手段と、前記処理を引継ぐ手段の指示にしたがって自己の運用データをモジュール番号＃ｉの機能モジュールの運用データに切替える手段とを備えることができる。
【００２４】
これにより、運用データの引継ぎを自己の機能モジュール内部の処理だけで速やかに実行することができるため、引継ぎ時間の短縮を図ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明実施例の冗長構成切替システムの構成を図１および図２を参照して説明する。図１は本発明第一実施例の冗長構成切替システムの全体構成図である。図２は本発明第二実施例の冗長構成切替システムの全体構成図である。
【００２６】
本発明第一実施例の冗長構成切替システムは、図１に示すように、同一機能を有するＮ＋１個の機能モジュール１０−１〜１０−ｎ＋１を備え、このＮ＋１個の機能モジュール１０−１〜１０−ｎ＋１のうちのＮ個が現用の機能モジュール１０−１〜１０−ｎとして配備され、１個が予備の機能モジュール１０−ｎ＋１として配備された冗長構成切替システムである。
【００２７】
ここで、本発明の特徴とするところは、Ｎ＋１個の機能モジュール１０−１〜１０−ｎ＋１には、固有かつ連続したモジュール番号＃１〜＃ｎ＋１が付与され、モジュール番号＃ｉの機能モジュール１０−ｉの故障発生時には当該故障した機能モジュール１０−ｉの処理を停止させるとともにモジュール番号が＃ｉ＋１以上の機能モジュール１０−ｉ＋１〜１０−ｎ＋１のそれぞれが１つ若番のモジュール番号を持つ機能モジュールの処理を引継ぐところにある。
【００２８】
本発明第二実施例の冗長構成切替システムは、図２に示すように、モジュール番号＃ｉ＋１の機能モジュール１０−ｉ＋１には、自己の機能モジュール１０−ｉ＋１の運用データｉ＋１とともにモジュール番号＃ｉの機能モジュール１０−ｉの運用データｉも併せて保持し、引継ぎの指示にしたがって自己の運用データｉ＋１をモジュール番号＃ｉの機能モジュール１０−ｉの運用データｉに切替える。
【００２９】
以下では、本発明実施例をさらに詳細に説明する。
【００３０】
（第一実施例）
本発明第一実施例を図１を参照して説明する。図１で符号１０−１〜１０−ｎ＋１はシステムに配置され負荷分散で処理を実行する機能モジュールである。サービスを提供するためシステム内に配置されたＮ＋１個の機能モジュール１０−１〜１０−ｎ＋１は、全モジュールが正常な状態での運用において、機能モジュール１０−１〜１０−ｎのＮ個のモジュールが現用として処理を行い、機能モジュール１０−ｎ＋１は予備として待機する。
【００３１】
特定の機能モジュール１０−ｉの故障が検出され、機能モジュール１０−ｉでの処理続行が不可能と判断された場合には、機能モジュール１０−ｉの処理を停止させるとともに、機能モジュール１０−ｉの処理を機能モジュール１０−ｉ＋１が、機能モジュール１０−ｎの処理を機能モジュール１０−ｎ＋１のようにモジュール番号が＃ｉ＋１以上の機能モジュールのそれぞれが、一つ若番のモジュール番号を持つ機能モジュールの処理を引継ぐことによりシステムの機能、また処理性能を損なわず、サービスの継続を可能とする。
【００３２】
（第二実施例）
本発明第二実施例を図２を参照して説明する。図２で符号１０−１〜１０−ｎ＋１はシステムに配置され負荷分散で処理を実行する機能モジュール、符号２０−１〜２０−ｎは機能モジュールの処理に必要なデータ群を格納するためのデータメモリであって、全機能ブロックが正常な状態での運用では、機能モジュール１０−１は運用データ１に基づき、機能モジュール１０−ｉは運用データｉに基づいて処理を実行する。
【００３３】
各機能モジュール１０−ｉは運用データｉと運用データｉ−１の両方の運用データが設定される。現用の機能モジュール１０−１は運用データ１のみ、また予備として待機している機能モジュール１０−ｎ＋１は運用データｎが設定される。特定の機能モジュール１０−ｉの故障が検出され、機能モジュール１０−ｉでの処理続行が不可能と判断された場合には、機能モジュール１０−ｉの処理を停止させるとともに、機能モジュール１０−ｉの処理を機能モジュール１０−ｉ＋１が引継ぎ、機能モジュール１０−ｎの処理を機能モジュール１０−ｎ＋１が引継ぐというようにモジュール番号が＃ｉ＋１以上の機能モジュールのそれぞれが、一つ若番のモジュール番号を持つ機能モジュールの処理を引き継ぐことにより、システムの機能、また処理性能を損なわず、サービスの継続を可能とする。
【００３４】
処理引継に当たって必要となる運用データはあらかじめ設定された二つの運用データを切り替えることにより、機能モジュール１０−ｉの故障発生時にいかなる機能モジュール間でも新たな運用データの転送、設定は必要なく、処理変更に伴い、保持していた運用データの切替を各機能モジュールが自律的に行うことでサービスの継続が可能となる。
【００３５】
これにより、経済性と同時に高度な信頼性、即時の切替を実現する冗長構成切替システムを構成できる。本発明の冗長構成切替システムは、通信装置、交換装置、ＬＡＮ、コンピュータネットワーク、ネットワーク上の各種コンピュータおよびサーバマシンなどに適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、小型で経済的な装置により、故障時の高速な切替えを実現でき、通信用システムや大規模ネットワーク上のコンピュータ、サーバ類などの情報システムにおいて安価で高信頼な冗長構成切替システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第一実施例の冗長構成切替システムの全体構成図。
【図２】本発明第二実施例の冗長構成切替システムの全体構成図。
【図３】従来の二重化構成切替システムを説明するための図。
【図４】従来のＮ＋Ｍ冗長構成切替システムを説明するための図。
【符号の説明】
１〜ｎ運用データ
１０−１〜１０−ｎ＋１機能モジュール
２０−１〜２０−ｎデータメモリ

Claims

同一機能を有するＮ＋１個の機能モジュールを備え、
このＮ＋１個の機能モジュールのうちのＮ個が現用の機能モジュールとして配備され、１個が予備の機能モジュールとして配備された
冗長構成切替システムにおいて、
前記Ｎ＋１個の機能モジュールには、固有かつ連続したモジュール番号が付与され、
モジュール番号＃ｉの機能モジュールの故障発生時には当該故障した機能モジュールの処理を停止させるとともにモジュール番号が＃ｉ＋１以上の前記機能モジュールのそれぞれが１つ若番のモジュール番号を持つ機能モジュールの処理を引継ぐ手段を備え、
モジュール番号＃ｉ＋１の機能モジュールには、自己の機能モジュールの運用データとともにモジュール番号＃ｉの機能モジュールの運用データも併せて保持する手段と、前記処理を引き継ぐ手段の指示にしたがって自己の運用データをモジュール番号＃ｉの機能モジュールの運用データに切替える手段とを備えた
ことを特徴とする冗長構成切替システム。