JP6367630B2 - 冗長系システム、冗長機器及びその切替方法 - Google Patents

Description

本発明は、冗長系システム、冗長機器及びその切替方法に関し、特に冗長機器の現用系と待機系とを切替える冗長系システム、冗長機器及びその切替方法に関する。

冗長系システムにおいては、同一機能をもつ冗長機器が複数台備えられ、現用系に異常が検知された場合等にはその冗長機器は待機系に切替えられ、待機系のうちから選択された冗長機器が現用系に切替えられる。具体的には、例えば、特開平９−３０５５５８号公報に示されているシステムがある。すなわち現用系サーバ装置と待機系サーバ装置からなるデータベースシステムにおいて、現用系サーバ装置と待機系サーバ装置のシステム監視プロセスが、互いに通信を行うことで相手サーバ装置の監視を行う。待機系サーバ装置のシステム監視プロセスが、現用系サーバ装置の異常を検知した場合、自己のシステムを現用システムに切り替える。
また例えば、特開平５−２５０１９５号公報に示されている、現用系プロセッサと待機系プロセッサをもつデュプレックス構成の情報処理システムもある。すなわち現用系のプロセッサの稼働状態を待機系のプロセッサによって調査するために、通信回線を介する相互データ通信によって相手側のプロセッサの稼働状況を監視するシステムが知られている。

特開平９−３０５５５８号公報 特開平５−２５０１９５号公報

近年、信頼性の要求されるシステムでは、３台以上の装置が冗長化された多数冗長系が採用されている。上述の特開平９−３０５５５８号公報及び特開平５−２５０１９５号公報に記載の技術では、２台のサーバあるいはプロセッサ間で通信を実施すれば両方の装置の状態が同時に検知できる。しかし、３台以上の冗長機器を含む多数冗長系においては、３台同時に状態を把握するのが困難であり、現用系の状態を検知してから現用系を切替えるまでに２重化システムと比較して時間がかかっていた。

本発明は、３台以上の冗長機器からなる多数冗長系システムにおいて、現用系の状態を検知してから現用系に切替える時間を短縮可能な冗長系システム、冗長機器及びその切替方法を提供することを目的とする。

本発明の冗長系システムは、アラーム状態を含む管理データの通信を実施するタイミングを示す同期信号を出力する同期信号発生器と、同期信号に同期して相互に取得した管理データに基づいて切替えを管理する複数の冗長機器とを有している。

また、本発明の冗長機器は、アラーム状態を含む管理データの通信を実施するタイミングを示す同期信号を受信し、同期信号に同期して相互に管理データの通信を実施する通信部と、同期信号に同期して取得した管理データに基づいて切替えを管理する切替管理部と、を有している。

また、本発明の冗長機器の切替え方法は、アラーム状態を含む管理データの通信を実施するタイミングを示す同期信号を受信するステップと、同期信号に同期して相互に管理データの通信を実施するステップと、同期信号に同期して取得した管理データに基づいて切替えを管理するステップとを有している。

本発明によれば、３台以上の冗長機器からなる多数冗長系システムにおいて、現用系の状態を検知してから現用系に切替える時間を短縮できる。

図１は、本発明の冗長系システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。 図２は、図１の冗長機器の構成を示すブロック図である。 図３は、冗長機器が他の冗長機器との間で通信する管理データの構成を示す図である。 図４は、冗長機器のデータ送信動作を示すフローチャートである。 図５は、いずれかの冗長機器で強制現用フラグがセットされた場合の冗長機器の動作を示すフローチャートである。 図６は、現用系でアラームフラグがセットされた場合の冗長機器の動作を示すフローチャートである。 図７は、全ての冗長機器が待機系として動作した場合の冗長機器の動作を示すフローチャートである。 図８は、複数の現用系が存在した場合の冗長機器の動作を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の冗長系システムの一実施形態の構成を示す図である。

冗長系システム１は、同期信号を出力する同期信号発生器１０と、同期信号に合わせ、相互に通信を実施する冗長機器２１〜２ｎと、同期信号発生器１０から冗長機器２１〜２ｎに同期信号を入力するために同期信号発生器１０とを備えている。さらに冗長系システム１は、冗長機器２１〜２ｎを接続する同期信号ネットワーク３０と、冗長機器間で管理データを双方向通信するため冗長機器２１〜２ｎ間を接続する管理データネットワーク４０とを備えている。

同期信号発生器１０は、冗長機器２１〜２ｎに接続され、冗長機器２１〜２ｎが管理データを送信するタイミングを示す同期信号を発生し、冗長機器２１〜２ｎに同期信号に同期した通信を指示する。

管理データネットワーク４０は、冗長機器２１〜２ｎは、他のすべての冗長機器との間で管理データを通信可能に接続するネットワークである。

図２は、図１の冗長機器２１の構成を示すブロック図である。なお本実施形態においては、冗長機器２１〜２ｎはいずれも図２に示す構成を備えている。

図２に示すように、冗長機器２１は、自機器のアラーム状態を含む管理データの通信を実施するための通信部２１１と、受信した管理データに基づいて、自機器の切替えの管理等の処理を行うための切替管理部２１２とを備えている。切替管理部２１２は、たとえばＣＰＵ２１２１と、メモリ２１２２とを含んで構成されている。ＣＰＵ２１２１としてＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いてもよい。

通信部２１１は、同期信号発生器１０から同期信号を受信すると、図３に示す現用系機器番号５１、アラームフラグ（ＡＬＭ）５２、および強制現用フラグ（ＳＥＬ）５３を含む管理データ５０を、冗長系システム１内の他の冗長機器２２〜２ｎに対して送信する。これとともに、他の冗長機器２２〜２ｎから送信された管理データ５０を受信する。

切替管理部２１２は、通信部２１１が送信する管理データ５０中の、現用系機器番号５１、アラームフラグ（ＡＬＭ）５２、および強制現用フラグ（ＳＥＬ）５３を管理する。また切替管理部２１２は、自機器及び他の冗長機器に固有に付与されている機器番号の情報を保持している。

現用系機器番号５１は、現用系の機器では自機器の機器番号がセットされ、待機系の機器ではリセットされて（「０」がセットされて）いる。

アラームフラグ（ＡＬＭ）５２は、自機器がアラーム状態であればセットされ（例えば「１」がセットされ）、自機器がアラーム状態でなければリセットされて（例えば「０」がセットされて）いる。少なくとも同期信号のタイミング以上の頻度で切替管理部２１２が自機器内のアラーム状態を確認し、その結果がアラームフラグ（ＡＬＭ）５２に反映される。

強制現用フラグ（ＳＥＬ）５３は、自機器のアラーム状態により強制的に他の冗長機器を現用系に切り替える場合、あるいは逆に、強制的に他の冗長機器から自機器を現用系に切り替える場合、にセットされる（例えば「１」がセットされ）。そうでなければリセットされて（例えば「０」がセットされて）いる。

また、切替管理部２１２は、同期信号に同期して受信した管理データ５０に含まれている現用系機器番号５１がすべてリセット状態であるかを判断し、連続何回すべてリセット状態であったかを示す情報を保持している。また、すべてリセット状態になる前に現用系であった機器の機器番号も保持している。

冗長機器２１〜２ｎは、自機器がアラーム状態でかつ現用系の場合に現用系機器番号により指定する機器番号を決めるルールを予め他の冗長機器と共有しておく。また受信した管理データに強制現用フラグ（ＳＥＬ）がセットされているものが２つ以上あった場合についても、予めルールを共有しておく。その他、全てが待機系として動作した場合、指定された現用系が何らかの要因で現用系に切替えがされなかった場合、複数の現用系が存在した場合、等についても、予めルールを共有しておく。

次に本発明の実施の形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図４は、図１の冗長機器の送信処理の動作を示すフローチャートである。

図４を参照すると、まず、冗長機器２１の切替管理部２１２は、同期信号発生器１０が発生した管理データを送信するタイミングを示す同期信号を受信する。その同期信号に同期して、メモリ２１２２中のアラームフラグ（ＡＬＭ）と強制現用フラグ（ＳＥＬ）のデータをリセットし（ステップＳ１）、自機器のアラーム状態の確認を行う（ステップＳ２）。
もしアラーム状態であればメモリ２１２２中のアラームフラグのデータをセットする（ステップＳ３）。またアラーム状態であれば、自機器が現用系か判断する（ステップＳ４）。自機器が現用系であれば、通信を行っている他の装置のうち、予め他の冗長機器と共有した所定のルールに基づいて、例えば、自機器の次に大きい機器番号を現用系機器番号にセットする（ステップＳ５）。自機器が現用系でなければ現用系機器番号は変更しない。

またステップＳ２で自機器がアラーム状態でなければ、強制的に自機器を現用系に切り替えるかを決定する（Ｓ６）。例えば、管理データに、アラーム状態ではないが、アラーム状態になる前兆を示す情報、例えば充電情報などを含ませ、他の機器の充電量が少なく自機器がアラーム状態になる可能性が最も低いといったような場合や、他の理由で強制的に切り替える場合等、強制的に自機器を現用系に切り替える場合にはメモリ２１２２中の強制現用フラグ（ＳＥＬ）のデータをセットし（ステップＳ７）、現用系機器番号に、自機器の機器番号をセットする（ステップＳ８）。
切替えない場合は、強制現用フラグ（ＳＥＬ）、現用系機器番号は変更しない。

以上のステップＳ１からＳ８が完了したら、メモリ２１２２中の現用系機器番号、アラームフラグ、および強制現用フラグを取得して管理データを作成する。そして他のすべての冗長機器に対して、現用系機器番号、アラームフラグ、および強制現用フラグを含む管理データを送信する（ステップＳ９）。

図５から８は、他の冗長機器から管理データが送信され、各冗長機器がそれらを受信した後の動作を示すフローチャートである。なお、自機器から送信した管理データも他の冗長系装置から受信した管理データと同様に扱い、以下の処理を実施する。

まず、図５を参照して、いずれかの冗長機器で強制現用フラグ（ＳＥＬ）がセットされた場合の冗長機器の動作を説明する。

まず受信した管理データに強制現用フラグ（ＳＥＬ）がセットされているものがあるかを判断し（ステップＳ１１）、セットされているものがない場合は、後述の図６のフローにしたがって動作する。

もしセットされているものがあった場合、受信した管理データのうち、強制現用フラグ（ＳＥＬ）がセットされているものが１つのみか判断する（ステップＳ１２）。もし１つであれば、自機器の管理データかを判断し（ステップＳ１３）、自機器であれば現用系機器番号に、自機器の機器番号をセットする（ステップＳ１４）。自機器でなければ現用系機器番号をリセットする（ステップＳ１５）。受信した管理データに強制現用フラグ（ＳＥＬ）がセットされているものが２つ以上あった場合は、予め他の冗長機器と共有した所定のルールに基づいて、例えば、現用系機器番号が一番小さい番号は自機器の機器番号か判断する（ステップＳ１６）。自機器であれば現用系機器番号に自機器の機器番号をセットする（ステップＳ１７）。自機器の機器番号でなければ現用系機器番号をリセットする（ステップＳ１８）。

次に図６を参照して、現用系でアラームフラグ（ＡＬＭ）がセットされた場合の冗長機器の動作を説明する。図５のフローのステップＳ１１において受信した管理データに強制現用フラグ（ＳＥＬ）がセットされているものがない場合、次に以下のフローにしたがって動作する。

現用系機器のアラームフラグ（ＡＬＭ）がセットされているか判断し（ステップＳ２１）、現用系のアラームフラグ（ＡＬＭ）がセットされている場合、現用系のデータにおいて指定された現用系機器番号が自機器の機器番号か判断する（Ｓ２２）。自機器であれば現用系機器番号に自機器の機器番号をセットし（ステップＳ２３）、自機器でなければ現用系機器番号をリセットする（ステップＳ２４）。ステップＳ２１において現用系機器のアラームフラグ（ＡＬＭ）がセットされていない場合は、次の図７のフローにしたがって動作する。

次に、図７を参照して、全ての冗長機器が待機系として動作した場合の冗長機器の動作を説明する。

例えば現用系が何らかの要因で強制現用フラグ（ＳＥＬ）を設定せず、強制動作を停止した場合等にすべての機器が待機系として動作することがある。同期信号が３回送信される間、３回連続で、全てが待機系として動作した場合、予め他の冗長機器と共有した所定のルールに基づいて、例えば、最後に現用系であった冗長機器の次の機器番号の冗長機器が、現用系として動作する。また、電源投入時には、予め他の冗長機器と共有した所定のルールに基づいて、例えば、１番小さい機器番号の冗長装置が現用系となるよう、最後に現用系であった冗長機器を１番小さい機器番号より小さい番号、例えば「０」に設定しておく必要がある。

さらに例えば指定された現用系が何らかの要因で現用系に切替えがされなかった場合等に、その後もすべての機器が待機系のままとなることがある。そのときは、予め他の冗長機器と共有した所定のルールに基づいて、例えば６回連続で全てが待機系として動作した場合、その時の一番小さい機器番号が、現用系として動作するように切替処理する。

図７を参照すると、まず、受信したデータに含まれている現用系機器番号がすべてリセット状態であるか（０であるか）を判断する（ステップＳ３１）。すべてリセット状態であれば、６回連続で現用系機器番号がすべてリセット状態であるか判断する（ステップＳ３２）。そうでなければ３回連続ですべてのデータの現用系機器番号がリセット状態であるか判断する（ステップＳ３３）。

３回連続以外の回数であれば、現用系機器番号をリセットする（ステップＳ３４）。

３回連続で現用系機器番号がすべてリセット状態であれば、自機器の機器番号が、予め他の冗長機器と共有した所定のルールに基づいて決められる機器番号であるか判断する（ステップＳ３５）。例えば、すべてのデータの現用系機器番号がリセット状態になる前の、最後に現用系であった冗長機器の機器番号の次に大きい番号であるか判断する。自機器の機器番号が、最後に現用系であった冗長機器の機器番号の次に大きい番号であれば、現用系機器番号に自機器の機器番号をセットし（ステップＳ３６）。

ステップＳ３２で、６回連続で現用系機器番号がリセット状態であれば、通信を行っている装置のうち予め他の冗長機器と共有した所定のルールに基づいて、例えば、一番小さい機器番号が自機器の機器番号であるか判断する（ステップＳ３７）。通信を行っている装置のうち一番小さい機器番号が自機器の機器番号であれば現用系機器番号に自機器の機器番号をセットし（ステップＳ３８）、自機器でなければ現用系機器番号をリセットする（ステップＳ３９）。ステップＳ３１において現用系機器番号がリセット状態でないものがある場合は、次の図７のフローにしたがって動作する。

最後に図８を参照して複数の現用系が存在した場合の冗長機器の動作を説明する。

アラームがない現用系、前回の同期信号時に強制的に自機器に現用系機器番号を設定した機器、現用系にアラームがあって機器番号を設定した機器に該当するものが複数あれば、管理データ中の現用系機器番号が０以外であるものが複数存在することになる。

管理データ中の現用系機器番号が０以外であるものが複数存在した場合、予め他の冗長機器と共有した所定のルールに基づいて決められる機器番号、例えば、その中から一番小さい機器番号の機器が、現用系として動作する。

図８を参照すると、まず、受信した管理データ中の現用系機器番号が０以外であるものが複数存在するか判断する（ステップＳ４１）。複数存在する場合、そのうち予め他の冗長機器と共有した所定のルールに基づいて、例えば、現用系機器番号が一番小さい番号は自機器の機器番号か判断し（ステップＳ４２）、自機器であれば現用系機器番号に、自機器の機器番号をセットする（ステップＳ４３）。自機器の機器番号でなければ現用系機器番号をリセットする（ステップＳ４４）。

ステップＳ４１で現用系機器番号が０以外であるものが複数存在しない場合、現用系機器番号が自機器の機器番号か判断し（ステップＳ４５）、自機器であれば現用系機器番号に、自機器の機器番号をセットし（ステップＳ４６）、現用系を、現用系機器番号の機器とする（ステップＳ４８）。自機器でなければ現用系機器番号をリセットする（ステップＳ４７）。
すなわち現用系機器番号に自機器の機器番号がセットされている場合には、自機器がそれまで現用系であれば現用系としての動作を継続し、自機器がそれまで待機系であれば、現用系への切替処理を開始する。現用系機器番号に自機器の機器番号がセットされていなければ、自機器がそれまで待機系であれば待機系としての動作を継続し、自機器がそれまで現用系であれば、待機系への切替処理を開始する。

以上説明したように、本実施形態によれば、同期信号発生器１０が発生した管理データを送信するタイミングを示す同期信号を受信する。各冗長機器が同期信号に同期して、自機器のアラーム状態、強制切替えを希望する強制現用フラグ及び切替先を指定する現用系機器番号をセットした管理データを送信する。また他の冗長機器から受信した管理データを参照して現用系機器番号をセットし、現用系待機系切替え処理を行う。この構成により、３台以上の冗長機器からなる多数冗長系システムにおいて、現用系の状態を検知してから現用系に切替える時間を短縮できる。

なお、本発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されず、種々の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、同期信号発生装置１０で同期信号を生成して複数の冗長機器２１〜２ｎに同期信号を入力し、この同期信号により管理データを送信し、引き続き管理データの受信及び切替処理を行っている。これと異なり、１回の同期信号に対しては管理データ送信までを行い、次の同期信号に同期して管理データの受信及び切替処理を行うとしてもよい。

これにより管理データの受信及び切替処理についても全冗長機器の処理を確実に同期することができる。

また同期信号発生器１０から並行して、管理データ送信を指示する同期信号と、管理データの受信及び切替処理を指示する同期信号を別々に出力してもよい。

これにより管理データの送信タイミングから管理データの受信及び切替処理タイミングを独立して管理することができる。

また上記の実施形態では、同期信号発生装置１０から同期信号を複数の冗長機器２１〜２ｎに入力する同期信号ネットワーク３０とは別に管理データネットワーク４０を備えている。これと異なり、同期信号ネットワーク３０のみを用い、複数の冗長機器２１〜２ｎ間で管理データの通信を行うとしてもよい。

これにより管理データネットワークが不要となり、簡単な構成とすることができる。

１ 冗長系システム
１０ 同期信号発生器
２１〜２ｎ 冗長機器
３０ 同期信号ネットワーク
４０ 管理データネットワーク
２１１ 通信部
２１２ 切替管理部
２１２１ ＣＰＵ
２１２２ メモリ
５０ 管理データ
５１ 現用系機器番号
５２ アラームフラグ（ＡＬＭ）
５３ 強制現用フラグ（ＳＥＬ）

Claims (6)

1. アラーム状態を含む管理データの通信を実施するタイミングを示す同期信号を出力する同期信号発生器と、前記同期信号に同期して相互に取得した前記管理データに基づいて切替えを管理する複数の冗長機器とを有する冗長系システムにおいて、
   前記管理データは、現用系に切り替える冗長機器の機器番号を指定する現用系機器番号を含み、
   前記複数の冗長機器は、前記管理データの通信を実施するタイミングを示す同期信号を受信し、前記同期信号に同期して相互に前記管理データの通信を実施する通信部と、前記同期信号に同期して取得した前記管理データに基づいて切替えを管理する切替管理部と、を有し、
   前記切替管理部は、自機器がアラーム状態でかつ現用系であれば、現用系に切り替える冗長機器の機器番号を前記現用系機器番号により指定した管理データを送信することを特徴とする冗長系システム。
2. アラーム状態を含む管理データの通信を実施するタイミングを示す同期信号を受信し、前記同期信号に同期して相互に前記管理データの通信を実施する通信部と、同期信号に同期して取得した前記管理データに基づいて切替えを管理する切替管理部と、を有する冗長機器において、
   前記管理データは、現用系に切り替える冗長機器の機器番号を指定する現用系機器番号を含み、
   前記切替管理部は、自機器がアラーム状態でかつ現用系であれば、現用系に切り替える冗長機器の機器番号を現用系機器番号により指定した管理データを送信する冗長機器。
3. 前記管理データは、他の冗長機器から自機器に強制的に現用系を切り替える強制現用フラグを含み、前記切替管理部は、自機器が待機系でかつ自機器に強制的に現用系を切り替える場合、前記強制現用フラグをセットし自機器の機器番号を現用系機器番号により指定した管理データを送信することを特徴とする請求項２に記載の冗長機器。
4. 前記切替管理部は、受信した管理データのうち現用系機器番号がセットされている管理データが１つのみの場合、現用系への切替処理を開始することを特徴とする請求項２又は３に記載の冗長機器。
5. アラーム状態を含む管理データの通信を実施するタイミングを示す同期信号を受信し、前記同期信号に同期して相互に前記管理データの通信を実施し、前記同期信号に同期して取得した前記管理データに基づいて切替えを管理する冗長機器の切り替え方法において、
   前記管理データは、現用系に切り替える冗長機器の機器番号を指定する現用系機器番号を含み、自機器がアラーム状態でかつ現用系であれば、現用系に切り替える冗長機器の機器番号を現用系機器番号により指定した管理データを送信する、冗長機器の切替方法。
6. アラーム状態を含む管理データの通信を実施するタイミングを示す同期信号を受信する処理と、前記同期信号に同期して相互に前記管理データの通信を実施する処理と、前記同期信号に同期して取得した前記管理データに基づいて切替えを管理する処理とを冗長機器のＣＰＵに実行させるためのプログラムであって、前記管理データは、現用系に切り替える冗長機器の機器番号を指定する現用系機器番号を含み、前記切替えを管理する処理は、自機器がアラーム状態でかつ現用系であれば、現用系に切り替える冗長機器の機器番号を現用系機器番号により指定した管理データを送信する処理を含む、プログラム。

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