DE102007041653A1

DE102007041653A1 - Apparatus and method for performing server software updates in a distributed computer system having at least two servers

Info

Publication number: DE102007041653A1
Application number: DE102007041653A
Authority: DE
Inventors: Mats A. Pettersson; Christian M. Stich; Marcel Dipl.-Inform. Dix
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland; ABB Research Ltd Sweden
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland; ABB Research Ltd Sweden
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-05
Also published as: WO2009030370A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine entsprechende Einrichtung zur Durchführung von Server-Software-Updates in einem verteilten Computersystem mit mehreren physikalsichen Rechnern (R1, R2, R3), wovon wenigstens zwei der Rechner (R1 und R2) als Server (a, b) eingerichtet sind, wobei zur Vermeidung einer Unterbrechung der Bereitstellung von Server-Funktionalitäten während der Durchführung von Software-Updates temporär, also für die Dauer einer Update-Durchführung, in einem nicht von einem Update betroffenen Rechner wenigstens eine virtuelle Maschine mit jeweils der Server-Funktionalität eines von einem Software-Update betroffenen Servers eingerichtet wird. Je nach System-Gegebenheiten kann die wenigstens eine virtuelle Maschine in einen der im System vorhandenen Rechner (R1 und R2) oder einen temporär hinzugefügten Rechner (R4) installiert werden.The The invention relates to a method and a corresponding Device for implementation of server software updates in a distributed computer system with several physical computers (R1, R2, R3), at least of which two of the computers (R1 and R2) are set up as servers (a, b), wherein, to avoid interruption of the provision of Server functionality while the implementation of software updates temporarily, So for the duration of an update execution, in a computer not affected by an update at least one virtual machine, each with the server functionality of one set up by a software update server. Depending on the system conditions, the at least one virtual machine into one of the existing computers in the system (R1 and R2) or one temporary added Calculator (R4) to be installed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein Verfahren zur Durchführung von Software-Updates beziehungsweise -Aktualisierungen in einem verteilten Computersystem das wenigstens zwei physikalische Server enthält, deren Serverfunktionalität auch während der Durchführung von Software-Updates beziehungsweise Software-Aktualisierungen zur Verfügung stehen muss. Eine solche Anforderung besteht typisch bei industriellen Automatisierungssystemen, bei denen Betriebsausfallzeiten teuer sind.The The invention relates to a device and a method for execution Software updates or updates in one The computer system distributed the at least two physical servers contains their server functionality even while the implementation software updates or software updates to disposal must stand. Such a requirement is typically industrial Automation systems where downtime is expensive are.

Ein bekannter Vorschlag zur Systemkonzeption geht dahin, das Computersystem redundant auszulegen, um notwendige Software-Updates in einem Systemteil durchführen zu können, während ein redundanter Systemteil den Betrieb aufrechterhält. Durch anschließend umgekehrtes Vorgehen kann das gesamte System unterbrechungsfrei aktualisiert werden. Es versteht sich, dass dies allerdings eine teure und platzaufwendige Lösung ist.One well-known proposal for system design goes there, the computer system redundant, to provide necessary software updates in a system part carry out to be able to while a redundant part of the system maintains operation. By subsequently reverse action can disrupt the entire system to be updated. It is understood, however, that this is an expensive one and space-consuming solution is.

Falls das Computersystem ursprünglich nicht redundant ausgelegt ist, kann temporär ein zweites System zugefügt werden um Software-Updates ohne Betriebsunterbre chung durchführen zu können. Möglicherweise stehen jedoch nicht die dafür benötigten zusätzlichen Rechner und/oder nicht genügend Raum zur Aufstellung der zusätzlichen Systemkomponenten zur Verfügung. Außerdem muss die Netzstruktur erweitert werden, zusätzliche Kabelverbindungen und Schalteinrichtungen müssen installiert werden. Um eine Softwareaktualisierung durchführen zu können, müssen also in einem solchen Fall beträchtliche physikalische Systemänderungen vorgenommen werden.If the computer system originally not is designed to be redundant, a second system can be temporarily added to perform software updates without interrupting the operation. possibly But they are not the ones for it required additional Calculator and / or not enough Room for the installation of the additional system components to disposal. In addition, must the network structure will be expanded, additional cable connections and Switching devices must be installed become. In order to perform a software update, so must in such Case considerable physical system changes be made.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, mit denen Server-Software-Updates in einem nicht-redundanten verteilten Computersystem ohne Betriebsunterbrechung mit vergleichsweise geringem Zusatzaufwand durchführbar sind.Of the Invention is therefore the object of a method and a Specify the device that will allow server software updates in a non-redundant manner distributed computer system without downtime with comparatively small extra effort feasible are.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Durchführung von Server-Software-Updates in einem verteilten Computersystem mit mehreren physikalischen Rechnern, wovon wenigstens zwei der Rechner als Server eingerichtet sind, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und ein zur Verfahrensdurchführung eingerichtetes Computersystem sind in weiteren Ansprüchen angegeben.These Task is solved by a method of implementation of server software updates in a distributed computer system with multiple physical machines, of which at least two of the computers are set up as servers, having the features specified in claim 1. advantageous Embodiments and a computer system configured for carrying out the method are in further claims specified.

Mit der Erfindung wird demnach vorgeschlagen, die zur Durchführung von Server-Software-Updates beziehungsweise -Aktualisierungen und/oder Anpassungen ohne Betriebsunterbrechung in einem verteilten Computersystem erforderliche Redundanz mittels temporärer virtueller Maschinen zu schaffen. Die virtuellen Maschinen übernehmen während eines Update-Vorgangs die Server-Funktion des jeweils betroffenen Systemteils. Die für eine solche Vorgehensweise erforderlichen Vorkehrungen sind deutlich weniger aufwändig als bei den oben genannten bekannten Lösungen.With The invention is therefore proposed for the implementation of Server software updates or updates and / or adjustments without business interruption Redundancy required in a distributed computer system temporary to create virtual machines. Take over the virtual machines while an update process the server function of the respective affected Part of the system. The for Such precautions required are significantly less costly as in the above known solutions.

Wie nachstehend dargelegt, werden zwei Lösungsalternativen vorgeschlagen. Eine erste Alternative erfordert wenigstens zwei als Server betriebene physikalische Rechner im System, die ausreichend leistungsfähig sind, um vorübergehend zusätzlich eine virtuelle Maschine mit der Funktionalität eines anderen Servers betreiben zu können. Falls diese Voraussetzung nicht gegeben ist, kann gemäß einer zweiten Al ternative mittels eines einzigen vorübergehend zu installierenden zusätzlichen physikalischen Rechners die erforderliche System-Performance geschaffen werden.As set out below, two alternative solutions are proposed. A first alternative requires at least two server-powered ones physical computers in the system that are sufficiently powerful to temporarily additionally operate a virtual machine with the functionality of another server to be able to. If this requirement is not met, it can be done according to a second alternative with a single temporary installation additional physical machine created the required system performance become.

Eine weitere Erläuterung der Erfindung und deren Vorteile ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungsfiguren.A further explanation The invention and its advantages will be apparent from the following Description of exemplary embodiments based on drawing figures.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Vorgehensweise zur Durchführung eines Server-Software-Updates gemäß einer ersten Verfahrensalternative, und 1 a procedure for performing a server software update according to a first method alternative, and

2 eine Vorgehensweise zur Durchführung eines Server-Software-Updates gemäß einer zweiten Verfahrensalternative. 2 a procedure for performing a server software update according to a second alternative method.

1 zeigt im oberen Zeichnungsbereich unter einem Schritt 0 ein nichtredundantes verteiltes Computersystem, beispielsweise ein industrielles Automatisierungssystem als Ausgangssystem. Ein solches System weist typisch eine Vielzahl von physikalischen Rechnern auf, wovon hier zur Vereinfachung nur drei physikalische Rechner R1, R2, und R3 dargestellt sind. Im Beispiel ist im ersten Rechner R1 eine Version 1 einer Software SW für eine erste Server-Funktionalität a installiert. Im zweiten Rechner R2 ist eine Softwareversion 1 für eine zweite Server-Funktionalität b installiert. Der dritte Rechner R3 ist ein Client. Die Rechner R1, R2, und R3 sind über ein Netzwerk N miteinander verbunden. 1 In the upper drawing area under a step 0 shows a non-redundant distributed computer system, for example an industrial automation system as the starting system. Such a system typically has a plurality of physical computers, of which only three physical computers R1, R2, and R3 are shown here for the sake of simplicity. In the example, a version 1 of a software SW for a first server functionality a is installed in the first computer R1. In the second computer R2, a software version 1 for a second server functionality b is installed. The third computer R3 is a client. The computers R1, R2, and R3 are interconnected via a network N.

Als Schritt 1 ist ein Updatevorgang dargestellt, wobei zuerst auf dem zweiten Rechner R2 eine erste virtuelle Maschine V1 mit der Funktion des ersten Servers a und der Software-Version 1 installiert wird. Der zweite Rechner R2 übernimmt somit vorübergehend die Funktion der beiden Server a und b. Der erste Rechner R1 wird anschließend vom Netzwerk N getrennt und es erfolgt offline ein Update beziehungsweise eine Aktualisierung sowie Anpassung der Software des ersten Servers a, also eine Änderung der Software von Version 1 zu einer Version 2.As step 1, an update process is shown, wherein first on the second computer R2 a first virtual machine V1 with the function of the first server a and the software version 1 is installed. The second computer R2 thus temporarily assumes the function of the two servers a and b. The first computer R1 is then disconnected from the network N and there is offline an update be or updating and adapting the software of the first server a, ie a change of the software from version 1 to a version 2.

In einem Schritt 2 wird der erste Rechner R1, also der erste Server a mit der neuen Software-Version 2 wieder mit dem Netzwerk N verbunden, und die erste virtuelle Maschine V1 aus dem zweiten Rechner R2 entfernt. Damit ist der Updatevorgang für die Software des Servers a abgeschlossen.In a step 2, the first computer R1, so the first server a with the new software version 2 again connected to the network N, and removes the first virtual machine V1 from the second computer R2. This is the update process for the Software of server a completed.

In 1 ist im Schritt 2 außerdem ein entsprechend der vorstehenden Beschreibung ablaufender Updatevorgang für den zweiten Server b dargestellt. Dabei wird im ersten Rechner R1 eine zweite virtuelle Maschine V2 mit der Funktion des zweiten Servers b und der Software-Version 1 installiert, es erfolgt somit eine Migration des physikalisch vorhandenen Servers b zur virtuellen Maschine V2. Der zweite Rechner R1 wird anschließend vom Netzwerk N getrennt und es erfolgt offline ein Update der Software des zweiten Servers b, also eine Änderung der Software von Version 1 zur Version 2.In 1 In addition, in step 2, an update process for the second server b, which proceeds as described above, is shown. In this case, in the first computer R1, a second virtual machine V2 with the function of the second server b and the software version 1 installed, it is thus a migration of the physically existing server b to the virtual machine V2. The second computer R1 is then disconnected from the network N and there is an offline update of the software of the second server b, ie a change of the software from version 1 to version 2.

In einem Schritt 3 wird der zweite Rechner R2, und damit der zweite Server b mit der neuen Software-Version 2 wieder mit dem Netzwerk N verbunden, und die virtuelle Maschine V2 aus dem ersten Rechner R1 entfernt. Damit ist der Updatevorgang für die Software der beiden Server a und b abgeschlossen und das Computersystem arbeitet wieder im normalen Betrieb.In a step 3, the second computer R2, and thus the second Server b with the new software version 2 back to the network N connected, and the virtual machine V2 from the first computer R1 removed. This is the update process for the software of both servers a and b are completed and the computer system is working again normal operation.

Die anhand der 1 beschriebene erste Alternative erfordert keine zusätzliche Hardware, keinen zusätzlichen Raum für ein redundantes System und keine Netzwerkänderungen zur Durchführung von Updates. Allerdings muss die Computer-Performance jeweils ausreichen für die vorübergehende Installation einer virtuellen Maschine. Falls diese Voraussetzung nicht gegeben ist, wird als zweite Alternative eine in 2 dargestellte Vorgehensweise vorgeschlagen.The basis of the 1 described first alternative requires no additional hardware, no additional space for a redundant system and no network changes to perform updates. However, the computer performance must be sufficient for the temporary installation of a virtual machine. If this condition is not met, the second alternative is an in 2 Proposed procedure proposed.

2 zeigt in einem Schritt 20 ein Ausgangssystem, das mit dem der 1 im Schritt 0 dargestellten System übereinstimmt und deshalb keiner Wiederholung der Beschreibung bedarf. Als Schritte 21 und 22 ist ein Update-Vorgang dargestellt, wobei an das Netzwerk N vorübergehend ein weiterer physikalischer Rechner R4 als neuer Server c angeschlossen wird, in den für jeden zu aktualisierenden Server im Computersystem, hier für die beiden Server a und b jeweils eine virtuelle Maschine V1, V2 mit der jeweiligen Server-Software installiert wird. Nach Migration der jeweiligen Serverfunktion in die entsprechende virtuelle Maschine, also Serverfunktion a in die virtuelle Maschine V1 und Serverfunktion b in die virtuelle Maschine V2, werden die Rechner R1 und R2 vom Netzwerk N getrennt und offline in beiden Servern a, b ein Software-Update durchgeführt. In einem Schritt 23 ist wieder wie im Schritt 3 der 1 das Computersystem im normalen Betrieb mit aktualisierter Software gezeigt. Wenn eine Vielzahl von Servern zu aktualisieren ist, und die Kapazität des zusätzlichen Rechners nicht für eine gleichzeitige Migration der Server ausreicht, können auf diese Weise auch nacheinander Updates vorgenommen werden. 2 shows in a step 20, an output system that with the 1 in step 0 and therefore does not require repetition of the description. As steps 21 and 22, an update process is shown, wherein the network N temporarily another physical computer R4 is connected as a new server c, in each case for each server to be updated in the computer system, here for the two servers a and b virtual machine V1, V2 is installed with the respective server software. After migration of the respective server function into the corresponding virtual machine, ie server function a in the virtual machine V1 and server function b in the virtual machine V2, the computers R1 and R2 are disconnected from the network N and offline in both servers a, b a software update carried out. In a step 23 is again as in step 3 of 1 the computer system in normal operation with updated software shown. If a large number of servers is to be updated, and the additional computer's capacity is not sufficient for a simultaneous migration of the servers, it is also possible in this way to carry out successive updates.

Falls aber während des Serverbetriebs mittels virtueller Maschine V1, V2 weitere Anpassungen oder Änderungen zugelassen werden, verfolgt eine Rück-Migration der weiteren Anpassungen in die angepasste Software beziehungsweise den angepassten Rechner R1, R2 erfolgen, bevor dieser Rechner wieder dem Netzwerk zugeschaltet und die virtuelle Maschine deinstalliert wird. Alternativ dazu kann auch eine zeitlang ein redundanter Betrieb des geänderten physikalischen Servers und des virtuellen Servers vorgesehen werden, bis eine automatische Synchronisation erfolgt ist.If but during the server operation by means of virtual machine V1, V2 further adjustments or changes be allowed to track a back-migration of further adjustments in the customized software or the adapted computer R1, R2 take place before this computer is switched back to the network and the virtual machine is uninstalled. Alternatively, too for a while a redundant operation of the changed physical server and the virtual server until automatic Synchronization is done.

Claims

Method for performing server software updates, in particular updates, adjustments and / or additions, in a distributed computer system with multiple physical machines (R1, R2, R3), of which at least two of the computers (R1 and R2) as Server (a, b) are set up, to avoid interruption the provision of server functionalities while performing Software updates temporarily, so for the Duration of an update execution, in At least one computer not affected by an update virtual machine, each with the server functionality of one set up by a software update server.

Method according to claim 1, characterized in that that for the preparation and execution of a Server software updates a) in a first step (step 1) in one of the existing physical computers with server function (R2, server b) a virtual machine (V1) with the functionality of a other server (server a with software version 1), its software be changed should be installed, and then the computer with the one to be changed Server function (R1, server a with software version 1) disconnected from the computer system, an update of the server software performed in the separated computer (R1), and b) in a second step (step 2) the server thus updated (R1, server a with software version 2) back to the computer system switched on and the virtual machine (V1) is deactivated.

A method according to claim 1, characterized in that for the preparation and implementation a server software update a) in a first step (step 21) the distributed computer system temporarily an additional physical computer (R4) is switched, in which at least one virtual machine (V1) with the functionality of a server (server a with software Version 1) whose software is to be changed is installed, and then the computer with the server function to be changed (R1, server a with software version 1) is disconnected from the computer system, and b) in a second step (step 22 ) carried out an update of the server software in separate computers (R1), then upgraded server (R1, server a with software version 2) again connected to the computer system and an additional physical computer (R4) is disconnected from the computer system again.

Method according to claim 3, characterized that in the extra physical computer (R4) multiple virtual machines (V1, V2) each with a server function (server a, server b) installed and at the same time several software updates in separate servers (R1, server a and R2, server b) are performed before the additional physical computer (R4) is disconnected again.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized that while the duration of the operation of a server as a virtual machine (V1, V2) software adjustments and / or adjustments of the virtual server (V1, V2) are allowed and stored, and after the software adjustment the physical computer (R1, R2) a retransmission of the server functions in the physical calculator (R1, R2) including the changes that have occurred in the meantime or adjustments made.

Distributed computer system with multiple physical Computers (R1, R2, R3), of which at least two of the computers (R1 and R2) are set up as servers (a, b), wherein the computer system to avoid interrupting the provision of server functionality during the execution a software update for it is set up, temporary either in at least one temporary switchable additional physical computer (R4) or one in the system, not of the intended software update affected computer (R2) at least a virtual machine (V1) with the server functionality of a server affected by the intended software update (server a) to install.

Distributed computer system according to claim 6, characterized characterized in that the computer system is an automation system is.

Distributed computer system according to one of claims 6 or 7, characterized in that the computer system during the Duration of operation of a server allowed as a virtual machine further changes or adjustments according to the software customization of the respective physical Calculator (R1) a retransmission the further adjustments in the respective physical computer (R1) causes.