DE69927223T2 - Ausfallsicherheit eines Mehrrechnersystems - Google Patents

Ausfallsicherheit eines Mehrrechnersystems Download PDF

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    • G06F11/2094—Redundant storage or storage space

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Techniken zur Erzielung einer Ausfallsicherheit eines Mehrrechnersystems.
  • Solche Systeme werden häufig verwendet, um eine große Anzahl von Benutzern zu bedienen und sehr große Datenmengen zu speichern. Beispielsweise besteht ein typisches Rechnersystem dieser Art aus acht Server-Rechnern, die bis zu 50 000 Benutzer bedienen, und die eine oder mehrere 300 GigaByte Datenbanken speichern können.
  • Es wäre erwünscht, die Möglichkeit zu haben, ein solches System auf der Basis von Standard-Server-Software, z.B. Microsoft Exchange, das unter Microsoft Window NT läuft, zu erzielen. Ein hierbei auftretendes Problem ist jedoch, Elastizität gegenüber Fehlern eines der Rechner zu erzielen. Die Anwendung einer Cluster-Technologie für ein System dieses Ausmaßes wäre zu aufwendig. Auch ist Microsoft Exchange nicht eine clusterfähige Anwendung und es ist nicht zulässig, zwei Fälle von Exchange auf dem gleichen Server zu haben (selbst ein Zweifachknoten-Cluster).
  • DE 31 36 287 A beschreibt ein Mehrprozessor-System mit einer Anzahl von funktionalen Einheiten ZIE, ZTE, ... und einer Reserveeinheit ZRE. Jede der funktionalen Einheiten ZIE, ZTE, ... besitzt eine Anzahl von Datendisketten DP, die der funktionalen Einheit zugeordnet sind. Jede dieser Disketten hat einen Doppel-Zugriff, so dass sie entweder von der zugeordneten funktionalen Einheit (über einen Bus RB) oder von der Reserveeinheit ZRE (über einen Bus BI) zugreifbar ist. Wenn somit eine (oder mehrere) der funktionalen Einheiten fehlerhaft wird, kann die Reserveeinheit die Daten zugreifen und kann damit die Arbeit der fehlerhaften Einheiten) übernehmen.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird deshalb ein Verfahren zum Betreiben eines Rechnersystems nach Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Rechnersystem mit den Merkmalen des Anspruches 4 vorgeschlagen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockschaltbild eines Mehrfachknoten-Computersystems gemäß der Erfindung.
  • 2 ist ein Flussschaltbild, das einen Rückgewinnungs-Prozess zur Handhabung eines Fehlers eines der Knotensysteme zeigt.
  • 3 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für das System nach der Rekonfiguration durch den Rückgewinnungs-Prozess zeigt.
  • Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • Nachstehend wird ein Computersystem nach der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.
  • In vorliegender Beschreibung werden die folgenden Ausdrücke in spezieller Bedeutung benutzt:
    • • Knoten: Dies bedeutet eine individuelle Computer-Hardware-Konfiguration. Bei dem hier zugrunde liegenden Ausführungsbeispiel nach der Erfindung besitzt jeder Knoten einen ICL Xtraserver-Rechner. Jeder Knoten hat eine eindeutige Identitätsnummer.
    • • Server: Dies bedeutet eine spezielle Server-Software-Installation. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung weist jeder Server eine spezielle Microsoft NT-Installation auf. Jeder Server hat einen eindeutig festgelegten Servernamen und ist in der Lage, auf jeden der Knoten als Host-Betreiber zu arbeiten. Ein Server kann erforderlichenfalls abgeschaltet und an einem anderen Knoten wieder eingeschaltet werden.
    • • System: Dies bedeutet eine Anzahl von Servern, die auf eine gemeinsame Speichereinheit zugreifen.
  • In 1 ist ein System gezeigt, das N + 1 Knoten 10 umfasst. Im normalen Betrieb sind N dieser Knoten aktiv, während der verbleibende in Bereitschaft steht. Bei diesem Beispiel ist N gleich vier (d.h. dass insgesamt fünf Knoten vorhanden sind). Jeder der Knoten 10 arbeitet im Host-Betrieb mit einem Server 11.
  • Das System weist ferner eine System-Administrations-Workstation 12 auf, die es einem (menschlichen) Operator oder einem System-Administrator erlaubt, das System zu überwachen und zu steuern. Jeder Server zeigt seinen Namen und den jeweiligen Operations-Zustand an der Workstation 12 an. Ein oder mehrere anderer Systeme (nicht dargestellt) können ebenfalls von der gleichen Workstation aus gesteuert und überwacht werden.
  • Alle Knoten 10 sind mit einer zeitanteiligen Diskettenanordnung 13 verbunden. In vorliegendem Beispiel ist die Disketten-Anordnung 13 eine EMC-Symmetrix-Diskettenanordnung. Diese besteht aus einer großen Anzahl von Magnet-Disketteneinheiten, die alle aus Gründen der Elastizität spiegelbildlich (duplexiert) ausgebildet sind. Zusätzlich weist die Diskettenanordnung eine Anzahl weiterer Disketten auf, die ein Business-Continuance-Volume (BCV) darstellen. Ein BCV ist effektiv ein dritter Plex, der mit den primären Plexen unter Steuerung einer EMC-Timefinder-Software, die auf der Arbeitsstation 12 läuft, verbunden oder getrennt werden kann. Die BCV-Daten können mit den primären Plexen so synchronisiert sein, dass sie eine Reserve bilden, oder können von den primären Plexen getrennt werden, so dass ein Schnappschuss der Hauptdaten zu einem gegebenen Zeitpunkt erzielt werden kann. Wenn das BCV auf diese Weise geteilt worden ist, kann es zu jedem beliebigen Zeitpunkt wieder verbunden werden und die Daten können dann von den primären Plexen auf das BCV oder umgekehrt kopiert werden, damit sie neu synchronisiert werden.
  • Das System weist ferner einen Archiv-Server 14 auf, der mit der Diskettenanordnung 13 und mit einer Anzahl von Roboter-Magnetbandantrieben 15 verbunden ist. Im Betrieb führt der Archiv-Server periodisch ein Offline-Archiv der Daten in jeder Datenbank durch, indem die Kopie der Datenbank, die in dem BCV gehalten wird, auf ein Band archiviert wird. Wenn das Archiv sicher ist, wird das BCV in den synchronen Betrieb mit der Haupt-Datenbank zurückgeführt, bevor es erneut unterbrochen wird, um die Wiedergewinnung von BCV unter Verwendung der EMC-Timefinder-Software zu erreichen.
  • Wie in 1 dargestellt, weist die Diskettenanordnung 13 eine Anzahl von Systemdisketten 16 auf, und zwar eine für jeden der Server 11. Jede Systemdiskette speichert die NT-Betriebssystem-Dateien und Konfigurations-Dateien für den zugeordneten Server. Mit anderen Worten heißt dies, dass die Systemdiskette alle Informationen speichert, die die „Personalität" der Server-Installation festlegt. Jede der Systemdisketten umfasst eine BCV-Diskette 17, die ihr zugeordnet ist und die eine Reservekopie der zugeordneten Systemdiskette speichert. Normalerweise ist jede BCV-Diskette 17 von der entsprechenden Systemdiskette getrennt; sie ist nur verbunden, wenn die Systemdiskette sich ändert, damit die beiden Kopien synchronisiert werden.
  • Im Falle eines Fehlers einer der N aktiven Knoten 10 wird ein Rückgewinnungs-Prozess auf der System-Administrations-Workstation 12 eingeleitet. Bei diesem Beispiel umfasst der Rückgewinnungs-Prozess ein Skript, das in der Skriptsprache geschrieben ist, die der Timefinder-Software zugeordnet ist. Der Prozess führt den System-Administrator durch einen Rückgewinnungs-Prozess, der das System umformt, damit der Bereitschafts-Knoten die Systemdiskette BCV des fehlerhaften Knotens aufnehmen kann, wodurch der Server an dem fehlerhaften Knoten auf den Bereitschaftsknoten verschoben werden kann, und umgekehrt.
  • Der Rückgewinnungs-Prozess macht Gebrauch von einem vorbestimmten Satz von Geräte-Dateien, und zwar eine für jede mögliche Kombination von Knoten und Server. Da in diesem Fall fünf Server und fünf Knoten (einschließlich des Bereitschafts-Knotens) vorhanden sind, gibt es 25 mögliche Kombinationen, und damit sind 25 solcher Geräte-Dateien vorgesehen. Jeder diese Dateien ist durch einen Namen identifiziert, der die Form hat n(N)_is_(S), wobei N eine Knoten-Identitätszahl und S die letzten drei Ziffern des Servernamens bezeichnen (zur Bezeichnung der Dateien können natürlich auch andere Vereinbarungen verwendet werden). Jede Geräte-Datei enthält alle Informationen, die erforderlich sind, um den speziellen Server an dem spezifizierten Knoten zu installieren.
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst der Rückgewinnungs-Prozess die folgenden Schritte:
    (Schritt 201) Der Rückgewinnungs-Prozess bestätigt zuerst die Identität des fehlerhaften Systems bei dem Administrator. Dieser Schritt ist nur erforderlich, wenn mehr als ein System aus der gleichen System-Administrations-Workstation gemanagt wird.
    (Schritt 202) Der Rückgewinnungs-Prozess fragt dann den Administrator ab, um die Identitätszahlen des ersten Knotens und des Bereitschaftsknotens zu erhalten. Der Administrator kann diese Knotenzahlen unter Verwendung einer Information, die auf der System-Administrations-Workstation 12 dargestellt ist, bestimmen.
    (Schritt 203) Der Rückgewinnungs-Prozess fragt dann als nächstes den System-Administrator ab, um den Namen des fehlerhaften Servers zu erhalten (d.h. des Servers, der gerade auf dem fehlerhaften Knoten läuft). Der Rückgewinnungs-Prozess legt auch automatisch den Namen des Bereitschafts-Servers fest; dies ist ein vorbestimmter Wert für jedes System.
    (Schritt 204) Der Rückgewinnungs-Prozess bestimmt ferner automatisch die Geräte-Identifizierer für die BCVs, die dem fehlerhaften Server und dem Bereitschafts-Server zugeordnet sind, wobei eine Nachschlagetabelle benutzt wird, die jeden Servernamen einem bestimmten Geräte-Identifizierer zuordnet.
    (Schritt 205) Der Rückgewinnungs-Prozess ruft dann den BCV QUERY Befehl in der Timefinder-Software, um die laufenden Zustände dieser beiden BCVs zu bestimmen. Diese sollen den getrennten Zustand einnehmen.
    Wenn einer oder beide BCVs nicht in dem getrennten Zustand sind, bricht der Rückgewinnungs-Prozess ab und verursacht, dass der System-Administrator den entsprechenden technischen Unterstützungs-Service ruft.
    (Schritt 206) Wenn beide BCVs in getrenntem Zustand sind, wird der Rückgewinnungs-Prozess fortgesetzt, indem der Administrator veranlasst wird, sicher zu stellen, dass der fehlerhafte Server und der Bereitschafts-Server abgeschaltet werden. Der Rückgewinnungs-Prozess wartet auf eine Bestätigung, dass dies geschehen ist.
    (Schritt 207) Wenn sowohl der fehlerhafte Server als auch der Bereitschafts-Server abgeschaltet sind, konstruiert der Rückgewinnungs-Prozess zwei Geräte-Dateinamen wie folgt:
    • • Der erste Dateiname ist n (W)_is_(X), wobei W die Knotenzahl des Bereitschaftsknotens und X die letzten drei Ziffern des fehlerhaften Servernamens sind.
    • • Der zweite Dateiname ist n (Y)_is_(Z), wobei Y die Knotenzahl der fehlerhaften Knotens und Z die letzten drei Ziffern des Bereitschafts-Servernamens sind.
    (Schritt 208) Der Rückgewinnungs-Prozess ruft dann den Timefinder BCV RESTORE-Befehl auf und gibt ihm den ersten Geräte-Dateinamen als Parameter. Dies bewirkt, dass der BCV des fehlerhaften Knotens mit dem Systemspeicher des Bereitschafts-Servers verkettet wird und dass das Kopieren der Daten von diesem BCV zum Systemspeicher eingeleitet wird. Dies führt dazu, dass der Server, der auf dem fehlerhaften Knoten gelaufen ist, auf den Bereitschaftsknoten eingestellt wird.
  • Der Wiedergewinnungsprozess ruft ferner den BCV RESTORE-Befehl auf, und gibt ihm den zweiten Geräte-Dateinamen als Parameter. Dies bewirkt, dass der BCV des Bereitschaftsknotens mit dem Systemspeicher des fehlerhaften Servers verkettet wird und dass ein Kopieren der Daten aus diesem BCV in den Systemspeicher eingeleitet wird. Der sich dadurch ergebende Effekt ist, dass der Server, der auf dem Bereitschaftsknoten läuft, auf den fehlerhaften Knoten eingestellt wird.
  • Beispielsweise zeigt 3 den Fall, bei dem der Knoten 1 fehlerhaft geworden ist, und der Knoten 4 der Bereitschaftsknoten ist. Wie gezeigt, ist der BCV-Speicher des Bereitschaftsknotens mit dem Systemspeicher des fehlerhaften Knotens verkettet und der BCV des fehlerhaften Knotens ist mit dem Systemspeicher des Bereitschaftsknotens verkettet.
  • Während die Wiederherstell-Befehle laufen, prüft der Rückgewinnungsprozess das Fehleransprechen, und berichtet jedes solche Ansprechen an den Administrator. Er schreibt auch alle Aktionen in eine Log-Datei unmittelbar vor dieser Aktion ein.
  • (Schritt 209) Nach der Ausgabe der Wiederherstell-Befehle veranlasst der Rückgewinnungs-Prozess, dass der Administrator den rückgewonnenen Server neu startet (d.h. den Server, der von dem fehlerhaften Knoten zum Bereitschaftsknoten gewandert ist), wobei der neue Knotenname, auf dem er läuft, festgestellt wird. Der Bereitschaftsknoten wird nunmehr ein aktiver Knoten.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Wiederherstell-Befehle im Hintergrund ablaufen und typischerweise etwa eine Stunde bis zur Vervollständigung benötigen. Der rückgewonnene Server kann jedoch sofort neu gestartet werden und seine Daten können zugegriffen werden, ohne dass es erforderlich ist, darauf zu warten, dass die Wiederherstell-Befehle abgeschlossen sind.
  • (Schritt 210) Der Rückgewinnungs-Prozess überwacht die Beendigung der BCV-Wiederherstell-Operationen unter Verwendung des Timefinder-BCV Query-Befehls.
  • (Schritt 211) Wenn die Wiederherstell-Operationen abgeschlossen sind, gibt der Rückgewinnungs-Prozess einen Timefinder-BCV Split-Befehl, der die BCVs von den Systemspeichern trennt. Die Rückgewinnung ist nunmehr abgeschlossen und der Rückgewinnungs-Prozess ist beendet.
  • Wenn der fehlerhafte Knoten einmal festgelegt worden ist, kann er in der erforderlichen Weise neu geladen werden und wird dann der Bereitschafts-Server. Der Rückgewinnungs-Prozess kann dann wiederholt werden, wenn einer der aktiven Knoten fehlerhaft wird.
  • Einige mögliche Modifikationen
  • Es können viele Modifikationen an dem vorbeschriebenen System durchgeführt werden, ohne dass von Wesen der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise kann eine unterschiedlich große Anzahl von Disketten und Computern verwendet werden. Auch kann die Erfindung bei anderen Betriebssystemen implementiert werden, und es können andere Hardware-Konfigurationen verwendet werden. Darüber hinaus können anstelle der Implementierung des Rückgewinnungs-Prozesses mit Hilfe eines Skripts z.B. Integrierungen in das Betriebssystem erfolgen.
  • Zusammenfassung
  • Es wird ein Mehrknoten-Rechnersystem beschrieben, das eine Anzahl von aktiven Knoten und einen Bereitschafts-Knoten umfasst. Jeder Knoten nimmt eine Server-Installation auf. Jeder Server besitzt eine System-Diskette und eine Rückgewinnungs-Diskette, die eine synchronisierte Rückgewinnungs-Kopie von Daten, die auf der Systemdiskette gespeichert sind, enthält. Im Falle eines fehlerhaften Betriebes eines Knotens wird ein Rückgewinnungs-Prozess in Lauf gesetzt, um das System neu zu konfigurieren, wobei die Rückgewinnungs-Diskette entsprechend dem fehlerhaften Rechner mit der System-Diskette des Bereitschafts-Rechners verbunden wird, und der Inhalt der Rückgewinnungs-Diskette auf die System-Diskette kopiert wird. Dies bewirkt, dass der Server in dem fehlerhaften Knoten an den Bereitschafts-Knoten wandert, der dadurch zu einem aktiven Knoten wird.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Rechnersystems mit einer Mehrzahl von Rechnern (Knoten 0–Knoten 4), einer Mehrzahl von System-Magnetspeichern (16), von denen jeweils ein Magnetspeicher pro Rechner vorgesehen ist, und mit einer Mehrzahl von weiteren Magnetspeichern (17), von denen ebenfalls jeweils ein Magnetspeicher pro Rechner vorgesehen ist, wobei eine Mehrzahl von Rechnern (Knoten 0–Knoten 3) als aktive Rechner und ein weiterer Rechner (Knoten 4) als Bereit-schafts-Rechner ausgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) die weiteren Magnetspeicher (17) so betrieben werden, dass sie eine synchronisierte Rückgewinnungs-Kopie von Daten ergeben, die auf den Systern-Magnetspeichern (16) gehalten werden, und b) im Falle eines Fehlers eines der aktiven Rechner (Knoten 0–Knoten 3) das System dadurch neu konfiguriert wird, dass der weitere Magnetspeicher (17), der dem fehlerhaften Rechner zugeordnet ist, mit dem System-Magnetspeicher (16) des Bereitschafts-Rechners (Knoten 4) verbunden wird, und das Kopieren von Daten aus diesem weiteren Magnetspeicher auf den System-Magnetspeicher des Bereitschafts-Rechners eingeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereitschafts-Rechner neu gestartet wird, während das Kopieren von Daten im Hintergrund durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Satz von Geräte-Dateien aufrecht erhalten wird, und zwar einer für jede mögliche Kombination einer bestimmten Betriebssystem-Anlage mit einer bestimmten Rechner-Hardware-Konfiguration, wobei der Schritt des Neukonfigurierens des Systems das Auswählen zweier der Vorrichtungs-Dateien umfasst, die den neuen Konfigurationen des fehlerhaften Rechners und des Bereitschafts-Rechners entsprechen, und diese beiden Neu-Konfigurationen des Systems zur Steuerung verwendet werden.
  4. Rechnersystem mit einer Mehrzahl von aktiven Rechnern (Knoten 0–Knoten 3), mindestens einem Bereitschafts-Rechner (Knoten 4), einer Mehrzahl von Systern-Magnetspeichern (16), von denen jeweils ein Magnetspeicher pro Rechner vorgesehen ist, und eine Mehrzahl von weiteren Magnetspeichern (17), von denen jeweils ein Magnetspeicher pro Rechner vorgesehen ist, gekennzeichnet durch a) eine Vorrichtung zum Betreiben der weiteren Magnetspeicher (17), um eine synchronisierte Rückgewinnungs-Kopie von Daten zu erzielen, die auf den System-Magnetspeichern (16) gehalten werden, und b) eine Rückgewinnungs-Vorrichtung (12) zum Neu-Konfigurieren des Systems bei einem Fehler eines der aktiven Rechner (Knoten 0–Knoten 3), indem der weitere Magnetspeicher (17), der dem fehlerhaften Rechner zugeordnet ist, mit dem System-Magnetspeicher (16) des Bereitschafts-Rechners (Knoten 4) verbunden wird, und indem Daten aus diesem weiteren Magnetspeicher in die System-Einheit des Bereitschafts-Rechners kopiert werden.
  5. Rechnersystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Neustarten des Bereitschafts-Rechners, während das Kopieren der Daten im Hintergrund durchgeführt wird.
  6. Rechnersystem nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen Satz von Geräte-Dateien, und zwar eine für jede mögliche Kombination einer speziellen Betriebssystem-Installation mit einer speziellen Rechner-Hardware-Konfiguration, wobei die Rückgewinnungs-Vorrichtung eine Vorrichtung zum Auswählen von zwei der Vorrichtungs-Dateien, die den neuen Konfigurationen des fehlerhaften Rechners und des Bereitschafts-Rechners entsprechen, und eine Vorrichtung zur Benutzung dieser beiden Vorrichtungs-Dateien für die Steuerung der Rekonfiguration des Systems, umfasst.
DE69927223T 1998-09-08 1999-08-13 Ausfallsicherheit eines Mehrrechnersystems Expired - Lifetime DE69927223T2 (de)

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