JPH1165867A - 負荷分散形システムにおけるシステム二重化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の技術では、複数のプロセッサを持ち、現
用及び予備の系によるシステムダウンによる機能提供を
継続して行うシステムにおいて、通信プロトコルによっ
て動的に得られた情報についての反映方法が不十分であ
り、同一障害によるシステムダウン及び障害回復後の系
の切り替え機能の継続した提供ができていない。 【解決手段】ＡＴＭのプライベートなネットワークにお
いて、通信プロトコルによって動的に取得するネットワ
ーク情報の予備系への反映について、本発明では、現用
系でメモリに保存する情報要素に作成したＡＴＭスイッ
チ及びそのスイッチが作成した情報要素毎に識別子を持
たして保存することにより、予備系の障害及び現用系障
害後の現用系回復時の現用系への反映を可能にした。さ
らに、複数の現用系に対する１つの予備系への反映につ
いても現用系のプロセッサに識別子を持たせる事によ
り、ｍ：ｎ（ｍ≧ｎ）の現用系と予備系を持つシステム
においても予備系への反映及び現用系への再反映を可能
にし、システムの提供する機能を継続して行える様にし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信プロトコルに
よってシステム間で情報交換し、その情報をもとにユー
ザへ機能を提供するネットワーク装置において、負荷分
散として複数のプロセッサをもつことで段階的に拡大す
る大規模ネットワークに対応するとともに、システムダ
ウンを回避し、現用系・予備系での切り戻し制御を容易
にすることによりシステムの運用性を高める装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通信プロトコルでは、自装置も含めた同
一ネットワーク上に存在するシステムに関する情報を、
隣接するシステムとの状態および関係を維持しながら互
いに情報交換し、その情報をもとにユーザへの機能の提
供を行う。

【０００３】その機能を持ったシステムにおいて、従来
の複数のプロセッサを持つネットワーク装置では、複数
のプロセッサを持つことによりシステムダウンを回避し
ようとしているが、その主な方式として、以下のものが
考えられている。

【０００４】まず、プロセッサ間でメモリを二重化し、
動作している系と同じ情報を待機している系に書き込む
ことにより、系が切り替わった後でも機能を保障する方
式である。この場合のメモリ及びプロセッサの構成を図
１に示す。

【０００５】しかし、この方法ではメモリの二重書きが
ハードウェアの技術で可能なため、ソフトウェアの割込
みが少なくできるものの、通信プロトコルで取得した情
報以外の制御情報のメモリ破壊によるシステムダウンが
発生した場合、系が切り替わっても同一障害でダウンす
る問題がある。また、システム構成上、密結合したシス
テム構成となり、分散システムでは利用できず、ネット
ワークが大規模になると装置の入替えが必要となってく
る。

【０００６】次に、メモリはローカルに別々に所有し、
ネットワーク装置間での回線上の情報を待機している系
にも通知することで、待機している予備系でも同一情報
を作成させる外部イベント同期方式が考えられる。この
場合のメモリ及びプロセッサの構成を図２に示す。この
場合、現用系のシステムのソフトウェアでは、二重化を
意識することなく、非常にシンプルにバックアップシス
テムを構築できる。しかしながら現用・予備の切替え方
式が１：１となり、ネットワークが大規模になると現用
・予備のペアを複数セット用意する必要があるため、シ
ステム価格が高価になるという問題が発生する。

【０００７】また、図３に示す様に、メモリはローカル
に別々に所有し、更にプロセッサ間にバスを持たせるこ
とで、ネットワーク装置間で交換した通信回線レベルの
情報は待機している系には通知させない代わりに、プロ
セッサ間でメモリ上に記憶する情報をメッセージとして
バス経由で逐次渡すメッセージ同期方式がある。

【０００８】上記２つの方式では、動作していた現用系
から待機していた予備系に切り替わった後、障害の除去
を行い、再度組み込んだ新しい待機系には、それまでの
情報は存在しない。そのため、通信プロトコル上で行う
データの送受信の状態及び制御情報は、新しい待機系に
はないため、再び系が切り替わった場合、隣接するシス
テムとの状態が不一致となり、通信プロトコル上の処理
手順を再度行う事になる。これにより、障害が２度発生
すると機能の継続は保障できないという問題がある。

【０００９】また、上記３つの方式のいずれにおいて
も、現用系及び予備系で構成が１：１であるのみ可能で
あり、１つの現用系には１つの予備系が必要となる。し
かし、プロセッサが３つ以上存在し、１つのプロセッサ
が他２つのプロセッサの予備系として存在させることの
できるシステム構成（図４参照）においては、それぞれ
の現用系の構成が異なり、回線から入力される情報もそ
れぞれに異なるため、１つの予備系に対する複数の現用
系の情報の反映は一切不可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、これ
までの方式では、同一障害による両システムのダウンの
回避、及び障害による離脱と障害回復による再加入が発
生した場合の情報の反映ができていない。また、情報が
反映できていないことから、系が切り替わった時に、隣
接システムとの通信プロトコル上の状態に不一致が生
じ、プロトコル障害を隣接システムに検出され通信プロ
トコルの処理を再度行わせてしまう、などの問題があ
る。

【００１１】また、図４に示した構成においても各現用
系の構成を現用系単位に分けて待機系で反映させること
により、どの現用系の障害でも１つの待機系が即座にダ
ウンしたシステムに変わって動作し、連続した機能の提
供を行う必要がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために、以下のようにして予備系に情報を反映
する様にした。

【００１３】まず、システム構成は図５に示す様に、現
用系及び予備系にプロセッサ及びメモリを持ち、更に、
プロセッサ間にバスを持ち、プロセッサ間で情報の転送
を可能にするメッセージ同期方式とする。

【００１４】次に、プロセッサ間で転送する情報につい
ては、自システムと隣接システムとで行う回線上のデー
タの交換は現用系のみが行い、予備系には、現用系で記
憶すべきプロトコル上の情報を取得・加工しメモリに書
き込む内容を作成した時に、その加工した情報のみを予
備系にも反映させることにより、メッセージ転送量を削
減するとともに、常に予備系でも現用系と同じ情報を保
持できるようにした。また、障害による離脱後、障害回
復により再加入した場合、予備系が立ち上がったことを
現用系にメッセージ送信して予備系ＩＤを通知すること
により、現用系の構成情報及びこれまでネットワーク上
の情報交換によって取得・加工し記憶した情報を予備系
に順次転送して反映させる。また、隣接システムとの通
信プロトコル上の状態についても同じく転送させるた
め、現用系と全く同じ状態にできる。

【００１５】また、複数の現用系の予備系として１つの
プロセッサ及びメモリを持つシステムにおいても、各現
用系の構成情報を識別させる情報を付加することによ
り、１つの現用系に障害が発生し、系が切り替わるｍ：
１あるいはｍ：ｎの切替えを可能とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】非同期転送モード（以下、ＡＴＭ
と称す）スイッチによるプライベートなネットワークに
おいて、動的にユーザ端末間のデータ転送用パスを設定
するコネクション（以下、ＳＶＣと称す）の通信経路を
決定するルーティング機能に、ネットワークの状態及び
各ＡＴＭスイッチ間の回線の使用状況に応じてルートを
決定するＰＮＮＩ（プライベート ネットワーク・ノー
ド インタフェース）プロトコルを用いたルーティング
機能がある。このプロトコルでは、各ＡＴＭスイッチ間
で回線毎に隣接するＡＴＭスイッチとＨｅｌｌｏパケッ
トを交換し合い、回線及び相手ＡＴＭスイッチの状態を
随時確認する。更に、１つのプライベートのＡＴＭネッ
トワーク内に存在する全てのＡＴＭスイッチ及びそのＡ
ＴＭスイッチ間の回線の状態をプライベートのＡＴＭネ
ットワーク内の各ＡＴＭスイッチが自スイッチにかかわ
る情報を作成しＰＴＳＰ（ＰＮＮＩ トポロジー ステー
トメントパケット）として、全てのＡＴＭスイッチ間で
受け渡しを行い、ネットワーク内の全ＡＴＭスイッチが
同じ情報を自システム内に所有することにより、ソース
ルーティングによるルーティング機能を実現する。（図
５、参照） 本プロトコルでは、パケットの交換によりネットワーク
の構成情報を自動認識し、データベースとしてメモリに
保存するために、ネットワークが大規模になるに従い、
情報量が飛躍的に増大するとともに、装置の性能向上が
必要となる。

【００１７】このＡＴＭスイッチ内で、信頼性向上のた
めの冗長構成による二重化構成を実現する場合の、通信
プロトコルＰＮＮＩにおいて取得したプロトコル情報に
ついて、予備系への反映についての本発明の適用方法を
図６を用いて説明する。

【００１８】１つのＡＴＭスイッチ００には、プロセッ
サ１０，１１及びメモリ２０，２１があり、プロセッサ
とメモリが１組みになって系３０及び３１として動作
し、回線上の回線インタフェース制御部（以下、ＬＩＦ
と称す）を行う４０とバス５０によって接続され、現用
系３０は、回線上のデータの送受信ができ、隣接してい
るＡＴＭスイッチ０１とパケットの交換を行う。予備系
３１は、待機している間は実際に回線上のデータの送受
信は行わず、系が切り替わって初めてパケットの送受信
が可能となる。更に、各系は、バス５１によってメモリ
の転送を可能としている。また、各系に対するプログラ
ムのロードについては人手によるオぺレートが可能な端
末とのインタフェースを個々に持ち独立してロードが可
能である。

【００１９】以上の示したシステム構成において、課題
の解決するための手段とする障害による離脱後、障害回
復による再加入時点での予備系への情報の反映方法を以
下に示す。

【００２０】まず、予備系３１が現用系３０の動作中に
ロードされた場合、まず、予備系３１から現用系３０に
対してバス５０を用いて待機が完了したことを通知す
る。これを受けた現用系では、まず、自系のシステムに
対して設定された構成情報について転送し、予備系３１
の中で同一のものを作成させる。次に、これまで現用系
が行っている隣接スイッチとの情報の交換内容及び状態
について転送する。これにより、予備系では実際の通信
プロトコルに従った手順を行わずに、隣接スイッチに関
する情報の取得ができる。また、予備系では、相手スイ
ッチに関する監視タイマを動作させないことにより、タ
イムアウト時の処理の抑止を行う。

【００２１】次に、ネットワーク内に存在するＡＴＭス
イッチ及びネットワークの状態に関する情報についての
反映方法を図７を用いて示す。まず、現用系３０では、
取得している情報をＡＴＭスイッチ単位に制御テーブル
を６０作成する。また、１つのＡＴＭスイッチが作成
し、自スイッチで受信した情報について、自系のメモリ
には送られたＰＴＳＰの中の情報要素毎にＩＤ７０，７
１等を設定し、制御情報を付随してメモリ内データベー
スに記憶する。予備系３１に対し隣接間の情報を転送し
た後に、現用系３０内のデータベースの転送する時に
は、ＡＴＭスイッチ及び情報要素毎のＩＤをキーに検索
し、ＡＴＭスイッチから送られてきた情報要素だけをメ
モリ内データベースから読みだし、予備系３１に転送す
る。予備系３１では、現用系３０から送られた情報は、
現用系である場合の情報要素と同じ内容であるため、通
常通り、ＩＤ及び制御情報を付随して自メモリ内に格納
する。

【００２２】以上の手順により、予備系では通信プロト
コル手順を実行せずに、自メモリ内にネットワーク内の
情報を記憶される。以降、現用系と予備系が同じデータ
ベースの内容になってから現用系が取得したＰＴＳＰに
ついても同様に、現用系から自メモリ内のデータベース
に記憶する情報要素単位に転送することにより、反映さ
れる。

【００２３】更に、自システムの構成情報については、
プロセッサＩＤを付随することにより、予備系ではどの
現用系の情報かを認識し、系が切り替わった時に障害が
発生したプロセッサＩＤをもらうだけで現用系の交替が
可能となる。

【００２４】以上の処理により、系が切り替わった以降
も、状態は反映されているため、プロトコル上使用する
各タイマを起動だけで、隣接ＡＴＭスイッチとのＨｅｌ
ｌｏ交換及びその監視機能は続行され、隣接ＡＴＭスイ
ッチに障害発生を検出されずに、ルーティング機能を続
行させることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、信頼性を高めるための
現用系，予備系プロセッサを持つシステムにおいても、
動的にシステム間で情報交換する通信プロトコル機能を
もつことができ、更に、通信プロトコルによって取得し
たネットワーク内の情報も障害発生する前に予備系に反
映させ、障害発生した後も継続して機能を行うことがで
きる。

【００２６】更に、系のＩＤを持つ事により、複数の現
用系に対して１つの予備系で対応するシステムにおいて
も同じく通信プロトコルで得た情報を予備系にも反映す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】現用系及び予備系の間に両系が参照可能な共通
のデータベースメモリを持つシステム内二重化方式を説
明する図である。

【図２】回線からのデータ情報を現用系，予備系の両方
に転送するシステム内二重化方式を説明する図である。

【図３】現用系に入ってきた情報を逐次予備にも反映す
るシステム内二重化方式を説明する図である。

【図４】１つの予備系が多数の現用系の予備プロセッサ
として設けられるシステムの構成図である。

【図５】本発明の実施形態である、ＡＴＭネットワーク
のネット構成図の例である。

【図６】本発明の実施形態であるＡＴＭスイッチシステ
ム内構成図である。

【図７】本発明である予備系内メモリに対する現用系メ
モリ内のプロトコルの取得情報の反映方法である。

【符号の説明】

００，０１，０２，０３，０４…ＡＴＭスイッチ／シス
テム、１０，１１，１２，１３…プロセッサ、
２０，２１…メモリ、３０，３１…プロセッサとメモ
リを所有するプログラムの動作する系、４０…回線制御
部（ＬＩＦ）、５０，５１…バス、６０…情報管理テー
ブル、７０…情報のＩＤ、 ８０…ＡＴＭプラ
イベイトネットワーク、９０，９１，９２…Ｈｅｌｌｏ
パケット、 Ａ０…ＰＴＳＰ、Ｂ０，Ｂ１…ＡＴ
Ｍユーザ端末。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 朗 神奈川県横浜市中区尾上町６丁目81番地日 立ソフトウェアエンジニアリング株式会社 内 (72)発明者 木村 智 神奈川県海老名市下今泉810番地株式会社 日立製作所オフィスシステム事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つのシステムの中で、ｍ（ｍ≧１）個の
   プロセッサから構成される現用系とｎ（ｎ≧１）のプロ
   セッサから構成される予備系が存在し、ｍ個のプロセッ
   サは互いに独立して動作し、ｍ個の内の１つ以上のプロ
   セッサが障害発生時、システムダウンを現用系から予備
   系へのｍ：ｎ切り替えによって防止するシステムにおい
   て、動作している現用系で通信プロトコルを使って取得
   したネットワーク上の情報を通信プロトコル上の処理を
   行っていない系に反映させ、更に隣接するシステムに系
   が切り替わったことによる影響をおよぼさずに、システ
   ムの提供する機能を継続して行うことを特徴とする負荷
   分散形システムにおけるシステム二重化方法。
2. 【請求項２】上記システムで各プロセッサは、互いに独
   立して通信機能を実現しながらお互いにネットワークの
   構成情報をプロセッサ間通信により交換することで各プ
   ロセッサ単独の負荷を分散し、安価な装置で大規模ネッ
   トワークの構成情報を取得することを特徴とする請求項
   １記載の負荷分散形システムにおけるシステム二重化方
   法。
3. 【請求項３】上記システムでネットワーク情報を交換す
   ることで、現用系障害で予備系に切替わった後、障害の
   現用系が回復し、予備系から回復後の現用系に切り戻す
   運用を行うことを特徴とする請求項１記載の負荷分散形
   システムにおけるシステム二重化方法。