DE4007845A1 - Verfahren zur datensicherung an rechnern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein sehr wesentliches spezifisches Detail für ein Verfahren zur Datensicherung an Rechnern, wobei folgende standardgemäße Komponenten verwendet sind:

• a) ein Rechner, z. B. PC, AT, 386, 486, UNIX, etc.
• b) eine Speichereinheit, welche als virtuelle DISK als Zusatz zur Festspeichereinheit des Rechners verwendet ist (Streamer, FIXED-DISK, Magnetooptische Speicher etc).
• c) eine externe Steuereinrichtung mit deren Hilfe ein System adaptiert ist, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt ist.

Für die Durchführung der Erfindung verwendeter Stand der Technik: es ist üblich Rechner so zu bauen, daß ein Teil ihres Arbeitsspeichers als sogenannte virtuelle DISK konfiguriert werden kann, was bedeutet, daß ein derart konfigurierter Speicherbereich vom Betriebssystem des Rechners so behandelt wird als wäre es ein zur Peripherie des Rechners gehörender Massenfestspeicher, wie z. B. FIXED-DISK, magnetooptischer Speicher, etc., wobei es üblich ist sich einen Teil der Betriebsdaten vom elektromechanischen Massenfestspeicher zum Zwecke der schnelleren Bearbeitung in die virtuelle DISK zu kopieren und von dieser anstelle vom Massenfestspeicher die Daten zu bearbeiten.

Weiter ist es üblich zum Schutz gegen Netzausfall sowie Netzstörungen den Rechner nicht unmittelbar am Netz, sondern über einen batteriegepufferten Converter, der der Netzspan­ nungsversorgung zwischengeschaltet ist, zu betreiben.

Aufgabenstellung: der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, bei einem sogenannten Festplattencrash sicherzustellen, daß die im Arbeitsspeicher sowie in einer virtuellen DISK befindlichen Daten nicht verlorengehen, dito beim normalen Verlassen der Arbeitsstation, d. h. Ausschalten des Rechners. Weiter ermöglicht die Erfindung unter Beibehaltung der angestrebten absoluten Datensicherung, den elektromechanischen Massen­ festspeicher während der eigentlichen Datenbearbeitung abzuschalten, was dessen Lebensdauer verlängert und außerdem ein geräuschfreies Arbeiten am Rechner ermöglicht.

Lösung der gestellten technischen Aufgabe erfolgt nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1.

Zum bekannten Stand der Technik: Obwohl die für die Durch­ führung der Erfindung verwendeten Komponenten schon seit Jahren Stand der Technik sind, konnte weder ein Equipment, noch irgendeine diesbezügliche Veröffentlichung, welche die erfindungsgemäßen Merkmale vorwegnimmt, gefunden werden. Da das technische Gebiet für welches die vorliegende Anmeldung zutrifft, sowohl in bezug auf Geräteentwicklung, als auch was Publikationen anbelangt, von Zigtausenden Herstellern frequentiert ist, kann davon ausgegangen werden, daß der Durchschnittsfachmann nicht in der Lage war, die von der Erfindung gestellte technische Aufgabe aufzufinden sowie mit an sich geringen technischen Mitteln in der verlangten Perfektion zu lösen.

Für genannte externe Steuereinrichtung mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung gelangt, sind grundsätzlich zwei Alternativen möglich: Anstelle des Netzschalters, mit dem der Rechner aus- und einzuschalten ist, schaltet dieser nicht das Netz, sondern lediglich die Kennzustände POWERon und POWERoff, welche der externen Steuereinrichtung zugeleitet sind, wobei die externe Steuereinrichtung die Netzschalterfunktion mittels Relais unmittelbar übernimmt (vgl. dazu Fig. 4) oder als Alternative wird der Netzschalter lediglich durch den Relaiskontakt überbrückt nachdem der Rechner unmittelbar über den Netz­ schalter selbst eingeschaltet worden ist.

Anhand von Fig. 1 soll das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden, welches z. B. mit einer externen Steuer­ einrichtung nach Fig. 2 durchgeführt wird:

Von den beiden Flußdiagrammen in Fig. 1 zeigt das linke den Ablauf für die externe Steuereinrichtung und das rechte den Ablauf für die im Rechner ablaufenden Vorgänge. Der Ein­ schaltvorgang des Rechners (Netzschalter-SP-ON) wird zunächst durch das Betriebssystem des Rechners (z. B. AUTOEXEC.BAT bei DOS) festgestellt, welches zunächst ein UTILY-Programm aufruft, das in besonders bevorzugter Weise z. B. als Hintergrundprogramm ausgeführt ist und eine automatische Umlenkung aller benötigten Dateien in die virtuelle DISK vornimmt. In einer weniger komfortablen Ausführung kann dieses Utily natürlich auch im Vordergrund laufen und eine vorgenommene Auswahl von Verzeichnissen in die virtuelle DISK kopieren. Als nützliche Option kann in der virtuellen DISK eine Datei angelegt werden, mit dessen Hilfe ein weiteres Dienstprogramm jederzeit feststellen kann, welche Dateien vom elektromechanischen Massenspeicher in die virtuelle DISK kopiert worden sind (vgl. dazu INVOKE UTILY in Fig. 1, rechte flow-chart-Seite). Soll z. B. eine Festplatte durch das UTILY-Programm auch noch aus- und eingeschaltet werden, dann ist dieses Programm ebenfalls in die virtuelle DISK zu kopieren.

Nach Ablauf dieses Dienstprogrammes wird von der Software ein Kennsignal BB-Ready über die Hardware des Rechners an die genannte externe Steuereinrichtung (vgl. Fig. 2) ausge­ geben, wobei zu diesem Zeitpunkt die vom elektromechanischen Massenspeicher in die virtuelle DISK kopierten Daten noch nicht bearbeitet, d. h. nicht verändert worden sind. Das BB-Ready-Signal veranlaßt eine Überbrückung des Netzschal­ ters (SP) durch einen Relaiskontakt (Arbeitskontakt a in Fig. 2, bzw. BB-closed in Fig. 1), wenn genannte zweite Version bevorzugt ist. Für eine Version bei der der Netzschalter ausschließlich als Relaiskontakt geschaltet ist, erfolgt keine besondere Kennzustandsänderung für die externe Steuerung.

Der eigentliche das erfindungsgemäße Verfahren beein­ flussende Kennzustandswechsel erfolgt entweder, wenn der Netzschalter des Netzteiles in die Stellung "AUS" (SP-OFF) gebracht wird, oder wenn ein hierfür vorgesehener Netzspan­ nungsdetektor anzeigt, daß das Versorgungsnetz ausgefallen ist (POWER-STATE). Der betreffende Kennzustand "dedected SP-GOING-OFF" ist also gleich SP-OFF + POWER-STATEoff, wobei "+" für log.ODER steht.

In beiden Fällen ist gewährleistet, daß der genannte Relaiskontakt a zunächst geschlossen bleibt, also der Netzschalter des Netzteiles überbrückt bleibt (Bypass-BB- staying closed), wobei die Spannungsversorgung des Rechners gemäß der Bauteilekomponente zur Durchführung des Ver­ fahrens im Oberbegriff des Anspruchs 1, gepuffert bleibt (vgl. dazu Fig. 3). Der Kennzustand "dedected SP-GOING-OFF" ruft lediglich ein Dienstprogramm auf, welches unmittelbar nach Rausgehen aus dem aktuellen Programm (Anmerkung: vgl. Anmerkung in Fig. 1) oder auch über direkten Interrupt der Rechner-CPU den Kopiervorgang aller Dateien von der virtuellen DISK nach dem elektromechanischen Massenspeicher veranlaßt, wobei diese Dateien ja mit einem Dienstprogramm in die virtuelle DISK gebracht worden sind. Sind in einem Directory neue Dateien hinzugekommen, dann werden diese über das Betriebssystem festgestellt, der­ gleichen gilt für neu eröffnete Verzeichnisse. Neu eröffnete Verzeichnisse werden dann auf dem elektromechanischen Massenspeicher durch das Dienstprogramm ebenfalls angelegt. Nachdem die gesamte virtuelle DISK auf den elektromechani­ schen Massenspeicher rückgespeichert worden ist, ergeht von der UTILY-Software ein Kennsignal "SAVE-VDISK-Ready" an die genannte externe Steuerung. Diese Steuerung prüft darauf­ hin die Zeitdauer zwischen dem genannten Kennzustand "dedected SP-GOING-OFF" und dem Kennzustand "SAVE-VDISK-Ready" und vergleicht diese Zeit mit einer Sollzeit, die entweder fix danach bemessen ist, wie lange ein Kopiervorgang von der gesamten virtuellen DISK nach dem elektromechanischen Massenspeicher dauert, oder auch abhängig vom momentanen Dateiumfang über Rechnerschnittstelle vorgewählt werden kann (vgl. Option Set-timer-Code-Optional in Fig. 2).

Die genannte Zeitprüfung wird dann folgendermaßen ausge­ wertet: ist innerhalb der vorgegebenen Zeit die Software- Quittung "SAVE-VDISK-Ready" an die externe Steuerung eingegangen, dann kann davon ausgegangen werden, daß der Kopiervorgang unter Ausnutzung der dem Betriebssystem des Rechners zur Verfügung stehenden Copierfehlersicherungen (z. B. verify-mode) erfolgreich abgeschlossen ist, fehlt das SAVE-VDISK-Ready-Signal, dann liegt im Bereich des elektro­ mechanischen Massenspeichers ein Fehler vor. Daß die RAM-Disk selbst defekt ist, z. B. Parity Fehler könnte natürlich auch vorkommen, jedoch ist für die RAM-Disk die bevorzugte Maßnahme getroffen, für deren Speicherbereich so viele Waitstates beim Beschreiben und Lesen des Speichers vorzu­ sehen, daß ein Fehler praktisch ausgeschlossen ist, insbe­ sondere deshalb, weil ja auch die Versorgungsspannung des Rechners durch den verwendeten AKKU-Puffer in bezug auf Netzstörungen immunisiert ist. Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß es weiterhin zweckmäßig ist, den Wirkungs­ grad und das Speichervermögen des Akkupuffers ständig zu überwachen, wobei bei Ansprechen dieser Überwachung sofort der genannte "dedected SP-GOING-OFF" Kennzustand erzeugt ist und Alarmeinrichtungen zur Anzeige dieses Zustands aktiviert sind (Leuchtdioden und/oder akustische Laut­ sprechersignale).

Ist nun die genannte Zeitprüfung erfolgreich absolviert, dann kann als optionale Ausführung der Erfindung dies auch dem Rechner noch mitgeteilt werden (TIME-SAVE-Ready) um den normalen Ablauf am Bildschirm zu quittieren, ist die Zeitprüfung negativ ausgefallen, dann werden von der externen Steuereinrichtung die Alarmsignale zur Anzeige des fatalen Fehlers aktiviert (Leuchtdioden, akustische Meldungen).

Sowohl bei funktionierendem, auch bei fehlerhaftem System erfolgt jedoch auch noch ein AktualisierungsBACKUP, der jeweils geänderten Dateien, bevorzugt in einem komprimierten Datenformat, als Abspeicherung von der virtuellen DISK aus. Erst dann wird das Quittungssignal (QUIT-Ready) vom Dienstprogramm an die externe Steuerung abgegeben, worauf die Steuerung den genannten Relaiskontakt a öffnet und die Spannungsversorgung des Rechners abgeschaltet ist. Dies gilt für beide Varianten der Netzschalterbeschaltung.

In Ergänzung zu den genannten Funktionen kann das Dienstpro­ gramm natürlich auch noch die Ein-Ausschaltung der Festplatte vornehmen, wobei z. B. ein in der externen Steuerung ange­ brachter Hardwaretimer die Mindest-Ein-Aus-Schaltzeiten der Festplatte in einem Handshake-Modus garantiert.

Fig. 2 zeigt die hardwaremäßige Ausführung der externen Steuerung als programmierbaren Logikschaltkreis mit folgenden Statusgleichungen für die Erzeugung des Relaisansteuerungs­ signals und der ALARMsignale:

Definierung der States:
"STrelaison" . . . Netzschalter überbrückt bzw. für Alternative: Netzschalter eingeschaltet
"STrelaisoff" . . . Netzschalter geöffnet
"STalarmON" . . . Alarm ausgelöst
"STalarmOFF" . . . Alarm rückgestellt

STtimerON . . . interner Zähler wird eingeschaltet
STtimerOFF . . . interner Zähler wird rückgestellt

Eingänge: siehe erwähnte Erläuterungen im Text

"dedected SP-GOING-OFF" = SP-OFF + POWER-STATE + Selbstüber­ wachungsAKKU, wobei diese Oder­ funktion natürlich in betreffender programmierbarer Logik selbst gebildet sein kann.

BB-Ready, SAVE-VDISK-Ready, QUIT-Ready, ext.-RESET, POWER- STATE,

Timer-Overflow . . . Timerwert überschreitet den durch Festprogrammierung oder Rechnerschnittstelle vorgeladenen Wert (z. B. Dekodierung von Zählerstand 0, wenn Timer gleich Abwärtszähler).

Der Eingang ext.-RESET kann z. B. die Resettaste des Prozessors sein, oder bevorzugt ein Schlüsselschalterkontakt der externen Steuerung und dient der Grundinitialisierung im Störfall (vgl. Manual Interlock Control). Weiter entspricht der POWER-ON-Zustand des für nachfolgend beschriebenen Statesequenzer beschriebene Übertragungsbedingungen dem gleichen Zustand, wie wenn ext.-RESET angelegt werden würde.

Übertragungsbedingungen: werden mit der Priorität umgesetzt, in deren Reihenfolge sie gelistet sind.

Für Version mit zum Netzschalter parallel geschaltetem Relaiskontakt:

Schrittschaltwerk RELAIS:

STrelaison:
if ext.-RESET then STrelaisoff
if QUIT-Ready then STrelaisoff

STrelaisoff:
if BB-Ready then STrelaison

Für Version mit als Netzschalter unmittelbar wirkendem Relaiskontakt:

Schrittschaltwerk RELAIS:
STrelaison:
if ext.-RESET then STrelaisoff
if QUIT-Ready then STrelaisoff

STrelaisoff:
if POWERon then STrelaison (vgl. Text weiter oben)

Schrittschaltwerk ALARM:

STalarmON:
if ext.-RESET then STalarmOFF
STalarmOFF:
if Timer-Overflow then STalarmON

Schrittschaltwerk TIMER:

STtimerON:
if ext.-RESET then STtimerOFF . . . timer rückgestellt bzw. definiert geladen
if SAVE-VDISK-Ready then STtimerOFF
STtimerOFF:
if "dedected SP-GOING-OFF" then STtimerON . . . Timer getaktet, (vgl. Anmerkung in Fig. 1) es folgt die Sicherung der VDISK nicht durch Interrupt, dann wird der Zeitgeber mit einer entsprechenden Quittung des Programms (vgl. Start-Timer in Fig. 1) getastet.

Für den Fachmann, der mit der Handhabung programmierbarer Logiksoftware vertraut ist, ist es nun sehr einfach die angegebenen Übertragungsbedingungen in die verwendete Logik umzusetzen, bzw. weiteren Ausführungsvarianten anzupassen. Es ist evident, das die Ansteuerung des als Schnittstelle zum Rechner verwendeten UART für eine RS232-Schnittstelle ebenfalls in die PLD-Logik miteinbezogen werden kann, dito der von der Software des Rechners als Option setzbare programmierbare Timer, dessen Wert über die RS232 geladen wird, wobei die Rechnersoftware die Handshakesignale ebenfalls über RS232 an die externe Steuerung abgeben kann.

Fig. 3 zeigt die schaltungstechnische Anordnung der für die Durchführung des Verfahrens verwendeten Komponenten:

Eine durch Akku gepufferte Netzversorgung (AKKUBUF), die für den Fall, daß die Spannungsversorgung auch über Relais eingeschaltet wird (erste Variante), auch betreffendes Relais enthält, wobei dann aus dem PC-Netzteil ein Steuersignalkabel für das Abgreifen des (von der Netzspannung abgelöteten) Netzschalterkennzustandes herausgeführt ist (in Fig. 3 über externe Steuerung an AKKUBUF durchgeschleift, "dedect-SP- GOING-OFF"). Weiter genannte externe Steuerung und den Rechner (PC). POWER-STATE ist ein Signal, das AKKUBUF abgibt, wenn sich deren Selbsttest negativ auswirkt, wobei dann eine Datensicherung der virtuellen RAM-Disk eingeleitet wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Datensicherung an Rechnern, wobei folgende standardgemäße Komponenten verwendet sind:

• a) ein Rechner, z. B. PC, AT, 386, 486, UNIX, etc.
• b) eine Speichereinheit, welche als virtuelle DISK als Zusatz zur Festspeichereinheit des Rechners verwendet ist (Streamer, FIXED-DISK, Magnetooptische Speicher etc.)
• c) eine externe Steuereinrichtung mit deren Hilfe ein System adaptiert ist, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die externe Steuereinrichtung mit deren Hilfe das Verfahren durchgeführt ist, eine elektronisch gesteuerte Abschaltung des Rechners aufweist sowie durch diese elektronische Abschaltung die manuelle Abschaltung des Rechners (von Hand) verhindert ist und daß nach Durch­ führung eines Verfahrens mit dem die Daten der virtuellen DISK auf der Festspeichereinheit gesichert werden, durch ein im Rechner laufendes Programm ein Signal an die Steuer­ einrichtung ausgegeben wird, welches die elektronische Abschaltung des Rechners vornimmt, wobei dieses Signal so lange nicht ausgegeben ist, so lange die Daten der virtuel­ len DISK nicht gesichert sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte externe Steuereinrichtung eine Prüfung vornimmt, ob die genannte Datensicherung von der virtuellen DISK vonstatten gegangen ist, durch einen Zeitvergleich von Beginn der Datensicherung an, was durch ein entsprechendes Initialisierungssignal der Software markiert ist, bis zu einem Zeitpunkt zu dem ein weiteres Initialisierungs­ signal der Software zu erfolgen hat und daß als Kriterium, ob die genannte Datensicherung von der virtuellen DISK vonstatten gegangen ist, das Zustandekommen dieses weiteren Initialisierungssignals der Software bewertet ist.