JP2009075719A - 冗長構成装置及びその自己診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単一のバス構成で、運用系プロセッサを切り替えなくても、予備系バスアクセス経路の正常性有無を事前に検出する。
【解決手段】複数プロセッサが単一バスを介して相互に接続し、何れか１のプロセッサが現用系となってシステムの主制御を実行し、他のプロセッサが予備系となって現用系プロセッサから送られる情報に基づきバックアップ切替のための同期を維持する冗長構成装置の自己診断方法において、現用系プロセッサのバスマスタからバスを介して予備系プロセッサのバススレーブにデータを転送する現用系のバスアクセス経路と、予備系プロセッサのバスマスタからバスを介して現用系プロセッサのバススレーブにデータを転送する予備系のバスアクセス経路を備え、現用系プロセッサのバスマスタが有するバスアクセス権を一時的に予備系プロセッサのバスマスタに与えることで予備系のバスアクセス経路に潜在する障害を事前に検査する。
【選択図】図１

Description

本発明は冗長構成装置及びその自己診断方法に関する。特に、複数のプロセッサが単一のバスを介して相互に接続し、何れか一つのプロセッサが現用系となってシステムの主制御を実行し、かつ他のプロセッサが予備系となって前記現用系プロセッサから送られる情報に基づきバックアップ切替のための同期を維持する冗長構成装置及びその自己診断方法に適用して好適である。

この種の冗長構成装置（二重化装置等）では、現用系プロセッサが不調となった場合でも、直ちに予備系プロセッサで処理を続行できるように、予備系プロセッサは、現用系プロセッサからのシステム運用に係る情報をリアルタイムに受け取り、更新することで同期を維持している。

通常、この運用情報の転送は、現用系プロセッサのバスマスタから予備系プロセッサのバススレーブにデータを転送することで行われるが、何らかの理由で予備系プロセッサが現用系となった場合には、今度は、旧予備系プロセッサのバスマスタから旧現用系プロセッサのバススレーブに運用情報を転送しなくてはならない。しかし、この情報転送経路にもし故障が潜在していた場合は、もはや、システムの安全な運用を継続できなくなる。

従来は、外部のシステムバス及びそのアクセス回路を完全に二重化すると共に、現用系のバスラインで障害を検出した場合は、予備系のバスラインに切り替えて回避動作を行うマイクロコンピュータシステムが知られている（特許文献１）。
特開平０９−５０４０７

しかし、上記従来技術のように、外部のシステムバスを完全に二重化する構成であると、回路が複雑化すると共に、冗長構成システムのコストアップに繋がる。また、外部のシステムバスを完全に二重化しておくだけで、システム運用中には予備系バスを検査しないような方式であると、現用系バスで障害が発生した場合に、予備系バスが機能しない場合も起こり得る。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、単一のバス構成でかつ運用系プロセッサを切り替えなくても、予備系バスアクセス経路の正常性有無を事前に検出できる冗長構成装置及びその自己診断方法を提供することにある。

本発明の第１の態様による冗長構成装置の自己診断方法は、複数のプロセッサが単一のバスを介して相互に接続し、何れか一つのプロセッサが現用系となってシステムの主制御を実行し、かつ他のプロセッサが予備系となって前記現用系プロセッサから送られる情報に基づきバックアップ切替のための同期を維持する冗長構成装置の自己診断方法において、現用系プロセッサのバスマスタから前記バスを介して予備系プロセッサのバススレーブにデータを転送する現用系のバスアクセス経路と、予備系プロセッサのバスマスタから前記バスを介して現用系プロセッサのバススレーブにデータを転送する予備系のバスアクセス経路とを備え、前記現用系プロセッサのバスマスタが有するバスアクセス権を一時的に予備系プロセッサのバスマスタに与えることにより、前記予備系のバスアクセス経路に潜
在する障害を事前に検査するものである。

本発明においては、現用系プロセッサのバスマスタが有するバスアクセス権を一時的に予備系プロセッサのバスマスタに与えることで、予備系のバスアクセス経路に潜在する障害を事前に検査するので、単一のバス構成でもシステムに潜在している故障や障害を事前に効率よく検出可能となる。

本発明の第２の態様では、前記現用系プロセッサのバスマスタが有するバスアクセス権を所定の時間だけ周期的に予備系プロセッサのバスマスタに与える。従って、現用系プロセッサの稼働処理には影響を与えない。

本発明の第３の態様による冗長構成装置は、複数のプロセッサが単一のバスを介して相互に接続し、何れか一つのプロセッサが現用系となってシステムの主制御を実行し、かつ他のプロセッサが予備系となって前記現用系プロセッサから送られる情報に基づきバックアップ切替のための同期を維持する冗長構成装置において、現用系プロセッサのバスマスタから前記バスを介して予備系プロセッサのバススレーブにデータを転送する現用系のバスアクセス経路と、予備系プロセッサのバスマスタから前記バスを介して現用系プロセッサのバススレーブにデータを転送する予備系のバスアクセス経路と、前記現用系プロセッサのバスマスタが有するバスアクセス権を一時的に予備系プロセッサのバスマスタに与えることにより、前記予備系のバスアクセス経路に潜在する障害を事前に検査する自己診断部とを備えるものである。

以上述べた如く本発明によれば、運用系プロセッサを切り替えなくても、予備系バスアクセス経路の正常性有無を事前に検出できる。

以下、添付図面に従って本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。

図１は実施の形態によるの冗長構成装置のブロック図で、通信制御装置への適用例を示している。図において、１００は移動通信網やＩＰ通信網等からなるネットワーク（ＮＷ）、１０はネットワーク１００に接続する通信システム（冗長構成装置）のプライマリ装置（現用系）、２０は同じくセカンダリ装置（予備系）、３０は両装置１０，２０間でネットワーク通信に係る運用情報を転送するための接続バス、３１はプライマリ装置１０からセカンダリ装置２０に指令を送るための信号線、４０は両装置１０，２０を管理・制御する上位装置である。

プライマリ装置１０において、１１はプライマリ装置の主制御を行うＣＰＵ、１２はＣＰＵ１１の共通バス、１３はネットワーク１００に接続する通信制御部、１４はネットワーク通信に係る運用情報等をセカンダリ装置２０に送信するバスマスタ、１５はセカンダリ装置２０から送られる運用情報等を受信するバススレーブ、１６はバスマスタ１４及びバススレーブ１５と接続バス３０との間の接続を切り替えるバス切替部、１７は本通信システムの運用中に、セカンダリ装置２０と協動して、接続バス３０及び該接続バス３０のアクセスに関する構成１４，１５，１６等の自己診断（ヘルスチェック）を行うヘルスチェック部、１８はヘルスチェックで検出されたエラーや障害の情報を上位装置４０に通知する障害通知部である。

セカンダリ装置２０についても同様であり、２１はＣＰＵ、２２はＣＰＵ２１の共通バス、２３は信制御部、２４はバスマスタ、２５はバススレーブ、２６はバス切替部、２７
はヘルスチェック部、２８は障害通知部である。

係る構成により、通常は、プライマリ装置１０が現用系となってネットワーク１００の通信制御を行うと共に、該ネットワーク通信に係る運用情報をバスマスタ１４よりセカンダリ装置側（バススレーブ２５）に送信する。セカンダリ装置２０では、受信した運用情報をリアルタイムで記憶及び自装置の状態を管理することで、何時でもプライマリ装置１０と切り替わってネットワーク１０の通信制御が行えるように同期をとっている。

ところで、もし何らかの理由によりセカンダリ装置２０の側が現用系になった場合には、上記の逆であり、この場合は、システムの運用情報をプライマリ装置１０の側に送信することで、逆にプライマリ装置１０がセッカンダリ装置２０に同期を取らなくてはならない。

しかし、プライマリ装置１０が現用系である間は、接続バス３０はバスマスタ１４とバススレーブ２５とによって専ら使用中であるため、バスマスタ２４とバススレーブ１５とからなる予備系ルートが正常に動作するか否かは、事前には分からない。

そこで、本実施の形態では、プライマリ装置１０が現用系として稼働中であっても、バス３０のアクセス権を定期的に短い時間（例えば、数秒毎にバスアクセスの１又は２サイクル分）だけバスマスタ２４に割り当てることで、バスマスタ２４とバススレーブ１５とからなる予備系ルートの異常有無を事前に検査している。以下、詳細に説明する。

図２は実施の形態によるヘルスチェック動作のシーケンス図（１）で、ヘルスチェックによりバスマスタ２４からバススレーブ１５へのダミーデータ転送時にエラーが発生した場合を示している。通常の運用時には、ステップＳ１１でプライマリ側のバスマスタ１４からセカンダリ側のバススレーブ２５にシステム運用情報のライトアクセスを行い、これに対してバススレーブ２５よりバスマスタ１４にバスレスポンス（例えばバス動作の良否を表すバスＡＣＫ／バスエラー等）を返送する。本実施の形態ではこれをバスアクセスの１サイクル分と称す。

こうして、やがて、通常の運用周期が終了になると、ステップＳ１２ではヘルスチェック部１７がバスマスタ１４に停止指示を送ると共に、セカンダリ側のヘルスチェック部２７にはバス切替タイミングを通知し、これを受けたヘルスチェック部２７ではバスマスタ２４にダミーアクセスの起動指示を送る。これにより、両ヘルスチェック部１７，２７はバス切替部１６，２６に一斉にバス切替指示を送り、これを受けたバス切替部１６，２６は接続バス３０の接続を一斉にダミーアクセスの側に切り替える。

セカンダリ側のバスマスタ２４は前記ダミー起動指示によって起動し、続くステップＳ１３では該バスマスタ２４からプライマリ側のバススレーブ１５に対して実際の運用情報ではないダミーデータのライトアクセスを行う。この場合に、もし上記のバス切替制御から所定時間以内にバススレーブ１５がダミーアクセスの受信を認識できなかった場合（タイムアウトＴＯ）、又はこのダミーアクセスについてパリティエラー（ＰＥ）等を検出した場合には、接続バス３０又はその予備アクセスルートの構成に何らかの故障や障害があったと認識する。それ以外の場合はこのダミーアクセスは正常終了となる。そして、図の例のように故障や障害を検出した場合には、その旨を障害通知部１８を介して上位装置４０に通知し、これを受けた上位装置４０は必要なアラーム処理(セカンダリ装置２０をリセット又はシステムから切り離す等の処理)を行う。

こうして、やがて、この所定のヘルスチェック期間（例えば１回又は確認のための２回分のダミーアクセス期間）が終了すると、ステップＳ１４ではヘルスチェック部１７より
セカンダリ側のヘルスチェック部２７にバス切替タイミング終了を通知し、かつバスマスタ１４には運用の再開指示を送る。一方、ヘルスチェック部２７はこのバス切替タイミング終了通知を受けたことにより、バスマスタ２４にダミー動作の停止指示を送る。そして、これらの指示を契機に、ヘルスチェック部１７，２７では一斉にバス切替指示を送り、これを受けたバス切替部１６，２６では接続バス３０の接続方向を一斉に運用アクセスの側に切り替える。

これにより、通常の運用周期が再開され、その後のステップＳ１５ではバスマスタ１４からバススレーブ２５に運用情報のライトアクセスを行うと共に、該バススレーブ２５からはバスマスタ１４にバスレスポンスを返送する。

図３は実施の形態によるヘルスチェック動作のシーケンス図（２）で、ヘルスチェックによりバスマスタ２４からバススレーブ１５にデータを転送した時に、所定時間を経過しても該バススレーブ１５からバスマスタ２４へのバスレスポンスが無い場合を示している。なお、ステップＳ１１，Ｓ１２の動作は上記図２で述べたものと同様である。

ステップＳ２１では、バスマスタ２４からプライマリ側のバススレーブ１５に対して実際の運用情報ではないダミーデータのライトアクセスを行う。この例では、バススレーブ１５が正常にダミーレスポンスを返したが、何らかの理由により、該ダミーレスポンスは規定時間内にバスマスタ２４には届いていない。このように、ダミーアクセスから規定時間内にダミーレスポンスを検出できなかったバスマスタ２４は、タイムアウトエラーＴＯを検出し、その旨を障害通知部２８を介して上位装置４０に通知する。これを受けた上位装置４０は必要なアラーム処理を行う。ステップＳ１４以降の動作については上記図２で述べたものと同様である。

本実施の形態においては、通常の運用周期は、例えば数秒〜数十秒であり、またヘルスチェックの実効時間はダミーアクセスの１又は２サイクル分（数１００ナノ秒程度）であるため、現用系のネットワーク運用には全く支障を与えない。

なお、上記実施の形態ではプロセッサが２つの二重化装置の例について述べたが、本発明は、プロセッサが３つ以上の多重化装置についても適用可能である。この場合は、複数の予備系プロセッサのバスマスタに対して順々にバスのアクセス権を与えることで、各経路の障害有無を順に検査できる。

また、上記本発明の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。

実施の形態によるの冗長構成装置のブロック図である。 実施の形態によるヘルスチェック動作のシーケンス図（１）である。 実施の形態によるヘルスチェック動作のシーケンス図（２）である。

符号の説明

１０ プライマリ装置
１４ バスマスタ
１５ バススレーブ
１６ バス切替部
１７ ヘルスチェック部
２０ セカンダリ装置
２４ バスマスタ
２５ バススレーブ
２６ バス切替部
２７ ヘルスチェック部
３０ 接続バス
３１ 信号線
４０ 上位装置
１００ 通信ネットワーク（ＮＷ）

Claims (3)

1. 複数のプロセッサが単一のバスを介して相互に接続し、何れか一つのプロセッサが現用系となってシステムの主制御を実行し、かつ他のプロセッサが予備系となって前記現用系プロセッサから送られる情報に基づきバックアップ切替のための同期を維持する冗長構成装置の自己診断方法において、
   現用系プロセッサのバスマスタから前記バスを介して予備系プロセッサのバススレーブにデータを転送する現用系のバスアクセス経路と、予備系プロセッサのバスマスタから前記バスを介して現用系プロセッサのバススレーブにデータを転送する予備系のバスアクセス経路とを備え、
   前記現用系プロセッサのバスマスタが有するバスアクセス権を一時的に予備系プロセッサのバスマスタに与えることにより、前記予備系のバスアクセス経路に潜在する障害を事前に検査することを特徴とする冗長構成装置の自己診断方法。
2. 前記現用系プロセッサのバスマスタが有するバスアクセス権を所定の時間だけ周期的に予備系プロセッサのバスマスタに与えることを特徴とする請求項１記載の冗長構成装置の自己診断方法。
3. 複数のプロセッサが単一のバスを介して相互に接続し、何れか一つのプロセッサが現用系となってシステムの主制御を実行し、かつ他のプロセッサが予備系となって前記現用系プロセッサから送られる情報に基づきバックアップ切替のための同期を維持する冗長構成装置において、
   現用系プロセッサのバスマスタから前記バスを介して予備系プロセッサのバススレーブにデータを転送する現用系のバスアクセス経路と、
   予備系プロセッサのバスマスタから前記バスを介して現用系プロセッサのバススレーブにデータを転送する予備系のバスアクセス経路と、
   前記現用系プロセッサのバスマスタが有するバスアクセス権を一時的に予備系プロセッサのバスマスタに与えることにより、前記予備系のバスアクセス経路に潜在する障害を事前に検査する自己診断部とを備えることを特徴とする冗長構成装置。

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