JP2010244129A - 計算機システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電子計算機を相互に接続するネットワークの物理的経路を変更することなく、論理的に経路を分割・統合することにより、システム構成を変更かのうとする。
【解決手段】計算機システムの構成設定、計算機システムの電源投入及び計算機システムの電源遮断を指示する切替装置１００、１０１、複数の計算機１１２〜１１５の電源投入、遮断及び障害監視を行う管理装置１１１、１１６と、複数の計算機からの演算結果を比較照合し、一致した場合に演算結果を計算機システムの出力として外部に送出する演算結果比較装置１３１〜１３４と、複数の計算機及び前記演算結果比較装置を接続する複数のネットワーク装置１２１〜１２４とからなる。前記ネットワーク装置は、指示されるシステム構成の設定に従って、複数の計算機の接続構成を論理的に変更することにより計算機システムのシステム構成を変更する手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、計算機システムに係り、特に、複数台の電子計算機を組み合わせて構成される計算機システムに関する。

鉄道運行管理、電力系統制御、プラント制御を始めとする高い信頼性が要求される用途に使用する計算機システムは、処理を行う電子計算機を複数台設置し、それらの電子計算機をネットワークにより接続して構成されることが多い。このような従来の計算機システムは、複数台の計算機を疎結合で接続して多重系システムを構成している。この種の多重系の計算機システムに関する従来技術として、例えば、特許文献１等に記載された技術が知られている。

特許第３５３７２８１号公報

前述した特許文献１に記載された従来技術による計算機システムは、複数台の計算機を疎結合で接続しているため、接続点の数が多くシステム構成を容易には変更することができないという問題点を有している。

本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、複数の電子計算機を相互に接続するネットワークの物理的経路を変更することなく、論理的に経路を分割・統合することにより、システム構成を容易に変更することができるようにした計算機システムを提供することにある。

本発明によれば前記目的は、複数の計算機が相互に接続されて構成される計算機システムにおいて、計算機システムの構成設定を指示する切替装置と、複数の計算機の管理装置と、複数の計算機からの演算結果を比較照合し、一致した場合に演算結果を計算機システムの出力として外部に送出する演算結果比較装置と、前記複数の計算機及び前記演算結果比較装置を接続する複数のネットワーク装置とからなり、前記ネットワーク装置は、指示されるシステム構成の設定に従って、前記複数の計算機の接続構成を論理的に変更することにより計算機システムのシステム構成を変更する手段を備えることにより達成される。

本発明によれば、物理的経路を変更することなく、論理的に経路を分割してシステム構成を変更することが可能となる。

本発明の一実施形態による計算機システムの構成を示すブロック図である。 切替装置の構成例を示すブロック図である。 管理装置の構成例を示すブロック図である。 ネットワーク装置の構成例を示すブロック図である。 ネットワーク装置内のメインメモリに格納されるソフトウェアの構成を示す図である。 演算結果比較装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態による本計算機システムの起動時の処理動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態による計算機システムの分割モードにおける論理的な計算機システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明による計算機システムの実施形態を図面により詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態による計算機システムの構成を示すブロック図である。ここで説明する本発明の実施形態による計算機システムは、２台の計算機と１台の管理装置とを１つの計算機セットとし、このような計算機セットを２セット分組み合わせて構成したものである。そして、図１に示す本発明の実施形態の計算機システムは、計算機セットに含まれる計算機を二重系とし、計算機システムに含まれる計算機セットも二重系にして、また、内部バス及び演算結果比較装置も二重系に構成したものである。但し、本発明は、計算機セットの数を３セット以上と、内部バスも３つ以上として、二重系よりも信頼性の高い多重系のシステムとして構成してもよく、また、１つの計算機セットに含まれる計算機の数も３つ以上として構成してもよい。

図１に示す本発明の実施形態による計算機装置は、２台の計算機１１２、１１３と、１台の管理装置１１１と、これらに接続された１台の切替装置１００とにより第１の計算機セットが構成され、同様に、２台の計算機１１４、１１５と、１台の管理装置１１６と、これらに接続された１台の切替装置１０１とにより第２の計算機セットが構成され、これら２つの計算機セットが第１及び第２の２つの内部バス１４１、１４２に接続されて構成されている。また、第１、第２の内部バス１４１、１４２は、それぞれ２つのネットワーク装置１２１、１２２及び１２３、１２４を備えており、ネットワーク装置１２１、１２２のそれぞれには、演算結果比較装置１３１、１３２が接続され、ネットワーク装置１２３、１２４のそれぞれには、演算結果比較装置１３３、１３４が接続されている。

前述したように構成される本発明の実施形態による計算機システムは、切替装置１００及び１０１に設定された構成情報に基づいて、システムが起動されたときに物理的な経路を変更することなくシステムの構成を変更することができるものである。

ここで、本発明の実施形態による計算機システムのシステム構成について説明すると、本発明の実施形態では、計算機システムの構成を全体モードと分割モードとの２つのモードとを定義することができる。全体モードは、図１に示す計算機システムの第１、第２の２つの計算機セットに含まれる４台の計算機に同一の演算を行わせ、各計算機からの演算結果を、４つの演算結果比較装置のそれぞに渡して、各演算結果比較装置が４つの演算結果の多数決処理を行うモードである。また、分割モードは、図１に示す計算機システムの第１、第２の計算機セットのそれぞれに、お互いに独立した演算を行わせ、それぞれの計算機セットの２つの計算機の演算結果を２つの演算結果比較装置に渡して、２つの演算結果の多数決処理を行わせるモードである。

管理装置１１４及び１１６は、システム構成の設定、複数の計算機の電源投入、複数の計算機の電源遮断等の切替装置１００、１０１からの操作要求に応じた動作を実行するものである。また、計算機１１２、１１３、１１４及び１１５は、本発明の実施形態に専用の計算機を用意する必要はなく、計算機システムの用途に応じた汎用的な計算機、例えば、サーバとして利用されるような計算機を用いればよく、それによって高信頼な計算機システムを実現することが可能である。そして、計算機１１２、１１３、１１４及び１１５は、第１の内部バス１４１あるいは第２の内部バス１４２を介してネットワーク装置１２１、１２２、１２３及び１２４と接続される。

一般的に、計算機とネットワーク装置とは、専用線（光ファイバ等）で接続されるが、バックボードに計算機とネットワーク装置とをそれぞれ実装することにより接続する構成であってもよい。

前述のネットワーク装置１２１、１２３は、演算結果比較装置１３１、１３２と接続され、ネットワーク装置１２２、１２４は、演算結果比較装置１３３、１３４と接続される。図１に示している計算機システムが全体モードで動作している場合、演算結果比較装置１３１、１３２、１３３及び１３４は、同一の演算を行っている計算機１１２、１１３、１１５及び１１６からの演算結果を比較し多数決処理を行って、本発明の実施形態による計算機システムの演算結果として出力する。なお、計算機システムの演算結果であるとして、演算結果を出力するのは、正常に動作している演算結果比較装置の中の代表となる１つの演算結果比較装置である。

図２は切替装置の構成例を示すブロック図である。切替装置１００、１０１は同一の構成を有するが、図２には切替装置１００を例として示している。

切替装置１００は、ＣＰＵ２０１と、メインメモリ２０２と、Ｉ／Ｏ（Input Output：入出力制御装置、以下、Ｉ／Ｏという）２０４と、ＨＤＤ等による記憶装置２０５と、メモリバス２０６とを備えて構成されている。

前述において、ＣＰＵ２０１には、Ｉ／Ｆ２０７が接続され、Ｉ／Ｆ２０７を介して管理装置１１１、計算機１１２、１１３が接続されている。また、メインメモリ２０２には、ソフトウェア３０３が格納され、Ｉ／Ｏ２０４には、記憶装置２０５が接続されると共に、メモリバス２０６を介してＣＰＵ２０１に接続され、さらに、表示器２０８、操作部２０９が接続されている。表示器２０８には、本発明の実施形態による計算機システムの状態が表示され、操作部２０９から本発明の実施形態による計算機システムの起動、停止、システム構成の設定を指示することが可能である。

図３は管理装置の構成例を示すブロック図である。管理装置１１１、１１６は同一の構成を有するが、図３には管理装置１１１を例として示している。

管理装置１１１は、ＣＰＵ３０１と、メインメモリ３０２と、Ｉ／Ｏ３０４と、ＢＭＣ(Baseboard Management Controller：管理装置、以下、ＢＭＣという）３０５と、ＨＤＤ等による記憶装置３０６とを備えて構成されている。

Ｉ／Ｏ３０４は、ＣＰＵ３０１と、記憶装置３０６と、ＢＭＣ３０５と、メモリバス３１１を介してソフトウェアを有するメインメモリ３０２とに接続されると共に、拡張バス３１２を介してＮＩＣ（Network Interface Card：ネットワークカード、以下、ＮＩＣという）３２１、３２２と接続されている。ＮＩＣ３２１、３２２は、第１の内部バス１４１及び第２の内部バス１４２に接続するためのカードである。第１、第２の内部バス１４１、１４２は、汎用ネットワークであってよく、例えば、広く普及しているEthernet（登録商標）等であってよい。ＢＭＣ３０５には、切替装置１００、計算機１１２、１１３が接続されている。

図４はネットワーク装置の構成例を示すブロック図である。ネットワーク装置１２１〜１２４は同一の構成を有するが、図４にはネットワーク装置１２１を例として示している。

ネットワーク装置１２１は、メインメモリ４０１と、ＣＰＵ４０２と、Ｉ／Ｏ４０３と、ＨＤＤ等の記憶装置４０４と、メモリバス４１０と、第１、第２の拡張バス４１１、４１２と、ＬＡＮ４２１、４２３、４２５、４２７と、Ｉ／Ｆ４２２、４２４、４２６、４２８とを備えて構成されている。

前述において、メインメモリ４０１は、メモリバス４１０を介してＣＰＵ４０２及びＩ／Ｏ４０３と接続され、メインメモリ４０１の内部にはソフトウェア４０５が格納されている。また、Ｉ／Ｏ４０３は、第１の拡張バス４１１を介してＬＡＮ４２１、４２３、Ｉ／Ｆ４２２、４２４と接続され、同様に、第２の拡張バス４１２を介してＬＡＮ４２５、４２７、Ｉ／Ｆ４２６、４２８と接続されている。さらに、Ｉ／Ｆ４２２及び４２４は、第１の内部バス１４１をループ状に接続するように第１の内部バス１４１に接続されされている。また、Ｉ／Ｆ４２６は、演算結果比較装置１３１と接続され、Ｉ／Ｆ４２８は、演算結果比較装置１３２と接続されている。

図５はネットワーク装置１２１内のメインメモリ４０１に格納されるソフトウェア４０５の構成を示す図である。他のネットワーク装置１２２、１２３及び１２４内のソフトウェアも同様に構成されている。

ソフトウェア４０５は、コマンド処理部５０１、ＴＣＰ／ＩＰ５０２、伝送制御部５０３、ＬＡＮドライバ５０４、ＯＳ５０５、ＨＫＰ(Hardware Kernel Program、以下、ＨＫＰという）５０６を備えて構成される。

前述において、コマンド処理部５０１は、各種コマンドの受付、ネットワーク状態の情報収集及び生涯管理を行うと共に、ネットワーク構成の設定をも行う。ＴＣＰ／ＩＰ５０２は、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ、ＩＣＭＰ等のプロトコルに対応するための処理を行う。伝送制御部５０３は、フレームの送受信制御を行う。ＬＡＮドライバ５０４は、汎用ネットワークに接続するためのモジュールであり、汎用ネットワークとしてのEthernetに対応している。ＯＳ５０５は、各タスクのスケジューリングやタイマ管理を行い、また、ＨＫＰ５０６は、ネットワーク装置１２１の立上処理、割込受付、障害処理を行う。

図６は演算結果比較装置の構成例を示すブロック図である。演算結果比較装置１３１〜１３４は同一の構成を有するが、図６には演算結果比較装置１３１を例として示している。

演算結果比較装置１３１は、メインメモリ６０１、ＣＰＵ６０３、Ｉ／Ｏ６０４、記憶装置６０５、第１、第２の拡張バス６１１、６１２、ＬＡＮ６１９、６２１、６２３及びＩ／Ｆ６２０、６２２、６２４を備えて構成される。そして、メインメモリ６０１には、ソフトウェア６０２が格納されている。

前述において、Ｉ／Ｏ６０４は、第１の拡張バス６１１を介してＬＡＮ６１９、６２１、Ｉ／Ｆ６２０、６２２と接続され、同様に、第２の拡張バス６１２を介してＬＡＮ６２３、Ｉ／Ｆ６２４と接続される。Ｉ／Ｆ６２０、６２２は、ネットワーク装置１２１、１２３と接続されている。さらに、Ｉ／Ｏ６０４は、演算結果比較装置１３２と接続されており、ネットワーク装置１２１、１２３から送信される計算機１１２、１１３、１１４、１１５での演算結果を受け取り、ソフトウエア６０２をＣＰＵ６０３が実行することにより演算結果比較による多数決処理を行わせ、また、演算結果比較装置１３２と相互の生存監視を行う。

図７は本発明の実施形態による本計算機システムの起動時の処理動作を説明するフローチャートであり、次に、これについて説明する。ここでの処理は、管理装置１１１、１１６において実施される処理であり、以下では管理装置１１１が実施する処理を例に説明する。また、Ｉ／Ｆ６４２には、システムとしての演算結果を出力する相手装置として、図示しない外部装置が接続されている。

（１）切替装置１００にシステム起動要求が設定されると、切替装置１００は、システム起動要求と共にシステム構成設定とを管理装置１１１に送信してくるので、管理装置１１１は、システム起動要求と、システム構成設定とを受信する（ステップ７０１、７０２）。

（３）次に、受信したシステム構成設定に応じた構成選択のため、受信したシステム構成設定が全体モードであるか否かを判定し、受信した構成設定が全体モードであった場合、管理装置１１１は、現在のネットワーク設定が全体モードとなっているか否かを、管理装置１１１が持つネットワーク設定定義情報と比較して判定する（ステップ７０３、７０４）。

（４）ステップ７０４の判定で、現在のネットワーク情報が全体モードであった場合、計算機起動要求を各計算機に送信する（ステップ７０６）。

（５）ステップ７０４の判定で、現在のネットワーク情報が全体モードではなかった場合、ネットワークの設定を全体モードにする要求をネットワーク装置１２１、１２２、１２３、１２４に送信し、ネットワーク装置の設定が全体モードとなってから、計算機起動要求を各計算機に送信する（ステップ７０５、７０６）。

（６）ステップ７０３の判定で、受信した構成設定が全体モードでなかった場合、すなわち、分割モードであった場合、管理装置１１１は、現在のネットワーク設定が分割モードとなっているか否かを、ネットワーク設定定義情報と比較して判定する（ステップ７１１）。

（７）ステップ７１１の判定で、現在のネットワーク情報が全体モードであった場合、計算機起動要求を各計算機に送信する（ステップ７０６）。

（８）ステップ７１１の判定で、現在のネットワーク情報が分割モードではなかった場合、ネットワークの設定を分割モードにする要求をネットワーク装置１２１、１２２、１２３、１２４に送信し、ネットワーク装置の設定が分割モードとなってから、計算機起動要求を各計算機に送信する（ステップ７１２、７０６）。

前述したステップ７０５、７１２の処理において、ネットワーク設定変更の要求を受けた各ネットワーク装置は、第１の内部バス１４１または第２の内部バス１４２をループ状に接続しているＬＡＮ、図４に示して説明した例の場合、ＬＡＮ４２１、４２３のアドレス設定を変更することにより、ネットワーク設定変更を行うことができる。

図８は本発明の実施形態による計算機システムの分割モードにおける論理的な計算機システムの構成を示すブロック図である。

図８に示す分割モードにおける論理的な計算機システムの構成は、図１に示して説明したした計算機システムと物理的な構成が同等である。図８に示す計算機システムの場合、切替装置１００、１０１により分割モードが設定されて、ネットワーク装置によって論理的に内部バスが分離されている。すなわち、図８では、第１の内部バス８０１、第２の内部バス８０２、第３の内部バス８０３、及び、第４の内部バス８０４の４本のバス構成に分離されている。

４本のバスに分離することにより、計算機１１２、計算機１１３の２台の計算機による第１の計算機セットと、計算機１１４、計算機１１５の２台の計算機による第２の計算機セットとは、論理的に異なるネットワークに分離されたネットワークを有することになるため、第１、第２の計算機セットは、それぞれ、独立な処理を行うことが可能となる。

また、演算結果比較装置１３１、１３２と演算結果比較１３３、１３４とが異なるネットワークに分離されているため、計算機システムとしての演算結果も独立なものととして出力することができる。

前述した本発明の実施形態によれば、物理的な経路を変更することなく論理的に経路を分割・統合する機能を、複数台の計算機を備える計算機システムに追加することによりシステム構成を容易に変更することが可能である。このため、本発明の実施形態によれば、ハードウェアを追加することなくシステム数を増加させる等の顧客のシステム変更のニーズに柔軟に対応することができる。

本発明による計算機システムは、高い信頼性を要求される社会インフラ向けに利用することができる。

１００、１０１ 切替装置
１１１、１１６ 管理装置
１１２〜１１５ 計算機
１２１〜１２４ ネットワーク装置
１３１〜１３４ 演算結果比較装置
１４１、１４２、８０１〜８０４ 内部バス
２０１、３０１、４０２、６０３ ＣＰＵ
２０２、３０２、４０１、６０１ メインメモリ
２０３、３０３、４０５、６０２ ソフトウェア
２０４、３０４、４０３、６０４ Ｉ／Ｏ（入出力制御装置）
２０５、３０６、４０４、６０５ 記憶装置
２０６、３１１、４１０ メモリバス
２０７、４２２、４２４、４２６、４２８、６２０、６２２、６２４ Ｉ／Ｆ
２０８ 表示器
２０９ 操作部
３０５ ＢＭＣ(Baseboard Management Controller）
３１２、４１２、６１１、６１２ 拡張バス
３２１、３２２ ＮＩＣ（Network Incircuit Card）
４２１、４２３、４２５、４２７、６１９、６２１、６２３ ＬＡＮ
５０１ コマンド処理部
５０２ ＴＣＰ／ＩＰ
５０３ 伝送制御部
５０４ ＬＡＮドライバ
５０５ ＯＳ
５０６ ＨＫＰ

Claims (3)

1. 複数の計算機が相互に接続されて構成される計算機システムにおいて、
   計算機システムの構成設定を指示する切替装置と、複数の計算機の管理装置と、複数の計算機からの演算結果を比較照合し、一致した場合に演算結果を計算機システムの出力として外部に送出する演算結果比較装置と、前記複数の計算機及び前記演算結果比較装置を接続する複数のネットワーク装置とからなり、
   前記ネットワーク装置は、指示されるシステム構成の設定に従って、前記複数の計算機の接続構成を論理的に変更することにより計算機システムのシステム構成を変更する手段を備えることを特徴とする計算機システム。
2. 前記切替装置は、システム構成の設定を含む操作要求を前記管理装置に送信し、前記管理装置に、システム構成の設定を含む操作要求に応じた動作を実行させることを特徴とする請求項１記載の計算機システム。
3. 前記管理装置は、前記切替装置から送信されたシステム構成の設定に応じて前記ネットワーク装置にシステム設定情報を送信し、前記ネットワーク装置に、システム構成を変更させることを特徴とする請求項２記載の計算機システム。

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