JP2015141589A - サーバ装置、サーバシステムおよび障害対策方法 - Google Patents

サーバ装置、サーバシステムおよび障害対策方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 現用系のサーバ装置に障害が発生した場合に、当該サーバ装置に代わって待機系のサーバ装置が現用系として迅速に立ち上がる技術を提供する。【解決手段】 サーバ装置1は、制御回路2と機械制御回路3と障害検知回路4と接続制御回路5を備えている。制御回路2は、共有資源8との接続を制御する処理を含むコンピュータプログラムに基づいた処理を実行する。障害検知回路4は、自装置1に障害が発生したことを検知する回路構成を備えている。接続制御回路5は、障害検知回路4が障害発生を検知した場合に、制御回路2が共有資源8との接続遮断を指示する前に、共有資源8との接続を遮断する。機械制御回路3は、障害検知回路4が障害発生を検知した場合に、他のサーバ装置1に向けて障害発生を通知する。【選択図】 図1

Description

本発明は、複数のサーバ装置により構成されるサーバシステムの可用性に係る技術に関する。
図5は、サーバシステムの一種であるクラスタシステムの一構成例を簡略化して表すブロック図である。このクラスタシステム50は、複数のサーバ装置511,512と、データベースシステム52とを備えている。サーバ装置511,512は、互いに、情報通信網53を介して接続している。また、サーバ装置511,512は、データベースシステム52に共通に接続しており、当該データベースシステム52に格納されているデータを共通に利用可能である。
このクラスタシステム50では、サーバ装置511,512のうちの一方が現用系として稼働し、他方が待機系として稼働する。これにより、現用系のサーバ装置に障害が発生した場合に、当該サーバ装置に代わって待機系のサーバ装置が稼働することによって、クラスタシステム50は、現用系のサーバ装置に障害が発生しても、システムとしての稼働を継続できる。換言すれば、クラスタシステム50は、システムの可用性(システムを継続して稼働できる性能)を高めることができる。
特開平1-304545号公報 特開2003-76592号公報
ところで、待機系のサーバ装置は、例えば、引用文献1,2に示されるように、ハートビート信号を利用して現用系のサーバ装置に障害が発生したことを検知する。そのハートビート信号とは、現用系のサーバ装置が定期的に出力する信号である。現用系のサーバ装置が障害発生によりシャットダウンした場合には、ハートビート信号は現用系のサーバ装置から出力されなくなる。待機系のサーバ装置は、そのハートビート信号の出力状況を監視しており、出力予定時間を過ぎてもハートビート信号が出力されていないことを検知した場合に、現用系のサーバ装置が障害発生によりシャットダウンしたと判断(検知)する。
待機系のサーバ装置は、そのように現用系のサーバ装置が障害発生によりシャットダウンしたことを検知した以降に、その障害発生のサーバ装置から切り替わって現用系として稼働するために切り替え処理を実行する。
また、待機系から現用系に切り替わったサーバ装置は、通常の処理を開始する前に、データベースシステム52のリカバリ処理を実行する。つまり、障害が発生したサーバ装置が、障害発生からシャットダウンするまでの間にデータベースシステム52にアクセスすると、正常にアクセスできない虞がある。この不当なアクセスは、データベースシステム52に格納されているデータの格納状態を複雑化したり、データの一部を破壊してしまう虞がある。このような不当なアクセスに因る事態が継続することを回避すべく、現用系に切り替わったサーバ装置は、通常処理を開始する前に、データベースシステム52のリカバリ処理を実行している。このリカバリ処理に要する時間は長いことから、サーバ装置に障害が発生してから当該サーバ装置に代わって待機系のサーバ装置が現用系として立ち上がるまでの時間が長く掛かってしまうという問題が有る。
本発明は上記課題を解決するために考え出された。すなわち、本発明の主な目的は、現用系のサーバ装置に障害が発生した場合に、当該サーバ装置に代わって待機系のサーバ装置が現用系として迅速に立ち上がる技術を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のサーバ装置は、
他のサーバ装置と共通に接続する共有資源との接続を制御する処理を含むコンピュータプログラムに基づいた処理を実行する制御回路と、
自装置に障害が発生したことを検知する障害検知回路と、
前記障害検知回路が障害発生を検知した場合に、前記制御回路が前記共有資源との接続遮断を指示する前に、前記共有資源との接続を遮断する接続制御回路と、
前記障害検知回路が障害発生を検知した場合に、前記他のサーバ装置に向けて障害発生を通知する機械制御回路と
を備える。
また、本発明のサーバシステムは、
互いに接続している複数のサーバ装置と、
これらサーバ装置が共通に接続している共有資源と
を備え、
前記サーバ装置は、本発明のサーバ装置であり、
複数の前記サーバ装置のうちの少なくとも一つは待機系として機能し、他のサーバ装置は、現用系として稼働する。
さらに、本発明の障害対策方法は、
サーバ装置内に障害が発生したことを回路によって検知し、
障害が発生したことを前記回路が検知した場合には、他のサーバ装置と共通に接続する共有資源との接続を制御する処理を含むコンピュータプログラムに基づいた処理を実行する制御回路が前記共有資源との接続遮断を指示する前に、前記共有資源との接続を遮断し、
また、障害が発生したことを前記回路が検知した場合に、前記他のサーバ装置に向けて障害発生を通知する。
本発明によれば、現用系のサーバ装置に障害が発生した場合に、当該サーバ装置に代わって待機系のサーバ装置が現用系として迅速に立ち上がる(通常稼働状態に移行する)ことができる。
本発明に係る第1実施形態のサーバ装置およびそれを備えたサーバシステムの構成を簡略化して表すブロック図である。 本発明に係る第2実施形態のサーバ装置の構成を簡略化して表すブロック図である。 第2実施形態のサーバ装置を備えたサーバシステムを説明する図である。 第2実施形態のサーバ装置における障害発生時の動作例を説明する図である。 サーバシステムの一例を説明する図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
図1(a)は、本発明に係る第1実施形態のサーバ装置の構成を簡略化して表すブロック図である。図1(b)は、その第1実施形態のサーバ装置を備えたサーバシステムを説明する図である。
この第1実施形態のサーバ装置1は、図1(b)に表されるように、他のサーバ装置1に例えばLAN(Local Area Network)によって接続し、サーバシステム7を構築する。このサーバシステム7では、複数のサーバ装置1は、共有資源8に共通に接続し、当該共有資源8を共通に利用する。
この第1実施形態のサーバ装置1は、図1(a)に表されるように、制御回路2と、機械制御回路3と、障害検知回路4と、接続制御回路5とを備えている。制御回路2は、共有資源8との接続を制御する処理を含むコンピュータプログラムに基づいた処理を実行する機能を備えている。
障害検知回路4は、自装置1に障害が発生したことを検知する回路構成を備えている。接続制御回路5は、障害検知回路4が障害発生を検知した場合に、制御回路2が共有資源8との接続遮断を指示する前に、共有資源8との接続を遮断する機能を備えている。機械制御回路3は、障害検知回路4が障害発生を検知した場合に、他のサーバ装置1に向けて障害発生を通知する機能を備えている。
なお、図1(b)に表されている例では、サーバシステム7を構成するサーバ装置1の個数は2個であるが、サーバシステム7を構成するサーバ装置1の個数は、複数であれば、2個に限定されない。
この第1実施形態では、制御回路2とは別に障害検知回路4が設けられている。このため、サーバ装置1は、制御回路2の処理とは別に障害検知回路4によって障害発生を検知することができる。また、この第1実施形態では、障害検知回路4が障害発生を検知することにより、サーバ装置1は、制御回路2が共有資源8との接続遮断を指示する前に、障害発生に起因して、迅速に、共有資源8との接続を遮断することが可能となる。このため、サーバ装置1に障害が発生してから当該サーバ装置1が共有資源8との接続を遮断するまでの時間が長いことに起因して、サーバ装置1が共有資源8に不適切な接続を実行してしまうという事態発生が回避される。
また、この第1実施形態では、障害検知回路4が障害発生を検知すると、機械制御回路3が他のサーバ装置1に向けて障害発生を通知する。このため、障害が発生しているサーバ装置1が障害発生により駆動停止する前に、サーバシステム7において待機系として機能しているサーバ装置1は、そのサーバ装置1における障害発生を検知できる。これにより、待機系のサーバ装置1は、障害発生のサーバ装置1が停止する前に、現用系への切り替え処理を開始できる。
このように、第1実施形態のサーバ装置1は、障害が発生した場合に、待機系としてのサーバ装置1が迅速に現用系への切り替え処理を開始できるように、障害発生を通知できる。また、当該サーバ装置1は、障害が発生した場合に、前記の如く、迅速に共有資源8との接続を遮断できることから、共有資源8との不適切な接続を回避でき、これにより、不適切な接続に起因した共有資源8のトラブルを防止できる。このことと、待機系のサーバ装置1が切り替え処理を早めに開始できることとが相俟って、この第1実施形態では、待機系のサーバ装置1は、待機状態から現用系として稼働する(立ち上がる)までの時間を短縮できる。
(第2実施形態)
以下に、本発明に係る第2実施形態を説明する。
図2は、第2実施形態のサーバ装置の構成を簡略化して表すブロック図である。図3は、その第2実施形態のサーバ装置を備えたサーバシステムであるクラスタシステムの構成を簡略化して表すブロック図である。
第2実施形態におけるクラスタシステム20は、複数のサーバ装置21(211,・・・,21n (ただし、nは2以上の整数)と、データベースシステム22とを備えている。データベースシステム22は、データを格納する記憶媒体を有し、当該記憶媒体に対してデータの読み書きを実行する機能を備えている。この第2実施形態では、データベースシステム22は、複数のサーバ装置21(211,・・・,21n)が共通に接続する共有資源である。データベースシステム22とサーバ装置21は、例えば通信方式の一種であるファイバーチャネル(Fibre Channel (FC))を利用して接続する。
複数のサーバ装置21(211,・・・,21n)は、互いに、LAN等の情報通信網25,26を介して接続している。この第2実施形態では、サーバ装置21(211,・・・,21n)は、次のような共通の構成を備えている。なお、サーバ装置21(211,・・・,21n)は、その共通の構成を備えていれば、それ以外の構成については特に限定されない。
また、複数のサーバ装置21のうちの少なくとも一つは、待機系として機能し、それ以外の現用系として機能するサーバ装置21が障害発生により正常に稼働できなくなった場合に備える。
サーバ装置21は、制御回路31と、BMC(Baseboard Management Controller)33と、基板ユニット34と、I/O(Input/Output)回路35〜37とを備えている。制御回路31は、CPU(Central Processing Unit)を備え、記憶装置(図示せず)に格納されているコンピュータプログラム(プログラム)を読み出し当該プログラムを実行することにより様々な機能を持つことができる。この第2実施形態では、制御回路31は、機能部として、ミドルウェア部32を備えている。当該ミドルウェア部32は、ミドルウェアと呼ばれるコンピュータプログラムに基づいて動作する機能部であり、例えば、データベースシステム22に関係が有る動作を実行する。また、ミドルウェア部32は、待機系として機能している場合に他のサーバ装置21から障害が発生したことを通知された場合には、待機系から現用系に切り替わる切り替え処理を実行する機能を備えている。さらに、この第2実施形態では、ミドルウェア部32は、その切り替え処理の後に、データベースシステム22のリカバリ処理を実行することなく、通常の稼働状態に移行する機能を備えている。
なお、制御回路31は、機能部として、基本ソフトウェアであるオペレーティングシステム(OS(Operating System))に基づいて動作するOS部(図示せず)をさらに備えている。このOS部は、サーバ装置21に障害が発生した場合に、実行中のアプリケーション処理を終了する処理と、サーバ装置21の稼働を停止するシャットダウン処理とを実行する機能を備えている。
各I/O回路35〜37は、制御回路31に接続し、当該制御回路31を例えば用途に応じて設定の接続相手に接続する回路を備えている。具体的には、例えば、I/O回路35,36は、ネットワークインターフェースカードにより構成され、LAN等の情報通信網25,26によって他のサーバ装置21における制御回路31に接続する。また、I/O回路37は、ファイバチャネルカードにより構成され、データベースシステム22に接続する。
BMC33は、機械制御回路40と接続回路42を含む複数の回路が形成されているユニット(部品)である。機械制御回路40は、ファームウェアと呼ばれるコンピュータプログラムに従って、サーバ装置21を構成するハードウェアを制御する回路である。この機械制御回路40は、ファームウェアに基づいてサーバ装置21内のエラー(異常)を監視する機能を備えている。例えば、サーバ装置21内には、複数のエラー検知レジスタ(図示せず)が設けられている。各エラー検知レジスタは、予め定められた種類のエラー(異常)が検知された場合に、当該エラーが検知されたという情報を一時的に保持する記憶部である。機械制御回路40は、そのようなエラー検知レジスタを予め定められたタイミングでもって順次チェックする動作(処理)を実行し、エラー発生の有無を監視する。
機械制御回路40は、さらに、機能部として、通知部41を備えている。この通知部41は、サーバ装置21に障害が発生したことをミドルウェア部32および待機系のサーバ装置21に通知する機能を備えている。
接続回路42は、BMC33を情報通信網(LAN)26に接続する回路構成を備えている。この接続回路42によって、通知部41から発せられた通知(障害発生を報知する通知)は、情報通信網(LAN)26を通って待機系のサーバ装置21に伝達される。
基板ユニット34は、障害検知回路43と接続制御回路44を含む複数の回路が共通の回路基板に形成されているユニット(部品)である。
障害検知回路43は、サーバ装置21内に障害が発生したことを検知するハードウェアである。この障害検知回路43が検知する障害は、サーバ装置21の稼働継続を困難にする障害である。具体例を挙げると、その障害としては、電源異常や、装置内の温度が適応範囲を超えてしまう温度異常がある。さらに、障害検知回路43は、トランザクションがタイムアウトした場合や、制御回路31が処理しているデータに、ECC(Error Checking and Correction)等の修正手法により訂正することができない多ビットエラーや、パリティエラーが発生した場合も、障害として検知する。
障害検知回路43は、そのような障害を、制御回路31とBMC33から取得する信号に基づいて検知し、障害を検知した場合には障害発生を通知(報告)する障害検知信号を生成する回路構成を備えている。この障害検知回路43が制御回路31から取得する信号は、例えば、障害を検知したことを割り込みとして通知する信号である。また、BMC33から取得する信号は、例えば、エラー監視によりエラー発生を検知した場合に出力される信号である。この第2実施形態では、障害検知回路43が生成した障害検知信号は、BMC33と接続制御回路44に出力される。BMC33は、その障害検知信号を受けると、通知部41によって、前記の如く、障害が発生したことをミドルウェア部32および待機系のサーバ装置21に通知する。
接続制御回路44は、障害検知信号を受けた場合には、I/O回路(I/Oカード)37に向けてアクセス停止を指示する信号を出力する回路構成を備えている。一般的には、I/O回路(I/Oカード)と、データベースシステム22等のI/Oデバイスとは、PCI(Peripheral Component Interconnect) Express I/F(Interface)と呼ばれる通信方式によって接続される。この場合には、接続制御回路44は、その通信方式により規定されているリセット信号をアサート(有効)にすることにより、データベースシステム22との接続を停止(遮断)することをI/O回路37に指示する。I/O回路37は、その接続停止の指示を受けることにより、データベースシステム22との接続を停止(遮断)する。
なお、接続制御回路44は、I/O回路35〜37にそれぞれ対応するコンフィグレーションレジスタ(図示せず)を備えている。各コンフィグレーションレジスタには、対応するI/O回路が、障害検知信号に基づいて接続停止を指示する対象であるか否かを表す情報が格納されている。接続制御回路44は、そのコンフィグレーションレジスタの情報に基づいてI/O回路に向けて接続停止を指示する。そのコンフィグレーションレジスタに格納されている情報はBMC33によって書き換え可能である。このことにより、コンフィグレーションレジスタの情報をBMC33を利用して書き換えることにより、接続制御回路44が接続停止を指示する対象のI/O回路は変更可能である。例えば、接続制御回路44が接続停止を指示するI/O回路は、I/O回路37だけでなく、I/O回路35,36の一方又は両方が加えられていてもよい。
以下に、第2実施形態のサーバ装置21における障害発生時の動作例を図4を利用して説明する。図4は、障害が発生した場合にサーバ装置21が実行するサーバ切り替えに関する動作を説明する図である。
例えば、図4に表す時間T0において、現用系のサーバ装置21の一つが障害の発生を検知したとする。この障害が発生したサーバ装置21(図4では現用系と表す)は、障害対処処理として、例えば、制御回路31が実行中のアプリケーションプログラムに基づいた処理を停止する等の処理を実行する。
この障害対処処理の実行中に、当該現用系のサーバ装置21における障害検知回路43が、障害発生を検知し、これにより、障害検知信号をBMC33および接続制御回路44に出力する。そして、接続制御回路44は、障害検知信号を受けたことにより、制御回路31とデータベースシステム22との接続を停止(遮断)することをI/O回路37に指示する。また、BMC33の通知部41は、接続回路42によって、待機系のサーバ装置21(待機系A)に向けて、現用系のサーバ装置21に障害が発生したことを通知する(例えば時間T1)。
一方、待機系のサーバ装置21(図4では待機系Aと表す)は、現用系のサーバ装置21に障害が発生したことが通知されると、切り替え処理を実行する。この第2実施形態では、当該待機系のサーバ装置21は、その切り替え処理の後に、データベースシステム22のリカバリ処理を実行することなく、図4に表す時間T3において、通常稼働状態に移行する。つまり、この第2実施形態のクラスタシステム20において、障害発生に起因した待機系から現用系への切り替え処理が終了する。
ところで、ここで、この第2実施形態における切り替え処理に対する比較例としての切り替え処理を説明する。この比較例では、クラスタシステムを構成するサーバ装置は、この第2実施形態における基板ユニット34と、BMC33の通知部41とを備えていない。このため、比較例では、待機系として機能するサーバ装置(図4において待機系Bと表す)は、待機状態において、現用系のサーバ装置から定期的に出力されるハートビート信号の出力状況を監視する。このハートビート信号の監視中に、現用系のサーバ装置における障害発生に起因したハートビート信号の出力停止を検知すると(例えば図4に表す時間T2)、待機系のサーバ装置(待機系B)は、現用系に切り替わる切り替え処理を実行する。さらに、当該待機系のサーバ装置は、切り替え処理に引き続いて、データベースシステム22のリカバリ処理を実行する。このリカバリ処理の後に、当該サーバ装置は、現用系として通常の稼働状態に移行する(図4に表す時間T4)。
この第2実施形態におけるサーバ装置21が待機系から現用系に切り替わるために必要な時間は、上記したような比較例のサーバ装置が待機系から現用系に切り替わるために必要な時間よりも短縮されている。例えば、この第2実施形態における現用系のサーバ装置21が障害発生を検知してから待機系のサーバ装置21(待機系A)が切り替え処理を開始するまでに要する時間(T0-T1)が、例えば30秒とする。また、待機系のサーバ装置21(待機系A)が切り替え処理に要する時間(T1-T3)は例えば110秒とする。
これに対し、比較例における待機系のサーバ装置(待機系B)は、現用系のサーバ装置が障害発生を検知してから切り替え処理を開始するまでに、時間T0-T1よりも長い時間T0-T2である例えば90秒を要する。さらに、当該比較例における待機系のサーバ装置(待機系B)は、切り替え処理に時間(T1-T3)と同じ110秒という時間を要し、さらに、リカバリ処理に例えば300秒という時間を要する。つまり、当該待機系のサーバ装置(待機系B)は、切り替え処理を開始してから通常稼働に移行するまでに時間T2-T4である例えば410秒という時間を要する。
よって、第2実施形態では、現用系のサーバ装置21が障害発生を検知してから待機系のサーバ装置21(待機系A)が現用系として切り替わって通常の稼働状態に移行するマまでに要する時間(T0-T3)は、上記の如く140秒である。これに対し、比較例では、現用系のサーバ装置が障害発生を検知してから待機系のサーバ装置(待機系B)が現用系として切り替わって通常の稼働状態に移行するまでに要する時間(T0-T4)は、500秒である。すなわち、第2実施形態における構成を備えることにより、障害発生に起因した待機系から現用系へのサーバ切り替えに要する時間は、比較例におけるサーバ切り替えに要する時間の約3分の1に短縮化できる。
なお、この第2実施形態におけるサーバ装置21は、ハートビート信号を定期的に出力する機能を備えていてもよいし、前述の如く障害発生を通知する機能を備えたことによりハートビート信号の出力機能を省略してもよい。
(その他の実施形態)
なお、本発明は第1や第2の実施形態に限定されずに様々な実施形態を採り得る。例えば、第2実施形態では、待機系のサーバ装置21が現用系として切り替わる場合に、当該待機系のサーバ装置21は、切り替え処理の後に、データベースシステム22のリカバリ処理を実行せずに、通常の稼働状態に移行する。これに対し、待機系のサーバ装置21は、切り替え処理の後に、データベースシステム22のリカバリ処理を実行してもよい。この場合に、リカバリ処理を実行するが、第2実施形態の構成を備えることにより、当該リカバリ処理に要する時間は短くて済む。つまり、この第2実施形態では、障害発生が検知されたサーバ装置は迅速にデータベースシステム22との接続を遮断するので、当該障害発生のサーバ装置によるデータベースシステム22への不当な接続(アクセス)を防止できる。このため、データベースシステム22における不当な接続に起因したトラブルの発生が抑制できるから、データベースシステム22のリカバリ処理に要する時間は短くなる。
さらに、第2実施形態では、複数のサーバ装置21が共通に接続する共有資源がデータベースシステム22である例が表されている。これに対し、共有資源として、さらに、複数のサーバ装置21は、プリンタ等の他の装置に共通に接続していてもよい。
1,21 サーバ装置
2,31 制御回路
3,40 機械制御回路
4,43 障害検知回路
5,44 接続制御回路
7 サーバシステム
20 クラスタシステム

Claims (6)

  1. 他のサーバ装置と共通に接続する共有資源との接続を制御する処理を含むコンピュータプログラムに基づいた処理を実行する制御回路と、
    自装置に障害が発生したことを検知する障害検知回路と、
    前記障害検知回路が障害発生を検知した場合に、前記制御回路が前記共有資源との接続遮断を指示する前に、前記共有資源との接続を遮断する接続制御回路と、
    前記障害検知回路が障害発生を検知した場合に、前記他のサーバ装置に向けて障害発生を通知する機械制御回路と
    を備えるサーバ装置。
  2. 前記制御回路は、コンピュータプログラムであるミドルウェアに基づいた処理を実行する機能を備え、前記ミドルウェアに基づいた処理の一つとして、前記共有資源との接続を制御する処理を実行し、
    前記機械制御回路は、コンピュータプログラムであるファームウェアに基づいた処理を実行する機能を備え、前記ファームウェアに基づいた処理の一つとして、前記障害検知回路が障害発生を検知した場合に、前記制御回路の処理とは独立した状態で、他のサーバ装置に向けて障害発生を通知する処理を実行する請求項1記載のサーバ装置。
  3. 前記障害検知回路は、前記制御回路および前記機械制御回路から取得した信号に基づいて障害を検知する回路構成を備えている請求項1又は請求項2記載のサーバ装置。
  4. 前記制御回路は、待機状態から通常の稼働状態に移行する場合に、前記共有資源であるデータベースシステムに対するリカバリ処理を省略する請求項1又は請求項2又は請求項3記載のサーバ装置。
  5. 互いに接続している複数のサーバ装置と、
    これらサーバ装置が共通に接続している共有資源と
    を備え、
    前記サーバ装置は、請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載のサーバ装置であり、
    複数の前記サーバ装置のうちの少なくとも一つは待機系として機能し、他のサーバ装置は、現用系として稼働するサーバシステム。
  6. サーバ装置内に障害が発生したことを回路によって検知し、
    障害が発生したことを前記回路が検知した場合には、他のサーバ装置と共通に接続する共有資源との接続を制御する処理を含むコンピュータプログラムに基づいた処理を実行する制御回路が前記共有資源との接続遮断を指示する前に、前記共有資源との接続を遮断し、
    また、障害が発生したことを前記回路が検知した場合に、前記他のサーバ装置に向けて障害発生を通知する障害対策方法。
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