JP2992349B2 - 複製型リアルタイムシステム、特に電話交換機において予備プロセスをウオームアップする方法 - Google Patents

複製型リアルタイムシステム、特に電話交換機において予備プロセスをウオームアップする方法

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JP2992349B2 JP8504140A JP50414095A JP2992349B2 JP 2992349 B2 JP2992349 B2 JP 2992349B2 JP 8504140 A JP8504140 A JP 8504140A JP 50414095 A JP50414095 A JP 50414095A JP 2992349 B2 JP2992349 B2 JP 2992349B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、少なくとも１つのアクティブな制御ユニッ
トを含む制御手段を備えていて、上記アクティブな制御
ユニットは、複製のホットスタンバイスペアユニットを
永久的に又は必要時に有し、このスペアユニットが上記
アクティブな制御ユニットと同じプロセスを並列に実行
するような複製型リアルタイムシステム、特に電話交換
機においてアクティブなプロセスと並列に予備プロセス
をウオームアップする方法に係る。
先行技術の説明 公衆交換電話交換機の制御システムには分散型コンピ
ュータシステムが最近設けられている。従って、電話交
換機の制御は、多数のコンピュータに分散され、これら
コンピュータは、比較的高速度のバス又はそれと同等の
送信手段に接続される。この種の電話交換機又は他の交
換システムにおいては、分散型制御コンピュータの少な
くとも一部分を複製することによりシステムの動作をサ
ポートするための努力が払われている。これは、制御コ
ンピュータの性能容量を不当に消費したり又はコストの
かかる特殊な装置を必要としたりすることなく制御コン
ピュータを複製できねばならない。電話交換機の環境に
おいて分散型コンピュータを複製する必要性が、ディス
カバリー、第22巻、第１四半期、1991年、第32−39ペー
ジに掲載されたライモ・カントラ著の「新規な欠陥許容
設計：ノキアDX200のソフトウェアシステムアーキテク
チャーの開発（New fault−tolerance design:developm
ents in software system architecture of the Nokia
DX 200）」という論文に開示されている。
分散型コンピュータシステムの複製手順には、例え
ば、次の解決策がこれまで使用されている。例えば、コ
ンピュータのマイクロ同期を使用する解決策では、特殊
な装置により制御される２つのコンピュータが厳密に同
じ時間に厳密に同じコンピュータ命令を実行する。マイ
クロ同期方法の利点は、アプリケーションソフトウェア
に対するその透過性にある。その欠点は、特殊な装置が
コスト高であると共に、特にＮが少なくとも数十である
ときにＮ＋１個のサポートされるコンピュータにこの方
法を効率的に適用することが困難又は不可能なことであ
る。Ｎ＋１の冗長モードにおいては、Ｎ個の同様のコン
ピュータが、同じソフトウェアを使用して同様ではある
が独立した有効なタスクを実行する。１つのコンピュー
タは、上記Ｎ個のコンピュータの１つが故障した場合又
は例えば交換システムの動作構成上必要とされるときに
使用に供されるスペアユニットである。Ｎ＋１個の装置
の冗長方法の利点は、コスト効率が良く、2N方法と互換
性があることであるが、その相違点は、アクティブなユ
ニットへのスペアユニットの接続を常にユニット切り換
えの前に行わねばならないことである。
又、全制御の冗長実行がアプリケーションソフトウェ
アに託されていて、プログラムの状態オートマンが、ス
ペアユニットをアクティブなコンピュータで実行される
最新の状態に保持するに必要な状態移行を構成するよう
な解決策も既に実施されている。この複製方法の欠点
は、アプリケーションが一度に２つの問題即ち実際のタ
スクとそのサポートを解決しなければならないことであ
る。これはアプリケーションの開発を複雑化する。別の
欠点は、この複製方法が均一な実行を生じず、その結
果、アプリケーションのメンテナンスに経費がかかるこ
とである。
複製をアプリケーションから遮蔽する方法も既に開発
されており、これは全ての実行コンピュータにおいて計
算の正確さを目的とするもので、それ故、重量があると
共に、コンピュータの性能容量を消費する。これらの解
決策は、システムの利用性よりも性能の正確さに優先順
位を与えるものである。それ故、各個別の重要度の低い
ファンクションの絶対的な正確さよりも高い利用性が重
要視される電話交換機のような交換環境には特に適して
いない。
フィンランド特許出願第912669号に開示された複製方
法においては、並列に動作する２つ以上のコンピュータ
により実行されるプロセスが、考えられる多くのサブプ
ロセスを含むグループとして複製され、並列に動作する
２つのユニットの対応グループ内の対応サブプロセスが
互いに独立して（非同期で）動作するが、並列なサブプ
ロセスにより行われるプロセス間に矛盾は存在しない。
この方法は、プロセスに重要な情報であってマスターユ
ニットのプロセス間に送信される情報が、並列に動作す
るスペアユニットの対応プロセスにも同時に付与される
ようなプロセス間のマルチキャストメッセージ処理に基
づいている。この場合に、並列に動作するコンピュータ
は、同じプログラムを実質上同時に実行し、従って、コ
ンピュータは、外部から見れば、同じメッセージを同じ
順序で送信及び受信する。この方法は、２つの実行の瞬
時の正確さを保証することを目的とするものではなな
く、並列に動作するコンピュータにより実行される動作
は、グループのマスターコンピュータにより実行される
動作と矛盾しない。これは、特殊な装置を必要とせずに
複製によりコンピュータに課せられる負荷を軽減する
が、いずれの場合にも、分散型交換システムには、コン
ピュータを接続するデータ送信バスが必要とされる。
この形式のメッセージをベースとする公知の複製方法
においては、複製されるべきアクティブなプロセスと並
列にホットスタンバイプロセスを最初に形成しなければ
ならず、そしてこのホットスタンバイプロセスは、複製
されるべきアクティブなプロセスと同じ動的な状態にさ
れねばならない。コンピュータユニットのレベルでは、
これは、スペアユニットを最初にいわゆる初期定常状態
にしそして更にアクティブなユニットと一致する状態に
することによりスペアユニットをコールドスタンバイ状
態からホットスタンバイ状態にすることを意味する。初
期の定常状態は、適当なプログラムコード及びデータフ
ァイルをスペアユニットにロードしそしてマスタープロ
セスを開始することにより達成される。この初期状態に
おいては、全ての無状態プロセスが実際の動作状態に既
に存在する。むしろ、全ての状態指向プロセスを、初期
の定常状態から、更に、アクティブなユニットに一致す
る状態にもっていかねばならない。この手順を、プロセ
ス又はコンピュータユニットのウオームアップ手順と称
する。このウオームアップ手順は、受動的であっても能
動的であってもよい。受動的なウオームアップとは、新
たな計算を複製された計算として形成することを指し、
時間と共に、スペアユニットにおける等価計算の数がア
クティブなユニットにおける並列計算の全数に益々接近
した状態となる。しかしながら、受動的なウオームアッ
プ手順は、スペアユニットがアクティブなユニットと一
致する状態に絶えず到達するという保証を与えるもので
はなく、即ち受動的なウオームアップ手順が首尾良く終
わるという保証を与えるものではなく、そして受動的な
ウオームアップ手順は、ウオームアッププロセスの最終
的な基準も与えない。このため、そして受動的なウオー
ムアップ手順は長時間続くために、能動的なウオームア
ップが必要とされる。能動的なウオームアップとは、ア
クティブなユニットの状態指向プロセスの状態変数の現
在値がスペアユニットに対応する状態変数にコピーされ
るような手順を指す。又、能動的なウオームアップ手順
は、ウオープアップが首尾良く終了するときの基準を与
える。
能動的なウオームアップには多数の要求が存在する。
ウオームアップ手順は、マスターユニットの外部プロセ
スにより制御されるアクティブな計算を停止することな
く、アクティブな計算の動的な状態を増殖し即ち計算を
スペアユニットへ転送するための全ての又は少なくとも
ほとんどのアプリケーションに適用できねばならない。
ウオームアップ手順は、アプリケーションに対してでき
るだけ透過的でなければならない。更に、ウオームアッ
プ手順は、アクティブなユニットの動作に対してできる
だけ擾乱を生じることがなく、且つアクティブなユニッ
トの計算に決してエラーを生じず、そしてスペアユニッ
トが一致状態に達すると終了しなければならない。
発明の要旨 本発明の目的は、上記要件を満足するウオームアップ
方法を提供することである。この目的は、冒頭で述べた
形式のウオームアップ方法において、制御ユニットが他
のタスクから解放されたときにプロセスにより実行され
るべく指定することのできるタスクをプロセスグループ
におけるいずれのプロセスも有していないことが検出さ
れたときにアクティブな制御ユニットにおいて複製され
るべきアクティブなプロセス又はアクティブなプロセス
のグループの動作を一時的に凍結すると同時に、アクテ
ィブな制御ユニットの他のプロセスを動作状態に保持
し；アクティブなプロセスの凍結状態中に到来するタス
ク要求をプロセスのタスク要求待ち行列に記録し；送信
されるべき状態データを収集し；その収集した状態デー
タを１つ以上のバッチとしてスペアユニットへ送信し；
スペアユニットにおいてアクティブなプロセスの予備プ
ロセスを形成し；状態データの第１バッチに含まれた状
態データを予備プロセスにロードし；アクティブな制御
ユニットへ確認を送信し；そしてアクティブなプロセス
がまだタスク要求をもたないことをチェックし、タスク
要求がない場合には凍結が首尾良くいったことを見出
し、タスク要求がある場合には凍結が失敗したことを見
出すことを特徴とする本発明によるウオームアップ方法
によって達成される。
本発明の方法の第２の実施形態は、アクティブな制御
ユニットにおいて複製されるべきアクティブなプロセス
又はアクティブなプロセスのグループの動作を一時的に
凍結すると同時に、アクティブな制御ユニットの他のプ
ロセスを動作状態に保持し；アクティブなプロセスの待
ち行列におけるタスク要求のコピーをスペアユニットに
送信し、そしてどのタスク要求が送信されたかをアクテ
ィブなユニットに記録し；アクティブなプロセスの凍結
状態中に到来するタスク要求をプロセスのタスク要求待
ち行列に記録し；送信されるべき状態データを収集し
て、それを１つ以上のバッチとしてスペアユニットへ送
信し；スペアユニットにおいてアクティブなプロセスの
予備プロセスを形成し；状態データの第１バッチに含ま
れた状態データを予備プロセスにロードし；タスク要求
の上記コピーをそれらがアクティブなプロセスのタスク
要求待ち行列にあったのと同じ順序で予備プロセスのタ
スク要求待ち行列にロードし；アクティブな制御ユニッ
トへ確認を送信し；コピーがスペアユニットに送られた
ものに加えてアクティブなプロセスに新たなタスク要求
が到来しないことをチェックし；そして新たなタスク要
求が到着しない場合には凍結が首尾良くいったことを見
出し、新たなタスク要求が到着した場合には凍結が失敗
したことを見出すことを特徴とする。
本発明において、一度にウオームアップされるスペア
ユニットの要素は、ウオームアップエンティティ又はグ
ループと称される。ウオームアップエンティティが単一
プロセスであれば理想的である。最悪の場合、スペアユ
ニットの全てのプロセスが同じウオームアップエンティ
ティに含まれる。ウオームアップエンティティの内容は
ウオームアップ中に変化しないので、後者の場合は、長
時間計算を停止せずにウオームアップするのは不可能で
あることを意味する。メッセージで動作される複製シス
テムにおいて機能する本発明においては、ウオームアッ
プエンティティを形成する複製されるべきアクティブな
プロセス又はアクティブなプロセスのグループの動作が
アクティブな制御ユニットにおいて一時的に中断（凍
結）される。本発明の１つの実施形態においては、コン
ピュータが他のタスクから解放されたときにプロセスに
よって実行されるべきカーナルで指定できるタスクをい
ずれのプロセスももたないことがプロセスグループのカ
ーナル状態に基づいて分かることが、凍結のための基準
とみなされる。メッセージ処理に基づくシステムにおい
ては、プロセスがタスクをもたないことは、例えば、プ
ロセスの到来メッセージの待ち行列が空であることから
検出される。他のカーナル状態（変数）は、例えば、プ
ロセスの通信状態及びプロセスのランニング状態（タス
クの待機、実行の準備、実行中、等）である。しかしな
がら、このウオームアップエンティティに含まれないア
クティブなユニットのこれらの他のプロセスは、通常の
動作に同時に保持される。凍結状態のプロセスは、他の
プロセスの観点から通常のものであり、そこにメッセー
ジを送ることができる。しかしながら、凍結状態のプロ
セスは、１つの単一の動作を行わず、そこに到来するメ
ッセージは、プロセスの到来メッセージの待ち行列へ入
れられ、そこからそれらは、凍結状態が終了するまでプ
ロセスにより処理される。本発明においては、ウオーム
アッププロセスを、アクティブなユニットのプロセスの
小さなアイドルグレープ、即ち処理されるべき到来メッ
セージをもたないグループに向けるよう試みられるの
で、アクティブなユニットの動作は実際上通常に続けら
れる。アクティブなユニットの他の動作において検出さ
れる唯一の擾乱は、凍結されたユニットのメッセージの
待ち行列におそらく到達するメッセージを取り扱う際の
遅延である。
首尾良いウオームアッププロセスのために予め必要と
されることは、アクティブなプロセスの状態データが、
予備プロセスに転送される間に、変化しないことであ
る。本発明の１つの実施形態においては、これは、アク
ティブなプロセスの到来メッセージの待ち行列が空又は
不変に保たれて、ウオームアップが首尾良くいったと分
かるよう確保される。待ち行列が空又は不変に保たれな
い場合には、ウオームアップが欠陥となり、予備プロセ
スは最初のレディ状態に戻され、そしてアクティブなプ
ロセスは凍結状態から復帰される。アクティブなプロセ
スの空の到来メッセージ待ち行列が、凍結を開始するた
めの予めの必要条件でない場合には、本発明の１つの実
施形態において、予備プロセスのメッセージ待ち行列の
一貫性と、アクティブなプロセスのメッセージ待ち行列
の不変性が、凍結の開始にアクティブなプロセスのメッ
セージ待ち行列をスペアユニットのメッセージ待ち行列
にコピーしそしてそのコピーされたメッセージをマーク
することによって保証される。予備プロセスがメッセー
ジ持ち行列へのメッセージをそれ自体受け取れることを
指示する前にアクティブなプロセスのメッセージ待ち行
列に新たなメッセージが到来する場合は、ウオームアッ
プが失敗したことが分かる。しかしながら、到着するメ
ッセージの対応待ち行列が予備プロセスに対しても形成
された後は凍結状態においても持ち行列へのメッセージ
を受け取ることができる。本発明の構成は、アクティブ
なプロセスのメッセージ待ち行列に到着した単一のメッ
セージが、アクティブなプロセス及び予備プロセスの凍
結とそれに対するメッセージ待ち行列の形成との間の時
間中に失われないことだけを確保する。本発明のウオー
ムアップ方法は、リアルタイム環境に適していることを
特徴とする。というのは、チェックポイントから現在状
態へのタスクのロールバックをスペアユニットで行うこ
とが必要とされないからである。ウオームアップの順序
に基づいてアクティブなユニットからスペアユニットへ
一貫した状態がコピーされる。スペアユニットは、更新
された状態とするためにアクティブなユニットにより既
に実行されているタスクを再び実行することはない。
リアルタイム要件により、データは、あるプロセスか
ら別のプロセスへ送信しそしてメインメモリファイル、
即ちコンピュータのメモリに配置されたファイルに常に
記録することができる。これらのファイルは、永久メモ
リ、例えば、ディスクにコピーを有する。しかしなが
ら、ファイルがシステムの状態に関する迅速に変化する
データを含む場合には、常にこのようにはならない。メ
インメモリファイルは、１組のデータ単位のモデルで実
証される。各データ単位は、あるメインメモリファイル
における１組の変数のモデルである。データ単位は、そ
れ自身のプロセス変数とは異なり、必ずしも１つのプロ
セスと密接に結合されず、例えば、Ａ）データ単位のあ
るサブセットD1が全てのプロセスにより読み取られても
よく、Ｂ）データ単位のあるセットD2の値が１つのプロ
セスにより書き込まれそして別のプロセスにより読み取
られていてもよい。あるプロセスから別のプロセスへの
データ送信にデータ単位が使用されない場合には、デー
タ単位は、実際の書き込みプロセスの変数に等しいとみ
なされ、そのプロセスと共にウオームアップされる。
あるプロセスから別のプロセスへのデータ送信にデー
タ単位が使用される場合には、それらのプロセス間でウ
オームアップ順序が定められ、書き込みプロセス及びデ
ータ単位のウオームアップに続いて読み取りプロセスを
ウオームアップするようにされる。これは、アクティブ
なユニットに合致しない状態データがウオームアップ中
にデータ単位にわたって広がらないように確保する。
本発明の１つの実施形態においては、状態データが首
尾良くウオームアップされるのに続いて、アクティブな
プロセスに接続された個々のデータ単位の転送が必要に
応じてアクティブな制御ユニットからスペアユニットへ
行われる。これら個別のデータ単位は、プロセス状態変
数を変化させたり或いは別のプロセスへ送られる内部メ
ッセージに対する内容を形成したりするのに使用されな
いものである。この種の個別のデータ単位は、リアルタ
イム交換システムにおいては、例えば、サービスの製作
者又は消費者コンテストに収集される統計学的及び課金
データである。例えば、大きな加入者グループのパルス
カウンタファイルは、１つのエンティティとしてウオー
ムアップできないような大きなものであるが、１組の個
別のデータ単位に分割することができる。各データ単位
は、データを独立した単位として送信する。パルスカウ
ンタ及び他のカウンタは状態変数であり、ターゲットに
対する統計学的データを収集することは、一定の状態指
向の計算である。１つのプロセスは、ターゲットグルー
プに対するデータの収集を実行するが、異なるターゲッ
トの計算動作は、互いに何も行わない。
本発明によれば、この種の個別データ単位の転送は、
転送されるべき個別データ単位の現在値をスペアユニッ
トに記録し；上記個別データ単位をスペアユニットに送
信するようアクティブな制御ユニットに要求し；アクテ
ィブな制御ユニットにおいて上記個別データ単位を読み
取りそしてそれをスペアユニットに送信し；スペアユニ
ットにおけるデータ単位の現在値を上記記録された値と
比較することにより、データ単位に向けられた書き込み
動作が転送段階中に生じないように確保し；現在値とデ
ータ単位の記録された値とが等しい場合には、アクティ
ブな制御ユニットから受け取られたデータ単位の値をス
ペアユニットのデータ単位の現在値として書き込み；そ
して現在値とデータ単位の記録された値とが異なる場合
には、転送が失敗したと定義し、アクティブな制御ユニ
ットから受け取られたデータ単位の値を拒絶する、とい
う段階を備えている。
従って、本発明は、限定使用であるファイルをアクテ
ィブなユニットからスペアユニットへコピーし、コピー
が進行中である間にアクティブなユニットのアプリケー
ションがデータを更新し続けるようにすることができ
る。このようなデータがアクティブなユニットにおいて
更新されると同時に、ウオームアップされるべきスペア
ユニットへコピーされる場合にのみ競合状態が生じる。
更に、アクティブなユニットからデータ単位の正しい値
をサーチする前にスペアユニットにデータ単位の非更新
値を記録し、その後、スペアユニットの値がサーチ中に
別の理由で変化しなかった場合だけスペアユニットにサ
ーチされた値を書き込むことにより、競合状態が検出さ
れ、そして偽のデータをコピーすることが防止される。
検出は、同じ外部動作がスペアユニット及びアクティブ
なユニットに向けられることに基づく。スペアユニット
におけるデータ単位の値がサーチ中に変化し、従って、
サーチ前に記憶された値からずれる場合には、サーチさ
れた値が偽であると仮定され、ウオームアップが失敗で
あると解釈される。本発明は、コピーが行われる間にア
クティブなユニットが通常のタスクの実行を続けられる
ように、リアルタイムシステムにおいて多量の動的なデ
ータを含む大きなファイルを複製しそして一般に使用で
きるようにする。この種のファイルは、電話交換機に多
数存在するパルスカウンタを収集するのに良く適してい
る。これで、有効なウオームアップ方法は、それらの使
用を限定しない。
図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態
を詳細に説明する。
図１は、本発明の方法が適用される電話交換機のブロ
ック図である。
図２は、複製されたプロセスブロック間のデータ送信
を示す図である。
図３は、本発明によるアクティブなプロセスウオーム
アップを示す図である。
図４は、本発明による個別データ単位のウオームアッ
プを示す図である。
好ましい実施形態の詳細な説明 以下、本発明は、デジタル電話交換機に関連して説明
するが、本発明のウオームアップ方法は、他の複製型リ
アルタイムシステム、特に、送信チャンネル間で接続が
切り換えられる同じ形式の送信技術交換設備にも適用す
ることができる。図１において、被制御対象は、交換要
素即ち交換フィールド１であり、これは、主として一般
的なユニットタイプが示された機能分散制御要素２によ
って制御される。交換要素１は、交換マトリクスと、必
要な信号及びスピーチ処理装置とを含んでいる。交換要
素１は、制御要素２の制御のもとで、第１グループの送
信チャンネル又はラインL1・・・LNと第２グループの送
信チャンネルＬ′１・・・Ｌ′Ｎとの間の接続を切り換
える。
制御要素２において、制御機能は、高速並列メッセー
ジバスにより相互接続された多数のマイクロプロセッサ
ユニット21A−21E、22A−22D、23及び25に分散されてい
る。制御要素２の内部データ送信には、メッセージバス
に代わって、他の適当なデータ送信手段を使用すること
ができる。
図１は、２つの機能的に専用の制御コンピュータタイ
プ、即ち交換制御及びオペレーションのためのマーカー
25と、メンテナンスユニット23とを示している。更に、
異なる信号ユニット（SIG）21A−21E及びサービス機能
ユニット（SU）22A−22Dも示されている。
信号ユニット21の少なくとも１つは、入呼びの処理に
割り当てられ、従って、その機能は、少なくとも、到来
信号の処理、入呼びの制御、通話の課金及びリソース管
理を含む。リソースは、例えば、トラフィックチャンネ
ルのタイムスロット、通話の識別及び接続を指す。
信号ユニット21の少なくとも１つは、出呼びの信号を
操作し、従って、出呼びの制御及び出て行く信号の処理
を含む。
マーカー25は、接続の取り扱いを含む。
サービスユニット22の１つ以上は、加入者、ライン、
トランク及びルートデータ検索サービスのためのプログ
ラムブロックを含む。更に、１つ又は多数のサービスユ
ニットは、通話の統計学的及び課金データに対する収集
機能を含んでもよい。
上記のコンピュータの少なくとも幾つかは、機能を複
製することにより、即ち同じプロセスを実質上同時に実
行する２つ以上のコンピュータユニットを並列に使用す
ることにより、サポートされる。本発明は、アクティブ
な制御ユニットと並列に、別の制御ユニットがホットス
タンバイ原理でスペアユニットとして動作し、従って、
アクティブなユニットが故障した場合に必要に応じて直
ちに使用に供されるケースに関して一例として以下に説
明する。このような複製の原理は、2N方法と称される。
しかしながら、本発明は、制御ユニットの切り換えの場
合に、スペアユニットのみを、使用に供する前に置き換
えられるべきユニットと共にホットスタンバイ状態に最
初に入れねばならないようなＮ＋１複製機構に関しても
適用されることが意図される。最終的な状態は、2N冗長
機構に対応する。
本発明の好ましい実施形態では、いわゆるマルチキャ
ストにより複製されるシステムが適用され、このシステ
ムは、フィンランド特許出願第912669号に説明されてい
る。マルチキャスト方法では、ある通話又は接続に対し
て実行されるべき交換制御プロセスのサブプロセスが相
対的な非同期グループにおいて実行され、これらのグル
ープは、バス22のようなデータ送信バスを経て互いにメ
ッセージを送信する。スペアユニットの対応するサブプ
ロセスは、これも又データ送信バス22を経てメッセージ
を送信することのできる同様のスペアグループを形成す
る。アクティブなユニットWOのサブプロセスグループ及
びそれをサポートするスペアユニットSPのスペアグルー
プは、互いに非同期であり、従って、これらグループ内
で互いに対応するサブプロセスが独立して実行される。
グループ内のサブプロセスは、互いに直接通信し、そし
てグループは、共通のデータ送信バス22を経て互いにメ
ッセージを送信する。図２は、２つのアクティブなプロ
セスAWO及びBWOを示し、これらは、アクティブな制御ユ
ニットWO内に位置しそして１つ以上のサブプロセスで構
成される。従って、スペアユニットSPには複製の予備プ
ロセスASP及びBSPが各々存在する。図２において、アク
ティブなプロセスAWOは、例えば、通話の交換に関する
情報を含むメッセージを他方のアクティブなプロセスB
WOに送信する。スペアプロセスASPも同じ交換情報を形
成している。しかしながら、プロセスAWOの結果は将来
使用されず、プロセスAWOの交換情報は、マルチキャッ
ト原理に基づき、アクティブなプロセスBWO及び予備プ
ロセスBSPに送られる。従って、プロセスBWO及びB
SPは、同じ初期情報で制御プロセスを独立して続けるよ
う確保される。マルチキャストの原理はフィンランド特
許出願第912669号に詳細に説明されている。
既に説明したように、予備プロセスは、必要なプログ
ラムコードブロック及びデータファイルをロードしそし
てマスタープロセスを開始することによりコールドスタ
ンバイ状態から初期定常状態へ移行され、そして更に、
アクティブなウオームアップ手順により、アクティブな
ユニットの状態指向プロセスの状態変数の現在値をスペ
アユニットの対応する状態変数へコピーすることによ
り、初期定常状態から、アクティブなプロセスに一致す
る状態へ移行されねばならない。アクティブなユニット
からスペアユニットへ転送される動的な状態データは、
プロセスの状態変数、プロセス制御情報、アクティブな
時間カウンタ等を含む。上記のように、能動的なウオー
ムアップ手順は、アクティブなユニットの通常の動作に
できだけ擾乱を生じないようにしなければならず、そし
てアクティブなユニットの動作にエラーを決して生じて
はならない。
上記したこれら及び他の利点は、本発明のウオームア
ップ方法によって達成され、その第１の好ましい実施形
態を図３を参照して以下に説明する。図３は、アクティ
ブなユニットWO及びスペアユニットSPを示している。ウ
オームアップされるべき複製プロセスは、アクティブな
ユニットにおいてはσWOで示されそしてスペアユニット
においてはσSPで示されている。ウオームアップ手順
は、カーナルプログラムブロックにより実行され、これ
は、アクティブなユニットにおいてはWWOで示されそし
てスペアユニットにおいてはWSPで示されている。ウオ
ームアップ手順の実行中に、アクティブなユニットWO及
びスペアユニットSPの他のプロセスは、通常の通りに進
行する。
本発明の好ましい実施形態では、ウオームアップ手順
の開始条件が次の通りである。
１）σWOは受信段階を実行する。
２）プロセスσWOの到来メッセージ待ち行列は空であ
る。
３）プロセスσWOはウオームアップを禁止しない。
４）プロセスσはまだウオームアップされていない。
原理的に、本発明のウオームアッププロセスは、次の
ように進行する。
図３のステップ１において、プロセスσWOは凍結され
ており、即ちプロセスの実行は一時的に遮断されてい
る。凍結状態のプロセスは、アクティブなユニットの他
のプロセスに対して存在し、それにメッセージを送信す
ることができる。しかしながら、凍結されたプロセスσ
WOは、プログラムコードの１つの単一行を実行せず、カ
ーナルは到来するメッセージをプロセスσWOの到来メッ
セージ待ち行列へ入れる。プロセスσWOは、凍結状態が
終了したときにこれらのメッセージを処理する。
図３のステップ２において、状態データは、プロセス
σWOが一部分であるところのウオームアップエンティテ
ィにおいて収集される。
図３のステップ３において、この収集された状態デー
タは、アクティブなユニットWOからスペアユニットSPへ
送られる。この第１のメッセージは、予備プロセスσSP
への凍結コマンドも含んでいる。
図３のステップ４において、プロセスσSPが形成さ
れ、その形成された予備プロセスが凍結され、そしてア
クティブなユニットWOから受け取ったメッセージに含ま
れた状態データは、予備プロセスσSPに書き込まれる。
予備プロセスσSPの通信状態は、状態「達成可能」にセ
ットされ、そしてアクティブプロセスの場合と同様に、
凍結された予備プロセスσSPは、ステップ４の後にシス
テムの他のプロセスに対して存在し、それにメッセージ
を送信することができる。カーナルは、凍結された予備
プロセスσSPへ到来する全てのメッセージを、後で処理
するために、予備プロセスσSPの到来メッセージ待ち行
列へ入れる。
図３のステップ５において、スペアユニットSPからア
クティブなユニットWOへ確認が送られる。
図３のステップ６において、アクティブなプロセスσ
WOの到来メッセージ待ち行列がチェックされる。上記ス
テップ２−５の間に、アクティブなプロセスσWOの到来
メッセージ待ち行列は空に保持されねばならない。その
理由は、予備プロセスσSPがステップ４において形成さ
れる前に同じメッセージのコピーがスペアユニットSPに
おいて失われているかもしれないからである。
図３のステップ６において、アクティブなプロセスσ
WOの到来メッセージ待ち行列が空のままである場合に
は、凍結が首尾良く行われている。
図３のステップ６において、アクティブなプロセスσ
WOの到来メッセージ待ち行列が１つの単一メッセージを
含む場合には、ウオームアップが失敗に終わり、失敗を
報告するメッセージがアクティブなユニットWOからスペ
アユニットSPへ送られ、予備プロセスはその初期状態に
復帰する。アクティブなプロセスσWOは凍結解除され、
凍結中にメッセージ待ち行列に入ったメッセージから始
めて、処理が継続される。カーナルプロセスＷは、プロ
セスσを後でウオームアップするための新たな努力を払
う。
凍結は首尾良く行われたが、手順のステップ３におい
て全てのデータを第１メッセージで送信できない場合に
は、付加的なデータが後続メッセージにおいてスペアユ
ニットSPに送られることになり、このデータは、スペア
ユニットSPに書き込まれ、各メッセージが確認される。
これらの後続する状態データメッセージの転送中に、プ
ロセスσに到来するメッセージは、アクティブなプロセ
スσWO及び予備プロセスσSPの両方において到来メッセ
ージ待ち行列にバッファされる。従って、メッセージに
基づく複製原理が他の観点で失敗とならない場合には待
ち行列が一貫した状態に保たれる（ステップ４以降）。
その結果、プロセスσWO及びσSPの待ち行列は、状態デ
ータを含む付加的なメッセージが送信されるときには凍
結中に空に保たれる必要はない。
図３のステップ7aにおいて、送信されるべき状態デー
タがそれ以上ないことが分かり、従って、アクティブな
プロセスσWOは凍結解除され、複製モードに入れられる
状態が与えられる。
ステップ7bにおいて、最後のデータメッセージの状態
データが書き込まれたときに、予備プロセスSPが凍結解
除され、そして複製モードに入れられる状態が与えられ
る。
ステップ１ないし７は、アプリケーションに対して生
じる擾乱を最小にすると共に成功の機会を最大にするた
めに高い優先順位で実行されねばならない。しかしなが
ら、全てのプロセスに対する全体的な手順をアプリケー
ションのバックグランドにおいて実行し、ウオームアッ
プエンティティのウオームアップとウオームアップとの
間にアプリケーションが進行し得るようにしなければな
らない。その結果、優先順位に対して次のルールを遵守
しなければならない。
ウオームアップエンティティ選択≦アプリケーション
≦エンティティのウオームアップ 本発明の第２の実施形態においては、アクティブなプ
ロセスの到来メッセージ待ち行列が空であることが、ウ
オームアップを開始する基準とならない。そうではなく
て、複製されるべきプロセス又は大きなプロセスグルー
プのタスク待ち行列におけるメッセージのタスク要求の
コピーがスペアユニットSPへ送られ、そしてどのメッセ
ージが送られたかがアクティブなユニットWOに記録され
る。その後は、図３の実施形態の場合と同様に進行する
が、ステップ５において、上記メッセージのコピーは、
アクティブなプロセスσWOのメッセージ待ち行列に入れ
られたのと同じ順序で、形成された予備プロセスσSPの
到来メッセージ待ち行列にも記録される。その後、図３
のステップ５に基づいて確認が送られ、そしてステップ
６において、アクティブなプロセスσWOの到来メッセー
ジ待ち行列がチェックされる。換言すれば、コピーがス
ペアユニットに送られたものに加え、新たなメッセージ
がアクティブなプロセスσWOに到来しないことがチェッ
クされる。従って、新たなメッセージが到着していない
場合には凍結が成功したことが分かり、そして新たなメ
ッセージが到着している場合には、失敗したことが分か
る。これに続いて、図３の実施形態と同様に進行する。
上記のウオームアップ手順は、プロセスσ及び全ての
そのデータ単位を含むウオームアップエンティティにお
ける全データ量があまり大き過ぎないときに使用するの
に適している。データ単位の大きなグループがプロセス
σに接続される場合には、一度に全てのデータを転送す
ると、リアルタイムアプリケーションの観点から相当の
時間を要することになる。従って、本明細書で既に定義
したいわゆる個別のデータ単位は、上記のウオームアッ
プに続く異なる時間に、より小さなグループとして転送
される。
以下、本発明の好ましい実施形態による個別データ単
位のウオームアップ手順を図４を参照して説明する。図
４は、次のブロックを示している。
Wmは、ファイルをウオームアップする役目を果たすカ
ーナルマスタープロセスである。
Wm SPは、スペアユニットSPにおけるプロセスWmの対応
部分である。
Wh WO及びWh SPは、対応的に、ファイルのウオームアッ
プを実行するアクティブなユニットWO及びスペアユニッ
トSPの補助プロセスである。
Δ＝｛di|i＝１、・・・Ｎ｝は、ウオームアップされ
るべき個別データ単位のグループである。
σは、データ単位のグループに関連したプロセスであ
る。
データ単位のウオームアップが開始する前に、プロセ
スσは、図３に関連して上記した方法で最初にウオーム
アップされる。その後、ウオームアップ手順は、次のよ
うに進む。
図４のステップ１において、スペアユニットSPのカー
ナルプロセスWm SPはメッセージにおいて転送することの
できるデータ単位diをウオームアップするようにその補
助プロセスWh SPに要求する。
図４のステップ２において、Wh SPは、ウオームアップ
されるべきデータ単位を記録する。この記録されたデー
タは、アクティブなユニットの対応するデータ単位と一
致しない状態にあると仮定される。記録された内容は、
ｖ（di SP）＝usavと表示される。
図４のステップ３において、Wh SPは、アクティブなユ
ニットの補助プロセスWh WOに当該データ単位diを送信す
るように要求する。
ステップ４において、補助プロセスWh Wは、アクティ
ブなユニットからデータ単位diを読み取り、そしてそれ
をステップ５においてスペアユニットSPの補助プロセス
Wh SPに送信する。
図４のステップ６において、スペアユニットSPの補助
プロセスWh SPは、データ単位ｄ（di SP）の現在値ucurを
スペアユニットSPから読み取り、そしてそれを記録され
た値usavと比較する。usav＝ucurの場合には、アクティ
ブなユニットWOから受け取ったデータ単位diがスペアユ
ニットSPにおいて個別データ単位のグループに書き込ま
れる。usavがucurとは異なる場合にはこのデータ単位の
ウオームアップが失敗となり、再びウオームアップを試
みなければならない。このテストは、新たな内容が書き
込まれる前にステップ３、４、５及び６の間にデータ単
位di SPに向けられたプロセスσSPの書き込み動作を検出
できるように（他のプロセス、例えば、σにより）確保
する。
図４のステップ７において、スペアユニットSPの補助
プロセスWh SPは、ウオームアップの成功をスペアユニッ
トのカーナルプロセスWm SPに確認する。転送されるべき
最後のデータ単位が問題でなかった場合には、Wm SPがス
テップ１から続き、さもなくば、ウオームアップは終了
となる。
ステップ４及び５において、リアルタイムの問題が生
じるほど長い時間を必要としない場合には多数のメッセ
ージを転送できることに注意されたい。これは、データ
単位をメッセージの最大長さより大きくすることができ
る。ウオームアップは比較的長時間を要するので、ウオ
ームアップ手順は、リアルタイム要求のためにアプリケ
ーションのバックグランドでランさせねばならない。こ
の要求を満たし、単一データ単位に対するウオームアッ
プ時間を最小にし、ステップ６で述べた安全な周期を確
保し、ひいては、ウオームアップ成功の可能性を最大に
するために、プロセスを実行するときには次の優先順位
が使用される。
Pri（Wm）≦pri（アプリケーション）＜pri（Wh） このルールは、例えば、ステップ２及び３の間にプロ
セスσSPが何も行えないように確保する。
多数のプロセスが読み取り及び書き込みアクセスする
ところの多数のメインメモリファイルをウオームアップ
エンティティが含むようなシステムにおいては、データ
の書き込み装置及び実際のメインメモリファイルがウオ
ームアップされた後にデータの読み取り装置がウオーム
アップされるような順序でウオームアップエンティティ
がウオームアップされる。
添付図面及びそれに関連した以上の説明は、単に本発
明を解説するものに過ぎない。本発明の方法は、請求の
範囲内でその細部を種々変更できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−111524（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−225761（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−214397（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−360242（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−265870（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−75781（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−319163（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04Q 3/545 G06F 9/46 - 9/46 360 G06F 15/16 - 15/16 470 G06F 11/20 310

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１つのアクティブな制御ユニッ
    トを含む制御手段を備え、上記アクティブな制御ユニッ
    トは、複製のホットスタンバイスペアユニットを永久的
    に又は必要時に有し、このスペアユニットが上記アクテ
    ィブな制御ユニットと同じプロセスを並列に実行するよ
    うな複製型リアルタイムシステム、特に電話交換機にお
    いてアクティブなプロセスと並列に予備プロセスをウオ
    ームアップする方法において、 制御ユニットが他のタスクから解放されたときにプロセ
    スにより実行されるべく指定することのできるタスクを
    アクティブなプロセスのグループにおけるいずれのプロ
    セスも有していないことが検出されたときにアクティブ
    な制御ユニットにおいて複製されるべきアクティブなプ
    ロセス又はアクティブなプロセスのグループの動作を一
    時的に凍結すると同時に、アクティブな制御ユニットの
    他のプロセスを動作状態に保持し、 アクティブなプロセスの凍結状態中に到来するタスク要
    求をプロセスのタスク要求待ち行列に記録し、 送信されるべき状態データを収集し、 その収集した状態データを１つ以上のバッチとしてスペ
    アユニットへ送信し、 スペアユニットにおいてアクティブなプロセスの予備プ
    ロセスを形成し、 状態データの第１バッチに含まれた状態データを予備プ
    ロセスにロードし、 アクティブな制御ユニットへ確認を送信し、そして アクティブなプロセスがまだタスク要求をもたないこと
    をチェックし、タスク要求がない場合には凍結が首尾良
    くいったことを検出し、タスク要求がある場合には凍結
    が失敗したことを検出する、 という段階を備えたことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】少なくも１つのアクティブな制御ユニット
    を含む制御手段を備え、上記アクティブな制御ユニット
    は、複製のホットスタンバイスペアユニットを永久的に
    又は必要時に有し、このスペアユニットが上記アクティ
    ブな制御ユニットと同じプロセスを並列に実行するよう
    な複製型リアルタイムシステム、特に電話交換機におい
    てアクティブなプロセスと並列に予備プロセスをウオー
    ムアップする方法において、 アクティブな制御ユニットにおいて複製されるべきアク
    ティブなプロセス又はアクティブなプロセスのグループ
    の動作を一時的に凍結すると同時に、アクティブな制御
    ユニットの他のプロセスを動作状態に保持し、 アクティブなプロセスの待ち行列におけるタスク要求の
    コピーをスペアユニットに送信すると共に、どのタスク
    要求が送信されたかをアクティブなユニットに記録し、 アクティブなプロセスの凍結状態中に到来するタスク要
    求をプロセスのタスク要求待ち行列に記録し、 送信されるべき状態データを収集して、それを１つ以上
    のバッチとしてスペアユニットへ送信し、 スペアユニットにおいてアクティブなプロセスの予備プ
    ロセスを形成し、 状態データの第１バッチに含まれた状態データを予備プ
    ロセスにロードし、 タスク要求の上記コピーをそれらがアクティブなプロセ
    スのタスク要求待ち行列にあったのと同じ順序で予備プ
    ロセスのタスク要求待ち行列にロードし、 アクティブな制御ユニットへ確認を送信し、 コピーがスペアユニットに送られたものに加えてアクテ
    ィブなプロセスに新たなタスク要求が到来しないことを
    チェックし、そして 新たなタスク要求が到着しない場合には凍結が首尾良く
    いったことを見出し、新たなタスク要求が到着した場合
    には凍結が失敗したことを見出す、 という段階を備えたことを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】上記アクティブな制御ユニット及びスペア
    ユニットは、上記制御手段の内部データ送信手段に接続
    され、そして上記タスク要求はメッセージであり、上記
    タスク要求待ち行列は、メッセージ待ち行列である請求
    項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】上記アクティブなプロセスのタスク要求の
    チェックは、アクティブなプロセスの到来メッセージ待
    ち行列のチェックを含み、これにより、アクティブなプ
    ロセスは、メッセージ待ち行列が空である場合はタスク
    要求をもたず、そしてアクティブなプロセスは、メッセ
    ージ待ち行列にメッセージがある場合にタスク要求を有
    する請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】凍結状態中にアクティブなプロセスの到来
    メッセージ待ち行列に受け取られた及び／又は凍結状態
    の始めに存在するメッセージは、凍結状態の終了後に処
    理される請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】予備プロセスのウオームアップ失敗後に、
    エラーメッセージがスペアユニットへ送られ、予備プロ
    セスが初期状態に復帰され、そして新たなウオームアッ
    プの作用が適当な時間に行われる請求項４または５に記
    載の方法。
  7. 【請求項７】ウオームアップが首尾良くいった後に、ア
    クティブなプロセスは凍結状態に保たれ、そして収集さ
    れた全ての状態データが送られて予備プロセスの状態が
    アクティブプロセスと一致するようになるまで上記収集
    された状態データを含むより多くの状態データバッチが
    アクティブな制御ユニットからスペアユニットへ送ら
    れ、これにより、アクティブなプロセスの凍結が終了
    し、そしてウオームアップの開始前に存在した状態へ復
    帰され、これにより、上記アクティブなプロセス及び予
    備プロセスは、到着した又は到着するメッセージに基づ
    いて通常のタスクの実行を同時に開始する請求項４、５
    又は６に記載の方法。
  8. 【請求項８】凍結が首尾良くいった後に、アクティブプ
    ロセスの到来メッセージ待ち行列の場合と同様に、同じ
    メッセージが予備プロセスの到来メッセージ待ち行列に
    受け取られる請求項４、５、６又は７に記載の方法。
  9. 【請求項９】状態データのウオームアップが首尾良くい
    った後に、個別のアクティブなデータ単位の転送がアク
    ティブな制御ユニットからスペアユニットへ行われ、こ
    の個別のデータ単位は、プロセスの状態変数を変更した
    り又は別のプロセスへ送られる内部メッセージの内容を
    形成したりするのに使用されないデータ単位である請求
    項１から８のうちのいずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】上記個別のデータ単位の転送は、 転送されるべき個別データ単位の現在値を転送前にスペ
    アユニットに記録し、 上記個別データ単位をスペアユニットに送信するように
    アクティブな制御ユニットに要求し、 アクティブな制御ユニットにおいて上記個別データ単位
    を読み取って、それをスペアユニットに送信し、 スペアユニットにおける転送段階後のデータ単位の現在
    値を上記記録された値と比較することにより、データ単
    位に向けられる書き込み動作が転送段階中に生じないよ
    うに確保し、 上記比較された２つの値が一致する場合は、アクティブ
    な制御ユニットから受け取ったデータ単位の値をスペア
    ユニットのデータ単位の現在値として書き込み、そして 上記比較された２つの値が一致しない場合は、転送が失
    敗したと定め、アクティブな制御ユニットから受け取っ
    たデータ単位の値を拒絶する、 という段階を含む請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】上記個別のデータ単位の転送は、 上記個別データ単位をスペアユニットへ送信するように
    アクティブな制御ユニットに要求し、 アクティブな制御ユニットにおいて上記個別データ単位
    を読み取って、それをスペアユニットに送信し、 データ単位に向けられた書き込み動作が転送段階中にス
    ペアユニットに生じたかどうかチェックし、 書き込み動作が生じない場合には、アクティブな制御ユ
    ニットから受け取ったデータ単位の値をスペアユニット
    のデータ単位の現在値として書き込み、そして書き込み
    動作が生じた場合には、転送が失敗したと定め、アクテ
    ィブな制御ユニットから受け取ったデータ単位の値を拒
    絶する、 という段階を含む請求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】上記個別データ単位は、システムの課金
    及び／又は統計データを含む請求項９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】多数のプロセスが読み取り及び書き込み
    アクセスを有するところの多数のメインメモリファイル
    をウオームアップエンティティが含んでいるシステムに
    おいて、上記ウオームアップエンティティは、書き込み
    装置及び実際のメインメモリファイルがウオームアップ
    された後にデータの読み取り装置がウオームアップされ
    る順序でウオームアップされる請求項１から12のうちの
    いずれか１項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】上記リアルタイムシステムは、交換手段
    を含む電話交換機であり、これを経て第１送信チャンネ
    ルグループと第２送信チャンネルグループとの間で選択
    的に接続が切り換えられ、そして上記制御手段は、交換
    制御手段であって、この交換制御手段の内部データ送信
    手段に接続された少なくとも１つのアクティブな制御ユ
    ニットを備え、上記制御ユニットは、上記データ送信手
    段に接続された複製ホットスタンバイスペアユニットを
    永久的に又は必要時に有し、このスペアユニットは、ア
    クティブな制御ユニットと同じ交換制御プロセスを並列
    に実行する請求項１から13のうちのいずれか１項に記載
    の方法。
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