JP4806619B2 - 共通バスアクセス調停システム - Google Patents

Description

本発明は、二重化した制御モジュール間で、共通バスへのアクセスを調停する共通バスアクセス調停システムに関する。

図2は、ルータやスイッチなどのネットワーク通信装置において制御モジュールを二重化した場合の一般的なシステム構成図である。図2に示すネットワークシステムは、二重化された一方の制御モジュールである0系制御モジュール100、同じく二重化された他方の制御モジュールである1系制御モジュール200、及び両制御モジュールからアクセスされる共通バス400から構成される。

共通バス400にアクセスしてリード/ライトを行う機能ブロックとして、0系制御モジュール100内にバスマスタ101(以後、0系バスマスタ101という)が存在し、また、1系制御モジュール200内にバスマスタ201(以後、1系バスマスタ201という)が存在する。この2つのバスマスタに対して共通バス400の使用権調停処理を行う共通調停機能部であるアービタ300は、システム内では、制御モジュールとは別に構成される。バス制御信号線500は、バス調停制御用の信号線である。

図２の例では、0系制御モジュールが現用系、1系制御モジュールが予備系の関係とし、現用系のバスマスタ101および予備系のバスマスタ102がバス制御信号500を介して、第三者に当たる共通調停機能部300にバス使用要求を通知する。共通調停機能部300は、共通バスの使用権の調停作業を行い、共通調停機能部300からバス使用許可を受けたバスマスタがバスアクセスを開始する。

特開平7-49831号公報

しかしながら、図2の二重化システムでは、システム内にバス調停を行う調停機能部が一つしかないため、何かの原因でこの調停機能部がダウンした場合、バス調停を行うことが出来なくなり、制御モジュールが共通バスを使用出来ず、システムとして動作が停止してしまうという問題がある。

本発明の目的は、制御モジュールを二重化したシステムにおいて、共通バスのアクセス制御の高信頼性を実現することができる共通バスアクセス調停システム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は、現用系制御モジュールと予備系制御モジュールとの間で、共通バスの使用権を調停する調停機能部を、前記現用系制御モジュールと前記予備系制御モジュールがそれぞれ有し、現用系制御モジュール内の調停機能部が共通バスの使用権の調停を行う構成を採用する。

本発明によれば、現用系制御モジュールまたは予備系制御モジュールが障害によりダウンしたとしても、残りの正常な制御モジュールが現用系となって共通バスの調停を継続することが可能である。また、調停機能部の系状態を、制御モジュールの系状態と同期化させるように構成したので、系状態管理のための回路を別々に用意する必要がなく、構成を簡素化できる。

以下、本発明の実施例について説明する。

図1は、本発明の一実施形態であるネットワークシステムの構成図である。ネットワークシステムは、二重化された一方の0系制御モジュール100、同じく二重化された他方の1系制御モジュール200、制御モジュールからアクセスされる共通バス400から構成される。

0系制御モジュール100内には、0系バスマスタ101が存在し、1系制御モジュール200内には、1系バスマスタ201が存在する。この2つの制御モジュールに対して共通バスの使用権の調停を行うバス調停回路である調停機能部は、0系制御モジュール100内に調停機能部102(以後、0系調停機能部102と略す)が存在し、1系制御モジュール200内に調停機能部202(以後、1系調停機能部202と略す)が存在する。

バス調停制御用信号線500は、0系バスマスタ101から0系調停機能部102および1系調停機能部202への要求通知信号501、0系調停機能部102および1系調停機能部202から0系バスマスタ101への許可通知信号502、1系バスマスタ201から0系調停機能部102および1系調停機能部202への要求通知信号503、0系調停機能部102および1系調停機能部202から1系バスマスタ201への許可通知信号504から構成される。

調停機能部101、102が共通バスの使用状態を監視するために、0系バスマスタ101の動作状況を監視する監視信号線601、0系調停機能部102が共通バス400の使用状態を監視する監視信号602、1系調停機能部202が1系バスマスタ201の動作状況を監視する監視信号603、1系調停機能部202から共通バス400の使用状態を監視する監視信号604から構成される。

また、0系制御モジュール100内に系制御部103、1系制御モジュール200内に系制御部203を備える。系制御部103,203は、系制御信号線700を介して情報交換を行い、制御モジュールの系状態(現用系/予備系)を決定したり、他機能ブロックの指示によって強制的に系状態を交替したりする。0系調停機能部102および1系調停機能部202は、系状態監視信号701,702を介して、それぞれ系制御部103、203から系情報を読み取る。

本実施例において、0系制御モジュール100を現用系、1系制御モジュール200を予備系として説明するが、1系制御モジュール200が現用系、0系制御モジュール100が予備系の場合であっても、動作は同様であるので説明は省略する。

図3は、本実施例において、制御モジュール内のバスマスタ101、201がバスアクセスする手順を示す。本実施例では、0系バスマスタ101と1系バスマスタ201の共通の動作として説明する。

制御モジュール内のバスマスタにバスアクセス要求が発生すると(S10)、バスアクセス権を取得するために、バスマスタが現用系調停機能部102に対し要求通知信号を出力する(S11)。その後、バスマスタは許可通知信号の入力を待つ(S12)。現用系調停機能部102のバス調停の結果、バスアクセスの許可が下りると許可通知信号が入力され、それを契機にバスアクセスを開始する(S13)。バス使用中は、要求通知信号を出力したままとする。バスの使用が終わると要求通知信号の出力を停止し(S14)、バスアクセス権を放棄してバスアクセスを終了する(S15)。バスマスタはバスアクセス要求が発生する度に、S10〜S15の動作を繰り返し行う。

図4および図5は、本実施例に基づく調停機能部のバス調停処理の手順を示す。

現用系調停機能部102は、バス調停処理を開始すると(S20)、常時、要求通知信号501および503の入力を監視する(S21)。ステップS21において、現用系調停機能部102は要求通知信号の入力を受けると、これが現用系制御モジュール100内のバスマスタ101(以後、現用系バスマスタ101と略す)からのバスアクセス要求であるかどうか判断する(S22)。現用系バスマスタ101からのアクセス要求であると判断すると、現用系バスマスタ101に許可通知信号502を出力する(S24)。現用系バスマスタ101から見ると、ステップS12の状態で、許可通知信号が入力されたことになり、バスアクセスを開始する。ステップS22において、現用系バスマスタ101からのアクセス要求でないと判断すると、次に、これが予備系制御モジュール200内のバスマスタ201(以後、予備系バスマスタ201と略す)からのバスアクセス要求であるかどうかを判断する(S22)。予備系バスマスタ201からのアクセス要求であると判断すると、予備系バスマスタ201に許可通知信号504を出力する(S25)。

本実施例においては、もし、現用系バスマスタ101からの要求通知信号501と予備系バスマスタ201からの要求通知信号503が同時に入力された場合には、ステップS22の処理を先に行うことによって、現用系バスマスタ101に優先的に共通バスの使用権を与えることが可能となる。

図5は、図4の処理によって許可通知信号を出力した後の調停機能部の動作について示す。現用系調停機能部102は、バスアクセス権を与えるために許可通知信号を出力した後(S30)、入力される要求通知信号の出力状態を一定時間T1でタイマ監視する(S31)。ステップS14により、バスマスタはバスアクセスを完了するとバスアクセス権を放棄するために、要求通知信号を停止する。現用系調停機能部102は、要求通知信号の停止を受けるとバスマスタに対する許可通知信号を停止し(S33)、ステップS21へ戻って要求通知信号の監視を継続する。

しかし、一定時間T1を越えても要求通知信号の出力が継続したままであることをT1タイマのタイムアウトにより検出すると、現用系調停機能部102はバスマスタからの要求通知信号の停止を待たずに、バスマスタへの許可通知信号を停止する(S32)。その後、再度要求通知信号の出力状態を一定時間T2でタイマ監視する(S34)。ステップS34において、要求通知信号の出力停止を検出すると、バスアクセス権が完全に放棄されバスが開放されたと判断し、ステップS21へ戻って要求通知信号の監視を継続する。しかしながら、一定時間T2を越えても要求通知信号が出力された状態が継続したままであることをT2タイマのタイムアウトにより検出すると、この要求通知信号の出力元を判断し(S35)、出力元に依存する処理を行う。

ステップS35において、要求通知信号の出力元が予備系バスマスタ201であった場合は、予備系制御モジュール200に異常が発生したと判断して、予備系制御モジュール200を動作停止にする(S36)。動作停止する手段はどれであっても良く、例えば、現用系制御モジュール100から予備系制御モジュール200をリセットするためのリセット制御線を用意したり、現用系制御モジュール100から予備系制御モジュール200の電源をオフする制御線を用意しておき、これらを用いて動作停止状態にする。

ステップS35において、要求通知信号の出力元が現用系バスマスタ101であった場合は、現用系制御モジュール100に異常が発生したと判断して、系制御部103に指示を与えて系交替を行う(S37)。この時、現用系制御モジュール100は新予備系制御モジュールとして、予備系制御モジュール200が新現用系制御モジュールとしてシステムの動作を継続する。

図6は、本実施例における系交替発生後の新現用系調停機能部の動作について示す。系制御部103,203の動作によって系交替が発生し、現用系制御モジュール100が新予備系制御モジュールに、予備系制御モジュール200が新現用系制御モジュールとして動作する(S40)。新現用系調停機能部202は、系交替後から一定時間T3の間、バス調停処理を停止する(S41)。一定時間T3を経過後、さらに一定時間T4の間、バス使用状態を監視する(S42)。ステップS42において、バスアクセスしている痕跡を検出したら、1系バスマスタ監視信号603により1系バスマスタ201がアクセスしていたかどうかを判断する(S44)。もし、1系バスマスタ201、つまり新現用系バスマスタ201がアクセスしていた場合は、系制御部203に指示を出して系交替し、新現用系制御モジュール200が新新予備系制御モジュールに、新予備系制御モジュール100が新新現用系制御モジュールへ遷移する(S46)。

ステップS44において、もし、新現用系バスマスタ201がバスアクセスしていなければ、新予備系バスマスタ101がバスアクセスしていたと判断して、新予備系制御モジュール100を動作停止し(S45)、新現用系調停機能部202はシステムのバス調停処理を開始する(S43)。ステップS42において、バスアクセスの痕跡が一定時間T4を超えても確認されず、タイムアウトした場合、新現用系調停機能部202はシステムのバス調停処理を開始する(S43)。

図7は、本実施例における調停機能部の共通バスの信号状態を監視する動作について示す。また、本動作は、現用系か予備系に関係なく動作する機能であり、本実施例では、1系制御モジュール内の調停機能部の動作として説明する。0系制御モジュール内の調停機能部であっても、動作は同じなので説明は省略する。

1系調停機能部202は、共通バスの信号状態の監視を開始する(S50)。まず、1系バスマスタ201がバスアクセス権を有しているかを判別し(S51)、有している場合にはYesの分岐に進み、バスアクセス権を有しなくなるまで何もしない。

ステップS51において、1系バスマスタ201がバスアクセス権を有さない場合、1系調停機能部202は、共通バス監視信号線604をモニターすることにより、0系バスマスタ101が共通バス400を使用している間、共通バス400の信号状態を監視する(S52)。信号状態が異常な状態を検出し、その状態があらかじめ定めた一定時間T5を越えても継続する場合には、0系バスマスタに異常が発生したと判断する(S53)。この時、系状態監視信号線702により、自系が現用系か予備系かを判断する(S54)。自系が現用系である時は、他系は予備系であると判断し、他系を動作停止状態にする(S55)。ステップS54において、自系が予備系である時は、他系は現用系であると判断し、系交替する(S56)。ステップS57において、1系調停機能部202は、1系制御モジュールがバスアクセス権を獲得するまで、S50〜S56を繰り返し、共通バスの信号状態の監視を継続する。

本実施例によれば、制御モジュールを二重化したシステムにおけるバス調停制御において、システム内で現用系と予備系の調停機能部を搭載するように構成したことで、現用系制御モジュールまたは予備系制御モジュールが障害によりダウンしたとしても、残りの正常な制御モジュールが現用系となって共通バスの調停を継続することが可能である。また、調停機能部の系状態を、制御モジュールの系状態と同期化させるように構成したので、系状態管理のための回路を別々に用意する必要がなく、構成を簡素化できる。

また、現用系調停機能部は、許可通知信号を出力して共通バスの使用権を与えた後、制御モジュールからの要求通知信号をタイマ監視し、一定時間後に制御モジュールからの要求通知信号の出力が停止しない場合、強制的に許可通知信号を停止することで、制御モジュールは、直ちに要求通知信号を停止して共通バスの使用を止める構成とした。これにより、制御モジュールが共通バスを永久に使用し続けるといった異常状態を防止することができる。

また、上記にて、許可通知信号を強制停止した後、再度の要求通知信号のタイマ監視を行うことにより、制御モジュールの異常アクセスを検出して、該当する制御モジュールを動作停止するように構成したので、正常な制御モジュールが共通バスの使用を継続することが可能となる。

系交替により、予備系調停機能部が新現用系調停機能部として動作開始する場合において、一定時間、調停処理を停止することで、系交替時に現用系(新予備系)制御モジュールがバスアクセスしているような場合でも、バス使用の競合を防ぐことができる。さらに一定時間、バス使用状態を監視することで、異常なバスアクセスを検出し、異常な動作を行う制御モジュールを動作停止にしたり、再度系交替したりすることで、共通バスを正常に使用できる状態を維持することができる。

本実施例の他の適用例を、以下に記載する。
（１）二重化システムにおける共通バスアクセス調停システムは、0系制御モジュールおよび1系制御モジュールの両系それぞれにバス調停を行う調停機能部を搭載し、現用系制御モジュール内の調停機能部(以後、現用系調停機能部と略す)がバス調停を行う構成とする。
（２）（１）において、予備系制御モジュールが共通バスの使用要求を有する場合、前記現用系調停機能部に対して、要求通知信号を出力し、前記現用系調停機能部は共通バスの使用権を与えるために、前記予備系制御モジュールに対し許可通知信号を出力し、前記予備系制御モジュールは前記許可通知信号を受け付けている間、前記共通バスを使用可能であり、前記共通バスの使用権を返却する場合には、前記要求通知信号の出力を停止する。

同様に、現用系制御モジュールがバスの使用要求を有する場合、前記現用系調停機能部に対して、要求通知信号を出力し、前記現用系調停機能部は共通バスの使用権を与えるために、前記現用系制御モジュールに対し許可通知信号を出力し、前記現用系制御モジュールは前記許可通知信号を受け付けている間、前記共通バスを使用可能であり、前記共通バスの使用権を返却する場合には、前記要求通知信号の出力を停止する。
（３）（１）において、現用系調停機能部は、前記現用系制御モジュールからの共通バスの使用要求を優先するため、前記予備系制御モジュールに前記共通バスの使用権を与えるのは、前期現用系制御モジュールが前記共通バスの使用権を獲得していない、かつ前記共通バスの使用要求を有していない場合のみである。
（４）（１）において、前記現用系調停機能部は、共通バスの使用権を与えた前期予備系制御モジュールからの前記要求通知信号の出力時間を監視し、前記要求通知信号の出力が一定時間を越える場合には、前記許可通知信号の出力を停止し、これを検出した前記予備系制御モジュールは、直ちに前記共通バスの使用を停止し、前記要求通知信号の出力を停止する。

同様に前記現用系調停機能部は、共通バスの使用権を与えた前期現用系制御モジュールからの前記要求通知信号の出力時間を監視し、前記要求通知信号の出力が一定時間を越える場合には、前記許可通知信号の出力を停止し、これを検出した前記現用系制御モジュールは、直ちに前記共通バスの使用を停止し、前記要求通知信号の出力を停止する。
（５）（４）において、前記現用系調停機能部は、共通バスの使用権を与えておいた前記予備系制御モジュールへの前記許可通知信号の出力を停止した後、さらに前記要求通知信号の出力時間を監視し、再度、出力時間が一定時間を超える場合には、前記予備系制御モジュールを動作停止状態にする。

同様に、前記現用系調停機能部は、共通バスの使用権を与えておいた前記現用系制御モジュールへの前記許可通知信号の出力を停止した後、さらに前記要求通知信号の出力時間を監視し、再度、出力時間が一定時間を超える場合には、系交替する。
（６）前記共通バスを使用中に系交替が発生し、現用系が新予備系に、かつ予備系が新現用系に遷移した場合、新現用系制御モジュール内の調停機能部(以後、新現用系調停機能部と略す)は、系交替完了直後から一定時間、前記共通バスの調停処理を停止し、その後さらに前記共通バスの使用状態を一定時間監視した後に、前記共通バスのバス調停を開始する。
（７）（６）において、前記新現用系調停機能部は、前記共通バスの使用状態の監視中に、前記共通バスが前記新現用系制御モジュールに使用されている痕跡を検出した場合には、前記新現用系制御モジュールが異常と判断して系交替する。
（８）（６）において、前記新現用系調停機能部は、前記共通バスの使用状態の監視中に、前記共通バスが前記新予備系制御モジュールに使用されている痕跡を検出した場合には、前記新予備系制御モジュールを動作停止状態にし、前記新現用系調停機能部が、前記共通バスのバス調停を開始する。
（９）前記共通バスの使用権を有しない前記制御モジュールの調停機能部は、前記共通バスの信号状態を監視する。
（１０）（９）において、前記共通バスの信号状態が異常な状態が一定時間を超える場合には、前記共通バスを使用している他系の系状態を判別し、他系が現用系であるならば、他系制御モジュールが異常と判断して系交替する。
（１１）（９）において、前記共通バスの信号状態が異常な状態が一定時間を超える場合には、前記共通バスを使用している他系の系状態を判別し、他系が予備系であるならば、他系制御モジュールが異常と判断して動作停止状態にする。

本発明の実施例である共通バスアクセス調停システムの構成図 従来の二重化システムにおけるバス調停システムを説明するための構成図 バスマスタがバスアクセスする際のフローチャート 現用系調停機能部がバスアクセス権を与える時のフローチャート 現用系調停機能部がバスアクセス権を与えた後のフローチャート 系交替後に新現用系調停機能部がバス調停を開始する時のフローチャート 現用系および予備系調停機能部がバス状態を監視する時のフローチャート

符号の説明

100：0系制御モジュール、101：0系バスマスタ、102：0系調停機能部、103：0系系制御部、200：1系制御モジュール、201：1系バスマスタ、202：1系調停機能部、203：1系系制御部、400：共通バス、501：0系バスマスタ要求通知信号線、502：0系バスマスタ許可通知信号線、503：1系バスマスタ要求通知信号線、504：1系バスマスタ許可通知信号線、601：0系バスマスタ監視信号線、602：0系共通バス監視信号線、603：1系バスマスタ監視信号線、604：1系共通バス監視信号線、701：0系状態監視信号線、702：1系状態監視信号線

Claims (12)

1. 制御モジュールを冗長化し、該冗長化された制御モジュールそれぞれが使用可能な共通バスに対する排他アクセスを制御する共通バスアクセス調停システムにおいて、
   前記冗長化された制御モジュールの一方である現用系制御モジュールと、
   前記冗長化された制御モジュールの他方である予備系制御モジュールとを備え、
   前記現用系制御モジュールと前記予備系制御モジュールとの間で、前記共通バスの使用権を調停する調停機能部を、前記現用系制御モジュールと前記予備系制御モジュールがそれぞれ有し、
   前記現用系制御モジュール内の調停機能部が共通バスの使用権の調停を行い、系交替が発生すると新現用系制御モジュール内の調停機能部は一定時間調停開始を行わないことを特徴とする共通バスアクセス調停システム。
2. 請求項１に記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
   前記現用系制御モジュールまたは前記予備系制御モジュールは、前記現用系制御モジュール内の前記調停機能部に対して前記共通バスの要求通知信号を送信し、
   前記要求通知信号を受け付けた前記調停機能部は、前記要求通知信号を送信した制御モジュールに対して共通バスの使用権を与える場合には、前記制御モジュールに対して許可通知信号を送信し、
   前記許可通知信号を受信した制御モジュールは、前記許可通知信号を受け付けている間、前記共通バスを使用することが可能な状態であり、
   該許可通知信号を受信した制御モジュールは、前記共通バスの使用が完了すると、前記調停機能部に対する要求通知信号の送信を停止し、
   前記調停機能部は、前記要求通知信号の送信の停止を検知すると、前記共通バスの使用を許可されている制御モジュールに対する前記許可通知信号の送信を停止することを特徴とする共通バスアクセス調停システム。
3. 請求項１に記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
   前記現用系制御モジュール内の調停機能部は、前記現用系制御モジュールに優先的に共通バスの使用権を与える制御を行い、
   前記現用系制御モジュールが前記共通バスの使用権を取得していない状態であって、前記共通バスの使用要求を送信していない場合に、前記予備系制御モジュールに対して前記共通バスの使用権を与えることを特徴とする二重化システムにおける共通バスアクセス調停システム。
4. 請求項１に記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
   前記現用系制御モジュール内の前記調停機能部は、前記共通バスの使用権を与えた前記現用系制御モジュールまたは前記予備系制御モジュールからの前記要求通知信号の受信を監視し、受信中の状態が、第一の時間を経過した場合には、前記許可通知信号の送信を停止し、
   前記現用系制御モジュールまたは前記予備系制御モジュールは、前記許可通知信号を受信しなくなったことを検出すると、前記共通バスの使用を停止し、前記調停機能部に対する前記要求通知信号の送信を停止することを特徴とする共通バスアクセス調停システム。
5. 請求項４に記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
   前記現用系制御モジュール内の前記調停機能部は、前記現用系制御モジュールに対する許可通知信号の送信を停止した後、前記現用系制御モジュールからの前記要求通知信号の受信を監視し、受信中の状態が第二の時間を経過した場合は、前記現用系制御モジュールを予備系制御モジュールに、前記予備系制御モジュールを現用系制御モジュールに系交替設定することを行うことを特徴とする共通バスアクセス調停システム。
6. 請求項４に記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
   前記現用系制御モジュール内の前記調停機能部は、前記予備系制御モジュールに対する許可通知信号の送信を停止した後、前記予備系制御モジュールからの前記要求通知信号の受信を監視し、受信中の状態が第二の時間を経過した場合は、前記予備系制御モジュールを動作停止状態にすることを特徴とする共通バスアクセス調停システム。
7. 請求項５に記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
   系交替により現用系が新予備系に、かつ予備系が新現用系に遷移した場合は、
   新現用系制御モジュール内の前記調停機能部は、前記遷移したのち第三の時間の間前記調停処理を停止するとともに、第三の時間が経過してから第四の時間の間前記共通バスの使用状態を監視した後に前記調停処理を開始することを特徴とする共通バスアクセスシステム。
8. 請求項７に記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
   前記新現用系制御モジュール内の前記調停機能部は、前記第四の時間が経過する前に、前記共通バスが使用されていることを検出した場合は、前記共通バスを使用している系を判別し、前記新現用系制御モジュールが前記共通バスにアクセスしている場合は、系交替することを特徴とする共通バスアクセス調停システム。
9. 請求項７に記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
   前記新現用系制御モジュール内の前記調停機能部は、前記第四の時間が経過する前に、前記共通バスが使用されていることを検出した場合は、前記共通バスを使用している系を判別し、前記新予備系制御モジュールが前記共通バスにアクセスしている場合は、前記新予備系制御モジュールを動作停止状態にし、前記新現用系制御モジュール内の前記調停機能部が調停処理を開始することを特徴とする共通バスアクセス調停システム。
10. 請求項１記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
    前記共通バスの使用権を与えられなかった前記制御モジュールの前記調停機能部は、前記共通バスの信号状態を監視することを特徴とする共通バスアクセス調停システム。
11. 請求項１０に記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
    前記共通バスの信号状態が異常である状態が、予め定めた第五の時間を超えて継続する場合は、前記共通バスを使用している他系の系状態を判別し、他系が現用系である場合には、系交替することを特徴とする共通バスアクセス調停システム。
12. 請求項１０に記載の共通バスアクセス調停システムにおいて、
    前記共通バスの信号状態が異常である状態が、予め定めた第五の時間間隔を超えて継続する場合には、前記共通バスを使用している他系の系状態を判別し、他系が予備系である場合には、他系を動作停止状態にすることを特徴とする共通バスアクセス調停システム。

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