JP6588484B2 - 復旧装置、復旧方法、および復旧プログラム - Google Patents

復旧装置、復旧方法、および復旧プログラム Download PDF

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Description

本発明は、HA構成の冗長化システムを復旧する復旧装置、復旧方法、および復旧プログラムに関する。
従来の仮想化されていないベアメタルサーバ(物理サーバ)から、仮想化技術を用いた仮想サーバに移行することにより、故障発生時に別筐体の物理サーバで復旧を行うことが可能となる。特許文献1には、仮想マシンの故障時に他の仮想マシンに切り替える技術が記載されている。
また、非特許文献1には、システムの可用性を高めるために、サーバを現用系と待機系とで冗長化させたHA(High Availability)クラスタが記載されている。
特開2015-191246号公報
奥村恭弘,西村徹,横関大子郎,由良俊介, 「ミッションクリティカルシステムを支えるソウトウェア技術:第3回 高可用性技術−24時間365日休まず運転するために」, NTT技術ジャーナル2006.2, 2006年2月
仮想サーバを使用することで、故障発生時に別筐体の物理サーバで復旧を行うことが可能となる。しかしながら、復旧対象の仮想サーバが要求するリソースを、1つの物理サーバでは確保できない場合がある。
この場合、複数の物理サーバの空きリソースの合計が、復旧対象の仮想サーバが要求するリソースより大きい場合であっても、仮想サーバを複数の物理サーバ上で分散して構成することを前提としていないため、複数の物理サーバのリソースを利用して故障した仮想サーバを復旧することができない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、複数の仮想サーバで冗長化された冗長化システムにおいて、故障した仮想サーバを複数の物理サーバ上で分散して復旧させることにある。
上記目的を達成するため、本発明は、第1仮想サーバと第2仮想サーバとを備える冗長化システムにおいて、第1仮想サーバの故障時に当該第1仮想サーバの代わりに複数の物理サーバ上で分割して稼働する複数の第3仮想サーバを構成する場合、第2仮想サーバと複数の第3仮想サーバとの間で信号を転送する復旧装置であって、第2仮想サーバから受信した信号を複製し、複製した信号を複数の第3仮想サーバに送信する複製部と、複数の第3仮想サーバから受信した信号を1つの信号に集約し、前記集約した信号を第2仮想サーバに送信する集約部と、を備える。
本発明は、第1仮想サーバと第2仮想サーバとを備える冗長化システムにおいて、第1仮想サーバの故障時に当該第1仮想サーバの代わりに複数の物理サーバ上で分割して稼働する複数の第3仮想サーバを構成する場合、第2仮想サーバと複数の第3仮想サーバとの間で信号を転送する復旧装置が行う復旧方法であって、第2仮想サーバから受信した信号を複製し、複製した信号を複数の第3仮想サーバに送信する複製ステップと、複数の第3仮想サーバから受信した信号を1つの信号に集約し、前記集約した信号を第2仮想サーバに送信する集約ステップと、を行う。
本発明は、上記復旧装置として、コンピュータを機能させることを特徴とする復旧プログラムである。
本発明によれば、複数の仮想サーバで冗長化された冗長化システムにおいて、故障した仮想サーバを複数の物理サーバ上で分散して復旧させることができる。
複数の物理サーバのリソースを利用して、仮想サーバを構築する場合の一例を示す図である。 通常時における冗長化システムを示す図である。 復旧時における冗長化システムを示す図である。 復旧装置の処理概要を示す図である。 復旧装置の複製処理を示す図である。 復旧装置の集約処理を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1に、複数の物理サーバ(ハードウェア筐体)のリソースを利用して、仮想サーバを構築する場合の例を示す。なお、仮想サーバは、仮想マシン(Virtual Machine)と同義であり、仮想インスタンスまたはVMファイルともいう。
図1には、通常時において、物理サーバa上で実行されるACT(現用系)の仮想サーバA1と、物理サーバb上で実行されるSBY(待機系)の仮想サーバA2とを備えるHA構成の冗長化システムが記載されている。ACTの仮想サーバA1と、SBYの仮想サーバA2とは、1対1で構成されている。
物理サーバcには仮想サーバB3が構築され、物理サーバdには仮想サーバC4および仮想サーバD5が構築されている。物理サーバcおよび物理サーバdには空きリソースがあり、物理サーバcの空きリソースと物理サーバdの空きリソースの合計は、仮想サーバA1が使用するリソースより大きいものとする。なお、各物理サーバの空きリソースについては、管理装置20が管理しているものとする。
図1において、物理サーバaの故障などにより仮想サーバA1に故障が発生した場合、仮想サーバA2がSBYからACTに切り替わる。そして、管理装置20は、仮想サーバA1およびA2が構築されている物理サーバa、b以外の複数の物理サーバc、dの空きリソースを参照する。そして、管理装置20は、物理サーバcの空きリソースと物理サーバdの空きリソースの合計が復旧対象の仮想サーバA1の使用リソースより大きいため、仮想サーバA1を複数に分割して、複数の物理サーバc、d上で復旧することを決定する。管理装置20は、分割後の各仮想サーバのリソースが物理サーバcおよび物理サーバdの各空きリソースに収まるように、複数の物理サーバc、dの空きリソースに応じて仮想サーバA1を分割する。
図示する例では、管理装置20は、仮想サーバA1を2つに分割し、分割した第1の仮想サーバX6を物理サーバcに構築し、分割した第2の仮想サーバY7を物理サーバdに構築する。
このとき、管理装置20は、切り替え後のACTの仮想サーバA2と、SBYの分割した複数の仮想サーバX6、Y7との間で、HA構成を維持するために、後述する復旧装置(転送装置)10を設ける。復旧装置10は、分割した複数の仮想サーバX6、Y7に合わせて構成される。この復旧装置10が、ACTの仮想サーバA2と、SBYの分割した仮想サーバX6、Y7との間で信号を複製および集約して送受信することで、複数の物理サーバc、d上に分散して構成された仮想サーバ群X6、Y7を、1つの仮想サーバとして扱い、復旧時においてもHA構成を維持することができる。
図2に、通常時における、図1の仮想サーバA1(ACT)と、仮想サーバA2(SBY)とが1対1で構成された冗長化システムを示す。仮想サーバA1(ACT)と仮想サーバA2(SBY)とは、制御ネットワーク8および同期ネットワーク9を介して接続される。
仮想サーバA1(ACT)と、仮想サーバA2(SBY)とは、制御ネットワーク8を介して、制御信号(例えば、Hart Beat信号)を送受信している。制御ネットワーク8には仮想IPアドレス(V01)が設定され、仮想IPアドレス(V01)宛の信号は、仮想サーバA1(ACT)に転送される。また、仮想サーバA1(ACT)と、仮想サーバA2(SBY)とは、同期ネットワーク9を介して、各仮想サーバがそれぞれ備えるデーターベース(不図示)の同期をとるための同期信号を送受信する。
また、図2に示すHA構成の冗長化システムでは、仮想サーバA1には、制御ネットワーク8のIPアドレスとして「B01」が設定され、同期ネットワーク9のIPアドレスとして「B02」が設定されている。仮想サーバA2には、制御ネットワーク8のIPアドレスとして「A01」が設定され、同期ネットワーク9のIPアドレスとして「A02」が設定されている。この場合、仮想サーバA1のHAの相手のIPアドレスは「Axx」であり、仮想サーバA2のHAの相手のIPアドレスは「Bxx」である。
図3に、図1の仮想サーバA1(ACT)の物理サーバaが故障した場合における、復旧時のHA構成の冗長化システムを示す。復旧時の冗長化システムは、仮想サーバA2(ACT)と、分割した複数の仮想サーバX6、Y7(SBY)と、復旧装置10とを備える。
仮想サーバA1の故障により、仮想サーバA2がSBYからACTに切り替わる。また、復旧対象の仮想サーバA1の代替として、仮想サーバA1を複数に分割した仮想サーバX6が物理サーバcの空きリソースに構築され、仮想サーバY7が物理サーバdの空きリソースに構築される。分割した仮想サーバX6、Y7は、SBYとして機能する。
復旧装置10は、仮想サーバA2と、分割した仮想サーバX6、Y7との間に配置され、仮想サーバA2が分割した仮想サーバX6、Y7に送信する信号、および、分割した仮想サーバX6、Y7が仮想サーバA2に送信する信号を転送(中継)する。
本実施形態の復旧装置10は、第1通信部11と、複製部12と、集約部13と、第2通信部14とを備える。第1通信部11は、仮想サーバA2と信号を送受信する。複製部12は、仮想サーバA2から受信した信号を複製し、複製した信号を複数の仮想サーバX6、Y7に送信する。集約部13は、複数の仮想サーバX6、Y7から受信した複数の信号を1つの信号に集約し、集約した信号を仮想サーバA2に送信する。第2通信部14は、分割した複数の仮想サーバX6、Y7と信号を送受信する。
図4は、図3の復旧時のHA構成の冗長化システムにおける、復旧装置10の処理概要を示す図である。復旧装置10は、仮想サーバA2に対して、故障した仮想サーバA1のIPアドレスを引き継ぐ。具体的には、復旧装置10は、図2に示す仮想サーバA1の制御ネットワーク8のIPアドレス「B01」と、同期ネットワーク9のIPアドレス「B02」とを引き継ぐ。これにより、仮想サーバA2のHAの相手のIPアドレスは、故障が発生する前と同じ「Bxx」のままである。
また、復旧装置10は、分割した各仮想サーバX6およびY7に対して、制御ネットワーク8および同期ネットワーク9のそれぞれのIPアドレスを設定する。具体的には、復旧装置10は、分割した仮想サーバX6に対して、制御ネットワーク8のIPアドレス「S01」と、同期ネットワーク9のIPアドレス「S02」とをもつ。また、復旧装置10は、分割した仮想サーバY7に対して、制御ネットワーク8のIPアドレス「T01」と、同期ネットワーク9のIPアドレス「T02」とをもつ。
また、分割した仮想サーバX6は、制御ネットワーク8のIPアドレス「X01」と、同期ネットワーク9のIPアドレス「X02」とをもつ。このとき、分割した仮想サーバX6のHAの相手のIPアドレスは、復旧装置10を示す「Sxx」である。
また、分割した仮想サーバY7は、制御ネットワーク8のIPアドレス「Y01」と、同期ネットワーク9のIPアドレス「Y02」とをもつ。このとき、分割した仮想サーバY7のHAの相手のIPアドレスは、復旧装置10を示す「Txx」である。
ACTの仮想サーバA2は、HAの相手のIPアドレス「Bxx」を宛先として、信号(制御信号、同期信号など)送信する。これにより、復旧装置10は、仮想サーバA2からの信号を受信し、複製して各分割した仮想サーバX6、Y7に送信する。具体的には、復旧装置10は、制御ネットワーク8を介して、仮想サーバA2からの「B01」宛の制御信号を受信して複製し、複製した各制御信号の宛先を分割した仮想サーバX6、Y7のIPアドレス(「X01」、「Y01」)にそれぞれ変更して送信する。これにより、分割した仮想サーバX6、Y7は、仮想サーバA2が送信した制御信号を受信することができる。
同様に、復旧装置10は、同期ネットワーク9を介して、仮想サーバA2からの「B02」宛の同期信号を受信して複製し、複製した各同期信号の宛先を分割した仮想サーバX6、Y7のIPアドレス(「X02」、「Y02」)にそれぞれ変更して送信する。これにより、分割した仮想サーバX6、Y7は、仮想サーバA2が送信した同期信号を受信することができる。
また、分割した仮想サーバX6は、HAの相手のIPアドレス「Sxx」を宛先として信号(制御信号、同期信号など)送信し、分割した仮想サーバY7は、HAの相手のIPアドレス「Txx」を宛先として信号を送信する。これにより、復旧装置10は、分割した仮想サーバX6およびY7からの複数の信号を受信し、複数の信号を1つに集約して仮想サーバA2に送信する。具体的には、復旧装置10は、制御ネットワーク8を介して、分割した仮想サーバX6からの「S01」宛の制御信号を受信するとともに、分割した仮想サーバY7からの「T01」宛の制御信号を受信する。そして、復旧装置10は、受信した複数の制御信号を1つの制御信号に集約し、当該制御信号の宛先を仮想サーバA2のIPアドレス(「A01」)に変更して送信する。これにより、仮想サーバA2は、分割した仮想サーバX6、Y7が送信した制御信号を受信することができる。
同様に、復旧装置10は、同期ネットワーク9を介して、分割した仮想サーバX6からの「S02」宛の同期信号を受信するとともに、分割した仮想サーバY7からの「T02」宛の同期信号を受信する。そして、復旧装置10は、受信した複数の同期信号を1つの同期信号に集約し、当該同期信号の宛先を仮想サーバA2のIPアドレス(「A02」)に変更して送信する。これにより、仮想サーバA2は、分割した仮想サーバX6、Y7が送信した同期信号を受信することができる。
図5は、図4に示す復旧装置10の複製部12の詳細な処理を説明する図である。図示する例では、ACTの仮想サーバA2が、HAの相手であるSBYの仮想サーバに、Hart Beat信号(制御信号)を送信する場合を例に、以下説明する。
仮想サーバA2は、Hart Beat信号をHAの相手に送信する(S11)。このHart Beat信号のヘッダ部には、送信元IPアドレスに「A01」が設定され、送信先IPアドレスに「B01」が設定されている。復旧装置10の第1通信部11は、Hart Beat信号を受信する。そして、複製部12は、第1通信部11が受信したHart Beat信号を複製して、分割した仮想サーバの数のHart Beat信号を生成し、生成したHart Beat信号のヘッダ部を変更する。
ここでは、複製部12は、図5に示す元の受信信号のヘッダ部51から、複製後の各信号のヘッダ部52、53に変更する。具体的には、複製部12は、分割した仮想サーバX6宛のHart Beat信号として、ヘッダ部の送信元IPアドレスを、自身のアドレスである「S01」に変更し、送信先IPアドレスを、仮想サーバX6のIPアドレス「X01」に変更する。同様に、複製部12は、分割した仮想サーバY7宛のHart Beat信号として、ヘッダ部の送信元IPアドレスを、自身のアドレスである「T01」に変更し、送信先IPアドレスを、仮想サーバY7のIPアドレス「Y01」に変更する。なお、複製部12は、Hart Beat信号のヘッダ部以外のペイロード部(データ部)については、受信したHart Beat信号のペイロード部から変更せず、元のままとする。
そして、第2通信部は、複製部12が複製した各Hart Beat信号を、分割した仮想サーバX6、Y7に送信する(S13)。
図6は、図4に示す復旧装置10の集約部13の詳細な処理を説明する図である。図示する例では、分割した各仮想サーバX6、Y7が、Hart Beat信号(図5のHart Beat信号の返信)を、仮想サーバA2に送信する場合を例に、以下説明する。
分割した各仮想サーバX6、Y7は、Hart Beat信号をHAの相手にそれぞれ送信する(S21)。復旧装置10の第2通信部14は、各仮想サーバX6、Y7からHart Beat信号を受信する。そして、集約部13は、第2通信部14が受信した複数のHart Beat信号が正しいか否かを判断し、正しい場合は複数のHart Beat信号を1つのHart Beat信号に集約し、集約したHart Beat信号のヘッダ部を変更する(S22)。
ここでは、分割した各仮想サーバX6、Y7から受信した各信号のヘッダ部は、図6に示すとおりである。すなわち、仮想サーバX6から送信されたHart Beat信号のヘッダ部61には、送信元IPアドレスに自身の「X01」が設定され、送信先IPアドレスには復旧装置10の「S01」が設定されている。同様に、仮想サーバY7から送信されたHart Beat信号のヘッダ部62には、送信元IPアドレスに自身の「Y01」が設定され、送信先IPアドレスには復旧装置10の「T01」が設定されている。
そして、集約部13は、各仮想サーバX6、Y7から受信した複数のHart Beat信号の正当性を、Hart Beat信号のペイロード部が一致するか否かにより判別する。図示する例では、集約部13は、2つのHart Beat信号のペイロード部が一致する場合、受信した複数のHart Beat信号は正しいと判断し、ペイロード部が一致しない場合、受信した複数のHart Beat信号は不正であると判断する。
受信したHart Beat信号が正しいと判断した場合、集約部13は、受信した複数のHart Beat信号を1つのHart Beat信号に集約する。具体的には、集約部13は、ヘッダ部の送信元IPアドレスを、自身のアドレスである「B01」に設定し、送信先IPアドレスを、仮想サーバA2のIPアドレス「A01」に設定し、ペイロード部に受信したHart Beat信号の一致したペイロード部を設定した、集約後のHart Beat信号を生成する。
そして、第1通信部は、集約部13が生成したHart Beat信号を、仮想サーバA2に送信する(S23)。
上記説明した図5および図6では、Hart Beat信号を用いて説明したが、Hart Beat信号以外の制御信号および同期信号についても同様である。
なお、上記説明した復旧装置10は、例えば、CPUと、メモリと、HDD等の外部記憶装置と、入力装置と、出力装置とを備えた汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。このコンピュータシステムにおいて、CPUがメモリ上にロードされた復旧装置10用のプログラムを実行することにより、復旧装置10の各機能が実現される。また、復旧装置10用のプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVD−ROMなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。
以上説明した本実施形態では、第1仮想サーバA1と第2仮想サーバA2とを備える冗長化システムにおいて、第1仮想サーバA1の故障時に当該第1仮想サーバA1の代わりに複数の物理サーバ上で分割して稼働する複数の第3仮想サーバX6、Y7を構成する場合、第2仮想サーバA2と複数の第3仮想サーバX6、Y7との間で信号を転送する復旧装置10が、第2仮想サーバA2から受信した信号を複製し、複製した信号を複数の第3仮想サーバX6、Y7に送信する複製部と、複数の第3仮想サーバX6、Y7から受信した信号を1つの信号に集約し、前記集約した信号を第2仮想サーバA2に送信する集約部と、を備える。
これにより、本実施形態では、複数の仮想サーバで冗長化された冗長化システムにおいて、仮想化サーバのプログラムを改変することなく、故障した仮想サーバを複数の物理サーバ上で分散して復旧させることができる。具体的には、ACTの仮想サーバとSBYの仮想サーバとが1対1のHA構成の冗長化システムにおいて、故障発生時に複数の物理サーバ(ハードウェア筐体)のリソースを利用して、復旧対象の仮想サーバを構築することができる。また、複数の物理サーバの空きリソースを利用して仮想サーバを構築することにより、物理サーバのリソースを効率よく利用し、設備コストを低減することができる。
また、仮想サーバを複数の物理サーバ上で分散して構成することで、故障した仮想サーバを復旧できるケースが増加し、サービス提供機会を向上および信頼性を向上することができる。
また、本実施形態の復旧装置10は、仮想サーバA2から受信した信号を複製して分割した仮想サーバX6、Y7の数の信号を生成し、生成した各信号の送信元アドレスを自身のアドレスである仮想サーバA1のアドレスに変換し、送信先アドレスを仮想サーバX6、Y7のアドレスに変換して、変換後の各信号を、複数の仮想サーバX6、Y7に送信する。また、本実施形態の復旧装置10は、複数の仮想サーバX6、Y7から受信した信号のデータ部が一致するか否かを判別し、一致する場合に、送信元アドレスに自身のアドレスである仮想サーバA1のアドレスを設定し、送信先アドレスに仮想サーバA2のアドレスを設定したヘッダ部と、前記一致したデータ部とを含む信号を生成し、当該信号を仮想サーバA2に送信する。
これにより、本実施形態では、分割された複数の仮想サーバX6、Y7群を、1つの仮想サーバとして扱うことができ、故障発生時に既存のACT−SBYが1対1のHA構成に変更を加えることなく、仮想サーバを復旧することができる。この結果、故障発生時に、仮想サーバの性能の劣化、および、仮想サーバが提供するサービスへの影響を防止することができきる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
1、2:仮想サーバA
3 :仮想サーバB
4 :仮想サーバC
5 :仮想サーバD
6 :仮想サーバX
7 :仮想サーバY
8 :制御ネットワーク
9 :同期ネットワーク
10:復旧装置
11:第1通信部
12:複製部
13:集約部
14:第2通信部
20:管理装置

Claims (6)

  1. 第1仮想サーバと第2仮想サーバとを備える冗長化システムにおいて、第1仮想サーバの故障時に当該第1仮想サーバの代わりに複数の物理サーバ上で分割して稼働する複数の第3仮想サーバを構成する場合、第2仮想サーバと複数の第3仮想サーバとの間で信号を転送する復旧装置であって、
    第2仮想サーバから受信した信号を複製し、複製した信号を複数の第3仮想サーバに送信する複製部と、
    複数の第3仮想サーバから受信した信号を1つの信号に集約し、前記集約した信号を第2仮想サーバに送信する集約部と、を備えること
    を特徴とする復旧装置。
  2. 請求項1記載の復旧装置であって、
    前記復旧装置は、第1仮想サーバのアドレスを引き継ぐこと
    を特徴とする復旧装置。
  3. 請求項1または2記載の復旧装置であって、
    前記複製部は、第2仮想サーバから受信した信号を複製して第3仮想サーバの数の信号を生成し、生成した各信号の送信元アドレスを自身のアドレスである第1仮想サーバのアドレスに変換し、送信先アドレスを第3仮想サーバのアドレスに変換して、変換後の各信号を、複数の第3仮想サーバに送信すること
    を特徴とする復旧装置。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の復旧装置であって、
    前記集約部は、複数の第3仮想サーバから受信した信号のデータ部が一致するか否かを判別し、一致する場合に、送信元アドレスに自身のアドレスである第1仮想サーバのアドレスを設定し、送信先アドレスに第2仮想サーバのアドレスを設定したヘッダ部と、前記一致したデータ部とを含む信号を生成し、当該信号を第2仮想サーバに送信すること
    を特徴とする復旧装置。
  5. 第1仮想サーバと第2仮想サーバとを備える冗長化システムにおいて、第1仮想サーバの故障時に当該第1仮想サーバの代わりに複数の物理サーバ上で分割して稼働する複数の第3仮想サーバを構成する場合、第2仮想サーバと複数の第3仮想サーバとの間で信号を転送する復旧装置が行う復旧方法であって、
    第2仮想サーバから受信した信号を複製し、複製した信号を複数の第3仮想サーバに送信する複製ステップと、
    複数の第3仮想サーバから受信した信号を1つの信号に集約し、前記集約した信号を第2仮想サーバに送信する集約ステップと、を行うこと
    を特徴とする復旧方法。
  6. 請求項1から4のいずれか1項に記載の復旧装置として、コンピュータを機能させること、を特徴とする復旧プログラム。
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