JPH09146853A - 二重化計算機及びその障害系復旧方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、二重化計算機のオンライン稼
働時の片系保守における信頼性を向上させると共に、簡
潔な構成のＩ／Ｏ装置の使用を可能とすることである。 【解決手段】二重化計算機であり、各系は自系の状態を
記憶する状態記憶回路、自系のCPUと自系又は他系のＩ
／Ｏとの接続を選択するためのＩ／Ｏバス接続選択回路
を有し、二重化計算機のオンライン稼働時の片系保守に
おいて復旧系ＣＰＵが復旧系のＩ／Ｏの自己診断まで行
う。 【効果】保守時の信頼性を向上させることができる。
又、Ｉ／Ｏ装置自身による自己診断機能が不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は二重化計算機及びそ
の障害系復旧方法に係り、特に、一方の系がオンライン
稼働状態で、もう他方の系の保守交換を可能とした二重
化計算機及びその障害系復旧方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報通信システムの２４時間利用
が求められるようになり、信頼性の高い二重化計算機の
利用が高まりつつある。二重化計算機の主要技術として
は、ハードウェアの冗長化，障害系の切離し、及び保守
交換後の復旧等が挙げられる。障害系の復旧に関して言
えば、特開昭58−137057号公報に記載のように、二重化
されたシステムバスの両方に接続される二重化されたモ
ジュールの一方に障害が発生した場合、該モジュールの
みを二重化されたシステムバスより切離し、交換復旧さ
せる方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、障害系の保守交
換後の復旧、特にＩ／Ｏ装置の場合はオンライン稼働中
のＣＰＵが自己診断を行うか、Ｉ／Ｏ装置自身に自己診
断機能を持たせる方法がとられていた。しかし、これに
よると交換するＩ／Ｏ装置をオンライン稼働中のシステ
ムに接続することになり、該Ｉ／Ｏ装置の初期不良がシ
ステムに悪影響を与えることが考えられる。又、自己診
断機能を持たないＩ／Ｏ装置の場合はCPUによる診断が
必要でありオンライン稼働中のＣＰＵの負荷を増大さ
せ、処理性能を低下させる。一方、自己診断機能を有す
るＩ／Ｏ装置ではＣＰＵによる診断は不要だが、該機能
のため高価となり、システム全体のコストアップにつな
がることが考えられる。

【０００４】本発明の目的は、二重化計算機のオンライ
ン稼働時の片系保守における信頼性を向上させると共
に、簡潔な構成のＩ／Ｏ装置の使用を可能とする二重化
計算機及びその障害系復旧方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、各系の状態を記憶する状態記憶手段と、
自系のＣＰＵと自系又は他系のＩ／Ｏとの接続を選択す
るためのＩ／Ｏバス接続選択回路を持ち、復旧系にて復
旧系ＣＰＵと復旧系Ｉ／Ｏを接続する動作状態を設ける
ことにより、Ｉ／Ｏ装置の保守交換後、復旧系ＣＰＵが
復旧系のＩ／Ｏの自己診断まで行うことで保守時の信頼
性を向上させると共に、Ｉ／Ｏ装置自身による自己診断
機能が不要となるためそのような機能を持たない簡潔な
構成のＩ／Ｏ装置の使用を可能とした。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。図中同一部には同一符号を付してある。

【０００７】図２に、本発明の実施例の復旧処理の一例
のフローチャートを示す。まず、復旧処理が開始される
と(２００)、復旧系のＣＰＵをシステムより切離し(２
１０)、障害が発生したＩ／Ｏ装置を交換する（２２
０）。Ｉ／Ｏ装置の交換後ＣＰＵの自己診断処理が開始
される（２３０）。自己診断の結果が正常であれば交換
した自系のＩ／Ｏ装置を接続する（２４０，２５０）。
一方、自己診断の結果が異常であれば再びシステムより
切離される。自系のＩ／Ｏ装置を接続した後復旧系のＣ
ＰＵは該Ｉ／Ｏ装置の診断処理を開始する（２６０）。
診断の結果が正常であれば復旧系は組込み待ちとなり
（２７０，２８０）、診断の結果が異常であれば再びシ
ステムより切離される。この後復旧系の組込み処理が行
われ(２９０)、二重化オンライン稼働状態となり復旧処
理を終了する（２９５）。

【０００８】図１に、本発明を適用する二重化計算機の
全体構成図の一例を示す。この計算機は各々の系にそれ
ぞれCPU100A ，CPU100B 、自系の状態を記憶する自系状
態記憶回路１１０Ａ,１１０Ｂ、ＣＰＵに接続されるシ
ステムバス３１０Ａ,３１０Ｂ、ＣＰＵとＩ／Ｏ装置の
接続を選択するためのＩ／Ｏバス接続選択回路３４０
Ａ，３４０Ｂ，Ｉ／Ｏ装置３５０Ａ，３５０Ｂ，３６０
Ａ，３６０Ｂ、及びＩ／Ｏ装置に接続されるＩ／Ｏバス
３７０Ａ，３７０Ｂを有している。

【０００９】CPU100A と１００Ｂは自己診断が正常もし
くは異常終了したことを他系のCPUに通知するためのＣ
ＰＵ間インタフェース信号３８０Ａ，３８０Ｂ及び２つ
のＣＰＵを同期化する際にＣＰＵ内のリソースの情報を
転送するためのＣＰＵ間バス３９０を介して接続され
る。

【００１０】自系状態記憶回路１１０Ａ，１１０Ｂはそ
れぞれ、自系のCPU100A ，他系のCPU100B に状態遷移指
示信号３２０Ａ，３２０Ｂを介して接続されており、CP
U100A ，CPU100B のどちらからも状態の読み出し，書き
込みが可能である。

【００１１】Ｉ／Ｏバス接続選択回路３４０Ａ，３４０
Ｂはそれぞれ自系状態信号３３０Ａ，３３０Ｂを介して
自系状態記憶回路１１０Ａ，１１０Ｂに接続され、３３
０Ａ，３３０Ｂの信号パターンの組み合わせによりシス
テムバス３１０Ａ，３１０ＢとＩ／Ｏバス３７０Ａ，３
７０Ｂの接続を選択する。

【００１２】図３に、自系状態記憶回路１１０Ａ，１１
０Ｂのパターン定義を示す。自系状態記憶回路１１０
Ａ，１１０Ｂは４ビットのレジスタであり、自系の状態
をそのビットパターンで定義する。自系の状態としてオ
ンライン稼働状態，自系Ｉ／Ｏ接続状態，組込み待ち状
態，切離し状態のそれぞれのパターン定義はオンライン
稼働状態が０００１、自系Ｉ／Ｏ接続状態が００１０、
組込み待ち状態が0100、切離し状態が１０００と定義さ
れている。自系状態信号３３０Ａ，３３０Ｂはそれぞれ
自系状態記憶回路１１０Ａ，１１０Ｂの出力に接続され
る４ビットのレベル信号である。

【００１３】図４に、ＣＰＵ間インタフェース信号３８
０Ａ，３８０Ｂのパターン定義を示す。ＣＰＵ間インタ
フェース信号は３ビットのレベル信号であり、自己診断
の結果をそのビットパターンで定義する。パターン定義
はＣＰＵの自己診断が正常に完了した場合００１、Ｉ／
Ｏ装置の自己診断が正常に完了した場合０１０、自己診
断でエラーが検出され異常終了した場合１００と定義さ
れている。

【００１４】図５に、Ｉ／Ｏバス接続選択回路３４０Ａ
の回路構成を示す。ここでは340Aを例示しているが、３
４０Ｂも同様である。Ｉ／Ｏバス接続選択回路３４０Ａ
はシステムバス３１０Ａに接続される入出力ゲート３４
５Ａ，Ｉ／Ｏバス３７０Ａに接続される入出力ゲート３
４６Ａ，Ｉ／Ｏバス３７０Ｂに接続される入出力ゲート
３４７Ａ、及びこれらを制御するための制御回路３４１
Ａからなる。入出力ゲート３４５Ａ，３４６Ａ，３４７
Ａの出力側はトライステートゲートであり、それぞれ出
力許可信号３４１−１Ａ，３４１−２Ａ，３４１−３Ａ
（図５中左下ポイントＡから右上ポイントＡへ接続され
ている。）がオンしている場合出力が許可され、オフし
ている場合出力は抑止される。制御回路３４１Ａは自系
状態信号３３０Ａ，他系状態信号３３０Ｂ，システムバ
ス３１０Ａ上のＣＰＵから自系Ｉ／Ｏに対する送信であ
ることを示すファンクション信号３４２Ａ，システムバ
ス３１０Ａ上のＣＰＵから他系Ｉ／Ｏに対する送信であ
ることを示すファンクション信号３４８Ａ，自系Ｉ／Ｏ
バス３７０Ａ上のＩ／Ｏからの受信であることを表すフ
ァンクション信号３４４Ａ，他系Ｉ／Ｏバス３７０Ｂ上
のＩ／Ｏからの受信であることを表すファンクション信
号３４３Ａを入力信号とし、出力信号３４１−１Ａ，３
４１−２Ａ，３４１−３Ａのオン，オフを決定するプロ
グラム可能な論理回路である。

【００１５】図６に、Ｉ／Ｏバス接続選択回路３４０Ａ
の動作の概要を示す。自他系CPU100A ，100Bが共にオン
ライン稼働状態であるときには、自系Ｉ／Ｏへの送信は
許可され他系Ｉ／Ｏへの送信は抑止され、自他系Ｉ／Ｏ
からの受信はそれぞれ許可される。自系CPU100A がオン
ライン稼働状態、他系CPU100B が切離し状態であるとき
には、自他系Ｉ／Ｏへの送信及び自他系Ｉ／Ｏからの受
信が許可される。自系CPU100A がオンライン稼働状態、
他系CPU100B が自系Ｉ／Ｏ接続状態であるときには、自
系Ｉ／Ｏとの送受信のみが許可される。自系CPU100A が
オンライン稼働状態、他系CPU100B が組込み待ち状態で
あるときには、自他系Ｉ／Ｏへの送信及び自他系Ｉ／Ｏ
からの受信が許可される。自系CPU100A が切離し状態、
他系CPU100B がオンライン稼働状態であるときには、自
他系Ｉ／Ｏへの送信及び自他系Ｉ／Ｏからの受信が全て
抑止される。自系CPU100A が自系Ｉ／Ｏ接続状態、他系
CPU100B がオンライン稼働状態であるときには、自系Ｉ
／Ｏとの送受信のみが許可される。自系CPU100A が組込
み待ち状態、他系CPU100B がオンライン稼働状態である
ときには、自他系Ｉ／Ｏへの送信及び自他系Ｉ／Ｏから
の受信が全て抑止される。

【００１６】図８は、図５に示すＩ／Ｏバス接続選択回
路３４０Ａに含まれる制御回路341Aの入力信号３３０
Ａ，３３０Ｂ，３４２Ａ，３４８Ａ，３４３Ａ，３４４
Ａに対する出力信号３４１−１Ａ，３４１−２Ａ，３４
１−３Ａを決定する組み合わせ論理を表にしたものであ
る。

【００１７】図７は、復旧処理の詳細手順を示すフロー
チャートである。図７に図１，図５を参照する。CPU100
A の系を復旧系とし、CPU100B 系をオンライン稼働系と
した場合の復旧処理の手順を説明する。Ｉ／Ｏ装置３５
０Ａに障害が発生し交換復旧する場合、まず、オンライ
ン稼働系のCPU100B は復旧系の自系状態記憶回路110Aに
“１０００”を書き込み、切離し状態とする（２１
０）。Ｉ／Ｏバス接続選択回路３４０Ａは自系の状態が
切離し状態であり、他系がオンライン稼働状態であるた
め、図５においてトライステートゲートの出力許可信号
３４１−１Ａ，341−２Ａ，３４１−３Ａをオフとし、
自他系Ｉ／Ｏ装置との送受信を抑止する。

【００１８】ここで復旧系のＩ／Ｏ装置３５０Ａを交換
する（２２０）。交換が完了した後、CPU100B は自己診
断処理を行う(２３０)。CPU100A は自己診断が完了した
ならば診断の結果をＣＰＵ間インタフェース信号３８０
Ａを介しオンライン稼働系のCPU100B に通知する。CPU1
00B はＣＰＵ間インタフェース信号３８０ＡがＣＰＵ自
己診断完了を示す“００１”であれば、復旧系の自系状
態記憶回路１１０Ａに“００１０”を書き込み、自系Ｉ
／Ｏ接続状態とする（２５０）。この時、Ｉ／Ｏバス接
続選択回路３４０Ａは自系が自系Ｉ／Ｏ接続状態であ
り、他系がオンライン稼働状態であるため図５において
トライステートゲートの出力許可信号341−１Ａ，３４
１−３Ａをオンとし、自系Ｉ／Ｏ装置との送受信のみを
許可する。一方、ＣＰＵ間インタフェース信号３８０Ａ
が“１００”であれば、自己診断においてエラーがあっ
たことを示し、再び復旧系の自系状態記憶回路１１０Ａ
に“１０００”を書き込み、切離し状態とする。

【００１９】自系Ｉ／Ｏ接続状態となった復旧系CPU100
A はＩ／Ｏ装置３５０Ａの診断処理を行う（２６０）。
この状態では他系Ｉ／Ｏ装置との送受信はＩ／Ｏバス接
続選択回路３４０Ａにより抑止されているため交換した
Ｉ／Ｏ装置に初期不良があった場合や診断処理に誤りが
あったとしても他系であるオンライン稼働系に悪影響を
及ぼすことはない。CPU100B はＩ／Ｏ装置の診断が完了
したならば診断の結果をＣＰＵ間インタフェース信号３
８０Ａを介しオンライン稼働系のCPU100A に通知する。
CPU100B はＣＰＵ間インタフェース信号３８０ＡがＩ／
Ｏ装置診断完了を示す“０１０”であれば、復旧系の自
系状態記憶回路１１０Ａに“０１００”を書き込み、組
込み待ち状態とする（２８０）。一方、ＣＰＵ間インタ
フェース信号３８０Ａが“１００”であれば、Ｉ／Ｏ装
置の診断においてエラーがあったことを示し、再び復旧
系の自系状態記憶回路１１０Ａに“１０００”を書き込
み、切離し状態とする。復旧系のＩ／Ｏ装置の診断が完
了したならば、CPU100B は復旧系の自系状態記憶回路１
１０Ａに“０１００”を書き込み、組込み待ち状態とし
（２８０）、復旧系の組込みを行う（２９０）。

【００２０】組込み処理ではまず、両系のＣＰＵ内のリ
ソースの一致化を行うためにオンライン稼働系CPU100B
より復旧系CPU100A にＣＰＵ間バス３９０を介してＣＰ
Ｕ内のリソースの情報を転送する。組込み待ち状態では
上記のようにＣＰＵ内のリソースの一致化を行うため復
旧系のＣＰＵ内のリソースの情報が更新されないように
Ｉ／Ｏバス接続選択回路３４０Ａにてトライステートゲ
ートの出力許可信号３４１−１Ａ，３４１−２Ａ，３４
１−３Ａをオフとし、自他系Ｉ／Ｏ装置との送受信を抑
止する。両系のＣＰＵ内のリソースの一致化が完了した
ならば同期化信号によりCPU100A ，100Bの処理を同時に
開始させ、二重化オンライン稼働させる。これにより復
旧処理が終了する。

【００２１】図７中のＩ／Ｏ装置の診断処理を図９，図
１０及び図１１を用いて説明する。図９は自系Ｉ／Ｏ接
続状態にあるＡ系のＣＰＵ及びＩ／Ｏ装置を示したもの
である。CPU100A はプロセッサ１０１Ａ及びメモリ１０
２Ａを持つ、メモリ１０２Ａに対してはプロセッサ１０
１Ａからのライト／リード及びシステムバス３１０Ａ及
びＩ／Ｏバス３７０Ａを介したＩ／Ｏ装置３５０Ａから
のＤＭＡ（ダイレクトメモリアクセス）によるライト／
リードが可能である。又、Ｉ／Ｏ装置３５０Ａはシステ
ムバス３１０Ａ及びＩ／Ｏバス３７０Ａを介したプロセ
ッサ１０１Ａからのライト／リードが可能なレジスタ３
５１Ａを持つ。

【００２２】図１０に、診断処理のフローチャートを示
す。まず、診断処理を開始すると（４００）、プロセッ
サ１０１Ａはレジスタ３５１Ａに対してテストデータを
ライトする（４０１）。次にプロセッサ１０１Ａはレジ
スタ３５１Ａをリードし（４０２）、リード値と先にラ
イトしたテストデータとを比較する（４０３）。比較結
果が一致すれば診断結果は正常と判定され（４０４）、
一方不一致であれば異常と判定され（４０５）、診断処
理が終了する（４０６）。これによりＩ／Ｏ装置及びＣ
ＰＵとＩ／Ｏ装置間のシステムバス及びＩ／Ｏバスの健
全性が確認できる。さらにＤＭＡを行うＩ／Ｏ装置の場
合はＤＭＡ動作の診断を行う。

【００２３】図１１は、ＤＭＡ動作の診断処理を示すフ
ローチャートである。まず、ＤＭＡ動作の診断を開始す
ると（４０９）、処理プロセッサ１０１ＡはＩ／Ｏ装置
350AのＤＭＡを起動する（４１０）。これによりＩ／Ｏ
装置３５０ＡはＤＭＡによりメモリ１０２Ａのテストア
ドレスに対してテストデータをライトする。プロセッサ
１０１Ａはメモリ１０２Ａのテストアドレスをリードし
（４２０）、リード値と期待値との比較を行う(４３
０)。ここで期待値とはＩ／Ｏ装置３５０Ａがメモリ１
０２Ａにライトするテストデータである。比較の結果が
一致した場合ＤＭＡが正常に行われたと判定され（４６
０）、不一致の場合には再度メモリ１０２Ａのテストア
ドレスをリードする（４４０）。メモリリードを繰返し
一定時間が経過した場合にはＤＭＡが正常に行われなか
ったと判定され（４５０）、診断を終了する（４６
５）。これによりＩ／Ｏ装置のＤＭＡ動作の健全性が確
認できる。以上に示すように、保守交換後の復旧処理に
おいて復旧系にて復旧系ＣＰＵと復旧系Ｉ／Ｏを接続す
る動作状態を設け、オンライン稼働系と分離し、復旧系
ＣＰＵが復旧系のＩ／Ｏの診断まで行うことで該Ｉ／Ｏ
装置の初期不良により引き起こされる障害が両系に波及
してシステムダウンに至ることを防ぐことが出来る。復
旧系ＣＰＵによる診断処理はオンライン稼働中のＣＰＵ
によるものとなんら変わらないため復旧系のＩ／Ｏに対
する診断率が低下することはない。又、これによりオン
ライン稼働中のＣＰＵによる診断は不要となり、該ＣＰ
Ｕの負荷増大による処理性能の低下も防ぐことが出来
る。

【００２４】以上のように、二重化計算機のオンライン
稼働時の片系保守において復旧系ＣＰＵが復旧系のＩ／
Ｏの自己診断まで行うことで保守時の信頼性を向上させ
ることができる。又、Ｉ／Ｏ装置自身による自己診断機
能が不要となるためそのような機能を持たない簡潔な構
成のＩ／Ｏ装置の使用が可能となる。よって、高信頼か
つ低価格な二重化計算機を実現できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、二重化計算機のオンラ
イン稼働時の片系保守における信頼性を向上させると共
に、簡潔な構成のＩ／Ｏ装置の使用を可能にできる二重
化計算機及びその障害系復旧方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の二重化計算機の全体構成を示
す図。

【図２】本発明の実施例の障害系復旧方式のフローチャ
ートを示す図。

【図３】本発明の実施例の自系状態記憶回路のパターン
定義を示す図。

【図４】本発明の実施例のＣＰＵ間インタフェース信号
のパターン定義を示す図。

【図５】本発明の実施例のＩ／Ｏバス接続選択回路の詳
細を示す図。

【図６】本発明の実施例の自系状態及び他系状態とＩ／
Ｏバス接続選択回路の動作の関係を示す図。

【図７】本発明の実施例の復旧処理の詳細手順のフロー
チャートを示す図。

【図８】本発明の実施例のＩ／Ｏバス接続選択回路内制
御回路の組み合わせ論理を示す図。

【図９】本発明の実施例のＡ系のＣＰＵ及びＩ／Ｏ装置
を示す図。

【図１０】本発明の実施例の診断処理のフローチャート
を示す図。

【図１１】本発明の実施例のＤＭＡ動作の診断処理のフ
ローチャートを示す図。

【符号の説明】

１００…ＣＰＵ、１１０…自系状態記憶回路、３１０…
システムバス、３４０…Ｉ／Ｏバス接続選択回路、３５
０…Ｉ／Ｏ装置、３７０…Ｉ／Ｏバス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高谷 壮一 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 山口 伸一朗 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 宮崎 直人 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大黒 浩 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者 明浦 伸夫 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者 粥川 悟 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立情報制御システム内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二重化した処理装置（以下ＣＰＵと言う）
   と、二重化した入出力装置（以下Ｉ／Ｏと言う）及びこ
   れらを互いに接続する二重化したシステムバス，Ｉ／Ｏ
   バスからなり、二重化したＣＰＵは同期動作し、二重化
   したＩ／Ｏは各々非同期に動作し、一方の系のＣＰＵ又
   はＩ／Ｏに障害が発生した時は他系のＣＰＵ及びＩ／Ｏ
   が稼働状態を継続し、障害が発生した系のＣＰＵ及びＩ
   ／Ｏの保守交換，再組込みが可能な二重化計算機におい
   て、 二重化計算機のそれぞれの系が自系の状態を記憶する状
   態記憶手段と、自系ＣＰＵと自系Ｉ／Ｏ又は他系Ｉ／Ｏ
   との接続を選択するＩ／Ｏバス接続選択手段を備え、保
   守交換時は各系において自系ＣＰＵと自系Ｉ／Ｏのみの
   接続が選択されることを特徴とする二重化計算機。
2. 【請求項２】請求項１記載の二重化計算機において、 自系の状態記憶手段は、少なくともオンライン稼働状
   態，切離し状態，自系Ｉ／Ｏ接続状態，組込み待ち状態
   の各状態を持ち、自系の状態は正常かつオンライン稼働
   状態であるＣＰＵからの指示により遷移することを特徴
   とする二重化計算機の障害系復旧方法。
3. 【請求項３】請求項１において、 Ｉ／Ｏバス接続選択手段は、各系の自系状態記憶手段に
   接続され、自系の状態と他系の状態の組み合わせから一
   意に自系ＣＰＵと自系Ｉ／Ｏ又は他系Ｉ／Ｏとの接続を
   選択することを特徴とする二重化計算機。
4. 【請求項４】請求項１記載の二重化計算機において、 一方の系がオンライン稼働状態で、保守交換時の他方の
   系(以下復旧系と言う)の場合、復旧系ＣＰＵが自系Ｉ／
   Ｏの自己診断を行うことを特徴とする二重化計算機の障
   害系復旧方法。
5. 【請求項５】請求項１記載の二重化計算機において、 保守交換時、復旧系は切離し状態から自系Ｉ／Ｏ接続状
   態となるが、自系Ｉ／Ｏの自己診断が異常終了した場合
   は再び切離し状態となることを特徴とする二重化計算機
   の障害系復旧方法。
6. 【請求項６】請求項１記載の二重化計算機において、 自己診断はオンライン稼働系の処理とは無関係に行われ
   ることを特徴とする二重化計算機の障害系復旧方法。