JPS63251845A - プログラム異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はオンライン処理システムにおける定形処理プロ
グラムのような、繰返し実行されるプログラムの無限ル
ープやデッドロックおよび暴走などの異常を、該プログ
ラムのために予め計算しておいた実行時間内に実行が終
了するか否かを監視することによって検出するプログラ
ム異常検出装置に関する。

〔従来の技術〕

汎用計算機のプログラム異常検出装置においては、プロ
グラムにより予め固定的に定めた時間内に監視対象のプ
ログラムが終了するか否かを監視することによって異常
を検出する方式が一般的である。

しかし、固定的に定めた監視時間を用いる場合、プログ
ラム実行環境や入出力処理の実行状況によってはプログ
ラム実行時間に変動幅が生じるため。

監視時間の限界値として、正常動作であるが最悪の場合
に必要な最長時間を用いることが多い、従って正常であ
ればプログラムが短時間に終了する環境で異常が発生し
たとしても、長時間待たないと異常の検出ができない。

以上のような検出の遅れを防止するため特開昭５８−２
２１４５６号では、監視時間の限界値をプログラムによ
り、正常時に要する処理時間よりわずかに長く設定する
ことにより、監視時間を動的に変更する異常監視方式を
開示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

汎用計算機によるオンラインシステムではプログラム異
常などの障害発生時には、予備の計算機システムに切替
えるため高速な異常検出が要求されている。更に、マル
チタスク環境や複合計算機環境で動作するプログラムに
おいては、実行時間が周囲の環境により大きく変化する
ため実行時間のばらつきが大きい。

上記従来技術では、プログラムの実行環境の変化により
実行時間がどう変化するかを予測する方法について触れ
ていない。

汎用計算機システムにおいては通常の処理は短時間に終
了するが、計算機システム全体の負荷が重い場合や入出
力負荷が重い場合などでは正常動作であるにも係わらず
通常の１０００倍以上の実行時間を要するプログラムも
存在する。したがって通常要する実行時間の１０００倍
以上の時間を限界値として時間監視をすることも多い。

従って入力データ量などによってそのプログラムの実行
時間を予測するというように、ある時点で得られる情報
のみを基にした実行時間の予測方法では、計算量や情報
収集オーバヘッドの増加が発生するため的確で高速な実
行時間の予測が困難であり、プログラム異常検出の遅れ
の原因となっている。

本発明の目的は、過去のプログラム実行に関する情報や
計算機システムにおけるその他の負荷測定手段によって
測定した情報を基に、計算機システムの負荷状況に応じ
て監視時間を簡単な統計手法により計算し、その値を限
界時間として時間監視を行うことにより、プログラム異
常の検出の遅れを削減することにある。

（問題点を解決するための手段〕 計算機システムの負荷は時間の経過にしたがって徐々に
変動するため、同種のプログラムであれば過去のプログ
ラムの実行時間を測定することによって次のプログラム
の実行時間を予測することができる。ここでいう同種の
プログラムとは、計算機システム内で該プログラムを１
本だけ実行したときに要する実行時間が、はぼ同等にな
るプログラムのことである。

したがって、同種のプログラムにおける過去の実行時間
を統計的に処理することによって次のプログラムの実行
時間を予測し、更に演算を加えることにより予測値より
大きな値を計算し、これを時間監視の限界値として用い
ることによって、プログラム異常の検出の遅れを防止す
るという上記の目的を達成できる。

〔作用〕

プログラム異常検出装置は、過去のプログラム実行情報
を最も最近終了したものから順に常に一定個数記憶して
おき、それらに統計的計算処理を行うことによって次の
プログラムの実行時間監視のための限界値を求める。

計算機システムのＣＰＵ　（中央処理装置ｉｔ）は監視
対象プログラムの実行開始時に、プログラム異常検出装
置に対してプログラム実行時間監視の開始を指示するた
め、監視開始命令を発行する。また、監視対象プログラ
ムの実行終了時に、監視終了命令を発行することにより
監視終了を指示する。

監視開始を指示されたプログラム異常監視装置はその時
点から時間計測を開始し、監視時間が限界値に到達する
までに監視終了指示が発生すればその時点で時間監視を
停止する。そして新たに得られたプログラム実行情報を
プログラム異常監視装置内に記録する。このとき、最も
古いプログラム実行情報は捨てられ、この動作により常
に最新のプログラム実行情報を一定個数分保存できる。

監視時間の限界値に到達したにもかかわらず監視終了指
示が発生しないとき、プログラム異常監視装置はＣＰＵ
に対して割込み信号を送出することにより、プログラム
異常を検出したことを報告する。

ＣＰＵは割込みによるプログラム異常検出の報告を受は
取ると同時に、異常発生プログラムの状態を診断し１回
復可能な障害であれば回復処理を実行し回復不可能な障
害であればそのプログラムを異常終了させる。

−以上のような動作によリプログラム異常検出が高速に
行われる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施倒を第１図により説明する。

第１図はプログラム異常検出装置の全体図である。プロ
グラム異常検出装置は５個の時間監視袋ＦｆｌＯ１，Ｃ
ＰＵ１０２．時間監視装置１０１を選択するために用い
られるデコーダ１０３．５個の時間監視装置１０１のう
ちいずれか１個以上で異常検出信号が発生したときＣＰ
Ｕ１０２に対して１本の信号線１１１にまとめて報告す
るためのＯＲゲート１１０から成っている。

計算機システムの電源投入時、ＣＰＵはリセット信号を
発生しＲＥＳＥＴ信号線１０８に１１１のパルスを送出
することにより全時間監視装置１０１を初期状態にする
。

ＣＰＵが監視開始命令を発行すると、信号線１０４に時
間監視装置１０１の選択番号Ｏから４が出力され、デコ
ーダ１０３によって対応するＳＥＬ信号線１０５が選択
され１１′と成る。同時に５ＴＡＲＴ信号線１０６に′
１′のパルスを送出することにより時間監視装置１０１
に対する監視開始指示が連絡される０以上の動作により
５個の時間監視装置１０１のうちの１個が選択され時間
監視が開始される。

同様にＣＰＵが監視終了命令を発行すると５本のＳＥＬ
信号線１０５のうちの１本と、ＥＮＤ信号線１０７に１
１′のパルスを送出することにより、５個の時間監視装
置１０１のうちの１個を選択し終了指示を行う。

時間監視装置１０１がプログラム異常を検出するとＩＮ
Ｔ信号線１０９に′１′のパルスを送出することにより
ＣＰＵ１０２に対する報告を行う。

次に、時間監視装置１０１の内部動作について説明する
１時間監視装置１０１は、最新の１０回分のプログラム
実行時間の平均値を１０倍した値を限界値として、時間
監視を実行する装置である。

発振器１１２は周波数１キロヘルツの矩形波を発振し、
信号線１１３を通じて１６ビツト幅の時間カウンタ１１
４に供給される０時間カウンタ１１４は１ミリ秒に１回
カウントアツプされ、そのカウント値はカウンタ信号線
１１７を通じてＸレジスタ１２７とＲｎレジスタ１２４
に供給される。Ｘレジスタ１２７は３２ビツト幅である
ため、カウント値は下位１６ビツトにセットされ上位１
６ビツトは常に′Ｏ・・・・・・０′となっている。

５ＴＡＲＴ信号線１０６とＳＥＬ信号線１０５がともに
′１′になるとＡＮＤゲート１１８の出力が′１′にな
り時間カウンタ１１４の値が′０・・・・・・０′にリ
セットされる。同時にレジスタカウンタ１２０がカウン
トアツプされ、そのカウント値は信号線１２１を通じて
デコーダ１２２に供給されるｓＲｎレジスタ１２４は時
間を記憶する１６ビツトのレジスタで、ラップアラウン
ドしながら最新の１０回分のプログラム実行時間を記憶
する。デコーダ１２２は次にプログラム実行時間を記録
するレジスタを選択するために、１０個のＲｎレジスタ
１２４のうち１個のＳＥＬ信号線１２３を１１′にする
。

ＡＮＤゲート１１８の出力が′１′になったとき、ラッ
チ１２９が信号線１１５を通じて１１′にセットされる
。このラッチ１２９が１１′の値を持つことは時間監視
装置１０１が監視状態中であることを示す。

ＥＮＤ信号ｔｉＡ１０７とＳＥＬ信号線１０５とが−同
時に１１′になるとＡＮＤゲート１１９を通じ信号ｌ；
Ａ１１６の値が１１′となる。Ｒｎレジスタ１２４は信
号Ｒ１；Ａ１１６を通じて０′から１１１への立上りで
トリガされ、そのとき選択されていたレジスタに時間カ
ウンタ１１４の値がセットされる。加算器１２５は信号
線１１６の立ち下がりでトリガされ、ＲＯからＲ９の値
を全て加算し３２ビット幅のＹレジスタ１２６に加算結
果をセットする。また、信号線１１６の立上りによりラ
ッチ１２９が１０′にリセットされ１時間監視状態から
抜けたことが表示される。

時間監視状態から抜けた時点では、ラッチ１２９の値は
１０′なので信号線１３０は０′となり、比較器１２８
の比較結果の如何に係わらずＡＮＤゲート１３２の出力
は０′となり単安定マルチバイブレータ１３３はトリガ
されること無＜　ＩＮＴ信号線１０９は常にｌ　ＯＩの
値を保っている。

時間監視状態中に時間カウンタ１１４の値がＹレジスタ
１２６の値より大きくなると、比較器１２８の出力が１
′となり信号線１３１を通じてＡＮＤゲート１３２に入
力される。一方、ラッチ１２９は１１′なので信号線１
３０も１１′となりＡＮＤゲート１３２の出力は１′と
なる。

従って単安定マルチバイブレータ１３３がトリガされる
５マイクロ秒程度のパルスをＩＮＴ信号線１０９に送出
する。

次に第２図について説明する。

第２図はＣＰＵから監視開始指示が発行され。

監視時間以内に監視終了指示が発行されたときのタイム
チャートである。

監視開始時刻２０１でＳＥＬ信号線１０５と５ＴＡＲＴ
信号線１０６が立ち上がる。これによりラッチ出力信号
線１３０が立上り、時間カウンタがリセットされ信号ｍ
１１７およびＸレジスタ１２４が′０・・・・・・０′
となり、レジスタカウンタ　、の値がカウントアツプさ
れ信号線１２１の値が変化する。

監視終了時刻２０２では、ＥＮＤ信号線１０７とＳＥＬ
信号線１０５が同時に立ち上がる。これによりラッチは
１０″にリセットされ信号線１３０は０′になり、Ｒｎ
レジスタ１２４に今回のプログラム実行時間がセットさ
れる。

加算器起動時刻２０３はＥＮＤ信号線１０７の立ち下が
り時刻であり、加算器１２８が起動され加算結果がＹレ
ジスタ１２６にセットされる。

その後も時間カウンタはカウントアツプが継続されるた
め、監視時間超過時刻２０４で比較信号ｌ１１３１の値
が１′となるラッチ出力信号線１３０が１０′であるた
めＩＮＴ信号線１０９には何の信号も現れない。

次に第３図の説明をする。

第３図はＣＰＵにより監視開始指示が発行されたあと、
監視時間以内に監視終了指示が発行されなかった場合の
タイミングチャートである。

監視開始時刻２０１での動作は第２図の場合と同様であ
るが、監視時間超過時刻２０４での動作は異なり、比較
信号４＠１３１が立ち上がると同時にＩＮＴ信号線１０
９からパルスが発生する。このパルスによりＣＰＵ１０
２に対してプログラム異常発生が通知される。

次に第４図の説明をする。

４０１は、時間監視される処理プログラムのフロー図で
あり、オペレーティングシステムからディスパッチされ
ることにより実行を開始する。

４０２では記憶領域ＳＥＬに時間監視装置１１１０１の
選択番号を表すコードを設定する。４０３ではＳＥＬに
対応する時間監視装置が使用中であることを示すためフ
ラグ領域に１′をセットし、どのプログラムが使用して
いるかを示すためＩＤ領域にプログラムＩＤをセットす
る。４０４では領域ＳＥＬをオペランドに指定し監視開
始命令を発行することにより、プログラム異常監視装置
を起動する。

４０５ではデータ入出力や計算など処理プログラム本来
の実行を行う。

４０５が完了すると、４０６では領域ＳＥＬをオペラン
ドに指定し監視終了命令を発行することにより、プログ
ラム異常監視装置を停止する。

４０７では時間監視装置の使用中表示フラグとプログラ
ムＩＤ領域をクリアする。

４０８では処理プログラムは終了し、制御はオペレーテ
ィングシステムに渡る。

４２１はプログラム異常監視装置により異常が検出され
たときに実行される異常処理プログラムであり、信号ｍ
１ｌｌによる外部割込みによりオペレーティングシステ
ムを介して起動される。

４２２から４３０までのループにより、０番の時間監視
装置から４番の時間監視装置の各装置について使用状態
を調べる。

４２３では時間監視装置の使用中表示フラグを検査し、
使用中でなければ別の時間監視装置の状態を調べるため
に４３０を実行する。使用中であれば４２４でその時間
監視装置を使用しているプログラムのプログラムＩＤを
求め、プログラムの動作状態の診断を行う、４２５では
、４２４の診断結果が異常無しであれ１１別の時間監視
装置の状態を調べるために４３０を実行し、異常と判断
された場合には４２６で回復可能な異常か否かを検査す
る０回復可能な異常であれば異常回復処理４２７を実行
する１回復不可能な異常であれば４２９を実行する。４
２８では異常回復が成功したか否かを検査し、成功して
いれば別の時間監視装置の状態を調べるために４３０を
実行する。異常回復が成功しなかった場合、４２９で異
常発生プログラムを強制的に終了させる。

この実施例によれば、過去のプログラム実行時間の移動
平均から次のプログラムの実行時ｎｎを予測しているの
で、システムの負荷状況に応じて時間監視の限界値を変
化させることができ、がっ、１回毎の実行時間のばらつ
きによる監視時間の極端な変動を防止できる。この方法
によれば、プログラム異常監視において従来発生してい
た異常検出の遅れを削減できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば計算機システム環境の変化をプログラム
の過去の動作情報から予測することができるので、プロ
グラム実行時間の変動に応じて合理的に最適な時間監視
の限界値を決定でき、高速にプログラム異常を検出でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はプログラム異常検出装置の全体図、第２図は異
常が検出されない場合の時間監視装置の動作を示すタイ
ミングチャート、第３図は異常が検出された場合の時間
監視装置の動作を示すタイミングチャート、第４図はプ
ログラム異常検出装置を用いた場合のプログラムの動作
を示す流れ図である。 １０１・・・時間監視装置、１０２・・・中央処理装置
。 １０４・・・時間監視コード、２０１・・・監視開始時
刻。 ２０２・・・監視終了時刻、２０３・・・加算器起動時
刻。 ２０４・・・監視時間超過時刻、４０１・・・処理プロ
グラム、４２１・・・異常処理プログラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プログラムの実行の監視を開始した時刻から、予め
   定めた監視時間内にプログラムの実行が完了すれば該プ
   ログラムの監視を停止し、監視時間内に該プログラムの
   実行が完了しなければプログラム異常が発生したとみな
   すことによリプログラムの異常動作を検出する電子計算
   機システムにおいて、該電子計算機システムでの他のプ
   ログラムの実行状況から該プログラムの実行時間を予測
   する手段と、該プログラムの予測された実行時間が短時
   間であるときには監視時間を短く設定し、該プログラム
   の予測された実行時間が長時間であるときには監視時間
   を長く設定する手段を有することを特徴としたプログラ
   ム異常検出装置。 ２、前記監視時間として、過去のプログラムの動作情報
   に演算処理を施すことにより求めた値を用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のプログラム異常検
   出装置。 ３、前記監視時間の演算処理として、過去一定回数分の
   プログラム実行時間情報に統計的演算を施す処理を用い
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載のプログラム異常検出装置。 ４、前記監視時間の設定を複数個可能とすることにより
   、実行時間の大きく異なる複数種類のプログラムの時間
   監視を同時に行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項又は第３項記載のプログラム異常検出装置
   。