JPS641809B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、待機冗長形の二重化計算機システム
の改良に関するものである。さらに詳しくは、メ
モリ転写手段を改善した二重化計算機システムに
関するものである。

（従来の技術） 計算機システムの信頼性を高める一つの手法と
して待機冗長形の二重化方式が採用される。この
方式の計算機システムにおいては、２台の計算機
とこれら計算機の動作を監視し制御する二重化制
御装置が用いられる。二重化制御装置は計算機の
動作を監視してどちらか一方を実作業に従事させ
他方を待機状態にしておき、実作業側の計算機に
故障を発見したたとき実作業の受持ちを待機側の
計算機に肩代わりさせる。肩代わりした計算機が
実作業に従事している間に故障した計算機の修理
が行われ、修理が済み次第計算機の二重系が復元
される。二重化計算機システムの信頼性は、２台
の計算機の同時故障の確率と二重化制御装置の故
障の確率によつて決まるが、前者は後者よりはる
かに小さいので、事実上後者すなわち二重化制御
装置の故障の確率によつて決まる。したがつて二
重化制御装置はできるだけ信頼性の高いものにす
る必要がある。

このような二重化計算機システムにおいては、
実作業の引継ぎの連続性を保つために、２つの計
算機のメモリの内容を一致させなければならな
い。２つの計算機のメモリ内容を一致させる従来
例としては、２つの計算機のどちらかでもアクセ
スできる共通のメモリを二重化制御装置内に設
け、実作業を遂行するうえで必要な種類のデータ
はこのメモリに記憶するようにしたものがある。
しかしながら、この従来例においては、実作業側
の計算機のプログラム暴走などにより、共通のメ
モリが破壊されるとそれがそのまま待機側に引継
がれて共倒れになるという不都合が生じ、また二
重化制御部はメモリを有することにより構成が複
雑化して信頼性が低くなる。

メモリ内容を一致させる他の従来例としては、
実作業の肩代わりに先立つて二重化制御装置によ
りメモリの内容を実作業側から待機側に転写する
ようにしたものがある。この場合二重化制御装置
はメモリを持つ必要がないので、信頼性を高くし
うるが、データが多くて転写に時間がかかるとき
は、その所要時間が無視できなくなり、計算機に
よる作業の実時間性が損われる。また実作業側の
計算機の故障が電源断のようなメモリアクセスを
不可能にする故障の場合は、データの転写が不可
能になり、待機側による正しい作業の引継ぎが行
えない。

メモリ内容を一致させるさらに他の従来例とし
ては、実作業側から待機側へのデータ転写を肩代
わりの時期に関係なく定期的に行つて、２つの計
算機のメモリ内容が一致している確率を高めるよ
うにしたものがある。このようにすると、データ
転写の周期を短くするほどメモリ一致の確率が高
まるが、それだけオーバーヘツドが増すので周期
とデータ量には自から限度がある。

（発明が解決しようとする問題点） これら転写方式の従来例においては、転写機能
の異常等により誤まつたデータが転写されてもそ
れを検知することができないので、データ異常の
まま肩代わりが行われて代わつた計算機がやがて
ダウンする事態も生じうるという問題点がある。

本発明の目的は、２つの計算機間のメモリ転写
が良好な実時間性を保つて行える二重化計算機シ
ステムを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、２つの計
算機を制御する二重化制御装置が、次の(a)〜(e)を
含んで構成されている。

(a) フアーストイン・フアーストアウトメモリ
（FIFO）を有し、実作業時にどちらかの計算機
によつても共通に利用されるたぐいのデータを
実作業側の計算機が自己のメモリにおいて書換
えたとき、そのアドレスを傍受し当該アドレス
を前記FIFOに記憶するアドレスモニタ部 (b) アドレスモニタ部のFIFOのオーバフローを
検出するFIFOオーバフロー検出部、 (c) 前記２つの計算機のレデイ信号、前記アドレ
スモニタ部のデータレデイ信号及び前記FIFO
オーバフロー検出部からの信号を監視する監視
部、 (d) 監視部からの制御信号と前記アドレスモニタ
部のFIFOから与えられるアドレスに従つて、
そのアドレスにあるデータを実作業側の計算機
のメモリから待機側の計算機のメモリに転写す
るデータベース等値化部、 (e) データベース等値化部とは並行して動作し、
少なくとも待機側の計算機の初期化段階におい
て実作業側の計算機のメモリのデータベースを
待機側の計算機のメモリに転写するデータベー
ス複写部。

（実施例） 以下、図面によつて本発明を詳細に説明する。
第１図は、本発明実施例の概念的構成図である。
第１図において、１，２は計算機、３は二重化制
御装置、４１，４２はそれぞれ計算機１，２の入
出力バス、５は入出力バス切換器、６は入出力装
置である。二重化制御装置３は２つの計算機１，
２とはメモリバス、監視信号線、制御信号線等に
よつてそれぞれ接続され、両計算機の動作監視と
入出力バス使用許可制御およびメモリ転写制御を
行う。二重化制御装置３はまた入出力バス切換器
５に制御信号を与え、その切換えを制御する。

二重化制御装置３は、２つの計算機１，２の状
態を判定して、どちらか一方の正常な計算機に入
出力バス使用許可信号を与え、かつ入出力バス切
換器５をそちら側に投入する。２つの計算機１，
２のうち入出力バス使用許可信号が与えられた方
が実作業に従事し、他方の計算機は待機する。

計算機１，２と二重化制御装置３の詳細な接続
関係を、メモリ転写手段に着目して示せば第２図
のようになる。ただし第２図は繁雑さを避けるた
めに、計算機１を実作業側、計算機２を待機側と
したときの計算機１から計算機２へのメモリ転写
系の構成のみを示したものであつて、計算機２か
ら計算機１へのメモリ転写系も全く同様に構成さ
れている。計算機１，２はそれぞれプロセツサ１
１，２１とメインメモリ１２，２２を持つてい
る。二重化制御装置３は、フアーストイン・フア
ーストアウトメモリ（FIFO）を有するアドレス
モニタ部３１と、監視部３２と、データベース等
値化部３３と、データベース複写部３４及びアド
レスモニタ部３１内のFIFOのオーバーフローを
検出する検出部３５を持つている。

アドレスモニタ部３１は、計算機１がメモリア
クセスするときのアドレスを傍受し、等値化要求
信号を伴つたアドレスを受信したときそれを
FIFOに記憶する。監視部３２は計算機１，２の
レデイ信号とアドレスモニタ部３１のデータレデ
イ信号を監視してデータベース等値化部３３とデ
ータベース複写部３４の動作を制御する。データ
ベース等値化部３３は監視部３２の制御信号とア
ドレスモニタ部３１のFIFOから与えられるアド
レスに従つて計算機１のメインメモリを読み出
し、この読出したデータを計算機２のメインメモ
リの同一アドレスに書込む。これによつて、計算
機１が要求したデータが計算機２に転写され等値
化が行われる。FIFOは計算機１のメモリアクセ
スと二重化制御部３の等値化動作とのタイミング
差を緩衝する。計算機１による等値化要求は、計
算機１がメインメモリ１２内のデータベースのあ
る種のデータの書込みを行つたときに発せられ
る。この種のデータは、計算機１，２が実作業を
遂行する場合に共通に利用するデータとされる。
したがつて、計算機１の書込みによつてこの種の
共用データが変化するたびにその変化したデータ
が計算機２のデータベースに転写されることにな
る。一方データベース複写部３４は、監視部３２
の制御信号に従つて計算機１の全データベースを
計算機２に書き移す。データベース複写部３４の
動作は主として、計算機２が二重系に投入された
ときに計算機２の初期化作業の１つとして行われ
る。データベース等値化部３３とデータベース複
写部３４は並行して動作できるようになつてい
る。したがつて、データベース複写中に計算機１
が共用データを書替えると、そのつどそのデータ
につき等値化が行われる。

FIFOオーバフロー検出部３５は、アドレスモ
ニタ部３１のFIFOの内部に、それ以前に発生し
た等値化要求に従がつて等値化すべきアドレスが
満たされている状態で、新たな等値要求が発生し
たこと（FIFOオーバフロー）を検出する。平均
的には計算機１の等値化要求の頻度よりも、デー
タベース等値化部の動作速度は十分速いが、瞬時
的には、等値化要求の頻度が等値化動作の処理速
度を上まわる場合があり、この時FIFOが緩衝と
なる。FIFOの容量が十分であれば問題はないが、
実際には有限であるため極端に等値化要求の頻度
が高まつた時、前記のFIFOオーバフローが発生
し得る。FIFOオーバフロー検出部３５は、この
状態を検出すると直ちに監視部３２に通知する。
監視部３２はそのことを知ると一旦FIFOをリセ
ツトし空状態に初期化したのち、データベース複
写部３４を起動し、計算機１の全データベースを
計算機２に転写させる。これによつてFIFOオー
バフローによつて等値化不能となつたアドレスに
ついても一致が保証される。この動作において
も、データベース複写部３４の起動と同時にデー
タベース等値化部３３も再び動作開始し、全デー
タベース転写と並行して動作する。

これらアドレスモニタ部３１、監視部３２、デ
ータベース等値化部３３、データベース複写部３
４およびFIFOオーバフロー検出部３５は例えば
マイクロプロセツサのプログラムによつて実現す
るのが好ましいが、もちろんそれぞれ専用のハー
ドウエアで実現してもよい。

このようなメモリ転写機構により、待機側の計
算機２のデータベースは、データベース複写部３
４によつて実作業側の計算機１のデータベースと
一致するように初期化されるとともに、データベ
ース中の共用データについては計算機１が書替え
を行うたびにそれに合わせて等値化される。した
がつて、一旦初期化した後は、共用データのうち
書替えのあつたものだけを転写すればよいので、
従来のように、定期的にあるいは計算機切換えの
たびことに一連の共用データをすべて転写するの
に比べて総合的なメモリ転写速度は大幅に改善さ
れる。すなわち、２つの計算機間のメモリ転写が
良好な実時間性を保つて行えることになる。

計算機１，２のメインメモリ１２，２２におけ
る情報配置を第３図に示す。ただし第３図におい
ては、２つのメインメモリを実作業側と待機側と
いう形で相対化している。メインメモリ１２，２
２における情報配置は、アドレス番号の小さい方
から順に、モニタ、Ｉ／Ｏコントロールプログラ
ム、データベース、等値化要求プログラム、およ
び待機用プログラムとされる。Ｉ／Ｏコントロー
ルプログラムは計算機１，２が入出力装置６を駆
使して実作業をするための各種のプログラムの集
まりである。データベースはＩ／Ｏコントロール
プログラムによつて利用される各種のデータの集
まりであつて、計算機１，２が実作業を遂行する
場合に共通に利用するデータすなわち等値化を要
するデータもここに含まれる。等値化を要するデ
ータへのアクセスは等値化要求プログラムを通じ
て行われる。したがつて、Ｉ／Ｏコントロールプ
ログラムがその実行中にそのようなデータを読み
書きするときは、等値化要求プログラムを使用し
てアクセスすることになる。

等値化要求プログラムによつてデータの書込み
が行われたとき自動的に等値化要求信号が発せら
れる。等値化要求プログラムはデータベース領域
を挾んでＩ／Ｏコントロールプログラムとは反対
側の領域に置かれているので、この領域のプログ
ラムが実行されかつデータ書込み動作が行われた
ことは、プログラムカウンタの内容と命令コード
とを併せて解続することによつて機械的に検知で
きる。すなわち、等値化要求信号は特別な命令や
プログラムによらずハードウエアによつて自動的
に発することができる。この等値化要求信号に応
じて二重化制御装置３により前記のように待機側
のメモリへのデータ転写が行われる。

メインメモリ中の情報配置を、データベースを
挾んで前にＩ／Ｏコントロールプログラム、後に
等値化要求プログラムというふうにし、かつ等値
化要求信号は等値化要求プログラムが実行されな
ければ発生しないようにしたので、仮りにＩ／Ｏ
コントロールプログラムが暴走してデータベース
を破壊する事態が起こつても、破壊されたデータ
ベースが待機側に転写されることは防止される。
すなわち、Ｉ／Ｏコントロールプログラムが暴走
しても等値化要求プログラムに到達する前にデー
タベースにさしかかるので、ここで未定義命令の
実行や未定義アドレスへのアクセス等の異常が煩
生し計算機切換えの条件が成立する。このため、
等値化要求プログラムが実行されないうちに計算
機切換えが行われるので、破壊されたデータベー
スの異常なデータが待機側に転写されることはな
い。したがつて異常なデータが転写されることに
よる２つの計算機の共倒れは生じない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、メモリ転
写手段の改善により２つの計算機間のメモリ転写
が良好な実時間性を保つて行え、かつデータベー
スの一致が常に保証された二重化計算機システム
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の概念的構成図、第２
図は、第１図装置の要部の詳細構成ブロツク図、
第３図は２つの計算機のメモリにおける情報配置
図兼動作説明図である。 １，２……計算機、３……二重化制御装置、４
１，４２……入出力バス、５……入出力バス切換
器、６……入出力装置、１１，２１……プロセツ
サ、１２，２２……メモリ、３１……アドレスモ
ニタ部、３２……監視部、３３……データベース
等値化部、３４……データベース複写部、３５…
…FIFOオーバフロー検出部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入出力装置を共用する２つの計算機と、これ
   ら計算機の動作を監視し制御する二重化制御装置
   とを有する待機冗長形の二重化計算機システムに
   おいて、前記二重化制御装置は次の(a)から(e)を含
   んで構成されることを特徴とする二重化計算機シ
   ステム。 (a) フアーストイン・フアーストアウトメモリ
   （FIFO）を有し、実作業時にどちらの計算機に
   よつても共通に利用されるたぐいのデータを実
   作業側の計算機が自己のメモリにおいて書換え
   たとき、そのアドレスを傍受し当該アドレスを
   前記FIFOに記憶するアドレスモニタ部、 (b) アドレスモニタ部のFIFOのオーバフローを
   検出するFIFOオーバフロー検出部、 (c) 前記２つの計算機のレデイ信号、前記アドレ
   スモニタ部のデータレデイ信号及び前記FIFO
   オーバフロー検出部からの信号を監視する監視
   部、 (d) 監視部からの制御信号と前記アドレスモニタ
   部のFIFOから与えられるアドレスに従つて、
   そのアドレスにあるデータを実作業側の計算機
   のメモリから待機側の計算機のメモリに転写す
   るデータベース等値化部、 (e) データベース等値化部とは並行して動作し、
   少なくとも待機側の計算機の初期化段階におい
   て実作業側の計算機のメモリのデータベースを
   待機側の計算機のメモリに転写するデータベー
   ス複写部。