JPWO2018173292A1 - ゲートウェイ装置、優先度変更方法及び優先度変更プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、制御用プロトコルを介して、ゲートウェイ装置の上位局から下位局に対して緊急停止を指示された際、すでにゲートウェイ装置で処理の複雑な汎用プロトコルを処理している場合、ゲートウェイ装置では制御用プロトコルの通信転送処理が実施できず、緊急停止の処理が遅れるという課題があった。
フレームの通信に使用するプロトコルの種類を示すプロトコルタイプと、前記フレームの特徴を示すフレームパターンとが対応付けられたフレーム情報を記憶する記憶部と、
受信装置を介してフレームを受信し、受信したフレームのプロトコルタイプを検出し、
検出した前記プロトコルタイプが前記フレーム情報に登録されているか判定する受信制御部と、
前記受信制御部によって前記プロトコルタイプが前記フレーム情報に登録されていると判定された場合に、登録されている前記プロトコルタイプに対応する前記フレームパターンに、前記プロトコルタイプが検出された前記フレームの内容が合致するかどうかを判定し、判定結果に応じて、前記フレーム情報に登録されていると判定された前記プロトコルタイプの処理の優先度を上げる優先度変更部と
を備える。
***構成の説明***
図1は、組込み機器である実施の形態1のゲートウェイ装置1−1のハードウェア構成図である。図1において、ゲートウェイ装置1−1はソフトウェアによってフレームの送受信を行う。
(1)第1プロトコル処理部11は、プロトコル1を処理する。プロトコル1は、以下、第1プロトコルと記す。第1プロトコルはTCP/IPプロトコルを想定する。第1プロトコル処理部11は、第1プロトコルのフレームの内容に応じて、アプリケーション処理を行う。例えば、第1プロトコル処理部11は、TCP/IPプロトコル上で構築されたアプリケーションに対する処理を行う。処理の内容は、送信NIC70を介したフレームの送信、あるいは、入力デバイス40、出力デバイス50の操作である。
(2)第2プロトコル処理部12は、プロトコル2を処理する。プロトコル2は、以下、第2プロトコルと記す。第2プロトコルは制御用プロトコルを想定する。第2プロトコル処理部12は、第2プロトコルのフレームの内容に応じて、アプリケーション処理を行う。例えば、第2プロトコル処理部12は、BAC−netプロトコルなどの制御用プロトコル上に構築されたアプリケーションに対する処理を行う。
(3)第2プロトコルフレームパターン解釈部13は、第2プロトコルのフレームパターンを解釈する。第2プロトコルフレームパターン解釈部13は、以下、解釈部13と記す。
(4)第2プロトコルリソース変更部14は、第2プロトコルに割り当てられるリソースを変更する。第2プロトコルリソース変更部14は、以下、変更部14と記す。
(5)フレーム受信部15は、受信NIC60を介してフレームを受信する。
(6)ユーザ指示管理部16は、入力デバイス40によってユーザから入力された情報を処理する。ユーザ指示管理部16は、以下、管理部16と記す。
(7)解釈部13と変更部14とは、優先度変更部913を構成する。また、フレーム受信部15は、受信制御部915である。
図4は、ゲートウェイ装置1−1の起動時のフローチャートである。図4は、レコード21dが登録される処理を示す。図4を参照してゲートウェイ装置1−1の起動時の動作を説明する。
ステップS11において、管理部16は、ユーザが入力デバイス40を介して入力する情報を、リソース管理テーブル21−1に登録する。ユーザが入力デバイス40を介して入力する情報は、プロトコルタイプ21a、フレームパターン21b、リソース変更値としてのリソース状態21cである。
ステップS12において、管理部16は、ユーザから入力された内容を、レコード21dとしてリソース管理テーブル21−1に登録し保存する。
ステップS21において、受信制御部915は、受信装置960を介してフレームを受信し、受信したフレームのプロトコルタイプを検出する。具体的には、第1プロトコル処理部11による第1プロトコルのフレーム処理の実行中に、フレーム受信部15がフレームを受信する。この例では、フレーム受信部15は、第2プロトコルのフレームを受信する。
ステップS22において、フレーム受信部15は、フレームのプロトコルタイプを検出する。この場合は第2プロトコルが検出される。
ステップS24において、フレーム受信部15は、解釈部13に、受信したフレームを送る。
ステップS26において、解釈部13は、変更部14を呼び出す。解釈部13は、変更部14に対して、リソース管理テーブル21−1のレコード21dのリソース状態21cの内容に第2プロトコル処理部12をリソース状態を変更するように、指令する。
ステップS28において、OS(Operating System)のスケジュラーが動作する場合、ステップS27で実施された変更に従って、スケジュラーは第2プロトコル処理部12を、他のプロトコル処理部よりも優先して動作させる。なお、ステップS25でYES、ステップS26、ステップS27と流れる処理の場合、優先度変更部913は、フレームパターン21bに、プロトコルタイプが検出されたフレームの内容が合致すると判定した場合に、フレーム情報921−1に登録されていると判定されたプロトコルタイプ21aの処理の優先度を上げる。
ゲートウェイ装置1−1は、受信されたフレームの内容に応じて、処理するプロトコルの優先度を変更するので、特定のプロトコルの処理を優先的に実施することが可能となる。以上の説明では、第2プロトコルの処理の優先度を上げたが、これに限ることなく、第1プロトコル処理部11を停止するなど、他の高優先度の処理を止めることにより、第2プロトコルの処理の優先度を相対的に向上させてもよい。
<変形例1>
実施の形態1では、第1プロトコル処理部11、第2プロトコル処理部12、解釈部13、変更部14、フレーム受信部15及び管理部16の機能がソフトウェアで実現された。しかし、変形例1として、第1プロトコル処理部11、第2プロトコル処理部12、解釈部13、変更部14、フレーム受信部15及び管理部16の機能はハードウェアで実現されてもよい。この変形例1について、実施の形態1と異なる点を説明する。
変形例2として、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。つまり、第1プロトコル処理部11、第2プロトコル処理部12、解釈部13、変更部14、フレーム受信部15及び管理部16のうち、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。
図7〜図12を参照して実施の形態2のゲートウェイ装置1−2を説明する。
図7は、ゲートウェイ装置1−2の機能要素を示す。図2に対して、図7はフレーム保存部17及びフレームログ解釈部18が追加されている。ゲートウェイ装置1−2のハードウェア構成は図1と同じである。ゲートウェイ装置1−2は、定常状態の一連のフレームのフレームパターンに基づき、定常状態と異なる一つあるいは複数のフレームを受信したと判定した場合に、特定のプロトコルの処理の優先度を上げる。
図8は、ゲートウェイ装置1−2のメモリ20を示す。メモリ20はリソース管理テーブル21−2及びフレームログ記憶領域22を有する。フレームログ記憶領域22はメモリ20に確保しているが、二次記憶装置30あるいは外部記憶装置としてのHDD、SDDなどの外部記憶装置に設けてもよい。フレームログ記憶領域22には、フレーム保存部17から送付されたフレームが保存される。
ステップS32において、フレームを受信した場合、フレーム受信部15は、フレームのプロトコルタイプを判定する。フレーム受信部15の検出したプロトコルタイプが第2プロトコルに一致した場合、処理はステップS33へ進み、第2プロトコルに一致しない場合、処理はステップS35へ進む。
ステップS33において、フレーム受信部15は、第2プロトコルの場合、フレームをフレーム保存部17に渡す。
ステップS35において、フレーム受信部15は、プロトコルタイプに応じて、フレームを該当するプロトコル処理部に渡す。この例では、受信したフレームのプロトコルタイプは第2プロトコルなので、フレーム受信部15は第2プロトコル処理部12にフレームを渡す。
ステップS41において、フレームログ解釈部18は、フレームログ記憶領域22に保存されているプロトコルタイプが同じ定常状態の複数のフレームから、定常状態のフレームパターンを抽出する。フレームログ解釈部18には定常状態のフレームパターンを抽出するための抽出条件が設定されているので、フレームログ解釈部18は、定常状態のフレームパターンを抽出することができる。抽出の方法の一例としては、フレームログ解釈部18は、ある特定のペイロードを検索キーとし、検索キーと一致する複数のフレームを抽出する。複数のフレームを抽出した場合、その間のフレームを、定常状態の受信フレーム群とする。その間とは、時間軸において、ペイロードが同一のフレーム群の先頭フレームと、最後フレームとの間の複数のフレームである。定常状態の定義で述べたように、ペイロードの3バイト目が0xf0、0xf1、0xf2,,,0xffとなり、再度0xf0となる一連のフレームで制御通信することを想定する場合、3バイト目が、0xf0から0xffまで変わる16個のフレームである。つまり、フレームログ解釈部18には、抽出条件として、ペイロードの3バイト目が0xf0、0xf1、0xf2,,,0xffのフレームを抽出すべきことが規定されている。フレームログ解釈部18により抽出されるフレームパターン抽出条件は、「ペイロードの3バイト目が0xf0、0xf1、0xf2,,,0xffと周期的に連続する」ことである。
図11は、リソース管理テーブル21−2を示す。フレーム情報921−2であるリソース管理テーブル21−2では、フレームパターン21bとして、定常状態の複数のフレームの一群が、プロトコルタイプ21aに対応付けられている。図11の例では、フレームパターン21bとして「ペイロードの3バイト目が0xf0、0xf1、0xf2,,,0xffと周期的に連続する」ことが登録される。また、リソース管理TBL21−2には、リソース状態21cとして、第2プロトコルの処理を最優先にすることが設定される。リソース状態21cの設定はユーザが入力デバイス40を使用して管理部16を介して設定しても良いし、フレームログ解釈部18が設定する構成でもよい。以上の処理により、定常状態のフレーム群のフレームパターンが、リソース管理テーブル21−2に登録される。
解釈部13は、ステップS24−1で蓄積された一連のフレームが、リソース管理テーブル21−2におけるレコード21dのフレームパターン21bに合致するか判定する。合致しないと判定した場合には処理はステップS26に進む。つまり合致しない場合、受信フレームは正常状態のフレームではないので、処理はステップS26に進む。合致すると判定した場合、処理はステップS29に進む。合致する場合であれば受信フレームは正常状態のフレームだからである。その他のステップの処理は図5と同様である。
実施の形態2のゲートウェイ装置1−2は、フレームログ解釈部18がリソース管理テーブル21−2にフレームパターンを登録するので、ユーザによる登録が不要である。
また、ゲートウェイ装置1−2によれば、フレームパターン21bとして一連のフレームのフレームパターンを登録するので、一連のフレームを受信した場合に対して、特定のプロトコルの処理を優先させるべきかどうかを判断できる。
図13から図15を参照して、実施の形態3のゲートウェイ装置1−3を説明する。ゲートウェイ装置1−3は、定常状態から異常状態となる直前の複数の定常状態のフレームから成るログ情報をもとに、特定のプロトコルの処理の優先度を上げる。
図14は、この場合のフレーム情報921−3であるリソース管理テーブル21−3を示す。フレーム情報921−3ではフレームパターン21bとして、異常状態のフレームに切り替わる直前の、定常状態の複数のフレームの一群が、プロトコルタイプ21aに対応付けられている。図14では、異常状態に至る直前までの正常状態の受信フレーム群のフレームパターンは、リソース管理テーブル21−2のフレームパターン21bと同じとする。なお、リソース管理テーブル21−3のリソース状態21cは、第2プロトコルの処理を最優先にするように設定される。リソース状態21cの設定は、フレームログ解釈部18が行ってもよいし、ユーザが入力デバイス40及び管理部16を介して行ってもよい。
ステップS25bにおいて優先度変更部913は、受信制御部915による判定の結果、同一のプロトコルタイプの複数の受信されたフレームの同一のプロトコルタイプがフレーム情報921−3に登録されている場合に、同一のプロトコルタイプ21aに対応するフレームパターン21bの示す複数のフレームの一群に、同一のプロトコルタイプの複数の受信されたフレームが合致するかどうかを判定する。優先度変更部913は、合致すると判定した場合に(ステップS25bでYES)、同一のプロトコルタイプ21aの処理の優先度を上げる。
Claims (6)
- フレームの通信に使用するプロトコルの種類を示すプロトコルタイプと、前記フレームの特徴を示すフレームパターンとが対応付けられたフレーム情報を記憶する記憶部と、
受信装置を介してフレームを受信し、受信したフレームのプロトコルタイプを検出し、
検出した前記プロトコルタイプが前記フレーム情報に登録されているか判定する受信制御部と、
前記受信制御部によって前記プロトコルタイプが前記フレーム情報に登録されていると判定された場合に、登録されている前記プロトコルタイプに対応する前記フレームパターンに、前記プロトコルタイプが検出された前記フレームの内容が合致するかどうかを判定し、判定結果に応じて、前記フレーム情報に登録されていると判定された前記プロトコルタイプの処理の優先度を上げる優先度変更部と
を備えるゲートウェイ装置。 - 前記優先度変更部は、
前記フレームパターンに、前記プロトコルタイプが検出された前記フレームの内容が合致すると判定した場合に、前記フレーム情報に登録されていると判定された前記プロトコルタイプの処理の優先度を上げる請求項1に記載のゲートウェイ装置。 - 前記記憶部は、
前記フレーム情報の前記フレームパターンとして、
定常状態の複数のフレームの一群が前記プロトコルタイプに対応付けられており、
前記優先度変更部は、
前記受信制御部による判定の結果、同一のプロトコルタイプの複数の受信されたフレームの前記同一のプロトコルタイプが前記フレーム情報に登録されている場合に、前記同一のプロトコルタイプに対応する前記フレームパターンの示す前記複数のフレームの前記一群に、前記同一のプロトコルタイプの前記複数の受信されたフレームが合致するかどうかを判定し、合致しないと判定した場合に、前記同一のプロトコルタイプの処理の優先度を上げる請求項1に記載のゲートウェイ装置。 - 前記記憶部は、
前記フレーム情報の前記フレームパターンとして、異常状態のフレームに切り替わる直前の、定常状態の複数のフレームの一群が前記プロトコルタイプに対応付けられており、
前記優先度変更部は、
前記受信制御部による判定の結果、同一のプロトコルタイプの複数の受信されたフレームの前記同一のプロトコルタイプが前記フレーム情報に登録されている場合に、前記同一のプロトコルタイプに対応する前記フレームパターンの示す前記複数のフレームの前記一群に、前記同一のプロトコルタイプの前記複数の受信されたフレームが合致するかどうかを判定し、合致すると判定した場合に、前記同一のプロトコルタイプの処理の優先度を上げる請求項1に記載のゲートウェイ装置。 - コンピュータが、
フレームの通信に使用するプロトコルの種類を示すプロトコルタイプと、前記フレームの特徴を示すフレームパターンとが対応付けられたフレーム情報を記憶部に記憶し、
受信装置を介してフレームを受信し、受信したフレームのプロトコルタイプを検出し、検出した前記プロトコルタイプが前記フレーム情報に登録されているか判定し、
前記プロトコルタイプが前記フレーム情報に登録されていると判定された場合に、登録されている前記プロトコルタイプに対応する前記フレームパターンに、前記プロトコルタイプが検出された前記フレームの内容が合致するかどうかを判定し、判定結果に応じて、前記フレーム情報に登録されていると判定された前記プロトコルタイプの処理の優先度を上げる、
優先度変更方法。 - コンピュータに、
フレームの通信に使用するプロトコルの種類を示すプロトコルタイプと、前記フレームの特徴を示すフレームパターンとが対応付けられたフレーム情報を記憶部に記憶する記憶処理と、
受信装置を介してフレームを受信し、受信したフレームのプロトコルタイプを検出し、検出した前記プロトコルタイプが前記フレーム情報に登録されているか判定する受信制御処理と、
前記受信制御処理によって前記プロトコルタイプが前記フレーム情報に登録されていると判定された場合に、登録されている前記プロトコルタイプに対応する前記フレームパターンに、前記プロトコルタイプが検出された前記フレームの内容が合致するかどうかを判定し、判定結果に応じて、前記フレーム情報に登録されていると判定された前記プロトコルタイプの処理の優先度を上げる優先度変更処理と、
を実行させる優先度変更プログラム。
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