KR100426943B1 - 교환기의이중화시스템에서운용체제오류처리방법 - Google Patents

교환기의이중화시스템에서운용체제오류처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류(Operating System Fault) 처리 방법에 관한 것으로, 특히 운영 체계 영역에서 소프트웨어 오류가 발생하는 경우에 해당 운영 체계만을 초기화시키고 애플리케이션을 재수행시켜 주도록 한 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 동작 모드 측에서 메모리의 파일 테이블을 초기화시키고 상기 메모리의 각 영역별 체크섬을 생성시켜 상기 파일 테이블에 저장시키는 과정과; 상기 동작 모드 측에서 운영 체계 오류의 발생을 확인하면 제외를 발생시키고 머신 컨텍스트를 저장시킨 후에 상기 오류가 커널 영역인지를 확인하는 과정과; 상기 동작 모드 측에서 상기 오류가 커널 영역인 경우에 재시동함과 동시에 대기 모드 측으로 재시동 요구를 전송하는 과정과; 상기 대기 모드 측에서 상기 재시동 요구를 인가받는 경우 상기 체크섬을 이용해 애플리케이션의 초기 데이터와 데이터베이스의 보전을 확인하고 상기 운영 체계를 초기화시키는 과정과; 상기 대기 모드 측에서 운영 체계의 초기화 중에 재시동을 확인하는 경우 상기 동작 모드 측의 데이터를 제외한 메모리 영역을 초기화하고 재시동을 확인하여서 상기 파일 테이블을 이용하여 애플리케이션을 시동시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류 처리 방법
본 발명은 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류(Operating System Fault) 처리 방법에 관한 것으로, 특히 운영 체계 영역에서 오류가 발생하는 경우에 해당 운영 체계만을 초기화시키고 애플리케이션을 재수행시켜 주도록 한 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 교환기에 있어 오류 허용 시스템(Fault Tolerant System)은 이중 기록(Dual Write) 형태의 이중화 방식으로 구현되어 있는데, 해당 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 동작 모드(Active State)의 제1CPU(11-1) 및 제1메모리(12-1)와, 대기 모드(Stand-by State)의 제2CPU(11-2) 및 제2메모리(12-2)를 포함하여 이루어져 있다.
상술한 바와 같이 구성된 오류 허용 시스템에서 동작 측의 제1메모리(12-1)에 기록하는 내용은 그대로 대기 모드 측의 제2메모리(12-2)에도 기록되어지는데, 만약 동작 모드 측에서 하드웨어 오류(Hardware Fault), 예로 전원 단절, 통신선 불량 등이 발생하는 경우에도 대기 모드 측에 동작 모드 측과 동일한 데이터가 그대로 남아 있어 서비스의 단절이 전혀 일어나지 않고 서비스를 계속할 수 있다.
그러면, 상기 하드웨어 오류가 발생하는 경우에 동작을 간략하게 살펴보면, 먼저 인터럽트(Interrupt)가 발생하게 되고 이때 해당 인터럽트 발생 이전의 상태로 되돌리기 위하여 머신 컨텍스트(Machine Context)를 저장하게 된다.
그리고, 동작 모드 측의 동작 수행을 대기 모드 측으로 절체하는 것은 세트 점프(Set-jump), 롱 점프(Long-jump) 등과 유사한 형태로 일어나는데, 대기 모드 측이 동작 모드 측과 동일한 IP(Instruction Pointer)와 레지스터 값을 가지고 동작 수행하게 되면 동작 모드 측이 동작 수행을 멈춘 상태에서 다시 동작 수행하는 것과 동일하게 동작 수행할 수 있다.
이 때, 해당 절체 시에 상기 머신 컨텍스트에 저장되어 있는 정보를 동작 모드 측에서 대기 모드 측으로 인가해 줌으로써, 동작 모드 측과 동일하게 동작을 수행할 수 있게 된다. 이와 같은 경우에는 서비스의 단절이 일어나지 않는다.
그러나, 소프트웨어 오류, 예로 버스 에러(Bus Error), 한계치 위반(Limit Violation), 유동 포인트(Floating Foint), 제로에 의한 분리(Divide by Zero) 등이 발생하는 경우에 동작 모드 측의 수행 동작을 그대로 대기 모드 측에서 수신받아 수행하게 되므로 동일한 동작이 대기 모드 측으로 전이되는 셈이다.
예를 들어, 동작 모드 측에서 버스 에러가 운영 체계 영역에서 발생하는 경우, 동작 모드 측과 대기 모드 측의 메모리 내용이 동일하므로 해당 버스 에러가 대기 모드 측에서도 동일하게 일어나게 된다.
그래서, 동작 모드 측에서 발생한 버스 에러를 처리하기 위해서는 인터럽트, 즉 제외(Exception)가 발생한 경우에 해당 버스 에러가 발생한 영역이 커널(Kernel) 영역일 때 더 이상 운영 체계 커널 데이터의 정확성을 확신할 수 없음으로 재시동을 수행하여야 한다.
이 때, 대기 모드 측의 운영 체계 커널 데이터도 동작 모드 측과 동일하므로 정확성을 확신할 수 없으므로, 동작 모드 측과 동시에 대기 모드 측도 재시동해야 하며, 이로 인해 서비스의 단절이 발생하게 된다.
일반적으로, 오류는 복구를 위한 방안이 존재하지 않다. 그래서, 이전 상태로 전환시켜 주는 로울 백(Roll-back) 방식을 사용하기도 하는데, 이 방식은 계속해서 이전의 상태를 기록하고 있어야 하므로, 성능 저하와 메모리 용량의 증대를 요구함으로 적합하지 않았다.
또한, 일정 시점의 이전으로 전환시켜 주는 체크 포인트(Check Point) 방식이 있는데, 이 방식은 구현하는데 어려움뿐만 아니라 일정 시점 이전의 상태를 기록하고 있어야 해 상기 로울 백 방식보다는 덜 하지만 성능이 다소 저하되어 부적합하다.
다시 말해서, 상기 오류 허용 시스템을 이중화로 구현하기 위하여 두 개의 프로세스를 동작 모드 상태 또는 대기 모드 상태로 운영하고 동작 모드 상태의 메모리가 대기 모드 상태로 동일하게 기록됨에 있어, 운영 체제 영역에서 소프트웨어의 오류가 발생하는 경우에 주 프로세스(동작 모드 측 프로세스) 및 부 프로세스(대기 모드 측 프로세스)가 함께 재시동하게 되어 서비스의 단절이 발생한다.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 이중 기록 형태의 이중화 방식을 취하는 이중화 시스템에서 발생하는 운영 체계의 오류를 처리하기 위한 것으로, 운영 체계 영역에서 오류가 발생하는 경우에 해당 운영 체계만을 초기화시키고 애플리케이션을 재수행시켜 줌으로써, 재시동하는 시간을 단축할 수 있도록 하는데, 그 목적이 있다.
도 1은 종래 교환기의 오류 허용 시스템을 나타낸 구성 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교환기의 이중화 시스템을 나타낸 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류 처리 방법을 나타낸 플로우챠트.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
21, 22 : CPU
31, 32 : 메모리
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동작 모드 측에서 메모리의 파일 테이블을 초기화시키고 상기 메모리의 각 영역별 체크섬을 생성시켜 상기 파일 테이블에 저장시키는 과정과; 상기 동작 모드 측에서 운영 체계 오류의 발생을 확인하면 제외를 발생시키고 머신 컨텍스트를 저장시킨 후에 상기 오류가 커널 영역인지를 확인하는 과정과; 상기 동작 모드 측에서 상기 오류가 커널 영역인 경우에 재시동함과 동시에 대기 모드 측으로 재시동 요구를 전송하는 과정과; 상기대기 모드 측에서 상기 재시동 요구를 인가받는 경우 상기 체크섬을 이용해 애플리케이션의 초기 데이터와 데이터베이스의 보전을 확인하고 상기 운영 체계를 초기화시키는 과정과; 상기 대기 모드 측에서 운영 체계의 초기화 중에 재시동을 확인하는 경우 상기 동작 모드 측의 데이터를 제외한 메모리 영역을 초기화하고 재시동을 확인하여서 상기 파일 테이블을 이용하여 애플리케이션을 시동시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 운영 체계 영역에서 오류가 발생하는 경우에 대기 모드 측 프로세스는 동작 모드 측 프로세스에서 복사한 운영 체계, 애플리케이션(Application) 및 데이터베이스 영역의 데이터를 이용하여 운영 체계만을 초기화시키는데, 이를 위하여 동작 모드 측 프로세스가 정상 시동 시에 자신의 정보, 즉 애플리케이션 코드, 데이터베이스 어드레스, 크기 등을 메모리의 특정 영역에 저장하고 보호 장치(Memory Management Protection)를 가동시켜 주며 대기 모드 측 프로세스에서는 동작 모드 측 프로세스에서 저장한 데이터를 이용하여 재시동(Hot Restart)을 수행하도록 한다.
즉, 종래에는 동작 모드 측 프로세스와 대기 모드 측 프로세스가 동시에 재시동되었지만, 본 발명은 운영 체계만을 초기화시키고 애플리케이션을 재수행시킴으로써 서비스의 단절 시간을 단축시키도록 해 준다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교환기의 이중화 시스템을 나타낸 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류 처리 방법을 나타낸 플로우챠트이다.
본 발명의 실시예에 따른 교환기의 이중화 시스템은 도 2에 도시한 바와 같이, 동작 모드 측의 제1CPU(21) 및 제1메모리(31)와, 대기 모드 측의 제2CPU(22) 및 제2메모리(32)를 구비하여 이루어진다.
상기 각 메모리(31, 32)에는 운영 체계 영역, 애플리케이션 영역 및 PLD 영역을 가지는데, 'PA0 ~ PA5'는 물리 어드레스(Physical Address)를 나타내고 'LA0 ~ LA2'는 애플리케이션에 대한 로지컬 어드레스(Logical Address)를 나타낸다.
여기서, 실시간 시스템(Real-time System)에서는 속도를 위하여 수행될 애플리케이션의 정보, 즉 코드, 초기화 데이터 등을 상기 제1메모리(31)에 저장하며, 해당 애플리케이션 정보를 저장하는 구조를 파일 테이블(File Table)에서 관리하는데, 해당 파일 테이블을 표로 나타내면 아래의 표 1과 같다.
그리고, 상기 파일 테이블의 구조는 텍스트 및 데이터의 기할당된 물리 어드레스 및 로지컬 어드레스의 정보를 가지며, 영역별 체크섬(Checksum; CK1 ~ CK3)을 가진다.
또한, 이중 기록 형태의 이중화 방식을 취하는 오류 허용 시스템에서는 제1메모리(31)의 기록이 대기 모드 측에서도 동시에 제2메모리(32)에 기록되어지므로,제1메모리(31)의 내용은 제2메모리(32)와 유사하다.
본 발명의 실시예에 따른 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류 처리 방법을 도 3의 플로우챠트를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로, 동작 모드 측 초기화 과정은 운영 체계를 시동 후에 애플리케이션을 모두 수행시킨 상태로 제1메모리(31)의 파일 테이블을 MMU(Memory Management Unit)에 의해 판독 전용(Read Only)으로 초기화시키며(단계 T1), 각 영역별 체크섬을 생성시켜 해당 파일 테이블에 저장시켜 준다(단계 T2).
두 번째로, 재시동 요구 과정은 동작 모드 측에서 오류 발생을 감지하여(단계 T3) 제외를 발생시키고 인터럽트 처리부에서 머신 컨텍스트를 저장하며(단계 T4), 해당 발생한 오류가 유저(User) 영역인지 아니면 커널 영역인지를 확인한다(단계 T5).
이에, 상기 제5단계(T5)에서 발생한 오류가 유저 영역인 경우에 유저 애플리케이션만을 제거하고 수행을 계속하며(단계 T6), 상기 제5단계(T5)에서 발생한 오류가 커널 영역인 경우에 계속적인 동작 수행이 불가하므로 재시동함과 동시에(단계 T7) 대기 모드 측으로 재시동 요구를 전송한다(단계 T8).
세 번째로, 운영 체계 초기화 과정은 대기 모드 측에서 동작 모드 측의 요구에 따라 재시동 요구의 수신을 확인하여(단계 T9) 상기 파일 테이블에 저장되어 있는 체크섬을 이용하여 애플리케이션의 초기 데이터와 데이터베이스의 보전(Integrity)을 확인한다(단계 T10).
이에, 상기 제10단계(T10)에서 애플리케이션의 초기 데이터와 데이터베이스의 보전을 확인한 경우에는 운영 체계를 초기화시켜 준다(단계 T11).
네 번째로, 재시동 과정은 운영 체계 초기화 중에 재시동이 되었는가를 확인한다(단계 T12). 만약, 상기 제10단계(T10)에서 애플리케이션의 초기 데이터와 데이터베이스의 보전을 확인하지 못한 경우 또는 상기 제12단계(T12)에서 재시동되지 않은 경우에 정상적인 재시동과 동일하게 동작을 수행한다(단계 T13),
반면에, 상기 제12단계(T12)에서 재시동된 경우에 동작 모드 측에서 인가받은 데이터를 제외한 메모리 영역만을 초기화한 후(단계 T14), 프로그램 로더(Program Loader)를 실행시키기 전에 재시동을 확인한다(단계 T15).
여기서, 상기 제15단계(T15)에서 재시동이 확인되지 않은 경우에는 상기 13단계(T13)를 수행시켜 주며, 상기 제15단계(T15)에서 재시동이 확인된 경우에는 로딩없이 넘겨받은 데이터가 저장되어 있는 파일 테이블을 이용하여 애플리케이션을 시동시킨다(단계 T16)
한편, 상기 제10단계(T10)에서 애플리케이션의 초기 데이터와 데이터베이스의 보전을 확인함에 있어, 동작 모드 측의 데이터 중 운영 체계와 애플리케이션의 텍스트 영역 및 상수 데이터(Constant Data)는 MMU에 의해 보호되기 때문에 기본적으로 보호되는 영역으로 보존된다. 그러나, 그 외의 데이터베이스 영역은 수행 중에 동적으로 계속적으로 변하게 됨으로써, 해당 데이터베이스 영역의 완전성을 보장하기 위하여, 즉 정상적인 접근 이외의 접근으로 인한 데이터의 손실을 감지하기 위하여 런타임(Runtime)에 기록이 발생하는 경우에 체크섬을 이용해 보전을 확인하게 된다.
이것은 기록할 값을 워드(Word) 단위로 체크섬에 더하고 이전 값을 빼는 형태로 재계산하는데, 즉 런타임에 데이터 저장 시에 항상 상기 체크섬을 재계산하여 해당데이터를 저장한다. 이런 경우에 저장 히트(Cache Hit)로 인하여 성능 저하는 크게 일어나지 않는다.
이 때, 상기 데이터베이스 영역의 크기가 크므로 8(Byte)의 체크섬을 사용하도록 하며, 상기 데이터베이스 영역의 접근은 데이터베이스 루틴 프로그램을 통하지 않으면 이때의 접근은 모두 에러이다.
상술한 바와 같이, 기본적으로 동작 모드 측에서 손실되지 않는 영역을 이용하여 시스템을 재시동하게 되어 서비스의 단절 시간을 줄이도록 한다. 그리고, 일반적인 재시동은 메모리 초기화, 운영 체계 로딩(Loading), 운영 체계 초기화, 애플리케이션 로딩, 애플리케이션 수행의 형태로 진행되는데, 본 발명에 의해 해당 로딩 시간을 줄일 수 있어 재시동 시간을 상당히 줄일 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명에 의해 운영 체계 영역에서 오류가 발생하는 경우에 운영 체계만을 초기화시키고 애플리케이션을 재수행시킴으로써 서비스의 단절 시간을 단축시키도록 해 준다.

Claims (4)

  1. 동작 모드 측에서 메모리의 파일 테이블을 초기화시키고 상기 메모리의 각 영역별 체크섬을 생성시켜 상기 파일 테이블에 저장시키는 과정과;
    상기 동작 모드 측에서 운영 체계 오류의 발생을 확인하면 제외를 발생시키고 머신 컨텍스트를 저장시킨 후에 상기 오류가 커널 영역인지를 확인하는 과정과;
    상기 동작 모드 측에서 상기 오류가 커널 영역인 경우에 재시동함과 동시에 대기 모드 측으로 재시동 요구를 전송하는 과정과;
    상기 대기 모드 측에서 상기 재시동 요구를 인가받는 경우 상기 체크섬을 이용해 애플리케이션의 초기 데이터와 데이터베이스의 보전을 확인하고 상기 운영 체계를 초기화시 키는 과정과;
    상기 대기 모드 측에서 운영 체계의 초기화 중에 재시동을 확인하는 경우 상기 동작 모드 측의 데이터를 제외한 메모리 영역을 초기화하고 재시동을 확인하여서 상기 파일 테이블을 이용하여 애플리케이션을 시동시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동작 모드 측에서 정상 시동 시에 상기 데이터를 저장하여 보호하기 위한 장치를 가동시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동작 모드 측에서 상기 오류가 커널 영역이 아니고 유저 영역인 경우에 유저 애플리케이션 만을 제거하고 동작 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 체크섬은 런타임에 데이터를 저장할 경우에 재계산하는 것을 특징으로 하는 교환기의 이중화 시스템에서 운영 체계 오류 처리 방법.
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