WO2011131236A1 - Datenverarbeitung in einem verteilten datenverarbeitungssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Daten in einem verteilten Datenverarbeitungssystem (20), das aus mindestens zwei Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) besteht, die jeweils einen Arbeitsdatenspeicher (22) zum Abspeichern von Datenobjekten (23a, 23b, 23c, 23d) sowie eine Speicherverwaltungseinrichtung (24) zur Verwaltung des Arbeitsdatenspeichers (22) aufweisen, wobei von den Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) solche Programme (25a, 25b) ausgeführt werden, die bei ihrer Ausführung auf mindestens ein von den Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) gemeinsam genutztes Datenobjekt (23a, 23b, 23c, 23d) zugreifen, und wobei der Inhalt des gemeinsam genutzten Datenobjekts (23a, 23b, 23c, 23d) unter Nutzung der Speicherverwaltungseinrichtung (24) zwischen den Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) synchronisiert wird. Um eine unaufwändige und effiziente Synchronisierung von gemeinsam genutzten Datenobjekten (23a, 23b, 23c, 23d) in einem verteilten Datenverarbeitungssystem (20) anzugeben, wird vorgeschlagen, dass die Synchronisierung des jeweiligen gemeinsam genutzten Datenobjektes (23a, 23b, 23c, 23d) durch eine Aufforderung eines der ausgeführten Programme (25a, 25b) ausgelöst wird. Ferner wird die oben genannte Aufgabe wird auch durch eine entsprechende Datenverarbeitungseinrichtung (21a, 21b, 21c) und ein entsprechendes Datenverarbeitungssystem (20) gelöst.

Description

Beschreibung

Datenverarbeitung in einem verteilten Datenverarbeitungssystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Daten in einem verteilten Datenverarbeitungssystem, das aus mindestens zwei Datenverarbeitungseinrichtungen besteht, die jeweils einen Arbeitsdatenspeicher zum Abspeichern von Daten- Objekten sowie eine Speicherverwaltungseinrichtung zur Verwaltung des Arbeitsdatenspeichers aufweisen, wobei von den Datenverarbeitungseinrichtungen solche Programme ausgeführt werden, die bei ihrer Ausführung auf mindestens ein von den Datenverarbeitungseinrichtungen gemeinsam genutztes Datenob- jekt zugreifen, und wobei der Inhalt des gemeinsam genutzten Datenobjekts unter Nutzung der Speicherverwaltungseinrichtung zwischen den Datenverarbeitungseinrichtungen synchronisiert wird . Im Zuge einer schnellen und effizienten Datenverarbeitung ist es beispielsweise aus dem Bereich der Netzleitsysteme zur Steuerung und Überwachung elektrischer Energieversorgungsnetze bekannt, Datenverarbeitungseinrichtungen einzusetzen, die mit gemeinsam genutzten Datenobjekten nach dem sogenannten Shared-Memory Prinzip arbeiten. Hierbei nutzen mehrere Programme einen Teil des Arbeitsdatenspeichers einer Datenverar^¬ beitungseinrichtung gemeinsam, d. h. sie greifen auf denselben Adressbereich in dem Arbeitsdatenspeicher zu. Hierdurch können Datenobjekte, auf die mehrere Programme während ihrer Ausführung zugreifen müssen, sehr schnell und effizient allen Programmen verfügbar gemacht werden, ohne dass aufwändige Ko^¬ piervorgänge zwischen unterschiedlichen Adressbereichen des Arbeitsdatenspeichers durchgeführt werden müssten. Eine Spei^¬ cherverwaltungseinrichtung kontrolliert den Zugriff auf die gemeinsam genutzten Datenobjekte, um Kollisionen, beispielsweise einen von verschiedenen Programmen gleichzeitig ausgeführten Schreibzugriff auf ein einzelnes Datenobjekt, zu verhindern. Eine im Zusammenhang mit Leitstellen von elektri- sehen Energieversorgungsnetzen eingesetzte Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Shared-Memory Arbeitsdatenspeicher ist beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung WO 2005/106602 AI bekannt.

In größeren Datenverarbeitungssystemen, wie sie häufig in Netzleitstellen für elektrische Energieversorgungsnetze ver^¬ wendet werden, wird das Shared-Memory Prinzip oftmals auch über die Grenzen einer einzelnen Datenverarbeitungseinrich- tung hinaus ausgedehnt, so dass auch Programme, die auf un^¬ terschiedlichen Datenverarbeitungseinrichtungen ausgeführt werden, quasi auf dieselben Datenobjekte zugreifen können. Hierzu besitzt jede der beteiligten Datenverarbeitungseinrichtungen einen Arbeitsdatenspeicher, von dem zumindest ein Teil als Shared-Memory Datenspeicher freigegeben ist, d. h. dieser Teil des Arbeitsdatenspeichers kann von mehreren Pro^¬ grammen gemeinsam genutzt werden. Wenn im Folgenden vom Arbeitsdatenspeicher einer Datenverarbeitungseinrichtung gesprochen wird, ist immer dieser als Shared-Memory freigegebe- ner Teil gemeint.

Da solche auf unterschiedlichen Datenverarbeitungseinrichtungen ausgeführten Programme nicht tatsächlich auf einen einzigen Arbeitsdatenspeicher zugreifen können, sondern die ge- meinsam genutzten Datenobjekte gleichsam in mehreren, in den jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtungen vorgesehene Arbeitsdatenspeicher vorgehalten werden, findet bei herkömmlichen Datenverarbeitungssystemen eine kontinuierliche Synchronisierung aller Arbeitsdatenspeicher der beteiligten Daten- Verarbeitungseinrichtungen statt. Neben der besseren Skalierbarkeit einzelner Programme auf mehrere Datenverarbeitungs^¬ einrichtungen ist diese Vorgehensweise auch der Redundanz des gesamten Datenverarbeitungssystems zuträglich, da die Daten^¬ objekte an verschiedenen Stellen vorgehalten werden.

Figur 1 zeigt hierzu ein verteiltes Datenverarbeitungssystem 10, das beispielhaft drei Datenverarbeitungseinrichtungen IIa, IIb, 11c umfasst. Am Beispiel der Datenverarbeitungsein- richtung IIa soll der grundsätzliche Aufbau einer solchen Da^¬ tenverarbeitungseinrichtung in einem verteilten Datenverarbeitungssystem näher erläutert werden. Die Datenverarbei^¬ tungseinrichtung IIa umfasst einen (als Shared-Memory genutz- ten) Arbeitsdatenspeicher 12, in dem Datenobjekte 13a, 13b, 13c und 13d abgelegt sind. Die Datenverarbeitungseinrichtung IIa umfasst ferner eine Speicherverwaltungseinrichtung 14, die zur Verwaltung des Arbeitsdatenspeichers 12 dient. Mit der Datenverarbeitungseinrichtung IIa können ein oder mehrere Programme ausgeführt werden. Beispielhaft sind in Fig. 1 zwei auf der Datenverarbeitungseinrichtung IIa ablaufende Programme 15a und 15b gezeigt, die über Applikationsschnittstellen 16a und 16b auf eine Speicherverwaltungsschnittstelle 17 der Speicherverwaltungseinrichtung 14 zugreifen, um mit dieser den Zugriff auf die einzelnen Datenobjekte 13a, 13b, 13c, 13d in dem Arbeitsdatenspeicher 12 abzustimmen. Die Speicherverwaltungseinrichtung 14 weist ferner Synchronisierungsschnitt- stellen 18a und 18b auf, über die ein Datenaustausch mit entsprechenden Synchronisierungsschnittstellen der anderen Da- tenverarbeitungseinrichtungen IIb und 11c über Datenverbindungen, beispielsweise Netzwerkleitungen, stattfinden kann. Die anderen Datenverarbeitungseinrichtungen IIb und 11c entsprechen hinsichtlich ihres Aufbaus der Datenverarbeitungs^¬ einrichtung IIa.

Um eine verteilte Datenverarbeitung in dem Datenverarbei^¬ tungssystem 10 zu durchzuführen, findet zwischen den einzelnen Datenverarbeitungseinrichtungen IIa, IIb, 11c eine kontinuierliche Synchronisierung des Inhalts der einzelnen Ar- beitsdatenspeicher der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtungen IIa, IIb, 11c statt, indem - veranlasst durch die je^¬ weiligen Speicherverwaltungseinrichtungen - über die Synchro- nisierungsschnittstellen 18a, 18b kontinuierlich alle Veränderungen des jeweiligen lokalen Arbeitsdatenspeichers an die Arbeitsdatenspeicher der übrigen Datenverarbeitungseinrichtungen übertragen werden. In Fig. 1 ist dies beispielhaft dadurch dargestellt, dass die veränderten Datenobjekte 13a und 13b (schraffiert dargestellt) über die Synchronisierungs- schnittsteilen 18a und 18b an die entsprechenden Synchroni- sierungsschnittstellen der anderen Datenverarbeitungseinrichtungen IIb und 11c übertragen werden, um den Dateninhalt der Arbeitsdatenspeicher dieser anderen Datenverarbeitungsein- richtungen IIb und 11c an den Dateninhalt des Arbeitsdatenspeichers der Datenverarbeitungseinrichtung IIa anzupassen. Je nach Art der Synchronisierung können von dem kontinuierlichen Abgleichvorgang auch die unveränderten Datenobjekte 13b, 13c betroffen sein.

Insbesondere bei Datenverarbeitungssystemen mit einer großen Anzahl von Datenverarbeitungseinrichtungen ist mit der Synchronisierung der einzelnen Datenobjekte ein vergleichsweise hoher Aufwand für die Datenübertragung der einzelnen Datenob- jekte zwischen den Datenverarbeitungseinrichtungen und die

Speicherverwaltung verbunden. Insbesondere in Leitstellen zur Steuerung und Überwachung von Energieversorgungsnetzen ist es notwendig, die Synchronisierung sehr zuverlässig und in ver^¬ gleichsweise kurzer Zeit zu bewerkstelligen, so dass hohe Da- tenübertragungsbandbreiten für die Synchronisierung der einzelnen Datenverarbeitungseinrichtungen bereitgestellt werden müssen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effiziente und vergleichsweise weniger aufwändige Synchronisierung von ge^¬ meinsam genutzten Datenobjekten in einem verteilten Datenverarbeitungssystem anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Synchronisierung eines gemeinsam genutzten Datenobjektes durch eine Aufforderung eines der ausgeführten Programme ausgelöst wird.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass für einen zuverlässigen und effizienten Betrieb eines verteilten Datenverarbeitungssystems nicht konti^¬ nuierlich der Inhalt aller gemeinsam genutzten Datenobjekte zwischen den einzelnen Datenverarbeitungseinrichtungen syn- chronisiert werden müssen, sondern vielmehr eine Synchronisierung bei Bedarf, d. h. ausgelöst durch das jeweilige auf das Datenobjekt zugreifende Programm, für einen Betrieb des verteilten Datenverarbeitungssystems ausreichend ist. Die Er- findung findet mit anderen Worten eine Balance zwischen einer notwendigen Datenkohärenz der einzelnen Datenobjekte in den Arbeitsdatenspeichern der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtungen und einem vertretbaren Aufwand zur Synchronisierung. Dadurch, dass die Synchronisierung von gemeinsam ge- nutzten Datenobjekten sozusagen applikationsgetrieben stattfindet, d. h. durch eine Aufforderung des jeweiligen Programms initiiert wird, müssen nicht ständig alle gemeinsam genutzten Datenobjekte zwischen den einzelnen Arbeitsdatenspeichern der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtungen syn- chronisiert werden, sondern nur diejenigen, die tatsächlich zur Ausführung der laufenden Programme auf den unterschiedlichen Datenverarbeitungseinrichtungen notwendig sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren herrscht folglich nicht zu jedem Zeitpunkt eine völlige Kohärenz der Inhalte der einzelnen Ar- beitsdatenspeicher, d. h. dass eine Abweichung der Inhalte von Datenobjekten in Arbeitsdatenspeichern unterschiedlicher Datenverarbeitungseinrichtungen toleriert wird, solange diese Abweichungen für die Ausführung der Programme nicht von negativer Bedeutung sind.

Im Rahmen der Erfindung können von den Programmen unterschiedliche Aufforderungen generiert werden, um die jeweilige Speicherverwaltungseinrichtung zur Synchronisierung von Datenobjekten zwischen den einzelnen Datenverarbeitungseinrich- tungen in unterschiedlicher Weise zu veranlassen.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist hierzu vorgesehen, dass beim Starten eines der Programme eine erste Aufforderung erzeugt wird, die eine Angabe über von dem Programm zu nut- zende Datenobjekte umfasst, und diese erste Aufforderung die jeweilige Speicherverwaltungseinrichtung dazu veranlasst, die angegebenen Datenobjekte zwischen den Datenverarbeitungseinrichtungen zu synchronisieren. Gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform ist folglich vorgesehen, dass beim Starten eines Programms, also zum Beginn seiner Ausführung, von dem Programm diejenigen Datenobjekte festgelegt werden, die für den Betrieb des Programms notwen^¬ dig sein werden. Diese Auswahl wird im Rahmen der ersten Aufforderung an die Speicherverwaltungseinrichtung der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtung abgegeben und veranlasst diese, eine einmalige Synchronisierung der ausgewählten Da- tenobjekte mit den Arbeitsdatenspeichern der einzelnen Datenverarbeitungseinrichtungen vorzunehmen. Der Synchronisie- rungsaufwand, d. h. die Anzahl der zu übertragenden Datenob^¬ jekte, wird hierbei einerseits dadurch gering gehalten, dass von dem Programm nur bestimmt Datenobjekte zur Synchronisie- rung ausgewählt werden und somit nicht alle Datenobjekte zwi^¬ schen den Datenverarbeitungseinrichtungen abgeglichen werden müssen. Zum Anderen kann der Synchronisierungsaufwand dadurch gering gehalten werden, dass die Synchronisierung üblicherweise nur einmalig beim Starten des Programms erfolgt und nicht - wie beim Stand der Technik - kontinuierlich durchgeführt wird.

Alternativ oder zusätzlich sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass beim Ausführen eines der Programme eine zweite Aufforderung dann erzeugt wird, wenn von dem Programm eine Veränderung eines gemeinsam genutzten Datenobjektes durchgeführt wird, und diese zweite Aufforderung die jeweilige Speicherverwaltungs^¬ einrichtung dazu veranlasst, das jeweilige veränderte Daten- Objekt zwischen den Datenverarbeitungseinrichtungen zu synchronisieren .

Auf diese Weise kann ein Programm selbst die Synchronisierung eines von ihm geänderten Datenobjektes mit anderen Datenver- arbeitungseinrichtungen veranlassen. Eine Synchronisierung findet auch hier nicht kontinuierlich, sondern initiiert durch das jeweilige Programm statt. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä^¬ ßen Verfahrens sieht alternativ oder zusätzlich vor, dass eines der Programme eine dritte Aufforderung erzeugt, die eine Angabe über von dem Programm ausgewählte Datenobjekte um- fasst, und diese dritte Aufforderung die jeweilige Speicher^¬ verwaltungseinrichtung dazu veranlasst, jeweils bei einer Änderung eines der ausgewählten Datenobjekte auf einer der Datenverarbeitungseinrichtungen dieses Datenobjekt zwischen den Datenverarbeitungseinrichtungen zu synchronisieren.

Unter Nutzung dieser dritten Aufforderung kann sich ein Programm sozusagen für bestimmte Datenobjekte registrieren und damit quasi eine Art „Daten-Abonnement" abschließen, um je^¬ weils bei einer Änderung eines der ausgewählten Datenobjekte auf einer der Datenverarbeitungseinrichtungen den eigenen Arbeitsdatenspeicher entsprechend zu aktualisieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä^¬ ßen Verfahrens sieht vor, dass lokal auf den Datenverarbei- tungseinrichtungen jeweils mindestens zwei Programme ausführ^¬ bar sind, die bei ihrer Ausführung auf einen gemeinsamen Bereich des Arbeitsdatenspeichers zugreifen.

Hierdurch kann ein hocheffizientes Datenverarbeitungssystem geschaffen werden, bei dem nicht nur Programme unterschiedli^¬ cher Datenverarbeitungseinrichtungen auf gemeinsam genutzte Datenobjekte zugreifen, sondern auch lokal auf einer Datenverarbeitungseinrichtung mehrere Programme durch Nutzung derselben Adressbereiche im Arbeitsdatenspeicher auf dieselben Datenobjekte zugreifen können. Durch diese Verknüpfung eines lokalen Shared-Memory Prinzips und eines verteilten Shared- Memory Prinzips wird eine sehr effiziente Nutzung gemeinsamer Datenobjekte gewährleistet. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä^¬ ßen Verfahrens sieht zudem vor, dass jede Speicherverwal^¬ tungseinrichtung eine Nachschlagetabelle verwaltet, in die als Reaktion auf die jeweilige Aufforderung Einträge aufge- nommen werden, die einen Verweis auf ein gemeinsam genutztes Datenobjekt sowie einen Zeitstempel der letzten Änderung die^¬ ses Datenobjektes durch die jeweilige Datenverarbeitungsein^¬ richtung umfassen, und die Einträge der jeweiligen Nachschlagetabelle zwischen den Speicherverwaltungseinrichtungen der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtungen ausgetauscht werden .

Durch die Verwendung solcher Nachschlagetabellen in allen Speicherverwaltungseinrichtungen kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders aufwandsarm und effizient durchgeführt werden. Dadurch, dass der Inhalt der Nachschlagetabellen, der die von den einzelnen Programmen generierten Aufforderungen widerspiegelt, zwischen den Speicherverwaltungseinrichtungen ausgetauscht wird, können die Speicherverwaltungseinrichtungen durch Nutzung dieser Nachschlagetabellen eine Synchronisierung genau derjenigen Datenobjekte zwischen den Datenverarbeitungseinrichtungen vornehmen, die für die aktuell auf den Datenverarbeitungseinrichtungen ausgeführten Programme wesentlich sind.

Konkret kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass von den Datenverarbeitungseinrichtungen empfangene Einträge von Nachschlagetabellen anderer Speicherverwaltungseinrichtungen in die Nachschlagetabelle der eigenen Speicherverwaltungseinrichtung aufgenommen werden.

Hierdurch werden die eigenen lokalen Nachschlagetabellen immer an den Inhalt der empfangenen Nachschlagetabellen ange- passt, so dass eine dynamische Nachführung des Inhalts der Nachschlagetabellen zur Verwaltung der jeweiligen Arbeitsdatenspeicher stattfinden kann.

In diesem Zusammenhang ist ferner vorgesehen, dass die Einträge der jeweiligen Nachschlagetabellen zwischen den Spei- cherveraltungseinrichtungen der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtungen als Broadcast-Nachrichten übertragen werden . Durch die Verwendung von Broadcast-Nachrichten, also Nachrichten, die von einem Sender an mehrere beliebige Empfänger versendet werden, können ohne großen Aufwand zur Administra^¬ tion Nachrichten versandt werden und auch neu hinzugekommene Datenverarbeitungseinrichtungen ohne die Notwendigkeit der Anmeldung im Netzwerk mit den Informationen aus den Nachschlagetabellen versorgt werden.

Die oben genannte Aufgabe wird auch durch eine Datenverarbei^¬ tungseinrichtung mit einem Arbeitsdatenspeicher zum Abspeichern von Datenobjekten und einer Speicherverwaltungseinrichtung zur Verwaltung des Arbeitsdatenspeichers gelöst, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein solches Programm auszuführen, das bei seiner Ausführung auf mindestens ein mit einem Programm einer anderen Datenverarbeitungseinrichtung gemeinsam genutztes Datenobjekt zugreift, und wobei die Speicherverwaltungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Inhalt des gemeinsam genutzten Datenobjekts zwi^¬ schen der Datenverarbeitungseinrichtung und der anderen Datenverarbeitungseinrichtung zu synchronisieren. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Speicherverwaltungseinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer der voranste^¬ hend beschriebenen Ausführungsformen eingerichtet ist.

Ebenso wird die Aufgabe durch ein Datenverarbeitungssystem mit zumindest zwei entsprechenden Datenverarbeitungseinrichtungen gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend im Folgenden anhand von Aus^¬ führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein verteiltes Datenverarbeitungssystem gemäß dem

Stand der Technik,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines verteilten Daten^¬ verarbeitungssystems . Figur 2 zeigt ein verteiltes Datenverarbeitungssystem 20, das beispielhaft drei Datenverarbeitungseinrichtungen 21a, 21b, 21c umfasst. Am Beispiel der Datenverarbeitungseinrichtung 21a soll der grundsätzliche Aufbau einer solchen Datenverar- beitungseinrichtung in einem verteilten Datenverarbeitungssystem näher erläutert werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung 21a umfasst einen Arbeitsdatenspeicher 22, in dem beispielhaft Datenobjekte 23a, 23b, 23c und 23d vorgehalten wer^¬ den. Solche Datenobjekte können beispielsweise Datenarchive, Bibliotheken (sogenannte „Libraries") , Einstellungsdateien oder aktuelle Messdaten umfassen.

Der Arbeitsdatenspeicher 22 repräsentiert hierbei nicht den kompletten Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungseinrichtung 21a, sondern vielmehr lediglich den Bereich des Arbeitsspeichers 22, der für eine gemeinsame Nutzung von Datenobjekten vorgesehen ist.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 21a umfasst ferner eine Speicherverwaltungseinrichtung 24, die zur Verwaltung des Arbeitsdatenspeichers 22 dient und beispielsweise Zugriffe auf einzelne Datenobjekte regelt sowie die Synchronisierung der Datenobjekte mit den anderen Datenverarbeitungseinrichtungen 21b und 21c vornimmt. Mit der Datenverarbeitungseinrichtung 21a können ein oder mehrere Programme ausgeführt werden.

Hierzu weist die Datenverarbeitungseinrichtung 21a eine in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigte Rechenein^¬ richtung, beispielsweise einen Mikroprozessor, auf, mit der durch die Programme vorgegebene Datenverarbeitungsschritte durchgeführt werden. Beispielhaft sind in Fig. 2 zwei Pro^¬ gramme 25a und 25b gezeigt, die über Applikationsschnittstel^¬ len 26a und 26b auf eine Speicherverwaltungsschnittstelle 27 der Speicherverwaltungseinrichtung 24 zugreifen, um mit der Speicherverwaltungseinrichtung 24 den Zugriff auf einzelne Datenobjekte 23a, 23b, 23c, 23d in dem Arbeitsdatenspeicher 22 abzustimmen. Die Speicherverwaltungseinrichtung 24 weist ferner Synchronisierungsschnittstellen 28a und 28b auf, über die ein Datenaustausch mit entsprechenden Synchronisierungs- schnittsteilen der anderen Datenverarbeitungseinrichtungen 21b und 21c über zwischen den einzelnen Datenverarbeitungs^¬ einrichtungen 21a, 21b, 21c vorhandene (kabelgebundene oder drahtlose) Datenverbindungen, beispielsweise Netzwerkleitun- gen, stattfinden kann.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 21a kann neben den beschriebenen Komponenten noch weitere für Datenverarbeitungseinrichtungen übliche Bestandteile aufweisen, zu denen bei- spielsweise weitere Mikroprozessoren, weitere Arbeitsspei^¬ cher, Festplattenspeicher sowie Schnittstellen für Eingabegeräte (z.B. Maus, Trackball, Eingabestift, Tastatur) und Aus^¬ gabegeräte (z.B. Display bzw. Bildschirm) zählen, die gemeinsam zu einem vorgesehenen Betrieb einer Datenverarbeitungs- einrichtung beitragen. Da diese sonstigen Bestandteile die Arbeitsweise der Datenverarbeitungseinrichtungen 21a, 21b, 21c, 21d hinsichtlich der im Folgenden beschriebenen Datenverarbeitung in dem Datenverarbeitungssystem 20 nicht beeinflussen und außerdem dem Fachmann hinlänglich bekannt sind, wurde in Fig. 2 von einer expliziten Darstellung abgesehen.

Die anderen Datenverarbeitungseinrichtungen 21b und 21c entsprechen in ihrem Aufbau der beschriebenen Datenverarbeitungseinrichtung 21a.

Die Funktionsweise der verteilten Datenverarbeitung in dem Datenverarbeitungssystem 20 ist wie folgt: Anstelle einer Synchronisierung der in den Arbeitsdatenspeichern der einzelnen Datenverarbeitungseinrichtungen 21a, 21b, 21c vorgehalte- nen Datenobjekte 23a, 23b, 23c, 23d findet eine Synchronisie^¬ rung von Datenobjekten nur dann statt, wenn sie durch eine Aufforderung eines auf einer der Datenverarbeitungseinrichtungen 21a, 21b, 21c ausgeführten Programms veranlasst wird. Es werden folglich nicht ständig die Inhalte der Datenobjekte 23a, 23b, 23c, 23d zwischen den einzelnen Datenverarbeitungs^¬ einrichtungen 21a, 21b, 21c synchronisiert, so dass die Ar^¬ beitsdatenspeicher durchaus unterschiedliche Datenobjekte um^¬ fassen können. Um ein Datenobjekt zwischen den Datenverarbei- tungseinrichtungen 21a, 21b, 21c zu synchronisieren, generiert eines der auf einer der Datenverarbeitungseinrichtungen 21a, 21b, 21c ablaufenden Programme, beispielsweise das Pro^¬ gramm 25a eine entsprechende Aufforderung, die über die Ap- plikations-Schnittstelle 26a an die Speicherverwaltungs^¬ schnittstelle der Speicherverwaltungseinrichtung 24 übergeben wird. Diese Aufforderung veranlasst die Speicherverwaltungs^¬ einrichtung 24 der betrachteten Datenverarbeitungseinrichtung 21a dazu, eines oder mehrere Datenobjekte 23a, 23b, 23c, 23d mit den anderen Datenverarbeitungseinrichtungen 21b, 21c zu synchronisieren .

Von den Programmen können hierzu unterschiedliche Aufforde^¬ rungen generiert werden, die jeweils unterschiedliche Funkti- onsweisen einer Synchronisierung von Datenobjekten zur Folge haben. Die Speicherverwaltungseinrichtung 24 verwaltet zu diesem Zweck eine Nachschlagetabelle 29, in der Einträge über Datenobjekte abgelegt werden, die durch entsprechende Auffor^¬ derungen von den Programmen veranlasst worden sind. Die Ein- träge umfassen hierbei zumindest einen Verweis auf das ent^¬ sprechende Datenobjekt, beispielsweise in Form einer Angabe einer Speicheradresse des Datenobjektes, und einen Zeitstem^¬ pel, der die letzte Änderung des entsprechenden Datenobjektes angibt .

Am Beispiel des Programms 25a soll im Folgenden auf verschie^¬ dene Formen von Aufforderungen eingegangen werden. Die übrigen Programme sind entsprechend zu sehen. Bei dem Programm 25a kann es sich um ein typisches Programm einer Netzleit- stelle zur Steuerung und/oder Überwachung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes, beispielsweise um ein Programm zu Steuerung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes, ein Programm zur Auswertung von vergangenen Ereignissen in einem Energieversorgungsnetz oder ein Programm zur Berechnung von Abrechungsdaten von Stromkunden, die an ein Energieversorgungsnetz angeschlossen sind, handeln. Beim Start des Programms 25a kann dieses beispielsweise eine erste Aufforderung erzeugen, die über die Applikations- Schnittstelle 26a an die Speicherverwaltungsschnittstelle 27 der Speicherverwaltungseinrichtung 24 übermittelt wird. Diese erste Aufforderung umfasst eine Auswahl derjenigen Datenobjekte, die für den Betrieb des Programms 25a notwendig sind und die gemeinsam mit Programmen auf anderen Datenverarbei^¬ tungseinrichtungen 21b, 21c genutzt werden sollen. Beispielsweise kann diese erste Aufforderung die Datenobjekte 23a und 23b auswählen.

Veranlasst durch die erste Aufforderung werden in die Nachschlagetabelle 29 Einträge über die Datenobjekte 23a und 23b aufgenommen. Die erste Aufforderung veranlasst die Speicher- Verwaltungseinrichtung zudem dazu, eine Synchronisierung der ausgewählten Datenobjekte (hier also der beispielhaft ausge^¬ wählten Datenobjekte 23a, 23b) zwischen den Datenverarbei^¬ tungseinrichtungen 21a, 21b, 21c vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird die mit den Einträgen über die Datenobjekte 23a und 23b versehene Nachschlagetabelle 29 als Broadcast-Nachricht an die Datenverarbeitungseinrichtungen 21b und 21c übermittelt. Die Speicherverwaltungseinrichtungen dieser Datenverarbeitungseinrichtungen 21b und 21c umfassen entsprechende Nachschlagetabellen (in Fig. 2 der Übersichtlichkeit nicht darge- stellt) . Empfangen die anderen Datenverarbeitungseinrichtungen 21b und 21c die von der Datenverarbeitungseinrichtung 21a ausgesandte Nachschlagetabelle, so nehmen sie den Inhalt die^¬ ser Nachschlagetabelle in ihre eigenen Nachschlagetabellen auf und synchronisieren als Antwort auf den Empfang der Nach- Schlagetabelle die ausgewählten Datenobjekte (hier 23a und 23b) untereinander. Beispielsweise kann hierfür anhand der Zeitstempel, die in den Einträgen über die Datenobjekte in den einzelnen Nachschlagetabellen enthalten sind, ermittelt werden, welche Datenverarbeitungseinrichtung die jüngste Ver- sion der ausgewählten Datenobjekte besitzt, die daraufhin an die jeweils anderen Datenverarbeitungseinrichtungen zur Aufnahme in ihre Arbeitsdatenspeicher versandt werden. Durch das Programm 25a kann auch eine zweite Aufforderung generiert werden, die über die Applikations-Schnittstelle 26a an die Speicherverwaltungsschnittstelle 27 der Speicherver^¬ waltungseinrichtung 24 übermittelt wird. Diese zweite Auffor- derung wird während der Ausführung des Programms immer dann erzeugt, wenn ein Datenobjekt in dem Arbeitsdatenspeicher 22 verändert wird und die Veränderung durch Synchronisierung an die anderen Datenverarbeitungseinrichtungen 21b und 21c weitergegeben werden soll. Beispielsweise kann diese zweite Auf- forderung bezüglich solcher Datenobjekte generiert werden, zu denen seitens einer der anderen Datenverarbeitungseinrichtungen 21b bzw. 21c bereits eine erste Aufforderung generiert worden ist, d. h. für solche Datenobjekte, für die ein Pro^¬ gramm auf einer anderen Datenverarbeitungseinrichtung in sei- ner Startphase bereits Interesse angemeldet hat. Solche Da^¬ tenobjekte können leicht an entsprechenden Einträgen in der jeweiligen Nachschlagetabelle erkannt werden.

Schließlich kann durch das Programm 25a auch eine dritte Auf- forderung erzeugt werden, die die Speicherverwaltungseinrichtung 24 dazu veranlasst, bestimmte Datenobjekte zu synchroni^¬ sieren, sofern auf einer der anderen Datenverarbeitungseinrichtungen 21b, 21c das entsprechende Datenobjekt verändert wird. Mit anderen Worten können sich die Programme sozusagen als Abonnenten für Veränderungen bestimmter Datenobjekte registrieren. Hierzu wird wiederum ein entsprechender Eintrag in die Nachschlagetabelle 29 aufgenommen und an die Speicher^¬ verwaltungseinrichtungen der anderen Datenverarbeitungseinrichtungen per Broadcast-Nachricht übermittelt, so dass in den entsprechenden Nachschlagetabellen der anderen Datenverarbeitungseinrichtungen auch die Einträge über solche mittels der dritten Aufforderung ausgewählten Datenobjekte vorliegen und somit eine Synchronisierung bei einer Änderung durch eine der anderen Datenverarbeitungseinrichtungen erfolgt.

Durch diese Vorgehensweise, eine Synchronisierung durch ent^¬ sprechende Aufforderungen einzelner Programme gesteuert aus^¬ zuführen, muss nicht ständig eine Synchronisierung der Daten- Objekte zwischen den einzelnen Datenverarbeitungseinrichtungen 21a, 21b, 21c des Datenverarbeitungssystems 20 durchge^¬ führt werden, sondern es werden lediglich die tatsächlich für die aktuell ausgeführten Programme notwendigen Datenobjekte genau dann synchronisiert, wenn diese Programme um eine Syn^¬ chronisierung nachfragen. Durch die verringerte Datenübermittlungslast auf dem Netzwerk zwischen den einzelnen Datenverarbeitungseinrichtungen steigt gleichsam die Zuverlässigkeit der Übermittlung, Synchronisierung und die Geschwindig- keit, so dass die Effizienz der gesamten Datenverarbeitungs^¬ einrichtung verbessert wird.

Es kann zudem vorgesehen sein, dass auf einzelnen Datenverarbeitungseinrichtungen mehrere Programme auf dieselben Daten- Objekte zugreifen und somit die Arbeitsdatenspeicher 22 der einzelnen Datenverarbeitungseinrichtungen gleichzeitig ein lokales Shared-Memory System und auch ein verteiltes Shared- Memory System bilden. Zum Zwecke eines lokalen Shared-Memory Systems greifen die einzelnen Programme, beispielsweise die Programme 25a und 25b, auf in demselben Speicherbereich des Arbeitsdatenspeichers 22 vorliegende Datenobjekte gemeinsam zu; die Zugriffskontrolle und Verhinderung von Kollisionen wird durch die Speicherverwaltungseinrichtung 24 gewährleistet .

Das beschriebene Verfahren kann bei Datenverarbeitungssyste^¬ men mit mindestens zwei Datenverarbeitungseinrichtungen durchgeführt werden, wobei zudem die Anzahl der auf jeder Da^¬ tenverarbeitungseinrichtung ablaufenden Programme nicht auf zwei beschränkt ist. Ebenso sind die in Figur 2 gezeigten vier Datenobjekte lediglich beispielhaft zu verstehen, selbstverständlich können Systeme mit mehr oder weniger als vier gemeinsam genutzten Datenobjekten betrieben werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verarbeiten von Daten in einem verteilten Datenverarbeitungssystem (20), das aus mindestens zwei Daten- Verarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) besteht, die je^¬ weils einen Arbeitsdatenspeicher (22) zum Abspeichern von Datenobjekten (23a, 23b, 23c, 23d) sowie eine Speicherverwal^¬ tungseinrichtung (24) zur Verwaltung des Arbeitsdatenspeichers (22) aufweisen, wobei von den Datenverarbeitungsein- richtungen (21a, 21b, 21c) solche Programme (25a, 25b) ausge^¬ führt werden, die bei ihrer Ausführung auf mindestens ein von den Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) gemeinsam genutztes Datenobjekt (23a, 23b, 23c, 23d) zugreifen, und wo^¬ bei der Inhalt des gemeinsam genutzten Datenobjekts (23a, 23b, 23c, 23d) unter Nutzung der Speicherverwaltungseinrichtung (24) zwischen den Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) synchronisiert wird,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die Synchronisierung des gemeinsam genutzten Datenobjektes (23a, 23b, 23c, 23d) durch eine Aufforderung eines der ausge^¬ führten Programme (25a, 25b) ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- beim Starten eines der Programme (25a, 25b) eine erste Auf^¬ forderung erzeugt wird, die eine Angabe über von dem Programm zu nutzende Datenobjekte (z.B. 23a, 23b) umfasst, und

- diese erste Aufforderung die jeweilige Speicherverwaltungs^¬ einrichtung (24) dazu veranlasst, die angegebenen Datenobjek- te (23a, 23b) zwischen den Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) zu synchronisieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- beim Ausführen eines der Programme (25a, 25b) eine zweite Aufforderung dann erzeugt wird, wenn von dem Programm (25a, 25b) eine Veränderung eines gemeinsam genutzten Datenobjektes (z.B. 23a) durchgeführt wird, und - diese zweite Aufforderung die jeweilige Speicherverwal^¬ tungseinrichtung (24) dazu veranlasst, das jeweilige verän^¬ derte Datenobjekt (z.B. 23a) zwischen den Datenverarbeitungs^¬ einrichtungen (21a, 21b, 21c) zu synchronisieren.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- eines der Programme (25a, 25b) eine dritte Aufforderung er^¬ zeugt, die eine Angabe über von dem Programm (25a, 25b) aus- gewählte Datenobjekte (z.B. 23a, 23b) umfasst, und

- diese dritte Aufforderung die jeweilige Speicherverwal^¬ tungseinrichtung (24) dazu veranlasst, jeweils bei einer Änderung eines der ausgewählten Datenobjekte (z.B. 23a, 23b) auf einer der Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) dieses Datenobjekt (z.B. 23a, 23b) zwischen den Datenverar^¬ beitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) zu synchronisieren.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- lokal auf den Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b,

21c) jeweils mindestens zwei Programme (25a, 25b) ausführbar sind, die bei ihrer Ausführung auf einen gemeinsamen Bereich des Arbeitsdatenspeichers (22) zugreifen.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- jede Speicherverwaltungseinrichtung (24) eine Nachschlagetabelle (29) verwaltet, in die als Reaktion auf die Aufforde^¬ rung Einträge aufgenommen werden, die einen Verweis auf ein gemeinsam genutztes Datenobjekt (z.B. 23a) sowie einen Zeit^¬ stempel der letzten Änderung dieses Datenobjektes (z.B. 23a) durch die jeweilige Datenverarbeitungseinrichtung (21a, 21b, 21c) umfassen, und

- die Einträge der jeweiligen Nachschlagetabelle (29) zwi- sehen den Speicherverwaltungseinrichtungen (24) der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) ausgetauscht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- von den Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) empfangene Einträge von Nachschlagetabellen (29) anderer Speicherverwaltungseinrichtungen (24) in die Nachschlagetabelle (29) der eigenen Speicherverwaltungseinrichtung (24) aufgenommen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,

- die Einträge der jeweiligen Nachschlagetabellen (29) zwischen den Speicherveraltungseinrichtungen (24) der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) als Broad- cast-Nachrichten übertragen werden.

9. Datenverarbeitungseinrichtung (21a, 21b, 21c) mit

- einem Arbeitsdatenspeicher (22) zum Abspeichern von Datenobjekten (23a, 23b, 23c, 23d) und

- einer Speicherverwaltungseinrichtung (24) zur Verwaltung des Arbeitsdatenspeichers (22), wobei

- die Datenverarbeitungseinrichtung (21a, 21b, 21c) dazu eingerichtet ist, ein solches Programm (25a, 25b) auszuführen, das bei seiner Ausführung auf mindestens ein mit einem Pro^¬ gramm einer anderen Datenverarbeitungseinrichtung (21a, 21b, 21c) gemeinsam genutztes Datenobjekt (23a, 23b, 23c, 23d) zu- greift, und

- wobei die Speicherverwaltungseinrichtung (24) dazu eingerichtet ist, den Inhalt des gemeinsam genutzten Datenobjekts (23a, 23b, 23c, 23d) zwischen der Datenverarbeitungseinrichtung (21a, 21b, 21c) und der anderen Datenverarbeitungsein- richtung (21a, 21b, 21c) zu synchronisieren,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die Speicherverwaltungseinrichtung (24) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerich^¬ tet ist.

10. Datenverarbeitungssystem (20),

umfassend zumindest zwei Datenverarbeitungseinrichtungen (21a, 21b, 21c) gemäß Anspruch 9.