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公開番号2025098378
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2023214472
出願日2023-12-20
発明の名称多重系制御システム及び周期管理方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人信友国際特許事務所
主分類G06F 11/16 20060101AFI20250625BHJP(計算;計数)
要約【課題】専用のOS又はHW等を用いることなく、主系及び従系間におけるデータの一貫性を保てるようにする。
【解決手段】本発明の一態様の多重系制御システム100のリーダノードの多重実行基盤部12Aは、次周期に起床させるタスク及びタスクの起床要因に関して複数のノード間で合意形成することによって、各ノードにおける処理内容を一致化させ、フォロワノードの多重実行基盤部12B,12Cは、リーダノードにおけるタスクの起床要因と、自ノードにおける起床要因である起床要求要因とが不一致である場合、起床要求要因を主系ノードにおける起床要因に一致させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
１つの主系ノード及び複数の従系ノードのいずれかに割り当てられる複数のノードを含む多重系制御システムであって、
前記ノードは、
同じ入力が与えられた場合、同じ状態遷移を行い同じ出力を生成する一つ以上のタスクを周期的に実行する周期制御部と、
他ノードとの同期に関する制御を行う多重実行基盤部と、を備え、
前記主系ノードの前記多重実行基盤部は、次周期に起床させるタスク及び前記タスクの起床要因に関して複数のノード間で合意形成することによって、各ノードにおける処理内容を一致化させ、
前記従系ノードの前記多重実行基盤部は、前記主系ノードにおける前記タスクの起床要因と、自ノードにおける起床要因である起床要求要因とが不一致である場合、前記起床要求要因を前記主系ノードにおける起床要因に一致させる
多重系制御システム。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記タスクは、特定のイベントが発生した場合に次周期で実行されるイベント駆動タスクを含み、
前記従系ノードの前記多重実行基盤部は、前記イベント駆動タスクの起床要因がタイムアウト付きイベント待ちである場合であって、発生が期待されていた待ちイベントが発生しないまま所定の時間が経過したことによりタイムアウトが発生した場合、前記従系ノードの前記多重実行基盤部は、自ノードにおいてもタイムアウトが発生したものとみなすことにより、前記起床要求要因を前記起床要因に一致させる
請求項１に記載の多重系制御システム。
【請求項３】
前記従系ノードの前記多重実行基盤部は、前記イベント駆動タスクに対する前記起床要求の発生待ちの段階において待ちイベントが前記主系ノードで発生した場合、自ノードにおいても前記待ちイベントの発生を待ち、該待ちイベントが発生した場合に、前記イベント駆動タスクを後追いで実行することにより、前記起床要求要因を前記起床要因に一致させる
請求項２に記載の多重系制御システム。
【請求項４】
前記主系ノード及び前記従系ノードのそれぞれは、前記主系ノードにおける前記タスクの起床要因及び前記タスクに対する起床要求の発生の有無の情報、並びに、前記従系ノードにおける前記タスクの起床要求要因及び前記タスクに対する起床要求の発生の有無の情報を管理するタスク管理テーブルをさらに備え、
前記従系ノードの前記多重実行基盤部は、前記タスク管理テーブルに記載の情報に基づいて、前記起床要求要因を前記起床要因に一致させる
請求項３に記載の多重系制御システム。
【請求項５】
前記主系ノード及び前記従系ノードのそれぞれは、自ノードにおいて発生した起床要求及び前記起床要求に基づいて起床されるタスクとの対応情報を示す起床要求リストをさらに備え、
前記主系ノード及び前記従系ノードの前記多重実行基盤部は、自ノードにおいて発生した起床要求を前記起床要求リストに書き込み、周期の開始タイミングの到来時において、その周期で起床することが確定したタスクに関する情報を前記起床要求リストから削除して、前記タスク管理テーブルに転記する
請求項４に記載の多重系制御システム。
【請求項６】
前記主系ノードの前記多重実行基盤部は、次周期の周期番号、次周期の開始時刻に対応する仮想時刻、並びに、次周期に起床させる前記タスク及び前記タスクの起床要因が記された起床タスクリストを含む周期開始要求イベントを発生させ、
前記多重実行基盤部は、前記周期開始要求イベントに含まれる前記起床タスクリストに記載の内容に基づいて、前記起床要求リストの情報を更新する
請求項５に記載の多重系制御システム。
【請求項７】
前記イベントは、外部装置からメッセージを受信した場合に発生するメッセージ受信イベントを含み、
前記主系ノードの前記多重実行基盤部は、次周期向けの前記周期開始要求イベントと、その一つ前の前記周期開始要求イベントとの間において発生したメッセージ受信イベントに対応する受信メッセージを、該受信メッセージの受信対象のタスクに転送する
請求項６に記載の多重系制御システム。
【請求項８】
前記主系ノード及び前記従系ノードの前記多重実行基盤部は、前記主系ノードにおける前記周期開始要求イベントの発生に先立って、前記起床要求リストを他ノードにブロードキャストする
請求項６に記載の多重系制御システム。
【請求項９】
前記主系ノードの前記多重実行基盤部は、前記主系ノード及び前記従系ノードの異なる組み合わせを、前記ノードの過半数分生成し、前記組み合わせにおける前記主系ノード及び前記従系ノードの両方において起床要求が発生している前記タスクを、ブロードキャストによって共有された前記起床要求リストより抽出し、前記タスク及び前記タスクに掛かった起床要求の情報を用いて、前記周期開始要求イベントに含める前記起床タスクリストを生成する
請求項８に記載の多重系制御システム。
【請求項１０】
前記主系ノード及び前記従系ノードの前記多重実行基盤部は、前記主系ノードにおける前記周期開始要求イベントの発生に先立って、前記起床要求リスト及び前記起床要求の発生時刻の情報を他ノードにブロードキャストし、あるタスクにおいて、最も早く前記起床要求が発生した時刻からの経過時間が所定時間以上経過しても起床要求が掛かっていないノードを、異常ノードとして、前記主系ノード及び前記従系ノードよりなるクラスタから除外する
請求項９に記載の多重系制御システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重系制御システム及び周期管理方法に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、主系ノードに障害が発生した場合に従系ノードを新たな主系ノードに切り替えることが可能な多重系制御システムが知られている。特許文献１には、主系及び従系の両系において実施されるタスク群の実行順序を一致させる同期化タスク群制御機能を用いることにより、主系及び従系の両ノードの同期動作を可能とする二重系計算機システムが開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、主系及び従系の両ノードが同期して動作するため、障害の発生時に従系ノードを新たな主系ノードに切り替える場合にも、一貫性が保証された状態におけて切り替えを実施することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第１２６４３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、アセットライト化、ＢＣＰ（Business Continuity Plan）対応等を目的とした、多重系制御システムのクラウドリフトの要望が高まりつつある。しかし、多重系制御システムが専用のＯＳ（Operating System）や専用のＨＷ（Hard Ware）を用いて構成されている場合、多重系制御システムをそのままクラウド環境に移行することはできない。
【０００５】
特許文献１に記載の二重系計算機システムにおいては、専用のＯＳやＨＷなどは使用されていないが、従系の計算機の主系の計算機への切り替えが行われる場合に、処理途中のタスクがある場合には処理終了を待ち、処理が終了した時点でタスクの動作を停止させる制御が行われる。そして、主系の計算機のメモリに保存された情報を従系の計算機にコピーし、該コピーが完了した後に二重化運転が開始される。すなわち、従系の計算機の主系の計算機への切り替えの実施時においては、二重化計算機システムにおけるリアルタイム性は損なわれてしまう。
【０００６】
一方、複製されたログを管理するためのコンセンサスアルゴリズムであるＲａｆｔによれば、リアルタイム性を維持しつつ、主系及び従系間におけるデータの一貫性を確保した、信頼度の高い多重系制御システムを構築することができる。しかし、Ｒａｆｔは、リクエスト－レスポンス型のやりとりによって主系及び従系間におけるデータの一貫性を保つアルゴリズムである。したがって、例えば、タイマ等に基づいて各ノードで発生する内部イベント等を契機として駆動するタスク等を扱うシステムに、Ｒａｆｔを単純に適用することはできない。
【０００７】
本発明は、上記の状況を考慮してなされたものである。本発明の目的は、内部イベントを契機として駆動するタスクを扱う多重系制御システムにおいて、専用のＯＳ又はＨＷ等を用いることなく、主系及び従系間におけるデータの一貫性を保てるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る多重系制御システムは、１つの主系ノード及び複数の従系ノードのいずれかに割り当てられる複数のノードを含む多重系制御システムである。ノードは、同じ入力が与えられた場合、同じ状態遷移を行い同じ出力を生成する一つ以上のタスクを周期的に実行する周期制御部と、他ノードとの同期に関する制御を行う多重実行基盤部と、を備える。そして、主系ノードの多重実行基盤部は、次周期に起床させるタスク及びタスクの起床要因に関して複数のノード間で合意形成することによって、各ノードにおける処理内容を一致化させる。また、従系ノードの多重実行基盤部は、主系ノードにおけるタスクの起床要因と、自ノードにおける起床要因である起床要求要因とが不一致である場合、起床要求要因を主系ノードにおける起床要因に一致させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の少なくとも一態様によれば、内部イベントを契機として駆動するタスクを扱う多重系制御システムにおいて、専用のＯＳ又はＨＷ等を用いることなく、主系及び従系間におけるデータの一貫性を保てるようになる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第１の実施形態に係る多重系制御システムの機能構成例を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係る計算機の機能的構成の例を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係る多重系制御システムを構成する各計算機のハードウェア構成例を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係るタスク群の構成例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る合意形成を要するイベントの種類の例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る周期開始要求イベントの構成例を示す図である。
本発明の一実施形態に係るイベントログの構成例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る起床要求の種類の例を示す図である。
本発明の一実施形態に係るタスク管理テーブルの構成例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る起床要求リストの構成例を示す図である。
本発明の第１の実施形態に係る周期管理処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第１の実施形態に係る次周期準備処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第１の実施形態に係るタスク管理テーブル更新処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第１の実施形態に係るメッセージ受信処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第１の実施形態に係る起床要求受け付け処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第１の実施形態に係るタスク実行処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第１の実施形態に係る起床要因一致化処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態に係るタイムアウト付きイベント待ちＡＰＩ呼び出し処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態に係るタスクの起床要求の発生契機の例を示す図である。
本発明の第１の実施形態に係るイベント又はタイムアウト発生待ち処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第１の実施形態に係るリーダノード及びフォロワノード間における同期化処理の手順の例を示すシーケンス図である。
本発明の第１の実施形態に係るタイムアウト無しイベントの待ちイベント発生待ち中に発生した起床要因不一致の解消方法の例を示す図である。
本発明の第１の実施形態に係るタイムアウト付きイベントの待ちにおいて、リーダノードでは待ちイベントが発生し、一部のフォロワノードではタイムアウトが発生した場合において行われる、起床要因不一致の解消処理の手順の例を示すシーケンス図である。
本発明の第１の実施形態に係るタイムアウト付きイベントの待ちにおいて、リーダノードではタイムアウトが発生し、フォロワノードでは待ちイベントが発生した場合における、起床要因不一致解消処理の手順の例を示すシーケンス図である。
本発明の第２の実施形態に係る起床要求リストの事前共有処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第２の実施形態に係る事前共有された起床要求リストからの起床タスクリストを決定する具体例を示す図である。
本発明の第２の実施形態に係る起床タスクリスト生成処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第２の実施形態に係る持ち越し処理の手順の例を示すフローチャートである。
本発明の第２の実施形態の実施例２に係る処理の対象となる事象の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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