JP2767831B2

JP2767831B2 - 共有デバイスのアクセス管理方式

Info

Publication number: JP2767831B2
Application number: JP25063188A
Authority: JP
Inventors: 宏之小倉; 欣司森; 克己河野; 靖雄鈴木; 昌之織茂
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-10-04
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: JPH0296868A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、共有デバイスのアクセス管理方式に関し、
特にCPUダウン時、すなわち、CPU停止時または障害発生
時（以下、本明細書では「CPUダウン時」という）にお
けるスムーズなバックアップに好適な共有デバイスのア
クセス管理方式、および、共有メモリを通しての障害波
及の防止に好適な共有デバイスのアクセス管理方式に関
するものである。

〔従来の技術〕

例えば、従来の共有メモリへのアクセス管理方式にお
いては、共有メモリのある領域へ１つのCPUがアクセス
する場合、まず、他のCPUのアクセスを防止するよう、
ロックをかけてから読出し・更新等の作業を行い、終了
後、当該CPUがそのロックを解除して初めて、他のCPUの
同領域へのアクセスが可能となるようにして、競合問題
を解決していた。

なお、この種の方式に関連するものとしては、例え
ば、ブリッグス他：「コンピュータ・アーキテクチャ・
アンド・パラレル・プロセッシング（1984）」（Briggs
et al.:“Computer Architecture and Parallel Proce
ssing"）の記載が参照できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、あるメモリ領域へアクセス中のCPU
が停止または障害発生した場合、当該CPUがかけたロッ
クのため、当該メモリ領域への他CPUによるアクセスが
不可能になってしまうという問題があった。また、上記
従来技術は、あるメモリ領域へアクセス中のCPUが暴走
し、当該領域のメモリ内容を破壊した場合、当該領域の
データを利用する他のCPUの処理が不可能になってしま
うという問題があった。

更に、同様の問題は、共有メモリへのアクセス管理に
限らず、共有デバイスへのアクセス管理全般に関して存
在するものである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、従来の技術による上述のような問題を
解消し、CPUによるロックを行うことなしに、競合問題
を解決可能とする共有デバイスのアクセス管理方式、お
よび、共有デバイスを通しての障害の波及を防止可能と
する共有デバイスのアクセス管理方式を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、複数のCPUと複数のデバイスを
有し、該複数のデバイスのいずれもが二つ以上のCPUと
接続されて構成されるシステムにおいて、前記複数のデ
バイスを複数のグループに分割し、各グループを前記各
CPU毎の専用グループとして、該グループを占有するCPU
がダウンするか、または、該グループに属するデバイス
との接続に異常が生じた場合に限り、当該グループまた
は当該グループに属するデバイスへのアクセス権が、所
定の他のCPUに生じるようにしたことを特徴とする共有
デバイスのアクセス管理方式、および、前記共有デバイ
スが共有メモリである場合に、該共有メモリを複数のエ
リアに分割し、分割した共有メモリの各部分を前記各CP
U毎の専用領域として、該領域を専有するCPUがダウンし
た場合に限り、当該領域へのアクセス権を、所定の他の
CPUに生じるようにするとともに、前記複数のCPUの内部
メモリに前記共有メモリの複製を持たせて、メモリ書込
み時に前記専用領域と前記複製とに同一内容を書込み、
読出し時には前記専用領域内データと前記複製内データ
とを比較し、不一致がある場合は、前記共有メモリの内
容が破壊されたと判断し、前記複製に基づいて当該領域
を復旧することを特徴とする共有デバイスのアクセス管
理方式によって達成される。

〔作用〕

各CPUは、共有メモリ上の専用領域および他CPUがダウ
ンした際アクセス権を得られる領域（バックアップ領
域）を記憶しており、通常稼動時は、各CPUは、自分の
専用領域しかアクセスしないように構成されている。た
だし、他のCPUがダウンし、かつ、該CPUのダウンにより
新たにアクセス権を得られる領域が存在する場合に限
り、該領域へのアクセスを行うように動作する。なお、
ダウン状態から回復したCPUは、他の全CPUからの了解信
号（アクセス権放棄信号）を受けて初めて、共有メモリ
へのアクセスを行い、専用領域およびバックアップ領域
をコピーして処理を行う。

また、通常動作状態において、書込み時は両者に同一
内容を書込み、読出し時には内部メモリの内容のみを読
出すように動作する。このため、他CPUにより共有メモ
リが破壊されても、通常動作には支障が生ずることはな
い。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図は本発明の一実施例を示すシステム構成図であ
る。図において、１は共通バスで結ばれた４つのブロッ
クから成る共有メモリ（GM）、21〜28は該共有メモリ１
の各ブロックを理論的に２つに分割して得られた80つの
小ブロック（M1〜M8）を示す。これら小ブロックM1〜M8
には、それぞれ128台の端末についての個別対応データ
が納められている。また、31〜34はCPU（P1〜P4）を示
しており、これらのCPU31〜34は、４で示すリング型ネ
ットワークに接続されている。

５（51〜51024）で示す1024台の端末もまた、上記リ
ング型ネットワーク４に接続されており、それぞれの端
末は、このネットワークを通して前記CPUと通信可能に
構成されている。

動作について述べる前に、いくつか用語を設ける。ま
ず、各CPUがアクセス権を持つ共有メモリ１内の領域を
「担当領域」と呼ぶ。また、その領域内に個別対応デー
タを持つ端末を「担当端末」と呼ぶ。更に、各CPUの専
用領域，バックアップ領域を、第３図に示すように定義
する。

上述のように構成されている本実施例の動作を以下、
第１図の動作フローに従って説明する。

最初に、通常時の動作について説明する。このとき、
各CPUの担当領域は専用領域に等しく、各端末は、それ
ぞれ、自分を担当端末に持つCPUを介して前記共有メモ
リ１内の個別データにアクセスし、業務を行う（ステッ
プ81〜83）。

次に、CPUダウン時の動作を、CPU（P2）32がダウンし
た場合を例に説明する。各CPUはネットワーク４を介し
て、相互監視を行っているので、上記CPU（P2）32がダ
ウンしたことは他のCPUの知るところとなる（ステップ8
1）。そこで、各CPUは自らのバックアップ領域を調べて
（ステップ84）、その中に、ダウンしたCPUの担当領域
に含まれるものがあれば（ステップ85）それを自分の担
当領域に含める（ステップ86〜87）。上述の例では、CP
U（P1）31が小ブロックM3を、CPU（P3）33が小ブロック
M4を担当領域に加えることになる。以後、CPU（P2）32
を介して業務を行っていた端末は、CPU（P1）31またはC
PU（P3）33を介して業務を続行することになる。この場
合の状況を第４図に示した。なお、第４図において、記
号61〜610はアクセスの関連を示している。

次に、上に示した例で、CPU（P2）32が回復したとき
の動作を述べる。先に示したと同様に、相互監視により
CPU（P2）32が回復したことを知ったCPU（P1）31または
CPU（P3）33は、それぞれ、小ブロックM3およびM4への
アクセスを止め、ステップ88〜90で、サービス再開が可
能である旨を示すメッセージ（回復了解信号）７を、CP
U（P2）32へ送る。これを受けて初めて、CPU（P2）32は
従来通りの端末へのサービスを再開する。この場合の状
況を第５図に示した。第５図において、記号61〜68はア
クセスの関連を示している。

なお、ダウンしたCPU（P2）32が回復しないうちに、
更に別のCPUがダウンしたような場合には（ステップ9
1）、前述の、CPU（P2）32がダウンした場合と同様の処
理（ステップ84以降）が行われることになる。

上記実施例によれば、1CPUダウン時、または特定の2C
PU（例えば、CPU（P2とP4））ダウン時にも、全端末へ
のサービスが続行できるという効果がある。なお、共有
メモリを利用するため、バックアップ時においても、ア
クセスが低速化することはない。なお、実際には、次の
条件が満足されていることが必要である。

（１）各CPUの扱う、データ同志の独立性が高いこと（２）1CPUの扱うデータを、他のCPUが利用してもサー
ビスに差支えないこと次に、本発明の他の実施例を第６図に基づいて説明す
る。本実施例は、特許請求の範囲（請求項）４項に対応
するものである。

第６図において、記号1,21〜28,31〜34,4,51〜51024
は第２図に示したと同じ構成要素を示している。共有メ
モリ１の各小ブロック（M1〜M8）21〜28には、それぞれ
128台の端末についての個別対応データが納められてい
る。

第２図に示した構成との相異は、各CPU31〜34が、各
々の専用領域およびバックアップ領域のコピーを保持し
ている点であり、第６図中の41〜44がこれに当たる。な
お、これらを、各CPUのプライベートファイル（PF）と
呼び、そこに個別データを置いている端末を「可担当端
末」と呼ぶ。

以下、本実施例の動作を第７図〜第９図に示すフロー
チャートに従って説明する。

最初に、通常時の端末サービスについて説明する。こ
のとき、各CPUの担当領域は専用領域に等しい。各端末
からの処理要求は、端末番号，処理内容からなるメッセ
ージとして、全CPUに受信される。これに対する各CPUの
動作は、第８図のフローチャートに示す通りである。

可担当端末であって、担当端末でないものからの処理
要求ならば（ステップ201〜203）、PS更新処理のみを行
い、結果は返さない（ステップ207）。担当端末からで
あれば、共有メモリ（GM）１およびPSの双方にアクセス
して比較を行い、不一致があれば（ステップ204）、PF
の該当データを共有メモリへコピーしてから、所定の処
理を双方に行い（ステップ206）、終了後、当該端末へ
結果を報知する（ステップ210）。なお、第６図には、
共有メモリ１の小ブロック（M3）23にデータを持つ端末
51からの処理要求の流れが記号71で、同端末を担当に持
つCPUからの結果報知の流れが記号72で、それぞれ、表
わされている。

次に、CPUダウン時の動作を、先の実施例と同様に、C
PU（P2）32がダウンした場合を例に説明する。各CPUは
ネットワーク４を介して、相互監視を行っているので、
上記CPU（P2）32がダウンしたことは他のCPUの知るとこ
ろとなる（ステップ101）。そこで、各CPUは自らのバッ
クアップ領域を調べ（ステップ84）、その中にダウンし
たCPUの担当領域に含まれるものがあれば（ステップ10
8）それを自分の担当領域に含める（ステップ109）。上
述の例では、CPU（P1）31が小ブロックM3を、CPU（P3）
33が小ブロックM4を担当領域に加えることになる。

以後、それまでCPU（P2）32から処理結果を受けてい
た端末は、CPU（P1）31またはCPU（P3）33からの処理結
果を受けることになる。この場合の状況を第10図に示し
た。なお、第６図に記号71,72で示した流れは、第10図
においては記号73,74で示すように変わる。

なお、CPU（P2）32がダウン前に共有メモリ（GM）１
をソフト的に破壊していた場合は、CPU（P1）31またはC
PU（P3）33が端末要求を処理するが、この場合は、前述
の如く、共有メモリ（GM）1,PFのデータに不一致が生ず
ることにより検知され（ステップ204）、破壊されたデ
ータは、PFを基に復旧される（ステップ206）。

次に、上に示した例で、CPU（P2）32が回復したとき
の動作を述べる。前述の如く、相互監視によりCPU（P
2）32が回復したことを知った他CPUは、それぞれ、共有
メモリへのアクセスを抑止し（ステップ113）、ステッ
プ114で、ネットワークに共有メモリへのアクセスを抑
止したことを示すメッセージ（GMアクセス抑止メッセー
ジ）を流す。これを全他CPUから受けて初めて、CPU（P
2）32は共有メモリにアクセスし、PFを復旧させる（ス
テップ103）。なお、共有メモリアクセス抑止中のCPU
は、共有メモリアクセス抜きで、通常の端末サービスを
行う。この場合の動作フローを第９図に示した。

CPU（P2）32は、通常の稼動状態に戻った旨を示すメ
ッセージ（PF回復メッセージ）をネットワークに流す
（ステップ105）。これを受信した他CPUは、それぞれ、
再び自分の担当領域へのアクセスを開始し、システムは
元に戻る。

なお、第11図において、75〜77はアクセス抑止メッセ
ージ、78〜711は共有メモリからCPU（P2）32のPFへのデ
ータの流れ、また、712はPF回復メッセージを表わして
いる。

本実施例によれば、1CPUダウン時、または特定の2CPU
（例えば、CPU（P2とPS））ダウン時にも、全端末への
サービスが続行できるという効果がある。なお、共有メ
モリを利用するため、回復したCPU内の個別対応ファイ
ルを高速に復旧できるという効果がある。

次に、前述の各実施例に示した如く、端末自身にネッ
トワーク通信機能を持たせてCPUと端末を同一のネット
ワークに接続する代りに、CPUと端末間の通信制御を行
うユニット（CCU）を用いる例を示す。この場合には、
上記CCUが共有デバイスとなる。

この場合のシステム構成図を、第12図に示す。図中、
記号1,31〜34,51〜51024は第２図に示したと同じ構成要
素を示しており、8a〜8hはCCU（通信制御ユニット）を
示している。なお、前述のブロック化された共有メモリ
およびネットワークは、第12図では示されていないが、
端末は、個別対応データを持つもの毎に、各ブロックに
グループ分けされ、同グループ毎に上記CCUに接続され
ているものとする。また、前述の実施例において定義し
た「担当領域」，「担当端末」等の用語に対応して、次
の用語を定義する。

各CPUについて、回線に接続されているCCUを「可担当
CCU」、その処理要求に対して処理結果を返すCCUを「担
当CCU」と呼ぶ。また、「専用CCU」，「バックアップCC
U」を、第13図に示す如く定め、このテーブル（割当て
テーブル）全体を、各CPUが持つものとする。

この場合の、正常時のシステムの動作は次の通りであ
る。各CPUの可担当CCUは、専用CCUのみであり、他CPUが
ダウンしたときの動作および回復したときの動作は、先
に示した共有メモリブロックに対する動作と同様であ
る。すなわち、CPUダウン時には、各CPUは上記割当テー
ブルを参照して、ダウンしたCPUの担当CCUが自CPUの可
担当CCUに含まれていれば、該CCUを担当CCUに含める。

CCUの動作は、次の通りである。CCUが端末からの処理
要求を受付けると、まず、その信号を受付け番号と自CC
U番号とを付して、接続されている2CPUの双方に向けて
送信する。各々のCPUは、受信したデータが担当CCUから
のものであれば処理結果を該CCUへ返し、そうでなけれ
ば返さない。第12図において、端末51からの処理要求の
流れを記号713で、処理結果の流れを記号714で示す。

次に、CPUとCCU間の回線に障害が生じたときの動作を
説明する。例として、CPU（P1）31,CCU8a間の回線に障
害が生じた場合を考える。この場合、CPU（P1）31は、
自CPU番号と回線障害の生じた相手CCU番号から成る障害
情報メッセージをブロードキャストする。これを受けた
他のCPUは、それぞれ、前述の割当テーブルを参照し、
当該CCUが、自CCUの可担当CCUに含まれていれば、該CCU
を担当CCUに含める。この例では、CCU8aへのサービス
は、以後、CPU（P4）34によって行われることになる。
この場合の処理結果の流れを、第14図に、記号715で示
した。

上記実施例によれば、先に示した実施例の如く端末自
身にネットワーク通信機能を持たせることなく、同様の
サービス連続性を保持でき、システム製造コストを低減
できるという効果がある。

なお、上記各実施例は、一例として示したものであ
り、本発明はこれらに制約されるものではないことは言
うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、CPUによるロ
ックを行うことなしに、競合問題を解決可能とする共有
メモリのアクセス管理方式、および、共有メモリを通し
ての障害の波及を防止可能とする共有メモリのアクセス
管理方式を実現できるという顕著な効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す動作フローチャート、
第２図は実施例のシステム構成図、第３図は各CPUの専
用領域，バックアップ領域の定義例を示す図、第４図は
1CPUダウン時におけるアクセス権の移動を説明する図、
第５図はダウンしたCPU回復時におけるアクセス権の移
動を説明する図、第６図は本発明の他の実施例を示すシ
ステム構成図、第７図〜第９図は実施例の動作フローチ
ャート、第10図は1CPUダウン時における動作を説明する
図、第11図はダウンしたCPU回復時における動作を説明
する図、第12図は本発明の更に他の実施例を示すシステ
ム構成図、第13図は各CCUの専用領域，バックアップ領
域の定義例を示す図、第14図は１回線障害発生時におけ
る動作を説明する図である。 1:共有メモリ（GM）、21〜28:共有メモリ１の小ブロッ
ク（M1〜M8）、31〜34:CPU（P1〜P4）、4:リング型ネッ
トワーク、41〜44:PF、５（51〜51024）：端末、7:回復
了解信号、71,73:端末からの処理要求の流れ、72および
74:CPUからの処理結果報知の流れ、75〜77:アクセス抑
止メッセージ、78〜711:データの流れ、712:回復メッセ
ージ、713:処理要求の流れ、714,715:処理結果の流れ、
8a〜8h:CCU。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河野克己神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者鈴木靖雄神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者織茂昌之神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (56)参考文献特開平１−251158（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−101665（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−260349（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−76466（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−264355（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06F 15/163

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のCPUと複数のデバイスを有し、該複
数のデバイスのいずれもが二つ以上のCPUと接続されて
構成されるシステムにおいて、前記複数のデバイスを複
数のグループに分割し、各グループを前記各CPU毎の専
用グループとして、該グループを占有するCPUがダウン
するか、または、該グループに属するデバイスとの接続
に異常が生じた場合に限り、当該グループまたは当該グ
ループに属するデバイスへのアクセス権が、所定の他の
CPUに生じるようにしたことを特徴とする共有デバイス
のアクセス管理方式。
【請求項２】前記ダウン状態または接続異常状態から回
復したCPUの所定グループへのアクセスが、現在アクセ
ス権を有する他のCPUからのアクセス権放棄信号を受け
て初めて開始されることを特徴とする請求項１記載の共
有デバイスのアクセス管理方式。
【請求項３】前記デバイスがブロック分割された共有メ
モリであることを特徴とする、請求項１または２記載の
共有デバイスのアクセス管理方式。
【請求項４】複数のCPUと複数のデバイスを有し、該複
数のデバイスのいずれもが二つ以上のCPUと接続されて
構成されるシステムにおいて、特に前記デバイスがブロ
ック分割された共有メモリである場合に、分割した共有
メモリの各部分を前記各CPU毎の専用領域とし、該領域
を専有するCPUがダウンした場合に限り、当該領域への
アクセス権を所定の他のCPUに生じるようにするととも
に、前記複数のCPUの内部メモリに前記共有メモリの複
製を持たせて、メモリ書込み時に前記専用領域と前記複
製とに同一内容を書込み、読出し時には前記専用領域内
データと前記複製内データとを比較し、不一致がある場
合には前記共有メモリの内容が破壊されたと判断し、前
記複製に基づいて当該領域を復旧することを特徴とする
共有デバイスのアクセス管理方式。