JP6923471B2 - 中継装置、中継方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、中継装置ならびにその中継制御方法に関する。

特許文献１には、ＨＴＴＰプロトコル形式で送信され、ＸＭＬ形式のデータを含み、パケットのヘッダにＨＴＴＰ形式のクライアントの認証情報と、前記データの蓄積の種別を示す蓄積種別情報及び前記データの処理の優先度を示す処理優先度情報を含む付加情報を有するＨＴＴＰリクエストを受信する手段と、前記受信されたＨＴＴＰリクエストの付加情報に基づいて、前記データを処理する処理手段が開示されている。

特開２００６−２５９９２８号公報

情報制御システムを安定的に運転するためには、前記システムを構成する各装置のＯＳやミドルウェアなどのシステムソフトウェアを最新の状態に維持して運用しなければならない。しかし、現場のセンサから受信するセンサデータを、サービスに提供するサーバに送信する中継処理を行う中継装置において、システムの運転にかかわるソフトウェアの更新処理などを実施するとき、従来技術を用いて中継処理をデータ種別によりリアルタイム処理とバッチ処理に振り分けることができる。

しかし、前記ソフトウェアの更新処理と中継処理のリアルタイム処理が中継装置の計算能力を超えてしまうと、必要なセンサデータがサーバへ渡らずに情報制御システムが提供する優先度の高いサービスが実行できなくなる場合があった。

そこで、本発明は、中継装置の運転に関わる重要な処理（ソフトウェアの更新）を行いながら、優先度の高いサービスにデータの提供を継続することを目的とする。

本発明は、プロセッサとメモリを有して、受信したセンサデータに所定の処理を実施してサーバに提供する中継装置であって、前記センサデータを受信して当該センサデータに所定のデータ処理を実施してデータ処理結果を生成し、前記サーバに前記データ処理結果を送信する中継管理部と、ソフトウェアの更新要求を受け付けて、当該中継装置の稼働に関わるソフトウェアの更新を実行するソフトウェア更新部と、前記中継管理部のデータ処理と、前記ソフトウェア更新部に割り当てる計算機資源を制御する計算機資源割当部と、前記サーバのサービスに提供する前記センサデータの優先度を決定する優先度決定部と、を有し、前記中継管理部は、前記優先度と所定の閾値に基づいて、前記センサデータのデータ処理をリアルタイム処理とバッチ処理のいずれかに振り分けるデータ処理振分部を含み、前記計算機資源割当部は、前記ソフトウェア更新部でソフトウェアの更新要求を受け付けたときに、前記ソフトウェアの更新要求の内容に応じて予め設定された緊急度に応じて前記ソフトウェア更新部へ割り当てる計算機資源を変更する。

本発明によれば、中継装置の運転に関わる重要な処理（ソフトウェアの更新）を行いながら、優先度の高いサービスにデータの提供を継続できるので、情報制御システム全体の高い可用性を実現できる。

本発明の実施例を示し、計算機システムの一例を示すブロック図である。 本発明の実施例を示し、中継装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施例を示し、中継装置のテーブル群の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施例を示し、中継装置で行われる処理の一例を示すシーケンス図である。 本発明の実施例を示し、センサデバイスから受信したセンサデータを格納するセンサデータテーブルの一例を示す図である。 本発明の実施例を示し、中継装置の内部処理に関する内部処理属性テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施例を示し、中継装置の内部処理の構成情報を格納する内部処理構成テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施例を示し、クラウドで提供されるサービスを管理するサービス管理テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施例を示し、中継装置で処理するデータの優先度を格納するデータ優先度テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施例を示し、ソフトウェア更新の緊急度を判定するための緊急度判定テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施例を示し、ソフトウェア更新の緊急度と更新処理に割り当てる処理資源量の関係を示す要求資源テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施例を示し、データ処理の振分を判定する閾値を管理する優先度閾値テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施例を示し、タイマ起動の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例を示し、データ処理の振分処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例を示し、バッチ処理の一例を示す実施フローチャートである。 本発明の実施例を示し、センサデバイスとサービスを接続する内部処理の第１の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例を示し、センサデバイスとサービスを接続する内部処理の第２の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例を示し、優先度を継承して内部処理の優先度を決定する内部処理の第３の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例を示し、サービスの優先度を継承して内部処理の優先度を決定する内部処理の第４の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例を示し、処理結果の参照数で内部処理の優先度を決定する内部処理の第５の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明が対象にする計算機システムの構成の一例を示すブロック図である。工場などの装置や設備が配置される現場側には、観測の対象物から温度、湿度、回転数、振動数などを観測するセンサデバイス１００−１〜１００−３が配置される。なお、以下の説明では、センサデバイスの個々を特定しない場合には、「−」以降を省略した符号１００を用いる。他の構成要素の符号についても同様である。

中継装置２は、センサデバイス１００から受け付けたセンサデータに所定の処理を実施した処理結果（データオブジェクト）をクラウド４０に送信する。クラウド４０の計算機（またはサーバ）では受信したデータオブジェクトについて高度な分析処理などを実施するサービス３００−１〜３００−３が提供される。なお、クラウド４０は、複数の仮想計算機等を提供する計算機を含むデータセンタなどで構成される。

また、これらのサービスはクラウド４０だけで実行されるのではなく、サービスの性質（リアルタイム性能、ユーザビリティ要件など）や環境（混雑度、消費電力の最適化など）に応じて動的に実行する環境がクラウド４０または中継装置２によって決定される。

さらに、１つのサービスは複数のソフトウェアコンポーネントから構成されており、各ソフトウェアコンポーネントがクラウド４０と中継装置２に分散して配置されることもある。

サービス３００の性質と環境に応じて、各サービス３００を提供するためのソフトウェアコンポーネントが動的に配置され、最適な構成でサービス３００として動的に再構成される。中継装置２が実行するソフトウェアコンポーネントは、中継装置２が具備する処理基盤３０の中の分析ロジックや信号処理などのデータ処理を中継管理部３４で実行される。

センサデバイス１００は、対象物からセンサデータを取得するためのセンサと、センサデータを中継装置２に送信するための通信装置を具備する。

中継装置２は、センサデバイス１００から送信されたセンサデータ及び処理中のデータを格納するためのセンサデータテーブルＴ１００と、サービス３００および分析ロジックや信号処理など１つまたは複数の内部処理を中継管理部３４が実行して、クラウド４０で実行されるサービス３００が参照可能なデータオブジェクト（データ処理結果）を格納するためのデータオブジェクトテーブル１１００を具備する。

センサデータテーブルＴ１００には、センサデバイス１００により観測されたデータ１００１が格納される。また、データオブジェクトテーブル１１００には、クラウド４０などで提供されるサービス３００が参照するデータオブジェクト１１０１が格納される。

そして、中継装置２は、センサデータテーブルＴ１００およびデータオブジェクトテーブル１１００を管理するための処理基盤３０を具備する。この処理基盤３０は、センサデータテーブルＴ１００に格納されるデータ１００１を参照して、データオブジェクト１１０１を生成するためのデータ処理を行う中継管理部３４と、中継装置２のソフトウェア更新の受付や実施を行うソフトウェア更新部３１と、クラウド４０などで提供されるサービス３００の優先度や、サービス３００に関連するデータを提供するセンサデバイス１００を管理するサービス管理部３２、および、中継装置２の処理資源量を管理する処理資源管理３３を具備する。なお、データオブジェクト生成３４４は、中継管理部３４に含まれる。

また、中継装置２は、ソフトウェアの更新を管理する中継装置管理サーバ４００に接続される。中継装置管理サーバ４００は、ＯＳやファームウェアなどソフトウェアの更新を管理する。中継装置管理サーバ４００は、更新が必要なソフトウェアを外部から取得すると、中継装置２へ更新要求を通知し、ソフトウェアのアップデータを配信する。中継装置２は、中継装置管理サーバ４００から更新要求を受け付けると、図４に示す処理を実行する。

図２は、中継装置２の構成の一例を示すブロック図である。

中継装置２は、演算処理を行うＣＰＵ２１と、プログラムやデータを格納するメモリ２２と、ＣＰＵ２１に接続されたＩ／Ｏインターフェース２３と、Ｉ／Ｏインターフェース２３に接続されてデータを永続的に保持可能な不揮発性のストレージ２６と、Ｉ／Ｏインターフェース２３に接続されてセンタ側ネットワーク２８との間で通信を行うセンタ側通信装置２５と、Ｉ／Ｏインターフェース２３に接続されて現場側ネットワーク２７との間で通信を行う現場側通信装置２４から構成される。

Ｉ／Ｏインターフェース２３は、例えば、ＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓで構成され、ＣＰＵ２１とＩ／Ｏデバイスと間の通信を行う。メモリ２２には、ＯＳ２００がロードされてＣＰＵ２１によって実行される。

また、メモリ２２には、処理基盤３０を構成するプログラムと、処理基盤３０が使用するテーブル群Ｔ１０が格納される。なお、テーブル群Ｔ１０は、ストレージ２６に格納されていても良い。テーブル群Ｔ１０の詳細を図３に示す。

テーブル群Ｔ１０は、センサデバイス１００から送信されて中継装置２が受信したセンサデータ及び処理中のデータを格納するセンサデータテーブルＴ１００と、前記センサデータをサービス３００で扱えるように、分析ロジックや信号処理などのデータ処理を施したデータオブジェクトを格納するデータオブジェクトテーブル１１００と、中継装置２が収容するサービス３００の優先度と、サービス３００のために実施する分析ロジックや信号処理などのデータ処理の関係を考慮して決定した各データの優先度を格納するデータ優先度テーブルＴ５００と、さらに、前記サービス３００のために実施する分析ロジックや信号処理などのデータ処理の前後関係および接続関係を保持する内部処理管理テーブル（内部処理属性テーブルＴ２００及び内部処理構成テーブルＴ３００）を含んで、メモリ２２上に格納される。

さらに、テーブル群Ｔ１０は、中継装置２がセンサデータに基づくデータオブジェクトを提供するサービス３００を管理するサービス管理テーブルＴ４００と、中継装置２が受け付けるソフトウェアの更新要求の緊急度を判定するための緊急度判定テーブルＴ６００と、ソフトウェアの更新処理を実施するための緊急度と処理資源量（計算機資源の割当量）を管理する要求資源テーブルＴ７００と、データ処理の振分を判定するための優先度閾値テーブルＴ８００を含む。なお、内部処理属性テーブルＴ２００〜優先度閾値テーブルＴ８００は、予め設定されたテーブルである。

また、メモリ２２には、処理基盤３０を構成するプログラム群として、ソフトウェア更新部３１と、サービス管理部３２と、処理資源管理３３と、中継管理部３４がロードされる。

ソフトウェア更新部３１のプログラムには、中継装置管理サーバ４００からソフトウェアの更新要求を受け付ける要求受付３１１と、受け付けたソフトウェアの更新要求の緊急度を判定する緊急度判定３１２と、ソフトウェアの更新要求を実行する更新実行管理３１３が含まれる。

処理資源管理３３は、中継装置２の処理基盤３０が利用可能な処理資源量（計算機資源）を制御するプログラムである。

サービス管理部３２のプログラムには、中継装置２がデータオブジェクトを提供するサービス３００の優先度を管理するサービス管理３２１と、中継装置２が収容するセンサデバイスを管理するセンサデバイス管理３２２と、前記内部処理管理テーブル（内部処理属性テーブルＴ２００、内部処理構成テーブルＴ３００）を用いて、サービス３００のために実施する分析ロジックや信号処理などのデータ処理の前後関係および接続関係を管理する内部処理管理３２３と、前記内部処理管理テーブルを用いて、各データの優先度をデータ優先度テーブルＴ５００を用いて管理するセンサデータ評価（優先度決定部）３２４が含まれる。

処理資源管理３３は、中継装置２が具備する処理基盤３０の処理資源を管理するプログラムである。

中継管理部３４のプログラムには、受信したセンサデータについて、必要な分析ロジックや信号処理などのデータ処理を実施してデータオブジェクトを生成し、データオブジェクトテーブル１１００に格納する中継処理を制御する中継処理制御３４１と、中継装置２の中継処理の負荷状況を監視する負荷監視３４２と、センサデバイス１００から送信されるセンサデータを受信してセンサデータテーブルＴ１００に格納するセンサデータ受信３４３と、データオブジェクトをサービス３００に送信するデータオブジェクト送信３４６と、センサデータの優先度に応じて分析ロジックや信号処理などのデータ処理の実行を即時実施するかバッチ処理でまとめて実施するかを振り分けるデータ処理振分３４５が含まれる。

なお、中継処理制御３４１は、センサデータに対して必要なデータ処理を実施してデータオブジェクトを生成（または変換）するデータオブジェクト生成３４４を含む。また、センサデータ受信３４３は、データ処理が連鎖する場合には、データ処理が生成した出力データをセンサデータテーブルＴ１００に格納することができる。

ＣＰＵ２１は、処理基盤３０を構成するソフトウェア更新部３１と、サービス管理部３２と、処理資源管理３３と、中継管理部３４のプログラムをメモリ２２にロードして実行する。

ＣＰＵ２１は、各機能部のプログラムに従って処理することによって、所定の機能を提供する機能部として稼働する。例えば、ＣＰＵ２１は、処理資源管理３３のプログラムに従って処理することで処理資源管理部として機能する。他のプログラムについても同様である。さらに、ＣＰＵ２１は、各プログラムが実行する複数の処理のそれぞれの機能を提供する機能部としても稼働する。計算機及び計算機システムは、これらの機能部を含む装置及びシステムである。

処理基盤３０の各機能を実現するプログラム、テーブル等の情報は、ストレージ２６や不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶デバイス、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。

中継装置２の処理基盤３０の機能は、ソフトウェア更新部３１が中継装置２のソフトウェアの更新を管理し、サービス管理部３２がクラウドなどで提供されるサービスを管理し、処理資源管理３３が中継装置２の処理基盤３０が具備する処理資源を管理し、中継管理部３４が中継装置２に収容されるセンサデバイス１００から受信したセンサデータに対して所定の処理を実施してサービス３００に送信する。

図４は、中継装置２がソフトウェアの更新要求を受信したときに実行される処理の一例を示すシーケンス図である。

まず、中継装置２の要求受付３１１が中継装置管理サーバ４００から中継装置２のソフトウェアの更新要求を受け付ける（ＳＱ０１）。要求受付３１１は、受け付けたソフトウェアの更新要求の緊急度を判定するために、受け付けた要求に関する情報を緊急度判定３１２に送信する（ＳＱ０２）。緊急度判定３１２は、ソフトウェアの更新要求の緊急度を判定した結果を要求受付３１１に送信する（ＳＱ０３）。

要求受付３１１は、緊急度の判定結果により示されたソフトウェアの更新処理のために確保する処理資源を処理資源管理３３に要求する（ＳＱ０４）。処理資源管理３３は、要求された処理資源を確保が完了したことを通知する（ＳＱ０５）。

要求受付３１１は、要求した処理資源が確保できたことを受けて、受け付けたソフトウェアの更新処理の実行を更新実行管理３１３に指示する（ＳＱ０６）。処理資源管理３３は、要求受付３１１からの処理資源の要求により、現在中継処理に割り当てている処理資源量に変化があった場合、変更後に中継処理に割り当てられる処理資源量を中継処理制御３４１に通知する（ＳＱ０７）。

中継処理制御３４１は、現在収容しているセンサデバイス１００およびサービス３００と、データオブジェクトを生成するために構成されている分析ロジックや信号処理などデータ処理で扱われるデータの優先度の判定をセンサデータ評価３２４に依頼する（ＳＱ０８）。

センサデータ評価３２４は、現在収容しているセンサデバイス１００およびサービス３００と、データオブジェクトを生成するために構成されている分析ロジックや信号処理などデータ処理の構成状況を考慮して、各データ（センサデータ及び処理中のデータ）の処理の優先度を判定する（ＳＱ０９）。センサデータ評価３２４は、判定された優先度を中継処理制御３４１に応答する。

中継処理制御３４１は、現在実行している中継処理により発生している処理負荷を負荷監視３４２に問い合わせる（ＳＱ１０）。負荷監視３４２は、現在実行している中継処理により発生している処理負荷を中継処理制御３４１に応答する（ＳＱ１１）。中継処理制御３４１は、各データの優先度に応じて、適用する処理を即時（リアルタイム）処理とバッチ処理に振り分けるデータ処理振分３４５の実行開始を指示する（ＳＱ１２）。

上記の処理によって、計算機資源の割り当てと中継処理制御３４１の処理内容が変更されて、更新実行管理３１３によってソフトウェアの更新が実行され、中継処理制御３４１によってデータ処理が継続される。

図５は、センサデバイス１００から受信される、センサによって観測されたデータと、中継装置２の内部で処理を行うデータを格納するセンサデータテーブルＴ１００の構成例を示す。

センサデータテーブルＴ１００は、格納するセンサデータまたは処理中のデータ（以下、データとする）の受信の順序を示すシリアル番号Ｔ１１０と、格納するデータの送信元のセンサデバイス１００を識別するデバイスＩＤ Ｔ１２０は、このセンサデバイス１００を製造したベンダを識別するベンダＩＤ Ｔ１２１と、該当ベンダの製品を識別するプロダクトＩＤ Ｔ１２２と、該当ベンダが付与した該当製品の製造番号を示す製造番号Ｔ１２３で構成され、さらにセンサデバイス１００が送信するデータの形式を示すデータ型Ｔ１３０と、センサデバイス１００が送信したデータが示す値Ｔ１４０と、各データを中継装置２内で一意に特定するためのデータＩＤ Ｔ１５０と、各データの処理状況として、「未処理」、「バッチ」、「処理済」の３つの値を格納する処理状況Ｔ１６０、から構成される。

なお、中継装置２の内部で処理を行うデータ（例えば、前処理ＰＲＥ１００（後述）の出力データ）については、デバイスＩＤ Ｔ１２０はブランクとする。また、デバイスＩＤ Ｔ１２０は、センサデバイス１００毎に予め中継装置２が設定しても良いし、センサデバイス１００から読み込むようにしても良い。

図５は、２つのベンダが製造した４種類の製品であるセンサデバイス１００から受信したデータを格納した例を示している。

図６は、中継処理制御３４１がデータを用いてサービス３００へ提供するデータオブジェクトを生成するために、中継装置２の内部処理として実施する分析ロジックや信号処理などのデータ処理の属性を格納する内部処理属性テーブルＴ２００の構成例を示す。

内部処理属性テーブルＴ２００は、各内部処理を識別するために付与されたシリアル番号Ｔ２１０と、処理の種別を示す接頭語、”ＰＲＥ”（前処理）、”ＩＮＴＭ”（中間処理）、または”ＰＯＳＴ”（後処理）、および、各接頭語を含む処理を一意に識別可能な数字から構成されて、中継装置２内のデータ処理を一意に識別可能な処理ＩＤ Ｔ２２０と、各データ処理の入力データ数を示す入力数Ｔ２３０と、各データ処理の出力データ数を示す出力数Ｔ２４０、から構成される。

図７は、中継処理制御３４１がデータを用いてサービス３００に提供するデータオブジェクトを生成するために、中継装置２の内部処理として実施する分析ロジックや信号処理などのデータ処理に対する入力データおよび出力データの関係を示す内部処理構成テーブルＴ３００の構成例を示す。

内部処理構成テーブルＴ３００は、各内部処理を識別するために付与されたシリアル番号Ｔ３１０と、処理の種別を示す接頭語、”ＰＲＥ”（前処理）、”ＩＮＴＭ”（中間処理）、または”ＰＯＳＴ”（後処理）、および、各接頭語を含む処理を一意に識別可能な数字から構成されて、中継装置２内のデータ処理を一意に識別可能な処理ＩＤ Ｔ３２０と、各データ処理の入力データを示す入力データＩＤ Ｔ３３０と、各データ処理の出力データを示す出力データＩＤ Ｔ３４０、から構成される。

前記出力データＩＤ Ｔ３４０に複数のデータＩＤが格納される場合は、該当データ処理の結果の複製を生成して、各出力データのデータＩＤを付与する。

図８は、中継装置２が収容するサービス３００を管理するサービス管理テーブルＴ４００の構成例を示す。サービス管理テーブルＴ４００は、各サービス３００に付与されたシリアル番号Ｔ４１０と、サービス３００を一意に識別可能なサービスＩＤ Ｔ４２０と、該当サービス３００の優先度を格納する優先度Ｔ４３０と、該当サービス３００への入力となるデータを示す入力データＩＤ Ｔ４４０から構成される。前記優先度Ｔ４３０は、１が最も高い優先度を示して、１０が最も低い優先度を示す。

図９は、中継装置２内でデータ処理される各データの優先度を格納するデータ優先度テーブルＴ５００の構成例を示す。

データ優先度テーブルＴ５００は、各データに付与されるシリアル番号Ｔ５１０と、各データを中継装置２内で一意に識別するデータＩＤ Ｔ５２０と、該当データの優先度を格納する優先度Ｔ５３０、から構成される。前記優先度Ｔ５３０は、「１」が最も高い優先度を示して、「１０」が最も低い優先度を示す。

図１０は、中継装置２が受け付けるソフトウェアの更新処理の緊急度を判定するための緊急度判定テーブルＴ６００の構成例を示す。

緊急度判定テーブルＴ６００は、各更新内容に付与されるシリアル番号Ｔ６１０と、ソフトウェアの更新処理の内容を示すソフトウェア更新内容Ｔ６２０と、該当ソフトウェア更新処理の緊急度を格納する緊急度Ｔ６３０、から構成される。前記緊急度Ｔ６３０は、１が最も高い緊急度を示して、１０が最も低い緊急度を示す。

図１１は、中継装置２が受け付けるソフトウェアの更新処理の緊急度に応じて、該当システム更新処理の実施に必要な処理資源量を管理する要求資源テーブルＴ７００の構成例を示す。

要求資源テーブルＴ７００は、各緊急度に割り当てられたシリアル番号Ｔ７１０と、各緊急度を示す緊急度Ｔ７２０と、該当緊急度のときに対応するソフトウェアの更新処理のために割り当てを要求する処理資源の割合（％）を示す要求処理資源Ｔ７３０、から構成される。

要求処理資源Ｔ７３０には、ＣＰＵ２１の使用率やメモリ２２の使用率等、処理に必要な計算機資源の割合が設定される。

図１２は、中継装置２がデータ処理の振分を判定するときに参照する閾値を格納する中継データ処理振分の優先度閾値テーブルＴ８００の構成例を示す。

優先度閾値テーブルＴ８００は、各エントリに割り当てられたシリアル番号Ｔ８１０と、中継処理のために利用可能な処理資源量を示す利用可能処理資源Ｔ８２０と、中継処理負荷に対する優先度の閾値Ｔ８３０、から構成される。

前記中継処理負荷に対する優先度の閾値Ｔ８３０は、中継処理が低負荷時の閾値を格納する低Ｔ８３１と、中継処理が中負荷時の閾値を格納する中Ｔ８３２と、中継処理が高負荷時の閾値を格納する高Ｔ８３３、から構成される。

なお、低負荷とは、例えば、ＣＰＵ２１の使用率が３０％未満の状態を示し、中負荷は、ＣＰＵ２１の使用率が３０％以上８０％未満の状態を示し、高負荷は、ＣＰＵ２１の使用率が８０％以上の状態を示す。また、負荷はＣＰＵ２１の使用率に限定されるものではなく、メモリ２２の使用率やＩ／Ｏの頻度やこれらの組合せを用いるようにしても良い。 図１３は、各種処理を起動するためのタイマを開始するフローチャートを示す。まず、中継管理部３４は、データ処理振分用の短周期タイマを開始するＳ３０１。次に、バッチ処理用の長周期タイマを開始するＳ３０２。そして、本処理フローを終了する。

なお、短周期タイマは、例えば、１００ｍｓに設定され、長周期タイマは、例えば、１０秒に設定される。これらの周期は、センサデバイス１００が測定するセンサデータやサービス３００の内容に応じて適宜設定することができる。

図１４は、中継装置２が内部処理として実施するデータ処理の振分処理の一例を示すフローチャートＳ１００を示す。本振分処理のフローチャートＳ１００は、事前に設定された短周期タイマが所定の周期となる度にデータ処理振分３４５が呼び出されて実行される。

まず、データ処理振分３４５は、現在、中継処理のために利用可能な処理資源量（または比率）を処理資源管理３３から取得する（Ｓ１０１）。そして、データ処理振分３４５は、現時点での中継処理を実行することにより生じている負荷情報を負荷監視３４２から取得する（Ｓ１０２）。

そして、データ処理振分３４５は、前記利用可能な処理資源量と前記負荷情報を用いて、優先度閾値テーブルＴ８００を参照して優先度の閾値Ｔ８３０をデータ処理の振分閾値として取得する（Ｓ１０３）。データ処理振分３４５は、負荷情報が低負荷であれば優先度閾値テーブルＴ８００の低Ｔ８３１のカラムから、利用可能処理資源量Ｔ８２０に対応する閾値を取得する。中負荷、高負荷の場合も同様である。

そして、データ処理振分３４５は、中継装置２のセンサデータテーブルＴ１００のすべてのデータに対してステップＳ１０９までの処理を繰り返す（Ｓ１０４）。まず、データ処理振分３４５は、センサデータテーブルＴ１００を読み込んで、データの処理状況を示すフィールド（処理状況Ｔ１６０）が「バッチ」または「処理済」か否かを判定する（Ｓ１０５）。

データ処理振分３４５は、該当フィールド（処理状況Ｔ１６０）の値が「バッチ」または「処理済」であれば該当するデータの処理は終了して、ステップＳ１０９へ進んで次のデータの処理に移る。

一方、データ処理振分３４５は、データの処理状況を示すフィールド（処理状況Ｔ１６０）が「未処理」の場合、ステップＳ１０６に進んで各データの優先度が振分閾値以下であるか否を判定する（Ｓ１０６）。データ処理振分３４５は、取得したデータの識別子でデータ優先度テーブルＴ５００を検索し、当該データの優先度を取得する。そして、データ処理振分３４５は、データの優先度がステップＳ１０３で取得した優先度の閾値Ｔ８３０（振分閾値）以下であるか否かを判定する。

データ処理振分３４５は、データの優先度が振分閾値以下であれば、ステップＳ１０７へ進み、該当データを入力データとするデータ処理を実施する。このデータ処理はリアルタイム処理である。データ処理を実施した後には、データ処理振分３４５が、該当データの処理状況を示すセンサデータテーブルＴ１００のフィールド（処理状況Ｔ１６０）を「処理済」として更新する。

一方、データの優先度が振分閾値を越えていれば、データ処理振分３４５は、ステップＳ１０８へ進んで、該当データを処理キュー（図示省略）に格納してバッチ処理まで待機するために、該当データの処理状況を示すフィールド（処理状況Ｔ１６０）を「バッチ」として更新する。データ処理振分３４５は、上記の処理をセンサデータテーブルＴ１００の全てのデータに対して繰り返して実行してから終了する（Ｓ１０９）。

上記処理によって、優先度が振分閾値以下の優先度の高いデータは、そのままデータ処理が実行されて、データオブジェクトが生成される。一方、優先度が振分閾値を超える優先度の低いデータは、処理状況Ｔ１６０が「バッチ」に更新されて、データ処理の実行が遅延される。

図１５は、バッチ処理を実施するフローチャートＳ２００を示す。本バッチ処理のフローチャートは、前記振分処理よりも長い時間間隔で実施するため、事前に設定された長周期タイマが所定の周期となったときに呼び出されて実行される。

ただし、バッチ処理の優先度は、振分処理よりも低く設定されるので、バッチ処理の実行中に前記振分処理の用の短周期タイマが所定の周期になると、当該バッチ処理は中断されて、前記振分処理の実行が優先的に行われる。これにより、データのリアルタイム処理とバッチ処理が重複して、中継装置２の負荷が過大になるのを抑制することができる。

本バッチ処理のフローチャートは、センサデータテーブルＴ１００の全てのデータに対してステップＳ２０４までを繰り返して処理が実行される（Ｓ２０１）。まず、データ処理振分３４５は、各データの処理状況を示すフィールド（処理状況Ｔ１６０）が「バッチ」を示すものがあるか否かを判定する（Ｓ２０２）。

判定結果が「バッチ」であれば、データ処理振分３４５は、処理状況を示すフィールド（処理状況Ｔ１６０）が、「バッチ」であれば、該当データを入力データとするデータ処理を実施して、該当するデータの処理状況を示すフィールドを「処理済」に更新する（Ｓ２０３）。

一方、判定結果が「未処理」または「処理済」であれば、データ処理振分３４５は、該当データの処理は終了して、次のデータの処理に移る。上記の処理を全てのデータに対して繰り返して実行（Ｓ２０３）した後に、当該バッチ処理を終了する（Ｓ２０４）。

上記処理によって、センサデータテーブルＴ１００の処理状況Ｔ１６０が「バッチ」に設定されたデータは、長周期タイマが所定の周期になると、一括して所定のデータ処理が実施されてデータオブジェクトが生成される。ソフトウェア更新部３１がソフトウェアの更新中にデータ処理が保留されていたデータは、長周期タイマのカウントアップの度に一括してデータ処理が実行される。

このように、ソフトウェア更新部３１でソフトウェアの更新が実行されている期間は、データ処理振分３４５がデータの優先度に基づいてリアルタイム処理とバッチ処理のいずれかを選択し、データ処理に割り当てられた計算機資源が制限された環境でセンサデータの中継を継続することができる。

図１６は、センサデバイスとサービスを接続する内部処理の第１の構成を示すブロック図である。図示の例は、中継装置２が収容するセンサデバイスＤ１００〜Ｄ２１２と、クラウド４０で提供される可視化サービスＳＶ１００と、中継装置２の内部で実施されるデータ処理（ＰＲＥ１００、ＰＲＥ１０１、およびＰＯＳＴ１００）との関係を示す。

これらの関係は、図７の内部処理構成テーブルＴ３００と図８のサービス管理テーブルＴ４００によって決定される。

データ処理としては、センサデバイスＤ１００〜Ｄ１１０のセンサデータを受信して所定の前処理を実施する前処理ＰＲＥ１００と、センサデバイスＤ２００〜Ｄ２１２のセンサデータを受信して所定の前処理を実施する前処理ＰＲＥ１０１と、前処理ＰＲＥ１００の出力データと、前処理ＰＲＥ１０１の出力データを受信して所定の後処理を実施する後処理ＰＯＳＴ１００が含まれる。

そして、後処理ＰＯＳＴ１００が出力するデータオブジェクトが、可視化サービスＳＶ１００によって利用される。本実施例では、収容するサービスやセンサデバイスに応じて、このような中継装置２の内部で実施されるデータ処理の内容や構成が、動的に変化することを想定する。

図１７は、センサデバイスとサービスを接続する内部処理の第２の構成を示すブロック図である。図示の例では、図１６に示したセンサデバイスと、サービス及びデータ処理の構成に対して、新たにセンサデバイスＤ３００〜Ｄ３０２と、サービスＳＶ２００、ＳＶ３００、データ処理、ＰＲＥ１０２、ＩＮＴＭ１００、ＰＯＳＴ１０１、ＰＯＳＴ１０２が動的に追加された構成の例を示している。

新たに追加された前処理ＰＲＥ１０２は、センサデバイスＤ３００〜Ｄ３０２のセンサデータを受信して所定の前処理を実施する。新たに追加された中間処理ＩＮＴＭ１００は、前処理ＰＲＥ１０１と前処理ＰＲＥ１０２の出力を受信して所定の中間処理を実施する。

新たに追加された後処理ＰＯＳＴ１０１は、前処理ＰＲＥ１００の出力と、中間処理ＩＮＴＭ１００の出力を受信して所定の後処理を実施して、省エネサービスＳＶ２００にデータオブジェクトを提供する。

新たに追加された後処理ＰＯＳＴ１０２は、中間処理ＩＮＴＭ１００の出力を受信して所定の後処理を実施して、予兆サービスＳＶ３００にデータオブジェクトを提供する。

このように、中継管理部３４とサービス管理部３２は、収容するサービスやセンサデバイスに応じて、内部処理構成テーブルＴ３００やサービス管理テーブルＴ４００を更新することで、中継装置２の内部で実施されるデータ処理の内容や構成を、動的に変更することができる。

図１８は、優先度を継承して内部処理の優先度を決定する内部処理の第３の構成を示すブロック図である。図示の例では、図１６に示したセンサデバイス、サービス、データ処理の構成のときに、可視化サービスＳＶ１００の優先度が「３」を中継装置２内のデータ処理に引き継ぐ。

まず、サービス管理部３２のセンサデータ評価３２４は、サービス管理テーブルＴ４００を参照して、サービスＩＤ Ｔ４１０＝ＳＶ１００の優先度Ｔ４３０＝３と入力データＩＤ Ｔ４４０＝３０００１を取得する。

次に、センサデータ評価３２４は、内部処理構成テーブルＴ３００を参照して、出力データＩＤ Ｔ３４０に入力データＩＤ Ｔ４４０の値を含むエントリを検索して、該当する入力データＩＤ Ｔ３３０を特定する。

そして、センサデータ評価３２４は、特定した入力データＩＤ Ｔ３３０の値で、データ優先度テーブルＴ５００のデータＩＤ Ｔ５２０を検索し、該当するエントリの優先度Ｔ５３０に可視化サービスＳＶ１００の優先度Ｔ４３０＝「３」を設定する。なお、処理ＩＤ Ｔ３２０が、前処理になるまで、後処理から中間処理へ、出力データＩＤ Ｔ３４０から入力データＩＤ Ｔ３３０を辿ることで、各処理の優先度を設定することができる。

上記処理により、後処理ＰＯＳＴ１００が引き継ぎ優先度＝「３」と評価され、次に、前処理ＰＲＥ１００、ＰＲＥ１０１が、前記ＰＯＳＴ１００の優先度＝「３」を引き継ぎ、前処理ＰＲＥ１００、ＰＲＥ１０１の優先度＝「３」と評価され、一連の処理にかかわるデータの優先度が「３」と評価される。

このように、センサデータ評価３２４は、中継装置２の内部のデータ処理の連携関係（処理状況）に応じて優先度を引き継ぐことができる。

図１９は、サービスの優先度を継承して内部処理の優先度を決定する内部処理の第４の構成を示すブロック図である。図１７に示したサービスとデータ処理及びセンサデバイスの構成で、図１８と同様に、サービスの優先度を引き継ぐ例を示す。

図示の例では、内部処理の同一の処理結果が複数のサービスまたはデータ処理の入力として設定されるときの、優先度の評価方法の例を示している。この例では、複数のサービスまたはデータ処理で、データ処理の結果が参照されている場合は、参照されているサービスまたはデータ処理の高いほうの優先度を引き継ぐ例を示す。

例えば、前処理ＰＲＥ１００は、後処理ＰＯＳＴ１００と、後処理ＰＯＳＴ１０１に、データ処理結果が参照されている。そのため、後処理ＰＯＳＴ１００と後処理ＰＯＳＴ１０１の優先度は「３」と「５」なので、優先度の高い「３」を引き継ぎ、前処理ＰＲＥ１００の優先度は「３」と評価されて、前処理ＰＲＥ１００の入力となっているデータの優先度が「３」と評価される。

以上のように、センサデータ評価３２４は、中継装置２の内部のデータ処理の連携関係（処理状況）に応じて優先度を変更することができる。これにより、ひとつのサービスに関連するデータ処理の入力データと出力データの優先度を、サービスを起点として優先度を引き継ぐことにより、リアルタイム処理とバッチ処理に振り分けるデータの優先度をサービス単位で統一することができる。また、ひとつのデータが複数のサービスまたはデータ処理で利用される場合には、最も高い優先度を引き継ぐことで、データ処理が遅延するのを抑制することができる。

図２０は、処理結果の参照数で内部処理の優先度を決定する内部処理の第５の構成を示すブロック図である。図１７に示したサービスとデータ処理及びセンサデバイスの構成のときに、優先度を引き継ぐのではなくて、参照数の和を引き継ぐことで、サービス管理部３２が該当するデータ処理およびデータの優先度を評価する例を示している。なお、この処理はサービス管理部３２で行うことができる。

ここでは、便宜的に出力データの参照数から優先度を導出する関数ｆを、ｆ（参照数）＝１１−（参照数）とする。ただし、これは参照数が最大１０を想定した例である。ここでは、参照数が多いほうが、関連するデータ処理およびデータの重要性が高いと判断する。

前処理ＰＲＥ１００は、後処理ＰＯＳＴ１００と後処理ＰＯＳＴ１０１に処理結果が参照されているため、参照数は２となる。そのため、ｆ（２）＝１１−２＝９となり、優先度は「９」と評価される。

一方、前処理ＰＲＥ１０１は、後処理ＰＯＳＴ１００と中間処理ＩＮＴＭ１００に処理結果が参照されているため、後処理ＰＯＳＴ１００の参照数は「１」、中間処理ＩＮＴＭ１００の参照数は「２」なので、参照数の和は「３」となる。したがって、前処理ＰＲＥ１０１の参照数は「３」となる。そのため、前処理ＰＲＥ１０１の優先度はｆ（３）＝１１−３＝８となり、優先度は「８」と評価される。

以上のように、センサデータ評価３２４は、リアルタイム処理とバッチ処理に振り分けるデータの優先度を、データ処理の出力を参照するサービスやデータ処理の数等の処理状況に応じて変更することで、参照数の多い出力の遅延を抑制することができる。

＜まとめ＞
本発明は、工場などの現場設備にセンサデバイス１００を取り付け、クラウド４０やエッジまたはフォグにもＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）プラットフォームを用いて提供するサービスを構成する各種機能が動的に配置されて、各機能が自律分散的に連携して、動的に実行するソフトウェア構成が変化する環境に適用することができる。

上述のように中継装置２がソフトウェアの更新要求を受信すると、更新の緊急度に応じて更新処理に割り当てる計算機資源を制御することで、中継装置２の運転にかかわるソフトウェアの更新処理を優先的に実施することができる。そして、クラウド４０で提供されるサービスの優先度に応じて、優先度の高いサービスが必要とするデータを選択して即時にデータ処理を行い、それ以外の優先度の低いサービスにかかわるデータ処理を所定時間後にバッチ処理することにより、優先度の高いサービスの提供も継続して、計算機システム全体として重要な処理を遅延させることなく高い可用性を提供することが可能となる。

また、中継装置２は、更新するソフトウェアの種類（または内容）に応じて緊急度を変更し、緊急度に応じて計算機資源を更新処理に割り当てるようにしたので、不急のソフトウェアの更新には計算機資源の割当量を抑制することで、データ処理の遅延を抑制して、時間をかけてソフトウェアの更新を実施する。一方、緊急度の高いソフトウェア（例えば、セキュリティパッチ）の更新には、計算機資源の割当量を増大することで、迅速にソフトウェアの更新を実施し、優先度が閾値以下のデータについてはデータ処理の遅延を許容する。

このように、本発明の中継装置２では、更新するソフトウェアの緊急度に応じて、リアルタイム処理とバッチ処理に振り分けるデータの比率を動的に変更することで、センサデータの中継処理と中継装置２のソフトウェアのメンテナンスを両立させることが可能となる。

なお、上記実施例では、サービスに設定された優先度や、データ処理の結果の参照数に応じて中継装置２で処理するデータの優先度を変更する例を示したが、中継装置２のデータオブジェクトを参照するサービスの稼働状況に応じて優先度を変更しても良い。例えば、サービス管理テーブルＴ４００に稼働状況を示すフィールドを追加して、試験中、起動中、停止中、運転中、保守中等の各状況に対して優先度を変更する値を設定しておくことができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、又は置換のいずれもが、単独で、又は組み合わせても適用可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、及び処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、及び機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

２ 中継装置
２２ メモリ
２１ ＣＰＵ
２３ Ｉ／Ｏ
３０ 処理基盤
３１ ソフトウェア更新部
３１１ 要求受付
３１２ 緊急度判定
３１３ 更新実行管理
３２ サービス管理部
３２１ サービス管理
３２２ センサデバイス管理
３２３ 内部処理管理
３２４ センサデータ評価
３３ 処理資源管理
３４ 中継管理部
３４１ 中継処理制御
３４２ 負荷監視
３４３ センサデータ受信
３４４ データオブジェクト生成
３４５ データ処理振分
３４６ データオブジェクト送信部
１００−１〜１００−３ センサデバイス
２００ ＯＳ
３００−１〜３００−３ 上位サービス
１１００ データオブジェクトテーブル
Ｔ１００ センサデータテーブル
Ｔ５００ データ優先度テーブル

Claims (9)

1. プロセッサとメモリを有して、受信したセンサデータに所定の処理を実施してサーバに提供する中継装置であって、
   前記センサデータを受信して当該センサデータに所定のデータ処理を実施してデータ処理結果を生成し、前記サーバに前記データ処理結果を送信する中継管理部と、
   ソフトウェアの更新要求を受け付けて、当該中継装置の稼働に関わるソフトウェアの更新を実行するソフトウェア更新部と、
   前記中継管理部のデータ処理と、前記ソフトウェア更新部に割り当てる計算機資源を制御する計算機資源割当部と、
   前記サーバのサービスに提供する前記センサデータの優先度を決定する優先度決定部と、を有し、
   前記中継管理部は、
   前記優先度と所定の閾値に基づいて、前記センサデータのデータ処理をリアルタイム処理とバッチ処理のいずれかに振り分けるデータ処理振分部を含み、
   前記計算機資源割当部は、
   前記ソフトウェア更新部でソフトウェアの更新要求を受け付けたときに、前記ソフトウェアの更新要求の内容に応じて予め設定された緊急度に応じて前記ソフトウェア更新部へ割り当てる計算機資源を変更することを特徴とする中継装置。
2. 請求項１に記載の中継装置であって、
   前記優先度決定部は、
   前記センサデータの処理状況に基づいて、センサデータの優先度を変更することを特徴とする中継装置。
3. 請求項１に記載の中継装置であって、
   前記中継管理部は、
   前記中継装置の負荷と利用可能な計算機資源を取得して、前記負荷と利用可能な計算機資源に基づいて前記閾値を変更することを特徴とする中継装置。
4. 請求項１に記載の中継装置であって、
   前記優先度決定部は、
   前記サービスの稼働状態に基づいて、前記センサデータの優先度を変更することを特徴とする中継装置。
5. プロセッサとメモリを有する中継装置が、受信したセンサデータに所定の処理を実施してサーバに提供する中継方法であって、
   前記中継装置が、前記センサデータを受信して当該センサデータに所定のデータ処理を実施してデータ処理結果を生成し、前記サーバに前記データ処理結果を送信する第１のステップと、
   前記中継装置が、ソフトウェアの更新要求を受け付ける第２のステップと、
   前記中継装置が、前記データ処理と、ソフトウェアの更新処理に割り当てる計算機資源を決定する第３のステップと、
   前記中継装置が、当該中継装置の稼働に関わるソフトウェアの更新処理を実行する第４のステップと、
   前記中継装置が、前記サーバのサービスに提供する前記センサデータの優先度を決定する第５のステップと、
   前記中継装置が、前記優先度と所定の閾値に基づいて、前記センサデータのデータ処理をリアルタイム処理とバッチ処理のいずれかに振り分ける第６のステップと、
   を含み、
   前記第３のステップは、
   前記ソフトウェアの更新要求を受け付けたときに、前記ソフトウェアの更新要求の内容に応じて予め設定された緊急度に応じて前記ソフトウェアの更新処理へ割り当てる計算機資源を変更することを特徴とする中継方法。
6. 請求項５に記載の中継方法であって、
   前記第５のステップは、
   前記センサデータの処理状況に基づいて、センサデータの優先度を変更することを特徴とする中継方法。
7. 請求項５に記載の中継方法であって、
   前記第６のステップは、
   前記中継装置の負荷と利用可能な計算機資源を取得して、前記負荷と利用可能な計算機資源に基づいて前記閾値を変更することを特徴とする中継方法。
8. 請求項５に記載の中継方法であって、
   前記第５のステップは、
   前記サービスの稼働状態に基づいて、前記センサデータの優先度を変更することを特徴とする中継方法。
9. プロセッサとメモリを有する計算機で、受信したセンサデータに所定の処理を実施してサーバに提供させるためのプログラムであって、
   前記センサデータを受信して当該センサデータに所定のデータ処理を実施してデータ処理結果を生成し、前記サーバに前記データ処理結果を送信する第１のステップと、
   ソフトウェアの更新要求を受け付ける第２のステップと、
   前記データ処理と、ソフトウェアの更新処理に割り当てる計算機資源を決定する第３のステップと、
   当該計算機の稼働に関わるソフトウェアの更新処理を実行する第４のステップと、
   前記サーバのサービスに提供する前記センサデータの優先度を決定する第５のステップと、
   前記優先度と所定の閾値に基づいて、前記センサデータのデータ処理をリアルタイム処理とバッチ処理のいずれかに振り分ける第６のステップと、
   を前記計算機に実行させ、
   前記第３のステップは、
   前記ソフトウェアの更新要求を受け付けたときに、前記ソフトウェアの更新要求の内容に応じて予め設定された緊急度に応じて前記ソフトウェアの更新処理へ割り当てる計算機資源を変更することを特徴とするためのプログラム。

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