DE102004019371A1 - Recovery process for use with a computer system uses routines based on critical and uncritical data - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederherstellung eines Betriebszustands eines Systems, insbesondere eines Rechners, nach einer Unterbrechung, mit wenigstens einer unkritischen Befehlsfolge und wenigstens einer kritischen Befehlsfolge, welche abgearbeitet werden, wobei erste flüchtige Zustandsdaten beim Abarbeiten der unkritischen Befehlsfolge bei Eintritt der Unterbrechung gesichert werden und nach dem Ende der Unterbrechung wieder hergestellt werden und zweite flüchtige Zustandsdaten beim Abarbeiten der kritischen Befehlsfolge bei Eintritt der Unterbrechung nicht gesichert werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5, insbesondere ein Computersystem, mit wenigstens einem Prozessor und wenigstens einem Speicher sowie einen Datenträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The The invention relates to a method for restoring an operating state a system, especially a computer, after an interruption, with at least one uncritical instruction sequence and at least one critical instruction sequence, which are processed, wherein first volatile Status data when processing the uncritical command sequence Entry of the interruption will be secured and after the end of the Interruption and second volatile status data when processing the critical instruction sequence when the interruption occurs not be secured. Furthermore, the invention relates to a System according to the preamble of claim 5, in particular a computer system, with at least one processor and at least one memory as well a disk according to the preamble of claim 6.
Bei Systemen, insbesondere bei Rechnern, besteht in der Regel die Forderung, dass sie nach einer Unterbrechung, wie beispielsweise nach einem Stromausfall, ihren Betrieb an der Stelle fortsetzen sollen, an der die Unterbrechung auftrat. Dies ist häufig sehr schwierig, da bei einer plötzlichen Unterbrechung nicht fest abgespeicherte, d. h. flüchtige Daten in der Regel verloren gehen. Um dies zu vermeiden, wird insbesondere bei Rechnern die Stromversorgung überwacht, um eine Unterbrechung der Stromversorgung rechtzeitig zu erkennen und entsprechende Sicherheitsmaßnahmen ergreifen zu können. Wird eine Unterbrechung der Stromversorgung festgestellt, wird eine so genannte Interruptroutine gestartet, mittels welcher alle wesentlichen flüchtigen Systemdaten gespeichert werden, wobei während der Ausführung der Interruptroutine die Energieversorgung des Rechners mittels eines entsprechenden Energiepuffers vorgenommen wird.at Systems, especially in computers, there is usually the requirement that after a break, such as after a power outage, to continue their operations at the point where the interruption occurred. This is common very difficult, given a sudden Interruption not permanently stored, d. H. volatile data in usually lost. In particular, this is to avoid this monitors the power supply to computers for an interruption the power supply in good time and appropriate security measures to be able to take. Becomes an interruption of the power supply is detected, so one called interrupt routine started by means of which all essential volatile system data be stored during the execution the interrupt routine the power supply of the computer by means of a corresponding energy buffer is made.
Sofern jede einzelne Task exakt an dem Befehl weiterläuft, an dem sie durch den Ausfall der Energieversorgung unterbrochen wurde, wird das betreffende System als wiederanlauffähig nach Energieunterbrechung bezeichnet. Hierzu müssen für alle Tasks aber nach dem Wiedereinschalten der Energieversorgung alle Speicherbereiche, Kontexthierarchien, Stacks und Prozessorregister den gleichen Inhalt haben wie zum Zeitpunkt der Unterbrechung der Energieversorgung.Provided each individual task continues exactly to the command it receives due to the failure the power supply is interrupted, the system in question as restartable designated after interruption of energy. For this, however, have to after all for all tasks Reconnecting the power supply to all memory areas, context hierarchies, Stacks and processor registers have the same content as at the time the interruption of the power supply.
Um dies zu erreichen, wird beispielsweise bei einer Unterbrechung der Stromversorgung ein Interrupt ausgelöst, der die jeweils laufende Task unterbricht. In der entsprechenden Interrupt-Service-Routine bleibt der Software nur eine kurze Zeit, um wichtige Informationen, die in einem flüchtigen Speicher liegen, in einen remanenten Speicher zu sichern. Das System wird hierdurch in einen eindeutigen Zustand gebracht. Dieser Vorgang wird regelmäßig als "Herunterfahren" bezeichnet.Around To achieve this, for example, in an interruption of Power supply triggered an interrupt, which is the current one Task interrupts. In the corresponding interrupt service routine the software only stays for a short time to get important information, which in a fleeting Memory are stored in a retentive memory. The system is thereby brought into a clear state. This process is regularly referred to as "shutdown".
Nachdem die Unterbrechung der Stromversorgung beendet ist, d. h. beim Wiedereinschalten des Rechners, läuft eine Firmware an, mittels welcher, soweit erforderlich, die Hardware initialisiert und anschließend festgestellt wird, dass eine Unterbrechung der Stromversorgung vorlag. Daraufhin werden die Speicher und Task-Kontexte aus den gesicherten Daten restauriert und, vereinfacht ausgedrückt, die Interrupt-Service-Routine fortgesetzt, die sich dann beendet und die Rechenleistung an die unterbrochene Task zurückgibt. Dieser Vorgang wird regelmäßig als "Wiederanlauf" bezeichnet.After this the interruption of the power supply has ended, d. H. when restarting the Calculator, runs a firmware, by means of which, if necessary, the hardware initialized and then it is determined that there was an interruption of the power supply. The memory and task contexts are then backed up Data restored and, to put it simply, the interrupt service routine continued, which then ends and the computing power to the interrupted Returns task. This process is regularly referred to as "restart".
Die Erfassung eines Systemzustands bzw. die Speicherung der relevanten Systemdaten ist häufig nur mit sehr großem Aufwand bzw. manchmal gar nicht zu realisieren. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Softwarepakete Dritter verwendet werden, die die Eigenschaft der Wiederanlauffähigkeit nicht aufweisen oder sich nur mit unverhältnismäßigem Aufwand nachbessern ließen. Des Weiteren ist ein Wiederanlauf häufig nicht mög lich, weil Hardware vorhanden ist, welche bei einer Unterbrechung der Stromversorgung Registerinhalte verliert, und die entsprechende Software dies nicht kompensieren kann.The Acquisition of a system status or the storage of the relevant System data is common only with very big Effort or sometimes not to realize. This is special then the case when third-party software packages are used, the do not have the property of restartability or only with disproportionate effort had to be corrected. Furthermore, a restart is often not possible, because Hardware is present, which in case of interruption of the power supply Register contents lose, and the corresponding software does not can compensate.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein eingangs genanntes Verfahren derart auszubilden, dass nicht wiederanlauffähige Programmteile in ein insgesamt wiederanlauffähiges System integriert werden können, sowie ein eingangs genanntes System, insbesondere ein Computersystem, zur Verfügung zu stellen, welches nicht wiederanlauffähige Teile enthält, dennoch insgesamt wiederanlauffähig ist.It Object of the invention, an initially mentioned method such train that non-restartable program parts into a total restartable system can be integrated and a system mentioned at the outset, in particular a computer system, to disposal which contains non-restartable parts, nevertheless Total restartable is.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen, im Hinblick auf das System durch im Anspruch 5 angegebene Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.These Task is in terms of the method by the characterizing Part of claim 1, in terms of the system by specified in claim 5 measures solved. Advantageous developments of the invention will become apparent from the Dependent claims.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten flüchtigen Zustandsdaten zu Beginn der kritischen Befehlsfolge gesichert werden und die zweiten flüchtigen Zustandsdaten gegebenenfalls nach einer während der Abarbeitung der kritischen Befehlsfolge aufgetretenen Unterbrechung wieder hergestellt werden und die kritische Befehlsfolge nach dem Ende der Unterbrechung von Beginn an abgearbeitet wird.According to the invention a method of the type mentioned is characterized in that the second volatile ones State data is saved at the beginning of the critical instruction sequence and the second volatile ones Status data, if necessary after a during the execution of the critical instruction sequence occurred interruption and the critical Command sequence processed after the end of the interruption from the beginning becomes.
Kritisch bedeutet hierbei, dass die Befehlsfolge bzw. ein entsprechendes Softwarepaket selbst nicht wiederanlauffähig ist oder auf Hardware zugreift, die ihren Speicherinhalt bei einer Unterbrechung verliert, wie beispielsweise Prozessorregister.Critical means here that the command sequence or a corresponding Software package itself can not be restarted or accesses hardware, which loses its memory content in the event of an interruption, such as Processor registers.
Gemäß der Erfindung ist des Weiteren ein System, insbesondere Computersystem, mit wenigstens einem Prozessor und wenigstens einem Speicher dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher Da ten zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens enthält.According to the invention is further a system, in particular computer system, with at least a processor and at least one memory characterized that the memory data for carrying out a previously described Contains method.
Darüber hinaus ist gemäß der Erfindung ein Datenträger dadurch gekennzeichnet, dass er Daten zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens enthält.Furthermore is according to the invention a disk characterized in that it contains data for carrying out a method as described above contains.
Dadurch, dass die zweiten flüchtigen Zustandsdaten jeweils zu Beginn einer kritischen Befehlsfolge gesichert werden, ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, das System und insbesondere den von der kritischen Befehlsfolge abhängigen Systemteil jederzeit in den Zustand versetzen zu können, in dem es bzw. er sich vor Beginn der Abarbeitung der kritischen Befehlsfolge befunden hat. Tritt während der Abarbeitung einer kritischen Befehlsfolge beispielsweise eine Unterbrechung der Stromversorgung auf, werden die von der unkritischen Befehlsfolge abhängigen flüchtigen Zustandsdaten des Systems auf herkömmliche Weise gesichert und nach Beendigung der Unterbrechung wieder hergestellt. Da die von der kritischen Befehlsfolge abhängigen Zustandsdaten des Systems beim Eintritt der Unterbrechung systembedingt nicht gesichert werden konnten, können diese nicht wieder hergestellt werden. Da jedoch die von der kritischen Befehlsfolge abhängigen flüchtigen Zustandsdaten vor Beginn der Abarbeitung der kritischen Befehlsfolge gesichert wurden, können diese Zustandsdaten des Systems wieder in den Zustand gebracht werden, den sie vor Beginn der Abarbeitung der kritischen Befehlsfolge hatten. Der Betrieb des Systems kann daher an der Stelle fortgesetzt werden, an der die kritische Befehlsfolge beginnt.Thereby, that the second volatile Status data saved at the beginning of a critical instruction sequence be advantageously results in the possibility of the system and in particular the system part dependent on the critical instruction sequence at any time into the state, in which it or he before the start of the processing of the critical Command sequence. Occurs during execution of a critical command sequence, for example, a power interruption On, become dependent on the uncritical instruction sequence volatile Condition data of the system in a conventional manner and secured Restoration of the interruption restored. Because of the dependent on critical command sequence Condition data of the system when the interruption occurs due to the system could not be secured, they can not be restored become. Since, however, the dependent on the critical instruction sequence volatile Condition data before the execution of the critical instruction sequence have been secured these state data of the system are restored to the state which they had before starting the processing of the critical instruction sequence. The operation of the system can therefore continue at the point at which the critical instruction sequence begins.
Das erfindungsgemäße Verfahren könnte als Enter-Exit-Verfahren bezeichnet werden, da es immer dann relevant wird, wenn ein kritischer Softwareabschnitt betreten wird (Enter) und später wieder verlassen wird (Exit). Ein Enter-Punkt stellt jeweils den Beginn eines kritischen Abschnitts dar, der Exit-Punkt dessen Ende. In jeder Task kann an beliebig vielen Stellen ein Enter-Punkt definiert werden. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die Definitionen nicht geschachtelt werden. D. h., innerhalb eines kritischen Abschnitts dürfen zwar untergeordnete, d. h. geschachtelte Programmabschnitte abgearbeitet werden, ein kritischer Abschnitt darf jedoch nur in derselben Ebene verlassen werden, in der er betreten wurde. Mit anderen Worten, ein Exit-Punkt muss in derselben Programmebene liegen wie der zugehörige Enter-Punkt.The inventive method could be referred to as an enter-exit procedure, since it is always relevant becomes when a critical software section is entered (Enter) and later will leave again (Exit). An enter point always marks the beginning of a critical section, the exit point of its end. In each task can at any number of places an enter point can be defined. in this connection However, make sure that the definitions are not nested become. That is, within a critical section may indeed subordinate, d. H. Nested program sections processed however, a critical section may only be in the same level be abandoned, in which he was entered. In other words, an exit point must be in the same program level as the corresponding enter point.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an einem aktuellen Enter-Punkt der Kontext der laufenden Task gesichert, so dass ein definierter Wiederaufsetzpunkt mit allen Prozessorregistern und Programmzählern existiert. Am Exit-Punkt wird diese Kontextinformation wieder freigegeben, da die Task nicht mehr auf kritische Adressen zugreift und somit wiederanlauffähig ist. Tritt während der Abarbeitung der kritischen Befehlsfolge eine Unterbrechung auf, so wird die Software nicht befehlsgranular an dem Unterbrechungspunkt fortgesetzt, sondern an dem für diesen Abschnitt definierten Enter-Punkt, da durch die Sicherung des Kontexts am Enter-Punkt hierfür noch eine konsistente Speicher- und Registersicht vorliegt.According to the inventive method is at a current enter point the context of the running task is saved, so that a defined restart point with all processor registers and program counters exist. At the exit point, this context information is released again, because the task no longer accesses critical addresses and is therefore restartable. Kicks while the execution of the critical instruction sequence an interruption, so The software will not be command granular at the breakpoint continued, but at the for Entering this point defined enter point because of the backup of the context at the Enter point, a consistent memory and register view.
In vorteilhafter Weise wird vor der Abarbeitung der kritischen Befehlsfolge festgestellt, ob eine Unterbrechung vorlag, wobei im Falle einer Unterbrechung zunächst durch die kritische Befehlsfolge veränderte und nicht gesicherte Zustandsdaten an einen definierten Zustand angepasst werden. D. h., wird vor Abarbeitung einer kritischen Befehlsfolge festgestellt, dass eine Unterbrechung nicht vorlag, werden die zweiten flüchtigen Zustandsdaten gesichert und die kritische Befehlsfolge abgearbeitet. Wird jedoch festgestellt, dass eine Unterbrechung vorlag, müssen durch die kritische Befehlsfolge veränderte, nicht gesicherte Zustandsdaten vor der Abarbeitung der kritischen Befehlsfolge zunächst an einen definierten Zustand angepasst werden. Es wird somit eine Korrekturroutine, d. h. eine Aufräum-Funktion aufgerufen, die alle im kritischen Abschnitt veränderten Variablen und Ressourcen in einen definierten Zustand bringt.In Advantageously, before the execution of the critical instruction sequence Determined whether there was an interruption, in the case of a Interruption first modified and unsecured by the critical command sequence Condition data can be adapted to a defined state. D. h., is found before processing a critical instruction sequence that If there was no interruption, the second would become volatile Status data saved and processed the critical command sequence. However, if it is found that there was an interruption, must the critical sequence changed, Unsecured status data before processing the critical Command sequence first be adapted to a defined state. It is thus a Correction routine, d. H. called a cleanup function, the all changed in the critical section Brings variables and resources to a defined state.
In vorteilhafter Weise wird die Anpassung der nicht gesicherten Zustandsdaten an einen definierten Zustand, d. h. die Ausführung der Korrekturroutine als kritische Befehlsfolge behandelt. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei Beginn der Korrekturroutine am aktuellen Enter-Punkt der Kontext der laufenden Task gesichert wird, wodurch eine während der Durchführung der Korrekturroutine auftretende erneute Unterbrechung ebenfalls abgesichert ist.In Advantageously, the adaptation of the unsecured status data to a defined state, i. H. the execution of the correction routine treated as a critical thread. This ensures that that at the beginning of the correction routine at the current enter point the Context of the running task is backed up, causing one during the execution the interrupt routine also occurs is secured.
Als sehr vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung herausgestellt, bei welcher gewährleistet ist, dass bei vollständig zu durchlaufenden untergeordneten unkritischen Befehlsfolgen wie beispielsweise eine Listenverwaltung, welche innerhalb einer kritischen Befehlsfolge angeordnet sind, durch eine Unterbrechung während der Abarbeitung der vollständig zu durchlaufenden Befehlsfolge keine Inkonsistenzen entstehen. Dies könnte einerseits durch eine Interruptsperre erreicht werden, welche bewirkt, dass die Interrupt-Service-Routine, mittels welcher flüchtige Systemdaten bei einer Unterbrechung gesichert werden, zeitverzögert ausgeführt wird. Da wegen der begrenzten Energie, welche nach einer Unterbrechung der Stromversorgung in der Regel nur noch zur Verfügung steht, die Zeit für die Ausführung der Interrupt-Service-Routine begrenzt ist, lässt sich die Ausführung der Interrupt-Service-Routine aber nur um eine sehr begrenzte Zeit verschieben.An embodiment of the invention has proved to be very advantageous in which it is ensured that incomplete sequences of uncritical instruction sequences, such as list management, which are arranged within a critical instruction sequence, do not incur inconsistencies due to an interruption during execution of the instruction sequence to be completely executed arise. This could be achieved on the one hand by an interrupt lock, which causes the interrupt service routine, by means of which volatile system data is saved in the event of an interruption, to be executed in a time-delayed manner. Since the limited power, which is usually only available after an interruption of the power supply, the time for the execution of the interrupt service routine is limited, the execution of the interrupt service routine but only by a very delay limited time.
In vorteilhafter Weise werden daher erfindungsgemäß beim Eintritt einer Unterbrechung während der Abarbeitung der untergeordneten unkritischen Befehlsfolge flüchtige Zustandsdaten gesichert und nach der Unterbrechung wieder hergestellt sowie die Abarbeitung der untergeordneten unkritischen Befehlsfolge fortgesetzt. D. h., die untergeordnete Befehlsfolge wird nach der Unterbrechung befehlsgranular fortgesetzt.In Advantageously, therefore, according to the invention upon the occurrence of an interruption while the processing of the subordinate uncritical instruction sequence volatile status data secured and restored after the break as well as the Processing of the subordinate non-critical command sequence continued. That is, the subordinate instruction sequence becomes after the interruption command granular continued.
Hierzu wird zu Beginn der untergeordneten Befehlsfolge eine Disable-Enter-Funktion aufgerufen, welche bewirkt, dass nach einer Unterbrechung, welche bei der Abarbeitung einer innerhalb einer kritischen Befehlsfolge angeordneten untergeordneten unkritischen Befehlsfolge auftrat, das Programm nicht am Enter-Punkt fortgesetzt wird, sondern zunächst an der Stelle, an der es unterbrochen wurde. D. h., die betreffende Task läuft wie jede andere unkritische Task befehlsgranular an. Nachdem die untergeordnete Befehlsfolge durchlaufen wurde, wird eine Enable-Enter-Funktion aufgerufen. Diese Funktion bewirkt, dass das Programm dann in der üblichen erfindungsgemäßen Weise am Enter-Punkt fortgesetzt wird. Durch die Funktionen Disable-Enter und Enable-Enter wird sowohl die Konsistenz im untergeordneten unkritischen Programmteil gewahrt, als auch die Inkonsistenz im darumliegenden kritischen Programmteil ausgeschlossen.For this becomes a disable-enter function at the beginning of the subordinate command sequence called, which causes after a break, which during the execution of a within a critical instruction sequence arranged subordinate uncritical instruction sequence occurred, the program is not continued at the Enter point, but first the place where it was interrupted. That is, the relevant one Task is running like any other uncritical task command granular. after the subordinate command sequence, becomes an Enable-Enter function called. This function causes the program to be in the usual way way according to the invention continues at the Enter point. Through the functions Disable-Enter and Enable-Enter will both the consistency in the subordinate uncritical Part of the program, as well as the inconsistency in the surrounding critical program part excluded.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich in vorteilhafter Weise beliebige Softwarekomponenten in eine Firmware integrieren, da sie keinen Randbedingungen für einen Wiederanlauf genügen müssen. Der Wiederaufsetzpunkt vor dem Aufruf der Enter-Funktion und deren erneutes Durchlaufen erlauben auch die korrekte Behandlung wiederkehrender, hochfrequenter Netzausfälle, bei denen die Aufräum-Funktion mehrfach gestartet werden muss, bis alle Ressourcen freigegeben sind. Betriebssystem-Ressourcen werden korrekt behandelt, da ihr Zustandsvektor um den Enter-Status erweitert wurde. Wird die Enter-Funktion vor Eintritt der Produktivschleife einer Task aufgerufen, ist es möglich, diese Task mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vollständig neu zu starten. Eine gegebenenfalls erforderliche Konsistenzsicherung in bestimmten kritischen Softwareabschnitten ist durch das vorübergehende Stilllegen des definierten Wiederaufsetzpunktes realisierbar.through of the method according to the invention advantageously any software components in one Integrate firmware as they have no boundary conditions for one Restart is enough have to. The restart point before calling the Enter function and its retracing also allows the correct treatment of recurring, high-frequency power failures, where the cleanup function must be started multiple times until all resources are released are. Operating system resources are handled correctly, as theirs State vector was extended by the Enter status. Will the enter function It is called before the productive loop of a task possible, this Task by means of the method according to the invention Completely to restart. An optionally required consistency assurance in certain critical software sections is due to the temporary Shutting down the defined restart point can be realized.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further Details, features and advantages of the present invention result from the following description of a particular embodiment with reference to the drawing.
Es zeigen:It demonstrate:
Wie
Die
kritische Software
Vor
Beginn der kritischen Software
Tritt
beim Abarbeiten der kritischen Software
Die
Abfrage
Trat
während
der Abarbeitung der kritischen Software
Jede
Task, die in einem Bereich kritischer Software
Betriebssystem-Ressourcen,
wie beispielsweise Semaphoren oder Events, müssen die Information bereitstellen,
ob sie zwischen dem Aufruf der Enter-Funktion
Die
unkritische Software
Die
in
Nach
Beendigung der konsistenten Software
Die
kritische Software
Claims (6)
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---|---|---|---|
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