Brevet FR2711818A1 — publié le 19950505

Procédé de diffusion de données à train de données L'invention porte sur un procédé de transmission de données pour un ensemble de noeuds de traitement de données interconnectés par un réseau de communication, chaque noeud5 diffusant des données vers les autres noeuds en faisant circuler sur le réseau un train de telles données selon un circuit bouclé passant par chacun desdits noeuds, chaque noeud dans le circuit ayant un prédécesseur et un successeur.10 Un tel procédé est connu du document "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 33 - No. 9 - Février 1991. Il est destiné en premier lieu à la diffusion fiable et ordonnée de données partagées entre des modules répliqués d'un système de traitement de données, chaque module15 constituant un noeud de traitement de telles données. Dans le procédé connu, chaque noeud connecté au réseau de communication, qui reçoit un train de données, récupère les données contenues dans le train dans l'ordre o elles ont été insérées dans celui-ci par les autres noeuds au20 dernier tour du train sur le circuit. Ce noeud forme ensuite un nouveau train de données en éliminant du train de données, les données qu'il avait insérées dans le train au tour précédent sur le circuit, et insère en queue du train des nouvelles données. Puis le noeud envoie sur le réseau le25 nouveau train pour diffusion vers les autres noeuds pour un nouveau tour du train sur le circuit. Il est à noter que le train peut circuler à vide quand aucun noeud n'a de données à diffuser. Dans un tel système de traitement de données, un ou plusieurs noeuds sont sujets à des dysfonctionnements ou défaillances entraînant leur déconnexion du réseau. Il est essentiel d'assurer néanmoins le fonctionnement du système avec les noeuds restant valides en mettant en oeuvre une procédure de récupération de fautes, notamment lorsque le35 train de données est arrêté dans le noeud défaillant. Le but de l'invention est de proposer une solution simple à ce problème. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de transmission de données à train de données, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le train de données un compteur et en ce que chaque noeud, en réponse à la réception d'un train de données envoyé par son prédécesseur, récupère le compteur du train de données reçu, incrémente le compteur, enregistre en mémoire un nouveau train de données comportant le10 compteur incrémenté et envoie le nouveau train de données à son successeur. Il est prévu dans chaque noeud une procédure de détection d'un état défaillant ou non défaillant du noeud précédant le noeud considéré dans le circuit du train, et15 sur détection de l'état défaillant de son prédécesseur, le noeud considéré recherche un prédécesseur non défaillant dans le circuit du train en vue d'établir un nouveau circuit du train. La procédure de récupération de fautes est répartie au niveau de chaque noeud restant valide, et lorsqu'un noeud devient défaillant, le prédécesseur du noeud défaillant envoie sur le réseau au successeur du noeud défaillant le dernier train de données qu'il a enregistré en mémoire de manière à reprendre la diffusion fiable et ordonnée des25 données. En cas de récupération de fautes, plusieurs trains de données peuvent être envoyés sur le réseau par les noeuds valides dont certains sont obsolètes. Les trains de données obsolètes sont éliminés par les noeuds si chaque noeud30 effectue les étapes de traitement suivantes: a) attendre un train de données, b) en réponse à la réception d'un train de données: - comparer le compteur du train de données reçu au compteur du train de données enregistré en mémoire, - si le compteur du train de données reçu est plus petit que le compteur du train de données enregistré en mémoire, alors recommencer à partir de l'étape a). L'invention est maintenant décrite en détail en référence aux dessins. La figure 1 illustre la marche du train de données avec trois noeuds. Les figures 2 à 4 illustrent la marche du train de données en cas de défaillance d'un des noeuds de la figure 1. La figure 5 illustre le processus de récupération de fautes mis en oeuvre par les noeuds restant valides. Sur la figure 1, les noeuds A,B,C sont interconnectés, point à point, par un réseau de communication 10, par exemple le système "Ethernet" (ou toute implémentation de la norme ISO 802.3) sous contrôle de la couche de transport "TCP" (Transport Connection protocole). Ces noeuds sont des modules répliqués d'un système complexe de traitement de données ayant une architecture redondante. Dans le cas présent, les modules peuvent résider dans des processeurs différents interconnectés au réseau. La couche de transport "TCP" est fiable dans le sens o un noeud envoie une donnée vers un autre noeud à travers le réseau de manière fiable et suivant un ordre25 chronologique. Chaque noeud diffuse ses propres données vers les autres noeuds par l'intermédiaire d'un train de données qui circule sur le réseau de noeud en noeud selon un circuit bouclé dont le sens est montré par les flèches. Ce circuit30 passe successivement par les noeuds A,B,C,A... et ainsi de suite. Il est constitué au fur et à mesure de l'insertion des noeuds dans le circuit. Sur la figure 1, chaque noeud est représenté par un rectangle divisé en trois parties correspondant respectivement aux fonctionnalités de réception, de gestion et d'émission du train de données. Globalement, chaque noeud reçoit donc sur le réseau 10 le train de données indiqué par , constitue un nouveau train de données indiqué par 110, enregistre le nouveau train de données en mémoire, et envoie sur le réseau le nouveau train de données indiqué par 120.5 Un train de données est constitué d'une en-tête 101 et de un ou plusieurs wagons 102. L'en-tête 101 contient un compteur, la longueur du train (en nombre d'octets) et une table de description répertoriant les noeuds du circuit du train. Dans cette10 table, les noeuds portent des codes qui sont rangés selon l'ordre de passage du train dans les noeuds de sorte que chaque noeud, en consultant la table contenue dans un train de données qu'il reçoit, peut facilement déterminer le noeud qui le succède ou qui le précède dans le circuit du train.15 sur la figure 1, seul le compteur n est représenté dans l'en-tête 101 du train. Chaque wagon 102 contient un code identifiant un noeud utilisateur du wagon, la longueur en octets du wagon, et des données insérées dans le wagon par le noeud utilisateur en20 question. Sur la figure 1, les wagons sont montrés contenant seulement une donnée A1,Bl,Cl,A'1. Chaque donnée est ici désignée par une lettre indicative du noeud qui l'a insérée dans le train. La marche normale du train est maintenant décrite. Les noeuds A,B,C font partie du circuit du train, le dernier train de données envoyé sur le réseau partant du noeud A. A ce stade, Le noeud B reçoit un train de données 100 qui a une en-tête 101 contenant le compteur n et un wagon 102 contenant la donnée A1 insérée par le noeud A. Le noeud B récupère la donnée A1 du train 100. Il incrémente le compteur n (n+) dans l'en-tête 101 du train. La valeur de l'incrément est choisie ici à 1. Le noeud B constitue et enregistre un nouveau train 110 en mémoire comprenant une en-tête qui contient le compteur incrémenté35 de 1 (n+), le wagon contenant la donnée A1, et un nouveau wagon contenant la donnée B1. Le wagon contenant la donnée B1 est inséré en queue de train. Puis, le noeud B envoie sur le réseau au noeud C le train 120 identique au dernier train enregistré en mémoire (train 110). Il faut comprendre qu'à chaque tour du train, le noeud B met à jour le contenu de sa5 mémoire avec le dernier train de données qu'il envoie sur le réseau. Le noeud C reçoit maintenant le train de données envoyé par le noeud B. Il récupère les données A1 et B1 dans les wagons du train. Il incrémente le compteur du train10 qu'il reçoit (n++). Il constitue et enregistre en mémoire un nouveau train comportant une en-tête qui contient le compteur incrémenté de 1 (n++), et trois wagons contenant respectivement et dans l'ordre les données A1,Bl,Cl. Il envoie ce nouveau train de données au noeud A. Pour le cas15 o le noeud C n'aurait pas de données à diffuser, le troisième wagon peut rester vide ou n'être pas inséré en queue de train. Il s'agit ici d'un choix de mode de réalisation. Le noeud A reçoit maintenant le dernier train envoyé sur le réseau. Il récupère les données A1,Bi,C1. Il incrémente le compteur du train (n+++). Il élimine du train le wagon contenant la donnée A1 qu'il avait insérée dans le train au tour précédent. Le noeud A constitue un nouveau train en insérant un wagon en queue de train qui contient25 une nouvelle donnée A'1 et enregistre ce nouveau train en mémoire. Ce nouveau train contient le nouveau compteur (n.+++) et donc trois wagons contenant respectivement et dans l'ordre les données Bl,Cl,A'1. Le noeud A envoie ensuite le nouveau train sur le réseau.30 A ce stade, chaque noeud conserve en mémoire l'état du train qu'il a envoyé sur le réseau au dernier tour du train. Par ailleurs, chaque noeud récupère, à tour de rôle, les données diffusées par les autres noeuds dans un ordre correspondant à leur ordre d'insertion dans le train de35 sorte que la diffusion des données est ordonnée. Le processus de récupération de fautes est le suivant en référence avec la figure 5. En 51, un noeud valide se place en attente de réception d'un train 120 de données fourni par son prédécesseur. En réponse à la réception d'un train de données, le noeud compare en 52 le compteur du train 100 reçu avec le compteur du dernier train 110 qu'il a enregistré en mémoire. Si le compteur du train reçu est plus petit que le compteur10 du train enregistré en mémoire, le noeud détecte que le train de données reçu est obsolète et il recommence son traitement à partir de l'étape 51. Dans le cas contraire, le noeud, dans l'étape 56, récupère les données du train, incrémente le compteur du train, insère de nouvelles données15 dans le train et enregistre le nouveau train en mémoire. Puis dans l'étape 57, il envoie le nouveau train sur le réseau à son successeur et revient ensuite à l'étape 51. Durant l'attente de réception d'un train de données par un noeud valide, ce noeud valide prend en compte, le cas échéant, un état défaillant de son prédécesseur en vue de déclencher une procédure de récupération de fautes. La détection est basée sur la réception d'un premier message réseau (message d'état) renvoyé par la couche de transport lorsqu'une ou des requêtes de lecture adressées25 régulièrement par un noeud valide à son prédécesseur (défaillant) restent sans réponse. La détection de la défaillance d'un noeud par la couche de transport génère le message d'état au niveau du prédécesseur et du successeur du noeud défaillant.30 En 53, le prédécesseur et le successeur reçoivent ce message d'état. Chacun détermine si le lien qu'il a perdu était vers son prédécesseur ou vers son successeur, ce qui permet à ces noeuds de s'identifier comme successeur ou prédécesseur du noeud défaillant.35 Si le noeud ayant reçu le message d'état est le prédécesseur du noeud défaillant, il se met en attente en 54 d'une demande de connexion du successeur du noued défaillant. Si le le noued ayant reçu le message d'état est le successeur du noeud défaillant, il essaie de se reconnecter au noued défaillant pour s'assurer que ce n'est qu'une disparition temporaire du lien de communication et non pas une défaillance du noeud. Par conséquent, dans le cas o le noeud valide détermine, en 53, qu'il est le prédécesseur du noeud défaillant, il se met en attente en 54 d'une demande de connexion "TCP" venant du successeur du noeud défaillant par l'intermédiaire de la couche de transport. Dans le cas o le noeud valide détermine, en 53, qu'il est le successeur du noeud défaillant, il entreprend d'abord une tentative de15 connexion au noeud défaillant. En cas d'échec, il recherche, en 59, dans la table des noeuds qu'il tient du dernier train de données qu'il a enregistré en mémoire, un nouveau prédécesseur. Ce nouveau noeud prédécesseur est défini comme le premier prédécesseur valide du noeud défaillant dans le20 circuit du train. Il établit en 60 une connexion avec le nouveau noeud prédécesseur par l'intermédiaire de la couche de transport. La connexion, sous la forme d'un second message réseau (message de connexion), peut aboutir dans le cas o le nouveau prédécesseur est valide ou échouer dans le25 cas o le nouveau prédécesseur est lui même défaillant. Dans le dernier cas, le noeud valide considéré est agencé pour remonter les différents noeuds du circuit du train jusqu'à obtenir une connexion satisfaisante avec un prédécesseur valide.30 En réponse à l'établissement de la connexion entre le successeur du noeud défaillant et le prédécesseur du noeud défaillant, ce dernier, en 55, envoie sur le réseau, le dernier train 110 qu'il a enregistré en mémoire puis revient à l'étape 51. La mise à jour du circuit du train, lors de la défaillance d'un noeud, peut être implémentée de la façon suivante. Chaque noeud est agencé, dans l'étape 56, pour contrôler l'état d'une variable booléenne interne. Dans le cas o la variable booléenne est positionnée à "vrai", le noeud met à jour la table de description du circuit du train dans le dernier train de données qu'il enregistre en mémoire par élimination du code du noeud défaillant. Les wagons10 contenant les données du noeud défaillant ne sont pas conservés dans le train enregistré en mémoire. Puis il positionne la variable de contrôle à "faux". Dans le cas o la variable de contrôle est positionnée à "faux", le noeud n'effectue aucun traitement supplémentaire dans l'étape 56.15 Il va de soi que les variables de contrôle des noeuds sont positionnées à "faux" au commencement du fonctionnement du système. Par ailleurs, chaque noeud est agencé pour mettre à jour, dans l'étape 55, la table de description du train envoyé sur le réseau et purger ce train de données des données concernant le noeud défaillant. Maintenant, le prédécesseur d'un noeud défaillant positionne sa variable de contrôle interne à "vrai" dans l'étape 55 après ou avant d'envoyer le dernier train de25 données enregistré en mémoire et mis à jour comme décrit précédemment. De cette façon, le successeur du noeud défaillant reçoit toujours du prédécesseur du noeud défaillant un train de données ayant un circuit de train mis à jour. Par30 ailleurs, le train de données envoyé sur le réseau par l'un quelconque des noeuds successeurs du noeud défaillant, sera filtré une seule fois, dans l'étape 56, par le prédécesseur du noeud défaillant pour la mise à jour de la table de description du circuit du train et l'élimination des données35 issues du noeud défaillant. Un exemple de fonctionnement du processus de récupération de fautes est maintenant décrit en référence aux figures 2 à 4. Sur la figure 2, la situation du système de diffusion de données avant défaillance d'un des noeuds est la suivante. La valeur du compteur du dernier train de données enregistré par le noeud B est 2. Pour le noeud C, la valeur est 3 et pour le noeud A, la valeur est 4. Maintenant le noeud C devient défaillant. Le dernier train de données circulant sur le circuit du train est enregistré dans le noeud A dont la valeur du compteur est la plus grande. Les noeuds A et B reçoivent un message d'état (étape 53) par l'intermédiaire de la couche de transport et détectent donc la défaillance du noeud C. Le noeud A recherche un nouveau prédécesseur (étape 59). Parallèlement, le noeud B se met en attente d'une connexion avec le noeud A (étape 54). Sur la figure 3, le noeud A établit maintenant une connexion 10' avec le noeud B (étape 60). Après établissement de la connexion, le noeud B envoie sur le réseau au noeud A, son dernier train 110 enregistré en mémoire qui a été purgé des données du noeud C et ayant une table de description du circuit du train mise à jour. Sa25 variable booléenne de contrôle est positionnée à "vrai" (étape 55). Le noeud A reçoit le dernier train de données provenant du noeud B. Ce train est obsolète et n'est pas traité par le noeud A (étape 52) du fait de la valeur de son compteur.30 Sur la figure 4, le noeud A envoie maintenant son dernier train de données enregistré en mémoire (étapes 56,57). Le noeud B prend en compte le dernier train de données envoyé par le noeud A (étape 52) du fait de la valeur de son compteur. Il récupère les données dans les35 wagons du train, constitue un nouveau train purgé des données du noeud C et ayant une table de description du circuit du train mise à jour du fait que la variable booléenne interne au noeud B est positionnée à "vrai" (étape 56). Le noeud B envoie ensuite sur le réseau un nouveau train de données (étape 57). La diffusion des données reprend alors normalement sans le noeud C. Le processus de récupération de fautes selon l'invention assure que le train de données circule entre les noeuds valides dans un temps borné. Le processus de récupération de fautes est distribué entre tous les noeuds10 valides et est d'une mise en oeuvre simple car le mécanisme de reprise des fautes ne prend des décisions que sur des informations locales à chaque noeud. REVENDICATIONS 1.) Un procédé de transmission de données pour un ensemble de noeuds (A, B,C) de traitement de données interconnectés par un réseau de communication (10), chaque noeud diffusant des données (A1,Bl,Cl,A'l) vers les autres noeuds en faisant circuler sur le réseau un train (120) de telles données selon un circuit bouclé passant par chacun10 desdits noeuds, chaque noeud dans le circuit ayant un prédécesseur et un successeur, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le train de données un compteur (101) et en ce que chaque noeud, en réponse à la réception d'un train de données envoyé par son prédécesseur, récupère le compteur du15 train de données reçu, incrémente le compteur, envoie un nouveau train de données à son successeur comportant le compteur incrémenté et enregistre en mémoire le nouveau train de données comportant le compteur incrémenté. 2.) Le procédé selon la revendication 1, dans lequel il est prévu dans chaque noeud une procédure (53) de détection d'un état défaillant ou non défaillant du noeud précédant le noeud considéré dans le circuit du train, et sur détection de l'état défaillant de son prédécesseur, le25 noeud considéré recherche (59) un prédécesseur non défaillant dans le circuit du train en vue d'établir un nouveau circuit du train. 3.) Le procédé selon la revendication 2, dans lequel le prédécesseur du noeud défaillant envoie (55) sur le réseau au successeur du noeud défaillant le dernier train de données qu'il a enregistré en mémoire. 4.) Le procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque noeud effectue les étapes de traitement suivantes: a) attendre (51) un train de données, b) en réponse à la réception d'un train de données: - comparer (52) le compteur du train de données reçu au compteur du train de données enregistré en mémoire, - si le compteur du train de données reçu est plus petit que le compteur du train de données enregistré en mémoire, alors recommencer à partir de l'étape a).