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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Prozess zum Übertragen
von Daten von einem ersten System zu einem zweiten System innerhalb
eines lokalen Rechnernetzwerkes unter Verwendung von Ethernet-Kommunikationstechnik
und einen Abstimmungsmechanismus in einem fehlertoleranten System
innerhalb eines Rechnernetzwerkes, bei dem ein solcher Prozess zum Übertragen
von Daten angewendet wird, wobei
- – mehrere
verschiedene Berechnungssysteme dieselbe Berechnung ausführen und
jedes Ergebnis einer Berechnung von jedem Berechnungssystem zu einem
Abstimmsystem übertragen wird,
um verglichen zu werden,
- – das
besagte Abstimmsystem die verschiedenen Ergebnisse vergleicht und
ein Ergebnis des Vergleiches zu den besagten verschiedenen beteiligten
Berechnungssystemen rückmeldet,
wobei diese Berechnungssysteme keine weiteren Berechnungen beginnen,
bis sie das Ergebnis des Abstimmungsprozesses empfangen haben.
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Im
Bereich der lokalen Ethernet-Kommunikation verwenden moderne Rechnernetzwerke,
insbesondere bei der Bürokommunikation,
hauptsächlich
Netzprotokolle, insbesondere TCP/IP, welche nicht für diesen
speziellen Typ von Kommunikation optimiert sind, sondern vorwiegend
für Weitverkehrsnetze
entwickelt wurden.
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Der
dadurch erzeugte zusätzliche
Aufwand verlangsamt den Kommunikationsprozess insgesamt. Außerdem müssen spezielle
Mechanismen auf der Anwendungsebene modelliert werden, um eine Synchronisation
von Kommunikationssystemen zu erreichen. Dies hat im Wesentlichen
drei Probleme (a, b, c) zur Folge, welche durch diese Erfindung
gelöst
werden sollen.
- a) Effiziente Kommunikation,
was im Wesentlichen mit den Reaktionszeiten und der Datendurchsatzrate
zusammenhängt, jedoch
auch andere Bereiche der erforderlichen Protokollelemente berücksichtigt.
In
der Vergangenheit wurde eine Verbesserung der Effizienz von Kommunikation
hauptsächlich durch
Verwendung von schnellerer Hardware erreicht. Eine andere Vorgehensweise
besteht darin zu versuchen, die Effizienz durch Reimplementierung
von vorhandenen Protokollstapeln oder Teilen von Protokollstapeln
zu verbessern. Jedoch besteht in diesem Falle das grundlegende Problem
nach wie vor darin, dass das Protokoll selbst nicht für den Zweck
optimiert ist.
- b) Zuverlässige
Kommunikation; wenn Daten übertragen
werden, kommen sie entweder korrekt an, oder es wird ein entsprechender
Fehler signalisiert. In jedem Falle muss daher die Anwendung über den
Status der Datenübertragung
informiert werden.
Eine zuverlässige Kommunikation wird gegenwärtig entweder
durch den Protokollstapel gewährleistet,
oder sie muss durch die Anwendung selbst implementiert werden.
- c) Verteilte Synchronisation von Prozessen für Abstimmungsmechanismen in
fehlertoleranten Systemen.
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Verteilte
Synchronisation ist bis jetzt nur auf der Anwendungsebene erreicht
worden, was Probleme im Hinblick auf die Implementierung und die
Leistungsfähigkeit
verursacht.
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Die
internationale Anmeldung
WO 00/24165 beschreibt
ein Verfahren zum Übertragen
von Daten von einem ersten zu einem zweiten System innerhalb eines
lokalen Netzes unter Anwendung von Ethernet-Technik. Datenpakete
werden mittels einer im Ethernet-Protokoll existierenden Adresse
und einer laufenden Nummer gekennzeichnet. Empfangene Pakete werden
dem sendenden System quittiert, und ein Datenpaket wird bei Timeout
(Zeitüberlauf)
für eine
zu empfangende Quittung erneut übertragen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Prozess zum Übertragen
von Daten innerhalb eines lokalen Rechnernetzwerkes bereitzustellen,
welcher die Effizienz und Zuverlässigkeit
der Übertragung
verbessert.
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Die
oben genannte Aufgabe wird durch eine Abstimmungsvorrichtung nach
Anspruch 1 gelöst.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Prozess zum Übertragen von Daten von einem
ersten System zu einem zweiten System innerhalb eines lokalen Rechnernetzwerkes
unter Verwendung von Ethernet-Kommunikationstechnik
bereitgestellt, wobei existierende Protokollstapel innerhalb der
lokalen Ethernet-Kommunikation auf eine solche Weise umkonstruiert
werden, dass Funktionen, welche die Verwendung in Weitverkehrsnetzen
betreffen, insbesondere Routing-Fähigkeit und/oder komplexe Namensdienste
wie etwa DNS für
TCP/IP und/oder mehrfache Prüfsummen, dadurch
beseitigt werden, dass
- – Datenpakete durch eine eindeutige
Kennnummer gekennzeichnet werden, die aus einer im Ethernet-Protokoll
existierenden Adresse, insbesondere einer Medienzugriffssteuerungs-(Medium
Access Control) Adresse, und aus einer laufenden Nummer aufgebaut
ist, wobei
- – empfangene
Pakete dem sendenden System durch Quittungs-Kennungen quittiert werden, wobei
- – ein
Datenpaket bei Timeout (Zeitüberlauf)
für eine
zu empfangende Quittungs-Kennung von dem sendenden System erneut
gesendet wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können diese
Funktionen effizienter und einfacher verwendet werden, wenn sie
wie beschrieben in dem Protokollstapel selbst implementiert sind.
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Bei
einer ersten vorteilhaften Ausführungsform
des Prozesses zum Übertragen
von Daten gemäß der vorliegenden
Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eindeutige
Kennnummern erzeugt werden, indem die Kennnummer eines aktuellen
Paketes erhöht
wird, um eine eindeutige Kennnummer für das jeweils nachfolgende
Paket zu erhalten.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
des Prozesses zum Übertragen
von Daten gemäß der vorliegenden
Erfindung macht das besagte sendende System eines Datenpaketes Speicher
für dieses
Datenpaket innerhalb eines Datenpuffers erst frei, nachdem es die
entsprechende Quittungs-Kennung gültig empfangen hat.
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Unter
diesen Bedingungen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen,
wenn das besagte empfangende System eines Datenpaketes eine Kennnummer
eines Datenpaketes nur vergisst, falls die Kennnummer kleiner ist
als diejenige der letzten quittierten Quittungs-Kennung, die von
einem sendenden System geliefert wurde.
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Ferner
hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn ein Timeout
(Zeitüberlauf)
für eine
zu empfangende Quittungs-Kennung
berechnet wird mittels einer
- – Zeit,
zu der ein Datenpaket gesendet wird, einer
- – Empfangszeit
des sendenden Systems und einer
- – maximalen
Verarbeitungszeit des sendenden Systems, um einen Zeitplan zu erhalten
und um mit dem Senden eines Datenpakets zu beginnen.
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Vorzugsweise
wird die Empfangszeit berechnet aus
- – dem Zweifachen
einer maximalen Ethernet-Laufzeit für ein Datenpaket,
- – addiert
zu einer maximalen Verarbeitungszeit in dem empfangenden System.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
des Prozesses zum Übertragen
von Daten gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Übertragungsfehler
von einem sendenden System anhand einer Anzahl von Übertragungswiederholungen
eines Datenpaketes erkannt, die eine vorgegebene Anzahl von Versuchen überschreitet.
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Als
Alternative hierzu wird ein Übertragungsfehler
von einem empfangenden System anhand eines Timeouts erkannt, wenn
eine Kennnummer länger
als eine vorgegebene Zeit aufbewahrt werden muss.
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Die
Vorteile, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden, sind
besonders wertvoll, wenn jedes System innerhalb des lokalen Rechnernetzwerkes
ein eingebettetes System ist.
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Um
die besagten Quittungs-Kennungen effizient zu handhaben, werden
sie als Teil eines Datenpaketes übertragen.
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Unter
diesen Bedingungen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen,
wenn ein Datenpaket, das von einem sendenden System gesendet wird,
auch die letzte quittierte Quittungs-Kennung umfasst.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist, einen Abstimmungsmechanismus
in einem fehlertoleranten System innerhalb eines Rechnernetzwerkes
zu implementieren, bei dem der oben genannte Prozess zum Übertragen
von Daten auf eine einfache und effiziente Weise angewendet wird.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
des Abstimmungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein Ergebnis einer Berechnung von einem Berechnungssystem,
welches ein anforderndes System innerhalb des Netzwerkes ist, zu
dem besagten Abstimmsystem unter Verwendung eines einzigen Systemaufrufes übertragen,
welcher nicht zurückgesendet
wird, bis die Abstimmung im Hintergrund abgeschlossen worden ist
und ein Ergebnis vorliegt und an das besagte Berechnungssystem rückgemeldet
wird.
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Durch
dieses Merkmal wird erreicht, dass die Abwicklung eines Abstimmungsprozesses
stark vereinfacht wird. Ein einziger Ruf ist ausreichend, und der
Prozess des Abstimmens läuft
im Hintergrund ab und ist für
die Anwendung transparent.
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Bei
bekannten Abstimmungsmechanismen ist ein noch wesentlicherer Faktor
die Tatsache, dass diese Prozedur gewöhnlich die Anwendung zwingt, aktiv
zu warten.
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Um
dieses Problem zu vermeiden wird bei einer anderen vorteilhaften
Ausführungsform
des Abstimmungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Prozess, welcher den besagten Systemaufruf ausgegeben hat, in
eine Nicht-Bereit-Warteschlange
innerhalb des besagten Berechnungssystems eingereiht, bis der Systemaufruf
zurückkommt, wodurch
vermieden wird, dass das besagte Berechnungssystem aktiv auf das
Ergebnis des Abstimmungsprozesses warten muss.
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Es
hat sich erwiesen, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn sichergestellt
ist, dass alle verschiedenen beteiligten Berechnungssysteme das
Ergebnis derselben Berechnung zu dem Abstimmsystem senden. Um einen "Single Point of Failure" (Punkt, dessen Ausfall
den Ausfall des Gesamtsystems verursachen kann) zu vermeiden, ist
das besagte Abstimmsystem, das die verschiedenen Ergebnisse vergleicht
und ein Ergebnis des Vergleichs zurück an die besagten verschiedenen
beteiligten Berechnungssysteme meldet, innerhalb des Rechnernetzwerkes
verteilt.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sind in den
Erläuterungen
zu den folgenden bevorzugten Ausführungsformen und in Verbindung
mit den Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind ähnliche
Elemente mit derselben Funktion mit denselben Bezugszeichen bezeichnet,
jedoch müssen ähnliche
Elemente nicht unbedingt identisch sein.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines Protokollstapels gemäß dieser Erfindung, der in
Windows CE® eingebettet
ist,
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2 zeigt
die wichtigsten Teile eines Datenpaketes,
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3 zeigt
ein Zeitablaufdiagramm einer Datenübertragung gemäß der Erfindung,
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4 zeigt
ein Zeitablaufdiagramm einer Datenübertragung gemäß der Erfindung
mit einem verloren gegangenen Datenpaket,
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5 zeigt
ein Zeitablaufdiagramm einer Datenübertragung gemäß der Erfindung
mit einer verloren gegangenen Quittungs-Kennung, und
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6 zeigt
ein Blockdiagramm eines Abstimmungsmechanismus mit einem Systemaufruf
gemäß der Erfindung.
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Der
Protokollstapel innerhalb einer Ethernet-Kommunikation in einem
Rechnernetzwerk gemäß der vorliegenden
Erfindung unterstützt
nur Funktionalität,
welche für
die Anwendung absolut wesentlich ist. Insbesondere ignoriert er
alle diejenigen Funktionen, welche mit der Verwendung in Weitverkehrsnetzen
zusammenhängen,
z.B. Routing-Fähigkeit.
Die Implementierung ist nicht nur an lokale Kommunikation angepasst,
sondern auch für
die angewendete Kommunikationstechnik, Ethernet, optimiert. Es wird
keinerlei Namensdienst benötigt,
wie etwa DNS für
TCP/IP. Stattdessen werden die Medienzugriffssteuerungs-(Medium
Access Control) Adressen MAC von Ethernet verwendet.
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Bei
herkömmlichen
Protokollen wie etwa TCP/IP existieren oft Mechanismen, welche mehr
als einmal angewendet werden, deren mehrfache Anwendung jedoch keinen
erhöhten
Nutzen zur Folge hat. Zum Beispiel geschieht dies in den Prüfsummen von
TCP/IP. Diese werden verwendet, um die Korrektheit der empfangenen
Daten zu prüfen.
Auf der Ebene des Ethernet sind sie hardwaremäßig implementiert und sind
somit praktisch frei von jeder Latenzzeit. TCP/IP Prüfsummen
werden auf zwei weiteren Ebenen wiederholt erneut berechnet, was
zusätzliche
und unnötige
Komplexität
bedeutet, wenn das Ethernet als ein Transportmedium verwendet wird.
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Die
Erfindung macht daher von einem extrem flachen und somit hocheffizienten
Protokollstapel Gebrauch, wie in 1 dargestellt,
in der das Beispiel von Windows CE® verwendet
wird, um zu zeigen, wie der Protokollstapel gemäß der vorliegenden Erfindung
in ein Betriebssystem integriert werden kann.
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Es
ist eine Anwendung APL dargestellt, welche über einen Protokollstapel PST,
der das Hochgeschwindigkeits-Verbindungsprotokoll
I der vorliegenden Erfindung und Ethernet-Kommunikationstechnik EN
für die
Verbindung umfasst, mit einem Rechnernetzwerk N kommuniziert.
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2 zeigt
ein Beispiel eines Datenpaketes P, welches für eine Hochgeschwindigkeits-Verbindung
gemäß der Erfindung
verwendet wird. Verschiedene Systeme innerhalb des Rechnernetzwerkes
N senden solche Datenpakete P, um eine Hochgeschwindigkeits-Verbindung
dieser Systeme auf eine Art und Weise zu erreichen, die weiter unten
anhand der 3 bis 5 erläutert wird.
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Die
Datenpakete P, wie in 2 dargestellt, sind durch eine
eindeutige Kennnummer ID gekennzeichnet, die aus der oben erwähnten MAC
Ethernet-Adresse, welche bereits im Ethernet-Paket enthalten ist, und einer laufenden
Nummer seq# aufgebaut ist. Durch Verwendung der Ethernet-Adresse kann
eine Adressierung realisiert werden, indem die Ethernet-Socket-Schnittstelle benutzt
wird.
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Gewöhnlich sind
beide Kommunikationssysteme A und B sowohl sendende als auch empfangende
Systeme. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn, wie in 2 dargestellt,
jedes Datenpaket P, neben Anwendungsdaten, eine Quittungs-Kennnummer Ack-ID
sowie die letzte Quittungs-Kennung "last-Ack-ID" umfasst. Die Tatsache, dass die Quittungsinformation
Teil eines Datenpaketes ist, macht die Verbindung effizienter. Natürlich ist
es auch möglich,
eine Quittungsinformation in einem separaten Paket zu dem sendenden
System A zu senden.
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Für die Zwecke
der Erläuterung
wird in der folgenden Beschreibung das Kommunikationssystem A nur
als sendendes System und das Kommunikationssystem B nur als empfangendes
System verwendet.
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In 3 bis 5 wird
somit beschrieben, wie Datenpakete P von einem ersten System A,
welches das sendende System ist, zu einem zweiten System B, welches
das empfangende System ist, gesendet werden.
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Für die Beschreibung
werden die folgenden Zeitbezeichnungen verwendet:
- t1
- Zeit, zu der ein Datenpaket
P gesendet wird
- t2
- Empfangszeit eines
empfangenden Systems
- tR
- Empfangszeit eines
sendenden Systems
- tP1
- maximale Verarbeitungszeit
in einem empfangenen System
- tP2
- maximale Verarbeitungszeit
eines sendenden Systems, um einen Zeitplan zu erhalten und um mit
dem Senden zu beginnen
- t3
- Zeit, zu der Ack gesendet
wird
- t4
- Zeit, zu der Ack empfangen
wird
- tL
- maximale Ethernet-Laufzeit
eines Datenpaketes, das über
das Rechnernetzwerk N übertragen
wird
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3 zeigt
eine Übertragung
eines Datenpaketes P, welche korrekt ohne irgendeinen Verlust von
Paketen abläuft.
Ein Kommunikationssystem A sendet "sd" ein
Datenpaket P zur Zeit t1, welches von einem Kommunikationssystem
B zur Zeit t2 empfangen wird "rcv". Das empfangene
Datenpaket wird dann von dem empfangenden System B innerhalb einer
Verarbeitungszeit tP1 verarbeitet, bevor eine Quittungsinformation
Ack-ID zu einer Zeit t3 zu dem Kommunikationssystem A zurückgesendet
wird "sd ack", wo diese Quittungsinformation
zu einer Zeit t4 empfangen wird "rcv
ack". Die Quittungsinformation Ack-ID
kann als Teil eines Datenpaketes P gesendet werden, wie in 2 beschrieben
ist.
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Jedes
der Kommunikationssysteme A und B kann einen Pufferspeicher zum
Speichern der Daten von mehreren zu übertragenden Datenpaketen umfassen.
Ein Teil dieses Pufferspeichers, der für das Datenpaket P verwendet
wird, das gesendet worden ist, wird erst freigegeben "del P", wenn die korrekte Quittungsinformation
Ack-ID empfangen wird.
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4 zeigt
dieselbe Art und Weise des Übertragens
von Daten gemäß der Erfindung,
jedoch in einem Fall, in welchem das Datenpaket P während der Übertragung
zum Kommunikationssystem B verloren ging. Da das sendende System
A keine Quittungsinformation für
das Datenpaket P, das gesendet worden ist "sd",
während
einer erwarteten Zeit empfängt,
muss das Datenpaket bei Timeout (Zeitüberlauf) erneut übertragen
werden "rtm".
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Ein
Timeout für
eine zu empfangende Quittungs-Kennung wird anhand der Zeit t1, zu
der das Datenpaket P gesendet wurde, der Empfangszeit tR des sendenden
Systems A und der maximalen Verarbeitungszeit tP2 des sendenden
Systems A, um einen Zeitplan zu erhalten und um mit dem Senden eines
Datenpaketes zu beginnen, nach der folgenden Formel berechnet: Timeout = t1 + tR + tP2 (1)
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Vorzugsweise
wird die Empfangszeit tR berechnet aus dem Zweifachen einer maximalen
Ethernet-Laufzeit tL für
ein Datenpaket, addiert zu der maximalen Verarbeitungszeit tP1 in
dem empfangenden System B gemäß der folgenden
Formel: tR = 2·tL + tP1 (2)
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Daher
kann das Timeout wie folgt berechnet werden: Timeout = t1 + 2·tL + tP1 + tP2 (3)
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5 zeigt
dieselbe Art und Weise des Übertragens
von Daten gemäß der Erfindung
wie in 3 in einem Fall, in welchem das Datenpaket P korrekt übertragen
wurde, jedoch die Quittungsinformation Ack-ID während der Übertragung zurück zum Kommunikationssystem
A verloren geht. Da das sendende System A keine Quittungsinformation,
die gesendet worden ist "sd
ack", während einer
erwarteten Zeit empfängt,
muss das Datenpaket P auch in diesem Falle bei einem Timeout, das
in den Formeln (1) bis (3) berechnet wird, erneut übertragen
werden "rtm".
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Wenn
das empfangende System B das Datenpaket P zum zweiten Mal empfängt "rcv", muss es die Quittungsinformation
Ack-ID zurücksenden,
jedoch berücksichtigen,
dass das Datenpaket P bereits korrekt empfangen worden ist. Mittels
der eindeutigen Kennungen jedes Datenpakets ist das empfangende
System B in der Lage zu erkennen, dass dasselbe Datenpaket P bereits
früher
empfangen worden ist.
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Die
Zeit tF, zu der ein Datenpaket P zum zweiten Mal von dem empfangenden
System B empfangen wird, wird gemäß Formel (1) wie folgt berechnet: tF = t1 + tR + tL + tP2 (4)
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Mit
Formel (2) kann dies umgeformt werden in: tF = t1 + 3·tL
+ tP1 + tP2 (5)
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Die
Zeit t1 ist dem empfangenden System B nicht bekannt, sie kann jedoch
im ungünstigsten
Fall berechnet werden als t1 = t2 – tL (6)so dass man
für tF
erhält tF = t2 + 2·tL
+ tP1 + tP2. (7)
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Mit t3 = t2 + tP1 (8)ergibt
sich die folgende Formel zum Berechen der Zeit tF des Empfangens
eines Datenpaketes P zum zweiten Mal: tF
= t3 + 2·tL
+ tP2. (9)
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Das
empfangende System B vergisst eine Kennnummer ID eines Datenpaketes
P nur in dem Falle, wenn diese Kennung kleiner ist als die letzte quittierte
Ack-ID, die von dem sendenden System A als Teil eines Datenpaketes
P geliefert wurde, gemäß: ID =< last-Ack-ID. (10)
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Das
sendende System A erkennt einerseits einen Übertragungsfehler an zu vielen Übertragungswiederholungen.
Daher ist eine Anzahl von Versuchen vorgegeben, welche für eine korrekte Übertragung
von Datenpaketen P nicht überschritten
werden darf.
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Das
empfangende System B erkennt andererseits einen Übertragungsfehler an einem
Timeout, wenn eine Kennung zu lange aufbewahrt werden muss.
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Ein
Vorteil der Datenübertragung
gemäß der beschriebenen
Erfindung auf dem Gebiet einer zuverlässigen Kommunikation ist, dass
Datagramm-Kommunikation in dem Protokoll selbst geschützt ist,
wie oben in 3 bis 5 beschrieben,
im Gegensatz zum Beispiel zu TCP/IP. Ferner werden Schutzmechanismen
verwendet, welche an die Anforderungen einer lokalen Kommunikation
angepasst sind. Unter den oben beschriebenen Bedingungen kann bei
einem Fehler der vollständige
Zustand des Systems in jedem Falle rekonstruiert werden.
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Mit
der eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden und zuverlässigen Verbindung,
die oben beschrieben wurde, ist es möglich, ein Protokoll zu implementieren,
welches eine verteilte Synchronisation für Abstimmungsmechanismen unterstützt. In
einem Abstimmungsmechanismus, wie er in 6 dargestellt
ist, senden mehrere verschiedene Berechnungssysteme CS_A, CS_B das
Ergebnis einer Berechnung, welches verglichen werden soll, zu einem Abstimmsystem
VS, wobei alle Systeme CS_A, CS_B und VS Kommunikationspartner in
einem lokalen Rechnernetzwerk N sind, die wie oben beschrieben kommunizieren.
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Dieses
Abstimmsystem VS vergleicht die Ergebnisse und meldet das Ergebnis
des Vergleiches zurück
zu den verschiedenen beteiligten Berechnungssystemen CS_A, CS_B.
Für diesen
Vergleich wird sichergestellt, dass sämtliche verschiedenen beteiligten
Berechnungssysteme CS_A, CS_B das Ergebnis derselben Berechnung
zu dem Abstimmsystem VS senden, und dass sie keinerlei weitere Berechnungen
beginnen, bis sie das Ergebnis des Abstimmungsprozesses VP empfangen
haben.
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Anders
ausgedrückt,
die verschiedenen beteiligten Berechnungssysteme CS_A, CS_B sind zeitlich
synchronisiert. Bei dieser Erfindung ist dieser Abstimmungsmechanismus
in dem Protokollstapel PST der verschiedenen Berechnungssysteme
CS_A, CS_B selbst implementiert, wobei er Teil des Kernmodus KM
oder, anders gesagt, des Betriebssystems ist, z.B. Windows CE®.
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Die
Anwendungen APL1, APL2 der verschiedenen Berechnungssysteme CS_A,
CS_B befinden sich im Benutzermodus UM und kommunizieren mit dem
Protokollstapel PST, der den Abstimmungsmechanismus enthält, unter
Verwendung eines Systemaufrufes SYS vom Typ "Ergebnis der Abstimmung zurücksenden".
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Daher
wird für
eine zeitliche Synchronisation kein Systemaufruf SYS zurückgesendet,
bis die Abstimmung abgeschlossen worden ist und ein Ergebnis vorliegt,
welches zu den verschiedenen beteiligten Berechnungssystemen CS_A,
CS_B zurückgeführt wird.
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Dies
hat im Wesentlichen zwei Vorteile gegenüber einer Implementierung in
der Anwendung, wie es dem Stand der Technik entspricht, zur Folge. Erstens
wird die Abwicklung eines Abstimmungsprozesses VP stark vereinfacht,
ein einziger Systemaufruf SYS ist ausreichend, und alles andere
wird im Hintergrund verarbeitet (Kernmodus KM) und ist für die Anwendung
transparent. Ein noch wesentlicherer Faktor ist jedoch die Tatsache,
dass bei dieser Prozedur vermieden wird, dass die Anwendung aktiv
warten muss. Stattdessen wird der anfordernde Prozess, wie es für einen
Systemaufruf normal ist, von einem Prozess-Scheduler in die Nicht-Bereit-Warteschlange
Q eingereiht, bis der Systemaufruf SYS zurückkehrt. Der Prozess wird somit
während
der gesamten Wartezeit gestoppt, was Prozessorzeit spart und den Prozessor
zum Ausführen
anderer Prozesse freigibt. Auch in diesem Falle kann diese Funktionalität sehr leicht
verwendet werden, mittels eines einfachen Funktionsaufrufes SYS.
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6 zeigt,
wie ein typischer System-Funktionsaufruf SYS vom Typ "Ergebnis der Abstimmung zurücksenden" abläuft. Um
die Darstellung einfach und verständlich zu halten, ist das Abstimmsystem VS
als ein einziger Knoten innerhalb des Netzwerkes N dargestellt,
obwohl es in Wirklichkeit vorzugsweise verteilt sein sollte, um
einen "Single Point
of Failure" (Punkt,
dessen Ausfall den Ausfall des Gesamtsystems verursachen kann) zu
vermeiden.
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Die
Erfindung realisiert erstens die Bewegung der verteilten Synchronisation
zu dem Protokollstapel PST und zweitens die Integration dieser Funktionalität in ein
effizientes, eine hohe Geschwindigkeit aufweisendes und zuverlässiges Verbindungsprotokoll
I, wie es in eingebetteten, fehlertoleranten Systemen erforderlich
ist.
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Dies
bedeutet jedoch nicht, dass das Protokoll I nur für verteilte
Synchronisation verwendet werden kann. Aufgrund seiner Vorteile
(Effizienz und Zuverlässigkeit)
ist es eine wertvolle Alternative zu anderen Protokollen, sogar
bei normalem Betrieb.
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Die
obige Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wurde für
die Zwecke der Veranschaulichung gegeben, sie ist jedoch nicht erschöpfend. Ebenso
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebene präzise Form
begrenzt, sondern vielmehr sind auch zahlreiche Modifikationen und Änderungen
innerhalb des Kontextes der obigen Beschreibung möglich.
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Es
wurden bevorzugte Ausführungsformen beschrieben,
um die grundlegenden Einzelheiten der vorliegenden Erfindung und
praktische Anwendungen darzustellen, um Fachleute in die Lage zu
versetzen, diese Erfindung zu implementieren. Für spezielle Anwendungen können zahlreiche
zusätzliche
Modifikationen implementiert werden.