ウォッチドッグタイマとは？

ウォッチドッグタイマの意味

組込み機器で、ソフトウェアの暴走や停止を検出して自動復旧させるためのタイマ。正常なプログラムは一定周期でタイマをクリアし続け、無限ループやデッドロックでクリアが途切れるとタイムアウトしてリセット信号を発生させ、装置を再起動する。

ウォッチドッグタイマの具体例

産業用コントローラでは、メインループの末尾で100msごとにクリアし、タイムアウトを500msに設定する。無人設置の通信機器やIoTゲートウェイのように、人が現地へ行けない機器では必須の仕組みで、リセット回数をログに残して異常の兆候を監視する。

ウォッチドッグタイマは試験でどう引っ掛けられる？

クリア処理を割込みハンドラやタイマ割込みの中に置くと、メイン処理が固まってもクリアが続いてしまい、暴走を検出できない。「クリアする場所」の設計が肝で、単に載せれば効くものではない。

ウォッチドッグタイマと関連する用語

• リアルタイムOSと組み込みシステム
• システムの信頼性設計（フォールトトレラント・フェールセーフ）
• デッドロック（OSレベル）

ウォッチドッグタイマが出た過去問

• 組込みシステムにおける、ウォッチドッグタイマの機能はどれか。

  正解：あらかじめ設定された一定時間内にタイマがクリアされなかった場合、システム異常とみなしてシステムをリセット又は終了する。

  要点：一定時間内にクリアされないと異常とみなしリセットする

  ウォッチドッグタイマは、正常動作中のプログラムが定期的にタイマをクリアすることを前提に動作する仕組みである。暴走や停止によって所定時間内にクリアされないと、タイマが満了して異常と判断し、システムのリセットや終了などの復旧処理を起動する。

  出典：平成29年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問22（IPA）

• 組込みシステムにおける、ウォッチドッグタイマの機能はどれか。

  正解：あらかじめ設定された一定時間内にタイマがクリアされなかった場合、システム異常とみなしてシステムをリセット又は終了する。

  要点：ウォッチドッグタイマは定期クリアの途絶で暴走を検知しリセットする

  ウォッチドッグタイマは、正常動作中のプログラムが定期的にタイマをクリア（キック）し続けることを前提に置く監視機構です。暴走やハングでクリアが途絶えると、設定時間の経過でタイマが満了し、異常とみなしてリセットや停止を行います。異常を能動的に検知するのではなく、「生存の合図が来ないこと」で異常を判断する点が特徴です。

  出典：令和1年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問21（IPA）

• 組込みシステムにおける、ウォッチドッグタイマの機能はどれか。

  正解：あらかじめ設定された一定時間内にタイマがクリアされなかった場合、システム異常とみなしてシステムをリセット又は終了する。

  要点：ウォッチドッグタイマは定期クリアの途絶で暴走を検知する

  ウォッチドッグタイマは、正常動作中のプログラムが定期的にタイマをクリア（リフレッシュ）することを前提とした監視機構である。暴走やハングでクリアが行われず設定時間を超過すると、タイムアウトとみなしてシステムをリセットするなどの復旧処理を行う。組込みシステムでプログラム暴走を検知する定番の手段である。

  出典：令和3年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問21（IPA）