CN100384152C - 一种对冗余网络的诊断和切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种对冗余网络的诊断和切换方法，应用于通过两条相互冗余的A网和B网与其它设备通讯的设备，该方法进行一轮诊断和切换的过程包括以下步骤：将诊断计数置零，启动一轮对网络的诊断和切换过程；对A网和B网分别进行N次诊断，在每次诊断时，判断当时A网和B网的新状态是通还是断，判断其状态与上次诊断时是否发生变化并统计两网状态变化计数，将诊断计数加1；在N次诊断后，判断本轮最后一次诊断出的两网通断状态，如果该两网状态对应的网络号与保存的网络号不相同且两网状态变化计数为零，则进行网络切换并保存新的网络号，否则不进行网络切换。本发明方法可以可靠地对冗余网络进行诊断和切换。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种对冗余网络的诊断和切换方法。
背景技术
在轨道交通综合监控等系统中，网络通信担负非常重要的责任。骨干网络和中心、车站内的局域网通常都是采用双冗余以太网。为了快速、可靠地进行通信，需要准确判断双网的通断状态，在一条网络异常的情况下迅速切换到另一个可以连通的网络上进行工作。因此，必须找到一种能执行网络诊断和网络切换的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种对冗余网络的诊断和切换方法，可以可靠地对冗余网络进行诊断和切换。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对冗余网络的诊断和切换方法，应用于通过两条相互冗余的A网和B网与其它设备通讯的设备，该方法进行一轮诊断和切换的过程包括以下步骤：
(a)将诊断计数置零，启动一轮对网络的诊断和切换过程；
(b)对A网和B网分别进行一次诊断，判断此时A网和B网的新状态是通还是断，判断其状态与上次诊断时是否发生变化并统计两网状态变化计数；
(c)诊断计数加1，判断诊断计数是否达到预定的N次，如果是，执行下一步，否则，返回步骤(b)；
(d)判断本轮最后一次诊断出的两网通断状态，如果该两网状态对应的网络号与保存的网络号相同或者两网状态变化计数不为零，则不进行网络切换，结束，否则，进行网络切换并保存新的网络号，结束。
进一步地，上述对冗余网络的诊断和切换方法还可具有以下特点：所述步骤(b)中，是对A网和B网依次进行一次诊断，或者，是对A网和B网同时进行一次诊断。
进一步地，上述对冗余网络的诊断和切换方法还可具有以下特点：所述设备在执行完步骤(d)后，马上返回步骤(a)启动另一轮诊断和切换过程，或者，所述设备采用定时诊断的方式，在每次定时到时，启动一轮诊断和切换过程。
进一步地，上述对冗余网络的诊断和切换方法还可具有以下特点：所述步骤(b)中，对A网和B网的一次诊断均分为以下步骤：
(b1)判断网络连接状态标志是否为成功，如果是，执行下一步，否则尝试连接，连接成功后，置连接状态标志为成功，再执行下一步，如果连接不成功，结束本次诊断；
(b2)发送网络诊断帧，将发送计数加1，如果接收到针对该诊断帧的响应，则将接收计数加1；
(b3)判断发送计数是否等于预设值M，如果是，执行下一步，否则返回步骤(b2)；
(b4)判断接收计数是否大于0，如果是，则认为网络的新状态是通的，否则认为网络的新状态是断的；
(b5)判断网络新状态是否和保存的原状态一致，如果是，执行步骤(b7)，否则执行下一步；
(b6)用新状态替换原状态并保存，将状态变化计数加1；
(b7)清接收计数和发送计数，结束本次诊断过程。
进一步地，上述对冗余网络的诊断和切换方法还可具有以下特点：在系统初始化时先置一个首次诊断标志和初始网络号，再执行所述诊断和切换，且在所述步骤(b2)之前还包括步骤：根据所述首次诊断标志判断是否为首次诊断，如果是，将活动网络置为初始网络号对应的网络，清首次诊断标志，清状态变化计数，清发送和接收计数，再执行步骤(b2)，否则直接执行步骤(b2)。
进一步地，上述对冗余网络的诊断和切换方法还可具有以下特点：所述步骤(d)可以进一步分为以下步骤：
(d1)根据本轮最后一次诊断出的网络状态得到其对应的网络号，如果两网均通，则认为新网络号等于保存的网络号；
(d2)判断新网络号是否与保存的网络号不同且两网状态变化计数均为0，如果是，进行下一步，否则，不进行切换，还保持原来的活动网络，执行步骤(d5)；
(d3)进行网络切换，把新网络号保存，将活动网络置为新的网络号对应的网络；
(d4)根据网络号的变化判断是否有由通转断的网络，如果有则将该网络连接状态标志置为失败，否则直接进行下一步；
(d5)清状态变化计数和诊断计数，结束一次切换过程。
进一步地，上述对冗余网络的诊断和切换方法还可具有以下特点：所述网络号有3个值，第一个值对应于A网为活动网络的情况，第二个值对应于B网为活动网络的情况，第三个值对应于没有活动网络的情况。
进一步地，上述对冗余网络的诊断和切换方法还可具有以下特点：所述步骤(b1)后还包括步骤：判断SOCKET初始化标志是否为成功，如果是，执行下一步，否则进行SOCKET初始化，初始化成功，置初始化标志为成功，再执行下一步，如果初始化失败，则结束本次诊断；且所述步骤(d4)中，如果有网络由通转断，还关闭该网络的套接字，并将其初始化状态标志置为失败。
综上所述，本发明准确判断了网络的通断状态，在一条网络异常的情况下可以迅速切换到另一个可以连通的网络上进行工作，并且避免了因为网络状态的波动而引起的频繁网络切换，是可靠的网络诊断和切换的方法。
附图说明
图1是本发明实施例中双冗余以太网的结构图。
图2是本发明实施例中网络诊断和切换的总体流程图。
图3是本发明实施例中进行一次网络诊断的流程图。
图4是本发明实施例中进行一次网络切换的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步的详细描述。
以双冗余以太网为例，如图1所示，两台设备，如服务器和客户端之间有A网和B网两条网络。下面以客户端为例，说明在本发明在该双冗余以太网中，如何对A网和B网进行诊断和切换，以保证快速可靠的通信。
图2示出了本发明实施例中在客户端进行一轮网络诊断和切换的总体流程图，在系统初始化时，先置上首次诊断标志和初始网络号，再循环运行以下步骤：
步骤10，将诊断计数置零，启动一轮对网络的诊断和切换过程；
步骤20，对A网进行一次诊断，判断其新状态是通还是断，并判断其状态与上次诊断时是否发生变化并统计A网状态变化计数；
步骤30，对B网进行一次诊断，判断其新状态是通还是断，并判断其状态与上次诊断时是否发生变化并统计B网状态变化计数；
步骤40，将诊断计数加1，判断诊断计数是否达到预定的N次，如果是，执行下一步，否则，返回步骤20；
这里诊断计数N可以由具体的需要而设定，N的最佳取值范围是[2，5]。
步骤50，判断本轮最后一次诊断出的两网通断状态，如果该两网状态对应的网络号与保存的网络号相同或者两网状态变化计数不为零，则不进行网络切换，结束，否则，进行网络切换并保存新的网络号，结束。
设备上的诊断和切换过程可以一轮接一轮连续地进行，即在步骤50后就返回步骤10，但也可以定时启动，设置一个定时器，在定时到时再启动另一轮的诊断和网络切换。
其中步骤20和步骤30对某个网络进行一次诊断的流程相同，如图3所示，进一步可以分为以下步骤：
步骤110，判断网络连接状态标志是否为成功，如果是，执行下一步，否则尝试连接，连接成功后，置连接状态标志为成功，再执行下一步，如果连接不成功，结束本次诊断，执行总体流程图的下一个步骤；
最开始时，可以将网络连接状态标志的初始值置为成功或失败都是可以的，不影响整个流程。
步骤120，判断SOCKET(套接字)初始化标志是否为成功，如果是，执行下一步，否则进行SOCKET初始化，初始化成功，置初始化标志为成功，再执行下一步，如果初始化失败，结束本次诊断，执行总体流程图的下一个步骤；
步骤130，根据首次诊断标志位判断是否为首次诊断，如果是，进行下一步，否则执行步骤150；
首次诊断标志也可以不设，直接判断诊断计数的是否为零，也可以得知是否首次诊断。
步骤140，将活动网络置为初始网络号对应的网络，清首次诊断标志，清状态变化计数，清发送和接收计数；
如果网络号是0则A网为活动网络，客户端与A网通讯，如果网络号是1则B网为活动网络，客户端与B网通讯，如果网络号为2则没有活动网络。将初始网络号置为0、1或2都是可以的，不影响整个流程。另外，在另一实施例中，根据初始网络号置活动网络的操作也可以在其它的初始化过程中实现。
步骤150，发送网络诊断帧，将发送计数加1；
步骤160，如果接收到针对该诊断帧的响应，则将接收计数加1；
步骤170，判断发送计数是否等于预设值M，如果是，执行下一步，否则返回步骤150；
这里发送次数M可以由具体的需要而设定，N与M乘积的值越大越能防止因为网络状态的波动而引起的频繁网络切换，但同时对网络状态的反应也就较为缓慢。M的最佳取值范围是[3，6]。
步骤180，判断接收计数是否大于0，如果是，则认为网络的新状态是通的，否则认为网络的新状态是断的；
步骤190，判断网络新状态是否和保存的原状态一致，如果是，执行步骤210，否则执行步骤200；
步骤200，用新状态替换原状态并保存，将状态变化计数加1；
本实施例引入状态变化计数是为了防止因为网络状态的波动而引起的频繁网络切换而特别加入的，如果状态变化计数大于0，则认为网络状态不稳定，不进行切换。
步骤210，清接收计数和发送计数，结束本次诊断过程。
请参照图1，在对A网和B网进行了N次诊断后，将执行步骤50所述的网络切换的判断和执行过程，如图4所示，进一步可分为以下步骤：
步骤310，判断本轮最后一次诊断出的网络状态，如果两网均为断，则新网络号为2，如果A网断而B网通，则新网络号为1，如果A网通而B网断，则新网络号为0，如果两网均通，则认为新网络号等于保存的网络号；
步骤320，判断新网络号是否与保存的网络号不同且A网和B网的状态变化计数均为0，如果是，进行下一步，否则，不进行切换，还保持原来的活动网络，执行步骤350；
网络切换的目的是在发送数据能从有效的网络发送。进行网络切换时需将当前的活动网络断开，结果可能是另一条网络通，或双网都断开。
步骤330，进行网络切换，把新网络号保存，将活动网络置为新的网络号对应的网络；
步骤340，根据网络号的变化判断是否有由通转断的网络，如果有则关闭该网络的SOCKET，将该网络连接状态标志置为失败，初始化状态标志置为失败再进行下一步，否则直接进行下一步；
步骤350，清状态变化计数和诊断计数，结束一次切换过程。
上述网络切换的判断和执行过程中，第一轮N次诊断发现新网络号与保存的网络号不同之后，并不进行网络切换，而是在下一轮N次诊断之后，如果状态变化计数为0，则进行网络切换。
在上述实施例的基础上本发明还可以有许多变换，例如，在另一实施例中，由于客户端采用UDP连接方式，因而不创建SOCKET，也就不必进行相关的状态判断和设置。另外，在另一实施例中，客户端也可以按图3的流程同时向两个网络发送诊断帧，在两网完成N次诊断后，执行网络切换的过程。
Claims (8)
1.一种对冗余网络的诊断和切换方法，应用于通过两条相互冗余的A网和B网与其它设备通讯的设备，该方法进行一轮诊断和切换的过程包括以下步骤：
(a)将诊断计数置零，启动一轮对网络的诊断和切换过程；
(b)对A网和B网分别进行一次诊断，判断此时A网和B网的新状态是通还是断，判断其状态与上次诊断时是否发生变化并统计两网状态变化计数；
(c)诊断计数加1，判断诊断计数是否达到预定的N次，如果是，执行下一步，否则，返回步骤(b)；
(d)判断本轮最后一次诊断出的两网通断状态，如果该两网状态对应的网络号与保存的网络号相同或者两网状态变化计数不为零，则不进行网络切换，结束，否则，进行网络切换并保存新的网络号，结束。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中，是对A网和B网依次进行一次诊断，或者，是对A网和B网同时进行一次诊断。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备在执行完步骤(d)后，马上返回步骤(a)启动另一轮诊断和切换过程，或者，所述设备采用定时诊断的方式，在每次定时到时，启动一轮诊断和切换过程。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中，对A网和B网的一次诊断均分为以下步骤：
(b1)判断网络连接状态标志是否为成功，如果是，执行下一步，否则尝试连接，连接成功后，置连接状态标志为成功，再执行下一步，如果连接不成功，结束本次诊断；
(b2)发送网络诊断帧，将发送计数加1，如果接收到针对该诊断帧的响应，则将接收计数加1；
(b3)判断发送计数是否等于预设值M，如果是，执行下一步，否则返回步骤(b2)；
(b4)判断接收计数是否大于0，如果是，则认为网络的新状态是通的，否则认为网络的新状态是断的；
(b5)判断网络新状态是否和保存的原状态一致，如果是，执行步骤(b7)，否则执行下一步；
(b6)用新状态替换原状态并保存，将状态变化计数加1；
(b7)清接收计数和发送计数，结束本次诊断过程。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在系统初始化时先置一个首次诊断标志和初始网络号，再执行所述诊断和切换；且在所述步骤(b2)之前还包括步骤：根据所述首次诊断标志判断是否为首次诊断，如果是，将活动网络置为初始网络号对应的网络，清首次诊断标志，清状态变化计数，清发送和接收计数，再执行步骤(b2)，否则直接执行步骤(b2)。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(d)可以进一步分为以下步骤：
(d1)根据本轮最后一次诊断出的网络状态得到其对应的网络号，如果两网均通，则认为新网络号等于保存的网络号；
(d2)判断新网络号是否与保存的网络号不同且两网状态变化计数均为0，如果是，进行下一步，否则，不进行切换，还保持原来的活动网络，执行步骤(d5)；
(d3)进行网络切换，把新网络号保存，将活动网络置为新的网络号对应的网络；
(d4)根据网络号的变化判断是否有由通转断的网络，如果有则将该网络连接状态标志置为失败，否则直接进行下一步；
(d5)清状态变化计数和诊断计数，结束一次切换过程。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述网络号有3个值，第一个值对应于A网为活动网络的情况，第二个值对应于B网为活动网络的情况，第三个值对应于没有活动网络的情况。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(b1)后还包括步骤：判断套接字初始化标志是否为成功，如果是，执行下一步，否则进行套接字初始化，初始化成功，置初始化标志为成功，再执行下一步，如果初始化失败，则结束本次诊断；且所述步骤(d4)中，如果有网络由通转断，还关闭该网络的套接字，并将其初始化状态标志置为失败。
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