CN101232357B

CN101232357B - 一种实现主备板卡倒换的方法及装置

Info

Publication number: CN101232357B
Application number: CN200810100960XA
Authority: CN
Inventors: 陈旭
Original assignee: Beijing Jiaxun Feihong Electrical Co Ltd
Current assignee: Beijing Jiaxun Feihong Electrical Co Ltd
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2028-02-27
Also published as: CN101232357A

Abstract

本发明公开了一种实现主备板卡倒换的装置。技术方案是：主备两块板卡分别包括：串行通信通道，用于主备两块单板之间进行实时通信；单板CPU，用于输出或禁止允许脉冲信号和禁止脉冲信号以及通过串行通信通道与对板进行实时通信；主备逻辑电路，用于检测单板CPU发出的脉冲信号，并设置单板为主用或备用状态。本发明广泛应用于通信领域，稳定、快速、准确地完成通信设备主备用板卡的倒换。同时，本发明还提供一种实现主备板卡倒换的方法。

Description

一种实现主备板卡倒换的方法及装置

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种实现主备板卡倒换的方法及装置。

背景技术

在通信系统中，设备的稳定极为重要。为提高系统的稳定性，会采取将重要的单板作主备用冗余的方法，一般对关键单板作1+1的备份。这种备份方法是指：在同一系统中使用两块完全一样的单板，且两块单板同时工作，一块主用而另一块备用。主用的单板的接口是对外开放的，而备用的单板接口信号只入不出——可以通过电路的高阻状态实现。

通常的主备方案是：如图1所示，在两块单板上放置一个R-S触发电路，通过两块板之间的互联的交叉信号作为互斥信号，同时有一根强制控制线来强制切换主备工作状态，主用板的CPU产生一个主备控制电平(强制控制信号)，当备用板需要升为主用时，CPU改变这个强制控制信号的电平来实现。因为有互斥信号，所以同时只有一块板主用和一块板备用。这种方法虽然能够实现主备的倒换，但是存在不少缺陷：

1、在热插拔备用板时由于互锁信号在上电瞬间的不稳定可能造成错误的倒换；

2、因为CPU死机等软件故障，而造成强制控制线在较长的时间里死锁，导致系统不能主备倒换。

3、由于主备控制电路和互斥电路故障造成的不能主备倒换。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种稳定、准确实现主备板卡倒换的方法及装置。

为实现上述发明目的，本发明提供一种实现主备板卡倒换的方法，其特征在于包括下列步骤：

1、将两块单板用串行通信通道进行连接，两块单板分别利用串行通信通道判断板卡工作状态是对板故障还是双机备份模式；

2、如果任意一块单板判断对板为故障状态，则将本板设置为主用板；

3、如果是双机备份模式，如需主备板卡倒换，则利用主备逻辑电路设置主备板，完成主备板卡倒换；

所述利用主备逻辑电路设置主备板具体包括下列步骤：

---主用板通过串行通信通道通知对板升为主用板，同时本板停止发送允许脉冲信号，开始发送禁止脉冲信号，本板主备逻辑电路检测到CPU发出的禁止脉冲信号，将本板降为备用；对板收到通知后，CPU开始发送允许脉冲信号，同时停止发送禁止脉冲信号，对板主备逻辑电路检测到允许脉冲信号，并且同时没有检测到禁止脉冲信号，则将对板升为主用；

---主用板CPU无故障的情况下单板发生故障，本板停止发送允许脉冲信号，开始发送禁止脉冲信号，本板主备逻辑电路检测到CPU发出的禁止脉冲信号，将本板降为备用，并通过串行通信通道通知对板；对板收到通知后，开始发送允许脉冲信号，并停止发送禁止脉冲信号，对板主备逻辑电路检测到允许脉冲信号，并且同时没有检测到禁止脉冲信号，则将对板升为主用；

---当主用板CPU发生故障时，CPU不能产生任何脉冲信号，主用板的主备逻辑电路检测不到任何脉冲信号，就将本板设为备用；同时，备用板由于所有串行通信通道都不能和主用板进行实时通信，所以备用板认为主用单板故障，备用单板CPU开始发送允许脉冲信号，并停止发送禁止脉冲信号，备用单板的主备逻辑电路检测到允许脉冲信号，并且同时没有检测到禁止脉冲信号，则将本板设为主用，此时备用板升为主用；

---如果两块单板都发生了故障或CPU都发生故障，由于两块板主备逻辑电路都检测不到脉冲信号，因此两块板都都设置为备用状态，不会产生双主的硬件冲突。

所述串行通信通道是HDLC通道。

所述两块单板分别利用串行通信通道判断板卡工作状态为对板故障还是双机备份模式的方法为：任意一条串行通信通道实时通信正常，就判断工作状态为双机备份模式，当所有的串行通信通道实时通信均中断时则判断工作状态为对板故障。

所述串行通信通道数量至少是2。

所述将本板设置为主用板的具体过程为：本板CPU向本板的主备逻辑电路发送允许脉冲信号，主备逻辑电路检测到允许脉冲信号，并且同时没有检测到禁止脉冲信号，则将本板设为主用。

本发明提供还一种用于实现主备板卡倒换的装置，其特征在于包括：

两块单板CPU和两个主备逻辑电路，所述单板CPU和主备逻辑电路分别相连，两块单板CPU之间用串行通信通道进行连接，其中：

---串行通信通道，用于主备两块单板之间进行实时通信，两块单板分别利用串行通信通道判断板卡工作状态是对板故障还是双机备份模式；

---单板CPU，用于输出或禁止允许脉冲信号和禁止脉冲信号以及通过串行通信通道与对板进行实时通信；

---主备逻辑电路，用于检测单板CPU发出的脉冲信号，并设置单板为主用或备用状态；具体是：如果任意一块单板判断对板为故障状态，该单板主备逻辑电路检测到允许脉冲信号，并且同时没有检测到禁止脉冲信号，则将该单板设为主用；

如果是双机备份模式：

主用板通过串行通信通道通知对板升为主用板，同时本板停止发送允许脉冲信号，开始发送禁止脉冲信号，本板主备逻辑电路检测到CPU发出的禁止脉冲信号，将本板降为备用；对板收到通知后，CPU开始发送允许脉冲信号，同时停止发送禁止脉冲信号，对板主备逻辑电路检测到允许脉冲信号，并且同时没有检测到禁止脉冲信号，则将对板升为主用；

主用板CPU无故障的情况下单板发生故障，本板停止发送允许脉冲信号，开始发送禁止脉冲信号，本板主备逻辑电路检测到CPU发出的禁止脉冲信号，将本板降为备用，并通过串行通信通道通知对板；对板收到通知后，开始发送允许脉冲信号，并停止发送禁止脉冲信号，对板主备逻辑电路检测到允许脉冲信号，并且同时没有检测到禁止脉冲信号，则将对板升为主用；

当主用板CPU发生故障时，CPU不能产生任何脉冲信号，主用板的主备逻辑电路检测不到任何脉冲信号，就将本板设为备用；同时，备用板由于所有串行通信通道都不能和主用板进行实时通信，所以备用板认为主用单板故障，备用单板CPU开始发送允许脉冲信号，并停止发送禁止脉冲信号，备用单板的主备逻辑电路检测到允许脉冲信号，并且同时没有检测到禁止脉冲信号，则将本板设为主用，此时备用板升为主用；

如果两块单板都发生了故障或CPU都发生故障，由于两块板主备逻辑电路都检测不到脉冲信号，因此两块板都都设置为备用状态，不会产生双主的硬件冲突。

所述串行通信通道是HDLC通道。

所述串行通信通道数量至少是2。

所述主备逻辑电路包括两个以上的逻辑电路单元，每个逻辑电路单元均由相互连接的输出总线模块和输出控制逻辑模块组成，每个逻辑电路单元的输出控制逻辑模块分别与主板的CPU相连，接收和检测允许脉冲信号和禁止脉冲信号，所述的输出控制逻辑模块根据脉冲检测结果向输出总线模块发送总线控制信号，用来锁定或解除本板的三态输出。

本发明的有益效果：

本发明利用使用硬件和软件的协同工作实现主备的倒换，避免了只用硬件互斥逻辑带来的误动作和只用软件倒换因为CPU故障造成倒换无法及时完成的问题。

附图说明

图1是通常的硬件互斥逻辑的主备板卡倒换示意图；

图2是本发明的主备板卡倒换示意图；

图3是本发明主备逻辑电路的内部逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

首先对交换机的单板进行1+1的冗余备份，在两块单板之间保持实时的通信通路，在备用板上也保持一份和主用板相同的数据，作为热备份。为了保证通信的可靠性和实现电路的简单，使用两路或者两路以上的串行通信，并作校验，例如可使用HDLC通信协议。当所有串行通信通路都不通时才认为两块单板通信故障，为了减小所有串行通信同时故障的可能性，应该在设计时考虑至少两套不同的而且独立的串行通信电路。主用板的CPU要实时的发送一个频率大于某个特定值的周期性脉冲信号，并由硬件检测这个脉冲信号，如果正常(指这个脉冲信号大于了某个设定的频率点)，则打开主用板到备板的开关控制——即解除该板的三态输出；备用板CPU不产生这个信号，备用单板为三态输出。

如图2所示为本发明的主备板卡倒换示意图，系统上电后，单板0首先通过不少于两个串行通信通道205与对板实时通信，如果所有的串行通信通道都不能实时通信则判断对板为故障状态，此时单板0的CPU 203开始发送允许脉冲信号206，同时不会发送禁止脉冲信号207，主备逻辑电路201检测到允许脉冲信号206，并且同时没有检测到禁止脉冲信号207，则将单板0设为主用，此时单板0升为主用，为单机模式。

只要有任何一个串行通信通道可以实时通信，就判断为双机备份模式，双机工作状态下，如需进行主备板卡倒换，倒换的工作过程如下：

1、单板0通过串行通信通道205通知单板1升为主用板，同时本板停止发送允许脉冲信号206，开始发送禁止脉冲信号207，本板主备逻辑电路201检测到CPU 203发出的禁止脉冲信号207，将本板降为备用；对板收到通知后，CPU 204开始发送允许脉冲信号208，同时停止发送禁止脉冲信号209，对板主备逻辑电路202检测到允许脉冲信号208，并且同时没有检测到禁止脉冲信号209，则将对板升为主用；

2、主用板CPU 203无故障的情况下单板发生故障，本板停止发送允许脉冲信号206，开始发送禁止脉冲信号207，本板主备逻辑电路201检测到CPU 203发出的禁止脉冲信号207，将本板降为备用，并通过串行通信通道205通知对板；对板收到通知后，开始发送允许脉冲信号208，并停止发送禁止脉冲信号209，对板主备逻辑电路202检测到允许脉冲信号208，并且同时没有检测到禁止脉冲信号209，则将对板升为主用；

3、当主用板CPU 203发生故障时，CPU不能产生任何脉冲信号，主用板的主备逻辑电路201检测不到任何脉冲信号，就将本板设为备用；同时，备用板由于所有串行通信通道都不能和主用板进行实时通信，所以备用板认为主用单板故障，备用单板CPU 204开始发送允许脉冲信号208，并停止发送禁止脉冲信号209，备用单板的主备逻辑电路202检测到允许脉冲信号208，并且同时没有检测到禁止脉冲信号209，则将本板设为主用，此时备用板升为主用；

4、如果两块单板都发生了故障或CPU都发生故障了，这种情况已经超出了1+1冗余备份能够处理的故障模型，所以设计中不能保证系统能够正常工作，但是由于两块板主备逻辑电路都检测不到脉冲信号，因此两块板都都设置为备用状态，不会产生双主的硬件冲突。

如图3为本发明主备逻辑电路的内部逻辑示意图，主备逻辑电路301内部包括多于1个逻辑电路单元，每个逻辑电路单元内部结构相同，由输出总线302和输出控制逻辑303组成，每个逻辑电路单元外部连接方式相同，输出控制逻辑303与主板的CPU相连，接收和检测允许脉冲信号304和禁止脉冲信号305，输出控制逻辑303还与输出总线302相连，根据脉冲检测结果向输出总线302发送总线控制信号306，用来锁定或解除本板的三态输出。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种实现主备板卡倒换的方法，其特征在于包括下列步骤：

---将两块单板用串行通信通道进行连接，两块单板分别利用串行通信通道判断板卡工作状态是对板故障还是双机备份模式；

---如果任意一块单板判断对板为故障状态，则将本板设置为主用板；

---如果是双机备份模式，如需主备板卡倒换，则利用主备逻辑电路设置主备板，完成主备板卡倒换；

所述利用主备逻辑电路设置主备板具体包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的实现主备板卡倒换的方法，其特征在于所述串行通信通道是HDLC通道。

3.根据权利要求1所述的实现主备板卡倒换的方法，其特征在于所述两块单板分别利用串行通信通道判断板卡工作状态为对板故障还是双机备份模式的方法为：任意一条串行通信通道实时通信正常，就判断工作状态为双机备份模式，当所有的串行通信通道实时通信均中断时则判断工作状态为对板故障。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的实现主备板卡倒换的方法，其特征在于所述串行通信通道数量至少是2。

5.根据权利要求1所述的实现主备板卡倒换的方法，其特征在于所述将本板设置为主用板的具体过程为：本板CPU向本板的主备逻辑电路发送允许脉冲信号，主备逻辑电路检测到允许脉冲信号，并且同时没有检测到禁止脉冲信号，则将本板设为主用。

6.一种用于实现主备板卡倒换的装置，其特征在于包括两块单板CPU和两个主备逻辑电路，所述单板CPU和主备逻辑电路分别相连，两块单板CPU之间用串行通信通道进行连接，其中：

如果是双机备份模式：

7.根据权利要求6所述用于实现主备板卡倒换的装置，其特征在于所述串行通信通道是HDLC通道。

8.根据权利要求6至7中任一项所述用于实现主备板卡倒换的装置，其特征在于所述串行通信通道数量至少是2。

9.根据权利要求6所述用于实现主备板卡倒换的装置，其特征在于所述主备逻辑电路包括两个以上的逻辑电路单元，每个逻辑电路单元均由相互连接的输出总线模块和输出控制逻辑模块组成，每个逻辑电路单元的输出控制逻辑模块分别与主板的CPU相连，接收和检测允许脉冲信号和禁止脉冲信号，所述的输出控制逻辑模块根据脉冲检测结果向输出总线模块发送总线控制信号，用来锁定或解除本板的三态输出。