CN101232397B - 多控制器系统修复的方法和装置 - Google Patents

多控制器系统修复的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种多控制器系统修复的方法和装置，涉及多控制器结构的控制系统，为实现自动修复控制器的系统，保证控制系统始终在多个控制器下运行而发明。所述方法包括：系统引导失败的控制器启动网络引导，从运行正常的控制器中下载修复文件；根据所述修复文件，系统引导失败的控制器对自身系统进行修复。所述装置包括：至少两个控制器；网络引导单元，连接所述至少两个控制器，用于系统引导失败的控制器启动网络引导；在每个控制器中，包括，检测单元、本地引导单元、修复文件下载单元和修复单元。本发明实施例可在任一控制器系统引导失败后，自动通过网络引导从另一个控制器中下载系统文件进行系统修复。

Description

多控制器系统修复的方法和装置
技术领域
本发明涉及多控制器结构的控制系统，尤其涉及一种多控制器系统修复的方法和装置。
背景技术
在控制系统中，为提高系统的可靠性，往往采用双控制器或多控制器的结构。多控制器之间采用网络连接进行相互通信，系统运行时，一个控制器中缓存的内容被完整的镜像至另外一个控制器中，为彼此提供冗余的性能。
图1所示为2个控制器配置示意图，每个控制器维护有两个高速缓存，在系统正常运行时，控制器1的高速缓存中1的数据镜像至控制器2的高速缓存1中，控制器2的高速缓存2中的数据镜像至控制器1的高速缓存2中，这种多控制器配置方式可以提高控制系统的可靠性能，能够利用冗余的控制器缓存中的数据重新配置缓存，保持控制器的冗余性。
在实现本发明的过程中，发明人经过研究发现：现有技术中的双控制器或多控制器之间的网络连接只是做相关的数据同步和冗余设计，当一个控制器的系统文件发生故障后，该控制器无法自动恢复，必须通过人工干预，重新安装操作系统(Operation System，OS)才能恢复，从而影响了控制系统的可靠性。
发明内容
一方面，本发明实施例提供了一种多控制器系统修复的方法，该方法能够自动修复控制器的系统，保证控制系统始终在多个控制器下运行。
为解决上述目的，本发明实施例是通过以下技术方案实现的：
一种多控制器系统修复的方法，包括以下步骤：
系统上电后，每个控制器启动本地系统引导程序；
如果本地引导成功，则加载应用程序运行；
如果本地引导失败，则系统引导失败的控制器启动网络引导，从运行正常的控制器中下载修复文件，并根据所述修复文件，系统引导失败的控制器对自身系统进行修复。。
本发明实施例提供的多控制器系统修复的方法，通过在多控制器之间的网络连接上增加网络引导功能，在一个控制器本地引导系统失败后，将启动网络引导，从另外一个控制器中下载系统文件到系统引导失败的控制器，在所述系统引导失败的控制器中进行系统修复。因此，在任一个控制器在系统软件损坏的情况下，可以通过网络引导启动起来，然后自动从另外一个控制器下载系统文件进行修复，实现自动系统修复，保证控制系统始终在多个控制器下运行，提高了控制系统的可靠性。
另一方面，本发明实施例提供了一种多控制器系统修复的装置。利用所述装置，能够实现自动修复控制器的系统，保证控制系统始终在多个控制器下运行。
为解决上述目的，本发明实施例是通过以下技术方案实现的：
一种多控制器系统修复的装置，包括：
至少两个控制器；
网络引导单元，连接所述至少两个控制器，用于系统引导失败的控制器启动网络引导；
在每个控制器中，包括，
检测单元，用于检测控制器的本地引导单元引导系统是否成功，如果不成功，则启动修复文件下载单元，如果成功，则启动本地引导单元；
本地引导单元，用于控制器启动本地系统引导，加载应用程序运行；
修复文件下载单元，用于系统引导失败的控制器从运行正常的控制器中下载修复文件；
修复单元，用于根据所述修复文件下载单元下载的修复文件，对控制器自身系统进行修复。
本发明实施例提供的多控制器系统修复的装置，通过在多控制器之间的网络连接上增加网络引导功能，当一个控制器本地引导系统失败，通过网络引导单元启动网络引导，由修复文件下载单元从另外一个控制器中下载系统修复程序到系统引导失败的控制器，由修复单元在系统引导失败的控制器中进行系统修复。因此，在任一个控制器在系统软件损坏的情况下，可以通过网络引导启动起来，然后自动从另外一个控制器下载系统文件进行修复，实现自动系统修复，保证控制系统始终在多个控制器下运行，提高了控制系统的可靠性。
附图说明
图1为现有技术中多控制器提供系统冗余的原理图；
图2为本发明实施例一多控制器系统修复的方法的流程图；
图3为本发明实施例使用的预引导执行环境技术的工作原理图；
图4为本发明实施例双控制器控制框结构图；
图5为本发明实施例为进行网络引导在控制器中进行设置的流程图；
图6为本发明实施例按照预引导执行环境技术，配置TFTP服务器的流程图；
图7为本发明实施例按照预引导执行环境技术，配置DHCP服务器的流程图；
图8为本发明实施例二多控制器系统修复的装置的结构图；
图9为本发明实施例三多控制器系统修复的装置的结构图。
具体实施方式
为了实现能够自动修复控制器的系统，保证控制系统始终在多个控制器下运行，从而提高控制系统的可靠性，本发明实施例提供了一种多控制器系统修复的方法和装置，下面结合实施例进行详细说明。
实施例一，一种多控制器系统修复的方法，流程如图2所示，包括：
步骤201，系统引导失败的控制器启动网络引导，从运行正常的控制器中下载修复文件。
所述网络引导就是使用预引导执行环境(Preboot Execution Environment，PXE)技术使客户端通过网络从服务器端下载系统引导程序进行系统引导启动。
其中，所述PXE技术的工作原理，如图3所示：
301，客户端以广播的形式发送一个请求帧，客户端启动后，其网卡上的自启动芯片以广播的形式发送一个请求帧，如FIND帧，所述FIND帧带有所述网卡的ID号；
302，客户端获得远程启动服务器的IP地址，远程启动服务器收到客户端广播的FIND帧后，根据帧中所带的网卡ID号，向客户端发送一个FOUND帧，FOUND帧中包含了远程启动服务器的网卡ID号；
303，客户端请求远程启动服务器传送启动所需文件，客户端在收到远程启动服务器端发回的FOUND帧后，则会回应一个帧，以请求传送启动所需文件；
304，客户端从远程启动服务器获取启动所需文件，当远程启动服务器收到传送启动所需文件帧的要求后，会根据其远程启动数据库中的客户端记录查找对应的启动块，将客户端所需的启动文件传送给客户端；
305，客户端执行启动文件，客户端在接收到完整的启动文件后，就开始执行文件中的启动程序，将执行点转向启动块的入口，启动客户端。
当然不同的操作系统有不同的引导方式。
本实施例中，为能够启动网络引导，在硬件上，在每一控制器上需要配置支持PXE的网卡，例如intel的ESB2集成网卡；在软件上，需要设置网络引导启动选项，例如，在系统引导程序CMOS中设置硬盘做第一启动选项，ESB2集成网卡做第二启动选项。
所述硬盘不限于采用RAIDI磁盘阵列，还可采用如SCSI硬盘、RAID0/3/5阵列、单IDE硬盘、磁带机、磁带库、光盘、CF卡、flash等存储介质。
以双控制器为例，如图4所示，在控制系统的两个控制器之间配置支持PXE的网卡，控制系统上电后，从每个控制器中启动系统引导程序，如果引导操作系统成功，则在控制器中加载应用程序运行，如果引导操作系统不成功，则系统引导失败的控制器将启动网络引导，从运行正常的控制器中下载修复文件。对于网络引导而言，双控制器中的每一个控制器都可以做服务器，也可以做客户端。
所述的操作系统不限于Linux系列操作系统，也可以为Windows系统操作系统，或Unix系统操作系统等其它操作系统。
为进行网络引导，还需要在双控制器中的每个控制器中进行如下设置，如图5所示：
501，编译内核文件和初始化内存文件系统文件；
502，按照PXE技术，配置简单文件传送协议(Trivial File TransferProtocol，TFTP)服务器；
503，按照PXE技术，配置动态主机配置协议(Dynamic Host ConfigurationProtocol，DHCP)服务器；
504，设置网络引导启动选项。
以Linux系列操作系统为例，每步设置具体操作为：
步骤501，编译内核文件bzImage和初始化内存文件系统文件initramfs。
本步骤为准备步骤，在本实施例中，引导系统为基于unattended项目的Linux系统，使用作为客户端控制器加载的系统中自带的命令，可从作为服务器的控制器中下载系统引导程序。
步骤502，按照PXE技术，配置TFTP服务器，具体步骤如图6所示：
601，把TFTP的目录设置为/tftpboot/；
602，将所述内核文件bzImage和初始化内存文件系统文件initramfs配置在TFTP的/tftpboot/目录下；
603，将PXE启动引导文件pxelinux.0配置在/tftpboot/目录下；
604，配置/tftpboot/pxelinux.cfg/default文件，指定客户端引导的操作系统文件为bzImage和initramfs；
605，开启TFTP服务。
步骤503，按照PXE技术，配置DHCP服务器，具体步骤如图7所示：
701，配置/etc/sysconfig/dhcpd，指定DHCP所用的网卡；
702，配置/etc/dhcpd.conf，指定DHCP的网段；
DHCP配置是至关重要的，这关系到PXE技术是否正常引导，例如，指定DHCP的网段，起始地址：192.168.0.2；结束地址：192.168.0.80；子网掩码：255.255.255.0。
703，指定TFTP的服务器IP地址及PXE启动引导文件的位置；
例如，指定TFTP的服务器IP地址：192.168.0.1；子网掩码：255.255.255.0；网关：192.168.0.1。
本实施例中，指定的PXE启动引导文件的位置为配置在/tftpboot/目录下。
704，开启DHCP服务。
经过上述设置后，当一个控制器的系统文件损坏后，该系统引导失败的控制器作为客户端通过PXE技术从运行正常的控制器中获取需要的系统修复包，此时运行正常的控制器将作为网络引导的服务器端。
系统引导失败的控制器获取运行正常的控制器的IP地址后，将获取启动引导文件pxeliunx.0、配置文件default、内核文件bzImage、初始化内存文件系统文件initramFs，使用FTP从运行正常的控制器上将系统修复包下载到本地控制器中。
步骤202，根据所述修复文件，系统引导失败的控制器对自身系统进行修复。
如果修复成功，则重启系统；如果修复不成功，则从所述运行正常的控制器中下载应用程序并加载运行。
本发明实施例通过在多控制器之间的网络连接上增加网络引导功能，使得其中任一个控制器在系统软件损坏的情况下，可以通过网络引导启动起来，然后自动从另外一个控制器下载系统文件进行修复，即使修复不成功，也能从另外一个控制器下载应用程序继续运行，保障系统始终可以在多控制器下运行，大大提高了系统的可靠性。
实施例二，如图8所示，一种多控制器系统修复的装置，包括：
至少两个控制器(801，802)；
网络引导单元803，连接所述至少两个控制器，用于系统引导失败的控制器启动网络引导；
在每个控制器中，包括，
检测单元804，用于检测控制器的本地引导单元引导系统是否成功，如果不成功，则启动修复文件下载单元806，如果成功，则启动本地引导单元805；
本地引导单元805，用于控制器启动本地系统引导，加载应用程序运行；
修复文件下载单元806，用于系统引导失败的控制器从运行正常的控制器中下载修复文件；
修复单元807，用于根据所述修复文件下载单元806下载的修复文件，对控制器自身系统进行修复。
为了在多控制器之间的网络连接上实现网络引导功能，需要对每个控制器进行一定的设置，具体包括：
设置网络引导启动选项，如在CMOS中设置硬盘做第一启动选项，支持PXE技术的网卡做第二启动选项。
编译内核文件和初始化内存文件系统文件；
配置TFTP服务器，包括：配置TFTP的目录；将所述的内核文件和初始化内存文件系统文件配置在所述TFTP的目录下；将PXE启动引导文件配置到所述TFTP的目录下；指定引导操作系统文件为所述的内核文件和初始化内存文件系统文件；开启TFTP服务。
配置DHCP服务器，包括：指定DHCP所用的网卡；指定DHCP的网段；指定TFTP的服务器IP地址及PXE启动引导文件的位置；开启DHCP服务。
在修复文件下载单元806中，系统引导失败的控制器作为客户端，获取运行正常的控制器(作为服务器端)的IP地址后，将获取启动引导文件、配置文件、内核文件、初始化内存文件系统文件，然后使用FTP从作为服务器端的控制器上将系统修复包下载到系统引导失败的控制器中。
本发明实施例多控制器系统修复的装置，可用于执行实施例一多控制器系统修复的方法。双控制器或多控制器之间通过网络引导单元连接，用于系统引导失败的控制器启用网络引导，从运行正常的控制器中下载修复程序，进行自身系统的修复，保证控制系统始终在多个控制器下运行，提高了控制系统的可靠性，并且可以节约成本，不需要额外使用存储介质来进行系统的备份和恢复。
本发明实施例可以用于各种控制系统，实现对存储系统、操作系统等被控设备的系统恢复。
实施例三，如图9所示，一种多控制器系统修复的装置，包括：
至少两个控制器(901，902)；
网络引导单元903，连接所述至少两个控制器，用于系统引导失败的控制器启动网络引导；
在每个控制器中，包括，
检测单元904，用于检测控制器的本地引导单元引导系统是否成功，如果不成功，则启动修复文件下载单元906，如果成功，则启动本地引导单元905；
本地引导单元905，用于控制器启动本地系统引导，加载应用程序运行；
修复文件下载单元906，用于系统引导失败的控制器从运行正常的控制器中下载修复文件；
修复单元907，用于根据所述修复文件下载单元906下载的修复文件，控制器对自身系统进行修复。
所述修复单元进一步包括：
判断模块9071，用于判断控制器对自身系统进行修复是否成功；如果修复成功，则启动重启模块9072；如果修复不成功，则启动应用程序下载模块9073；
重启模块9072，用于重新启动系统；
应用程序下载模块9073，用于从运行正常的控制器中下载应用程序，加载应用程序运行。
在本发明实施例中，当一个控制器系统引导失败，通过网络引导单元启动网络引导，由修复文件下载单元从运行正常的控制器中下载系统修复程序到系统引导失败的控制器，由修复单元在系统引导失败的控制器中进行系统修复。在修复单元中，由判断模块判断控制器对自身系统进行修复是否成功，如果修复成功，则启动重启模块，控制系统进入正常模式；如果修复不成功，则启动应用程序下载模块，从运行正常的控制器中下载应用程序，加载应用程序运行。因此，本实施例的装置可始终保证控制系统在多个控制器下运行，大大提高了系统的可靠性。
当然，本发明的实施例还可有多种，在不背离本发明的实施例精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明的实施例做出各种相应的改变和变形，将本发明实施例应用于不同的控制系统中，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的实施例所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种多控制器系统修复的方法，其特征在于，包括步骤：
系统上电后，每个控制器启动本地系统引导程序；
如果本地引导成功，则加载应用程序运行；
如果本地引导失败，则系统引导失败的控制器启动网络引导，从运行正常的控制器中下载修复文件，并根据所述修复文件，系统引导失败的控制器对自身系统进行修复。
2.根据权利要求1所述的多控制器系统修复的方法，其特征在于，所述系统引导失败的控制器对自身系统进行修复，如果修复成功，则重启系统；如果修复不成功，则从所述运行正常的控制器中下载应用程序并加载运行。
3.根据权利要求1所述的多控制器系统修复的方法，其特征在于，在所述系统引导失败的控制器启动网络引导之前，还包括下列步骤：
编译内核文件和初始化内存文件系统文件；
按照预引导执行环境分别配置简单文件传送协议服务器和动态主机配置协议服务器；
设置网络引导启动选项。
4.根据权利要求3所述的多控制器系统修复的方法，其特征在于，所述按照预引导执行环境配置简单文件传送协议服务器包括下列步骤：
设置简单文件传送协议的目录；
将所述的内核文件和初始化内存文件系统文件配置在所述简单文件传送协议的目录下；
将预引导执行环境启动引导文件配置在所述简单文件传送协议的目录下；
指定引导操作系统文件为所述的内核文件和初始化内存文件系统文件；
开启简单文件传送协议服务。
5.根据权利要求3所述的多控制器系统修复的方法，其特征在于，所述按照预引导执行环境配置动态主机配置协议服务器包括下列步骤：
指定动态主机配置协议所用的网卡及网段；
指定简单文件传送协议的服务器IP地址；
指定预引导执行环境启动引导文件的位置；
开启动态主机配置协议服务。
6.一种多控制器系统修复的装置，其特征在于，包括：
至少两个控制器；
网络引导单元，连接所述至少两个控制器，用于系统引导失败的控制器启动网络引导；
在每个控制器中，包括
检测单元，用于检测控制器的本地引导单元引导系统是否成功，如果不成功，则启动修复文件下载单元，如果成功，则启动本地引导单元；
本地引导单元，用于控制器启动本地系统引导，加载应用程序运行；
修复文件下载单元，用于系统引导失败的控制器从运行正常的控制器中下载修复文件；
修复单元，用于根据所述修复文件下载单元下载的修复文件，对控制器自身系统进行修复。
7.根据权利要求6所述的多控制器系统修复的装置，其特征在于，所述修复单元具体包括：
判断模块，用于判断控制器对自身系统进行修复是否成功；如果修复成功，则启动重启模块；如果修复不成功，则启动应用程序下载模块；
重启模块，用于重新启动系统；
应用程序下载模块，用于从运行正常的控制器中下载应用程序，加载应用程序运行。
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