CN101409612B - 一种冗余以太网通信的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冗余以太网通信的系统，包括：两个相互连接的数据比较器，用于将接收的应用数据比较一致后发送至各自连接的中央处理器，或将中央处理器处理后的数据比较一致后发送出；通过同步器相互连接的两个中央处理器，所述同步器用于中央处理器之间的同步；所述中央处理器按照TCP/IP处理协议进行处理数据，在预定的校验时间内，获得相连接中央处理器处理后的数据与所述处理单元处理后的数据，进行数据比较，一致后交叉组合发送；网络接口控制器，用于将连接的所述中央处理器处理后的数据发送出，或将接收的网络数据转发至中央处理器处理。本发明还公开了一种冗余以太网通信的方法，本发明可提高错误检出率，并实现设备内同步。

Description

一种冗余以太网通信的系统和方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别一种冗余以太网通信的系统和方法。 

背景技术

在TCP/IP通信中，使用的TCP/IP通信都是单路的，即只有一套通信设备，在硬件发生故障时，通信将中断。虽然可以采用双设备，但只实现设备间同步，即设备间的互为冗余，而不是设备内同步，同步时间较长，存在同步期数据丢失，可用性较低。此外，单个系统存在数据操作过程错误的可能性，在校验过程中如果出现两个比特(bit)跳变就可能无法检出错误，在TCP/IP协议栈使用校验和循环冗余校验过程中存在错误检出率问题。 

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种冗余以太网通信的系统和方法，以解决上述通信设备采用设备间同步容易同步时间长、可用性低，TCP/IP协议栈使用循环冗余校验过程中存在错误检出率的问题。 

为解决上述问题，本发明提供一种冗余以太网通信的系统，包括： 

两个相互连接的数据比较器，用于将分别接收的应用数据进行比较，一致后发送至各自连接的中央处理器，或将中央处理器处理后的数据比较一致后发送出； 

通过同步器相互连接的两个中央处理器，所述同步器用于中央处理器之间的同步； 

所述中央处理器包括： 

收发单元，用于接收数据交由处理单元处理后发送至数据接收方； 

处理单元，用于按照TCP/IP处理协议进行处理数据； 

校验单元，用于在预定的校验时间内，获得相连接中央处理器处理后的 数据与所述处理单元处理后的数据，进行数据比较，一致后交叉组合发送至收发单元； 

缓存单元，用于存储处理单元处理后的数据并接受相连接的中央处理器访问； 

网络接口控制器，用于将连接的所述中央处理器处理后的数据发送出，或将接收的网络数据转发至中央处理器处理。 

优选的，所述中央处理器还包括： 

计时单元，用于设定校验的时间，超时后触发所连接的收发单元发送数据。 

优选的，所述中央处理器还包括： 

标识单元，用于在所述处理单元处理完数据后、和/或计时单元计时过程中设置访问标识。 

优选的，所述数据比较器包括： 

收发单元，用于接收应用数据，在比较单元的触发后将应用数据发送至连接的中央处理器进行数据处理，或接收中央处理器的处理后的数据，在比较单元的触发后将数据发送出； 

比较单元，用于在接收到数据后，与相连接的数据比较器进行数据比较，一致后触发收发单元； 

复制单元，用于在比较单元没有数据比较时，向相连接的数据比较器获得应用数据，并发送给比较单元。 

本发明还提供一种冗余以太网通信的方法，包括： 

两个相连接的数据比较器将分别获得的应用数据进行比较，一致后发送至各自连接的中央处理器； 

所述中央处理器采用TCP/IP协议进行数据处理过程中，通过连接的同步器实现同步； 

所述中央处理器处理完数据后，访问共享存储器获得相连接的中央处理器处理完的数据，将两份数据比较，一致后进行数据交叉，将数据交叉后的数据通过连接的网络接口控制器发送出； 

或所述中央处理器处理来自网络接口控制器的网络数据，处理后通过连接的数据比较器发送出。 

优选的，包括：所述中央处理器处理数据后，还包括： 

如果在共享存储器中未访问到共享存储器内的数据，则在预定的校验时间内不断访问，如果超时后还未访问到共享存储器内的数据，则将处理后的数据通过数据比较器或网络接口控制器发送。 

优选的，所述中央处理器在处理完数据后，还包括： 

设置表示处理完数据的访问标识； 

或在预定的校验时间内，还包括： 

设置等待的访问标识。 

优选的，该方法之前还包括： 

所述数据比较器如果未获得应用数据，则向相连接的数据比较器复制数据。 

本发明的系统和方法可采用设备内同步，互为冗余的处理器将计算结果做设备内同步，且在单个处理器故障时，另一个处理仍能独立完成数据发送；应用可以获得高性能的冗余通信系统，系统可用性得到了提高；通过数据交叉方法，提高了TCP/IP通信校验和循环冗余校验的错误检出率，并通过协议栈自身的机制自动完成数据重传，实现数据突变错误在TCP/IP层控制，不将错误数据交应用层处理，为应用提供透明的可靠数据传输。 

附图说明

图1是系统实施例的结构图； 

图2是方法实施例的流程图。 

具体实施方式

为清楚说明本发明的系统和方法，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。

参见图1、图2，包括： 

两个相同的数据比较器，数据比较器A和数据比较器B，数据比较器包括： 

收发单元，用于接收应用数据，在比较单元的触发后将应用数据发送至连接的中央处理器进行数据处理，或接收中央处理器的处理后的数据，在比较单元的触发后将数据发送至应用方； 

比较单元，用于在接收到应用数据后，与相连接的数据比较器进行数据比较，一致后触发收发单元； 

复制单元，用于在比较单元没有数据比较时，向相连接的数据比较器获得应用数据，并发送给比较单元。 

两个相同的中央处理器，如图1中的中央处理器A和中央处理器B，两个中央处理器通过相连接的同步器进行同步，完成处理器时钟同步及关键数据交互，如Tcp包头32位序号，回复的确认序号，对方的存储缓冲窗口大小等，中央处理器包括： 

收发单元；用于接收数据交由处理单元处理后发送至数据接收方；例如，将应用数据处理后发送至网络接口控制器，将网络数据处理后发送至数据比较器； 

处理单元，用于按照预定的处理协议进行处理数据，如TCP/IP协议等； 

校验单元，用于在预定的校验时间内，获得相连接中央处理器内的数据与处理单元处理后的数据，进行数据比较，一致后交叉组合发送至收发单元；进行数据交叉时，将两个中央处理器处理后的数据按照数据位，分别各取互相不重合的部分，组合成完整的数据；或按照其它数据交叉方式。 

计时单元，用于设定校验的时间，超时后触发收发单元发送数据； 

缓存单元，用于存储处理单元处理后的数据并接受相连接的中央处理器访问，即共享存储器A和/或共享存储器B；共享存储器可以为两个或一个，如果为两个共享存储器，则分别存储相连接中央处理器的处理结果；如果为一个共享存储器，则在共享存储器上划分为两个 空间用于分别存储每个中央处理器的处理结果。 

标识单元，用于在处理完数据后、和/或计时单元计时过程中设置可访问的标识； 

例如，中央处理器A中的校验单元完成数据处理后，置完成标志FA允许中央处理器B查询，或同时查询中央处理器B的完成标志FB。 

如果中央处理器B已经完成数据处理，则中央处理器A通过缓存单元，即共享存储器读取中央处理器B的数据与自身数据进行比较，一致后交叉组合并发送给网络接口控制器。 

如果中央处理器B未完成数据处理，则中央处理器A置等待标志WB，并设超时等待。当中央处理器B在规定时间内完成了数据处理，则中央处理器B同时得到标志FA，中央处理器B进而释放标志WB并进行交叉数据发送，此时中央处理器A因得到WB未超时，退出当前处理，执行下一次同步等待；当处理器B在规定时间内仍未完成数据处理，则处理器A超时，认为处理器B故障，释放FA避免处理器B获得该信号造成重复发送，进而处理器A独立完成数据发送处理。 

网络接口控制器，用于将中央处理器处理后的数据发送出，或将接收的网络数据转发至中央处理器处理。 

上面详细描述了本发明系统的结构，下面给出本发明的方法实施例并详细说明工作流程。参见图3，包括： 

中央处理器A读取数据； 

中央处理器获得经过数据比较器A比较后的应用数据， 

中央处理器A安装相应的协议进行数据处理，如TCP/IP， 

处理完成后，设置完成标识FA； 

中央处理器A读取中央处理器B是否设置完成标识FB，以判断中央处理器B是否处理完数据；当然，中央处理器A也可以不去通过完成标识FB判断中央处理器B是否处理完数据，直接到共享存储器中去获取数据； 

如果中央处理器A获得FB，则中央处理器A触发中央处理器B释放等待标识WA，防止中央处理器B超时等待后发送数据，并获得 中央处理器B处理后的数据和自身处理完的数据，进行数据比较，一致后交叉数据，发送并清除标识； 

如果中央处理器A未获得FB，则将数据复制到共享存储器内，并在预定时间内等待中央处理器B完成运算，中央处理器A设置等待标识WB。中央处理器A如果未超时，即获得标识WB，则同步等待下一次数据发送；如果在预定时间内没有获得WB，即已经超时，则释放中央处理器B的等待标识WA，独立完成的数据发送，发送完毕后清除相关标识，进入下一次数据发送。 

对于中央处理器B的流程与中央处理器A的流程相同，对于接收到来自网络接口控制器的网络数据后，也进行相同的处理，并在处理后发送至连接的数据比较器发送出。 

本发明的系统和方法可采用设备内同步，互为冗余的处理器将计算结果做设备内同步，且在单个处理器故障时，另一个处理仍能独立完成数据发送；应用可以获得高性能的冗余通信系统，系统可用性得到了提高；通过数据交叉方法，提高了TCP/IP通信校验和循环冗余校验的错误检出率，并通过协议栈自身的机制自动完成数据重传，实现数据突变错误在TCP/IP层控制，不将错误数据交应用层处理，为应用提供透明的可靠数据传输。 

对于本发明各个实施例中所阐述的方法和系统，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冗余以太网通信的系统，其特征在于，包括：

两个相互连接的数据比较器，用于将分别接收的应用数据进行比较，一致后发送至各自连接的中央处理器，或将中央处理器处理后的数据比较一致后发送出；

通过同步器相互连接的两个中央处理器，所述同步器用于中央处理器之间的同步；

所述中央处理器包括：

收发单元，用于接收数据交由处理单元处理后发送至数据接收方；

处理单元，用于按照TCP/IP处理协议进行处理数据；

校验单元，用于在预定的校验时间内，获得相连接中央处理器处理后的数据与所述处理单元处理后的数据，进行数据比较，一致后将两组数据交叉组合发送至收发单元；

缓存单元，用于存储处理单元处理后的数据并接受相连接的中央处理器访问；

网络接口控制器，用于将连接的所述中央处理器处理后的数据发送出，或将接收的网络数据转发至中央处理器处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央处理器还包括：

计时单元，用于设定校验的时间，超时后触发所连接的收发单元发送数据。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述中央处理器还包括：

标识单元，用于在所述处理单元处理完数据后、和/或计时单元计时过程中设置访问标识。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据比较器包括：

收发单元，用于接收应用数据，在比较单元的触发后将应用数据发送至连接的中央处理器进行数据处理，或接收中央处理器的处理后的数据，在比较单元的触发后将数据发送出；

比较单元，用于在接收到数据后，与相连接的数据比较器进行数据比较，一致后触发收发单元；

复制单元，用于在比较单元没有数据比较时，向相连接的数据比较器获得应用数据，并发送给比较单元。

5.一种冗余以太网通信的方法，其特征在于，包括：

两个相连接的数据比较器将分别获得的应用数据进行比较，一致后发送至各自连接的中央处理器；

所述中央处理器采用TCP/IP协议进行数据处理过程中，通过连接的同步器实现同步；

所述中央处理器处理完数据后，访问共享存储器获得相连接的中央处理器处理完的数据，将两份数据进行比较，一致后，进行数据交叉，将数据交叉后的数据通过连接的网络接口控制器发送出；

或所述中央处理器处理来自网络接口控制器的网络数据，处理后通过连接的数据比较器发送出。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括：所述中央处理器处理数据后，还包括：

如果在共享存储器中未访问到共享存储器内的数据，则在预定的校验时间内不断访问，如果超时后还未访问到共享存储器内的数据，则将处理后的数据通过数据比较器或网络接口控制器发送。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述中央处理器在处理完数据后，还包括：

设置表示处理完数据的访问标识；

或在预定的校验时间内，还包括：

设置等待的访问标识。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法之前还包括：

所述数据比较器如果未获得应用数据，则向相连接的数据比较器复制数据。

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