CN101515834B - 一种主控卡、基于多备份主控卡的切换系统及其切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种基于多备份主控卡的切换系统。包含第一主控卡、至少一个第二主控卡和至少一个业务卡。本发明也揭示了一种基于多备份主控卡的切换方法，该方法包括：初始化第二主控卡，并在后台装载图像、启动应用程序和初始化该应用程序；对第一和第二主控卡供以电源，并通过第一主控卡向第二主控卡发送配置数据；应用程序开始投入运行；细分黄金路径中的各步骤，对配置数据进行解析，并执行重新配置过程；以及当重新配置过程完成后，第二主控卡切换为第一主控卡。采用本发明的基于多备份主控卡的切换系统及其方法，在保持切换稳定性的同时可以大大降低第一主控卡和第二主控卡之间的切换时间。

Description

一种主控卡、基于多备份主控卡的切换系统及其切换方法

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及具有多备份主控卡的交换控制器的切换技术。

背景技术

目前，SDH(Synchronous Digital Hierarchy：同步数字体系)中通常采用“1+1”的双冗余保护方案来保护主控卡，即，当一块主控卡不能正常工作时，系统可以切换到另一块主控卡以保持系统的正常工作。在这种双冗余保护技术方案中，一块主控卡被施以电压而处于工作状态；但另一块主控板卡不被施以电压因而处于待机备用状态。只有在后者收到切换服务指令时才会被施以电压并投入运行。

为描述方便起见，本文中将前者主控卡称为“第一主控卡”，而将后者处于待机状态用作备份的主控卡称为“第二主控卡”。

这一技术方案看似简单，但是从第一主控卡到第二主控卡的切换时间过长。为此，人们希望能有一种既能保持切换服务的稳定性和可靠性又能尽量缩短切换时间的双备份主控卡的切换系统。

一种做法是在双备份主控卡的第一、第二主控卡之间设置镜像系统。但是其设计对于大多数CPU系统来说，仍然没能解决切换时间过长以及主控卡不可配置等技术问题，并且设计复杂，成本高昂。

发明内容

为此，本发明提供了一种基于多备份主控卡的切换系统和切换方法。按照本发明的基于多备份主控卡的切换系统及其方法，能够有效降低处于工作状态的主控卡和处于备用状态的主控卡之间的切换时间。

按照本发明的一个方面，提供了一种在包含多备份主控卡的切换系统中切换主控卡的方法，该多备份主控卡具有至少一个处于工作状态的主控卡和至少一个处于备用状态的主控卡，该方法包括：

初始化处于备用状态的主控卡；对处于工作状态的主控卡和处于备用状态的主控卡供以电源，并通过处于工作状态的主控卡向处于备用状态的主控卡发送处于工作状态的主控卡的系统配置数据库中的配置数据；运行所有已启动的应用程序；对实现该切换方法的切换过程的黄金路径进行步骤细分，在该黄金路径中对配置数据进行解析，并执行应用程序的重新配置过程；以及当重新配置过程完成后，处于备用状态的主控卡中的一个被切换为处于工作状态的主控卡。

其中，该黄金路径中的步骤是并行处理或串行处理的。具体来说，那些并行处理的步骤可以在同一时刻予以实施，而那些串行处理的步骤只能按照时间先后顺序依次执行。

按照本发明的又一个方面，提供了一种基于多备份主控卡的切换系统，它包含：至少一个第一主控卡，它具有系统配置数据库、软件应用模块、专有数据存储单元和配置数据信息存储单元；至少一个第二主控卡，与该第一主控卡耦合并进行数据交互，该第二主控卡也具有系统配置数据库、软件应用模块、专有数据存储单元和配置数据信息存储单元；以及至少一个业务卡，与该第二主控卡和第二主控卡耦合，并包括具有循环冗余校验码的专有数据存储单元和数据芯片。

其中，当第一主控卡接收切换服务请求时，第二主控卡被切换成第一主控卡；

其中，系统配置数据库用于接收来自外部的网络管理系统的系统配置数据和存储相应配置信息；软件应用模块用于从系统配置数据库读取配置数据，转移配置数据至带验证码的专有数据存储单元和计算相应配置数据的循环冗余校验码；专有数据存储单元；以及配置数据信息存储单元用于存储配置数据和分配具有循环冗余校验码的配置数据至相应的业务卡。

按照本发明的再一个方面，提供了一种用于上述包含多备份主控卡的切换系统的多个主控卡之间进行切换的方法中的主控卡。该主控卡包括：

系统配置数据库，采用通用多协议标志交换协议，用于接收来自外部的网络管理系统的系统配置数据，并用于存储相应配置信息；

应用程序模块，用于从系统配置数据库读取配置数据，将这些配置数据应用于软件应用模块，并将配置数据转移到带验证码的专有数据存储单元，并计算相应配置数据的循环冗余校验码；

专有数据存储单元；和

配置数据信息存储单元，用于存储配置数据，并将具有循环冗余校验码的配置数据分配至相应的业务卡。

采用本发明基于多备份主控卡的切换系统及其切换方法，对于大多数软件应用程序模块只需作少量的修改即可实现交换设备中的主控卡“1+1”的冗余保护，此外还可大大降低第一主控卡和第二主控卡之间的切换时间，这对于改进具有自动交换光网络(ASON：Automatic Switched Optical Network)功能的SDH设备的保护能力是非常重要的。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面及优点。其中，

图1示出主控卡热重启的流程示意图；

图2示出依据本发明一个方面的实现双备份主控卡切换过程的示意流程图；

图3示出如图2所示切换过程中进行数据重新配置的示意图；

图4示出依据本发明另一个方面的基于双备份主控卡的切换系统，其中示出了带有CRC的多CPU系统的部分重新配置示意图；

图5示出如图4所示依据本发明另一个方面的基于双备份主控卡的切换系统中部分重新配置过程的示意图；而

图6示出如图4所示依据本发明另一个方面的基于双备份主控卡的切换系统中第一主控卡的结构框图。

具体实施方式

下面参照附图，详细描述本发明的具体实施方式。

参照图1，图中示出第一主控卡或第二主控卡的热重启的示意流程。正如本领域中的普通技术人员所知，主控卡热重启是指在不切断电源的情况下系统重新启动主控卡。在完成主控卡的重启过程之后，系统将自动恢复为工作状态并保持整个系统正常工作。

图1中，主控卡的热重启过程是采用下述步骤来实现的：

(1)步骤100，在系统中装载图像；

(2)步骤102，启动应用程序；

(3)步骤104，对所启动的应用程序进行初始化；

(4)步骤106，主控卡中的系统配置数据库从FLASH向RAM中读取数据；

(5)步骤108，重新配置所有的应用程序；

(6)步骤110，将与应用程序重新配置相关的信息发送到相关的业务卡；

(7)步骤112，相关的业务卡对这些重新配置的信息进行解析，并将解析结果写入相关业务卡中的芯片；以及

(8)步骤114，主控卡接收来自业务卡的响应和报告信息，以完成热重启过程。

下面参照图2描述依据本发明一个方面实现双备份主控卡的切换过程。

本发明中，是通过修改运行于主控卡上的应用程序以完成重新配置过程来实现双备份主控卡的“1+1”冗余设计方案的。具体说来，如图2所示，依据本发明一个方面的双备份主控卡的切换过程在参照图1所描述的热重启步骤的基础上还包括了下述步骤：

(1)步骤200，对第二主控卡进行初始化；

(2)步骤202，对第一主控卡和第二主控卡供以电源；

(3)步骤204，第一主控卡将系统配置数据库中的配置数据发送到第二主控卡，这里所说的配置数据指的是有关应用程序进行了重新配置的信息；

(4)步骤206，使所有启动的应用程序开始投入运行；

(5)步骤208，对实现该切换方法的切换过程的黄金路径进行步骤细分，主要针对耗费时间相对较长的重新配置过程进行处理，以将双备份切换的重新配置时间减小到最短，从而完成重新配置过程；

(6)步骤210，在完成重新配置任务以后，将第二主控卡切换为取代原第一主控卡，并重新开始正常工作。

在上述步骤200中，第二主控卡在启动应用程序后处于等待状态，当它收到系统的具体要求和指令时将立即投入运行；

在上述步骤208中，首先将第一主控卡至第二主控卡之间的切换过程进行的所有步骤进行分类。以确定哪些步骤可以在切换开始前就能够预先准备好，哪些步骤可以在切换完成时于后台同步执行，还有哪些步骤必须实时执行。需要指出的是，该步骤中的黄金路径是指必须实时执行的那些步骤。更具体地，该黄金路径中的步骤主要分为并行处理和串行处理两种类型，那些并行处理的步骤可以在同一时刻予以实施，而那些串行处理的步骤只能按照时间先后顺序依次执行。

另外，在步骤210中，当把第二主控卡切换为取代第一主控卡时，与该第二主控卡相关联的业务卡会同时对配置信息进行解析并将解析结果写入所涉及的业务卡中的芯片，并且该第二主控卡会接收来自相关业务卡的响应以及报告信息，完成重启第二主控卡的过程。

从上述的实现步骤可以得知，依据本发明的一个方面对双备份主控卡进行切换的方法，在切换过程开始前已经完成了图像的装载、启动应用程序和对应用程序进行初始化；并且业务卡对配置信息进行解析和将解析结果写入业务卡中所含的芯片以及第二主控卡接收来自相关业务卡的响应、报告信息是在切换过程后处理的，而且所采用的应用程序与所涉及主控卡是否为第一主控卡以及是否受到保护无关，这样就大大地降低了第一主控卡与第二主控卡之间切换所花费的时间。应当理解的是，虽然本发明只示出了具有一个第一主控卡的切换系统，但是本发明的目的不只局限与此。本领域的普通技术人员采用两个或两个以上的主控卡投入工作状态，当在第一主控卡和第二主控卡之间进行切换时，本发明所描述的上述实现步骤同样适用。

下面参照图3来描述图2所示切换过程中对应用程序进行重新配置(即步骤208)的流程。如图3所示，对应用程序进行重新配置包括如下步骤：

(1)步骤300，激活第二主控卡；

(2)步骤302，从系统配置数据库中读取被激活的第二主控卡的配置数据；

(3)步骤304和306，使应用程序模块运行，并利用该应用程序模块计算相应配置的循环冗余校验码(CRC)；

(4)步骤308，将具有循环冗余校验码的配置数据发送到相应的业务卡；

(5)步骤310，将该第二主控卡的系统配置数据库中的子循环冗余校验码与相关联的业务卡中相应的子循环冗余校验码进行比较；

(6)步骤312和314，判断上述步骤310中的比较结果是否一致，当比较结果不一致时，对所涉及的业务卡中的配置数据进行更新，并结束本数据重新配置流程，从而将第二主控卡切换为第一主控卡以正常运行。而当比较结果显示第二主控卡的系统配置数据库中的子循环冗余校验码与相关联的业务卡中相应的子循环冗余校验码是一致时，无需执行重新配置过程就可以将第二主控卡切换为第一主控卡。

一般来说，在正常情况下实现工作状态的主控卡和备用状态的主控卡之间的切换时，99％以上不需要执行重新配置过程；在出现异常情况下进行切换时，也只需对部分配置数据进行重新配置；只有在极端情况下，才需要对所有的配置数据实行重新配置过程。

在上述数据配置的重新配置流程中，系统配置数据库中的配置数据主要是指SDH/PDH/ETHERNET中的响应配置信息，这些配置信息会被业务卡转换为相应芯片中的配置和其他相关状态、性能、报警等参数等配置数据。

图4示出了依据本发明另一个方面的基于双备份主控卡的切换系统。下面结合图5的流程图并以带有CRC的多CPU系统的局部配置为例来说明这种切换系统的结构。本领域的普通技术人员应当理解，参照图4和图5，我们不仅可以清楚地了解本发明基于双备份主控卡的切换系统的实施例，而且还可以利用图4和图5来解释多CPU系统进行局部配置的实现方法。

首先，如图4和图5所示，本发明基于双备份主控卡的切换系统包括：

第一主控卡，它处于正常工作状态，它包括系统配置数据库、软件应用模块、专有数据存储单元和配置数据存储单元；

第二主控卡，它处于备份待机状态，并具有与第一主控卡相同的结构，即它也包括系统配置数据库、软件应用模块、专有数据存储单元和配置数据存储单元；以及

至少一个业务卡，它含有其自己的用于存储循环冗余校验码的专有数据存储单元和用于存储数据的芯片，并且该业务卡与第一主控卡和第二主控卡中的配置数据信息存储单元对应。

其中，系统配置数据库用于接收来自外部的网络管理系统的系统配置数据和存储相应配置信息；软件应用模块用于从系统配置数据库读取配置数据，转移配置数据至带验证码的专有数据存储单元和计算相应配置数据的循环冗余校验码；专有数据存储单元；以及配置数据存储单元用于存储配置数据和分配具有循环冗余校验码的配置数据至相应的业务卡。

其中，该切换系统还包括用于在所述第一主控卡或第二主控卡上执行所述应用程序的装置。

图5示出图4所示依据本发明另一个方面的基于双备份主控卡的切换系统中以多CPU系统实现部分重新配置为例的流程图。该方法包括：

(1)步骤500，第一主控卡从外部的网络管理系统或者通用多协议标志交换协议控制器接收配置数据；

(2)步骤502，第一主控卡实时地同步发送从步骤500接收的配置数据至第二主控卡；

(3)步骤504，应用程序模块读取该配置数据；

(4)步骤506和508，利用应用程序模块读取配置数据后，将配置数据转移到具有验证码的专有数据存储单元，并通过应用程序模块计算相应于该配置数据的循环冗余校验码；

(5)步骤510，将带有循环冗余校验码的配置数据分发至相应的业务卡，其中，每个业务卡中自己的专有数据存储单元均具有各自的循环冗余校验码。

下面参照图6描述依据本发明再一个方面的基于双备份主控卡的切换系统中的第一主控卡的结构。实际上，本领域中的普通技术人员能够理解，第二主控卡的结构与第一主控卡的结构是相同的。

如图6所示，该主控卡主要包括：

系统配置数据库，采用通用多协议标志交换协议并用于接收来自外部的网络管理系统的系统配置数据库；

应用程序模块，用于从系统配置数据库读取配置数据，将这些配置数据应用于软件应用模块并转移到带验证码的专有数据存储单元，并计算相应配置数据的循环冗余校验码；和

配置数据信息存储单元，用于存储配置数据，并将具有循环冗余校验码的配置数据分配至相应的业务卡。

由于相应的业务卡接收了具有循环冗余校验码的配置数据，从而可以将第二主控卡的系统配置数据库中的子循环冗余校验码与相关联的业务卡中相应的子循环冗余校验码二者形成的数据配对进行比较。一般来说，在正常情况下实现工作状态的主控卡和备用状态的主控卡之间的切换时，99％以上不需要执行重新配置过程；在出现异常情况下进行切换时，也只需对部分配置数据进行重新配置；只有在极端情况下，才需要对所有的配置数据实行重新配置过程。与前文中参照图3描述的类似，只有当配对比较结果不一致时，才对所接收的配置数据进行更新。这里，配对是指主控卡的系统配置数据库中的子循环冗余校验码和业务卡中相应的子循环冗余校验码。

从上文的描述中可以得知，依据本发明的基于双备份主控卡的切换系统对于大多数软件应用模块是透明的，只需更新上述比较结果不一致的配对数据，而无需将比较结果一致的配对数据进行更新，因而只需对应用程序作较少的修改就能够完成耗时相对较长的重新配置过程，并将处于备份状态的主控卡切换成正常工作状态，从而实现SC1+1的保护，大大地缩短了切换时间。

本领域的普通技术人员应当能够理解，本发明的具体实施方式只是详细阐述了依据本发明的一个或多个方面的双备份主控卡的切换系统及其切换方法，但是本发明的目的并不只局限于此，例如，还可以将本发明的双备份主控卡拓展为多备份主控卡，即，切换系统中的多备份主控卡具有至少一个处于工作状态的主控卡，和至少一个处于备用状态的主控卡，同样可以采用本发明的技术方案而达到相同的技术效果。本领域的技术人员还应当理解，对本发明的上述拓展仍然落在本发明的精神和范围内。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (16)

1.一种在包含多备份主控卡的切换系统的所述多个主控卡之间进行切换的方法，其中所述多个主控卡具有至少一个处于工作状态的主控卡，以及至少一个处于备用状态的主控卡，所述方法包括：

初始化所述处于备用状态的主控卡；

对所述处于工作状态的主控卡和所述处于备用状态的主控卡供以电源，并通过所述处于工作状态的主控卡向所述处于备用状态的主控卡发送所述处于工作状态的主控卡的系统配置数据库中的配置数据；

运行所有已启动的应用程序；

对实现所述切换方法的切换过程的黄金路径进行步骤细分，在所述黄金路径中对所述配置数据进行解析，并执行应用程序的重新配置过程；以及

当所述重新配置过程完成后，所述处于备用状态的主控卡中的一个被切换为所述处于工作状态的主控卡，

对所述应用程序进行重新配置包括以下步骤：

激活所述处于备用状态的主控卡；

读取被激活的所述处于备用状态的主控卡的系统配置数据库中的配置数据；

运行与所述处于备用状态的主控卡对应的应用程序模块，并利用该应用程序模块计算所述配置数据的循环冗余校验码；

发送具有所述循环冗余校验码的配置数据至相应的业务卡；

将所述处于备用状态的主控卡的系统配置数据库中的子循环冗余校验码与所述业务卡中相应的子循环冗余检验码配对并进行比较；以及

判断所述比较的结果是否一致，并且只在所述比较的结果不一致时才更新所述业务卡中的配置数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，初始化所述处于备用状态的主控卡的过程中，同步地装载图像、启动应用程序和初始化该应用程序。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配对是所述处于备用状态的主控卡的系统配置数据库中的子循环冗余校验码和业务卡中相应的子循环冗余检验码的组合。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述业务卡在所述切换过程完成时于后台接收和解析所述配置数据，并将其写入相应的数据芯片。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，初始化所述应用程序时，所述处于工作状态的主控卡的系统配置数据库从FLASH向RAM读取数据。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，执行所述应用程序与所涉及的主控卡处于工作状态还是处于备用状态无关。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黄金路径是在所述切换过程中实时执行的。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，执行所述黄金路径中的步骤是并行处理或串行处理的。

9.一种基于多备份主控卡的切换系统，其特征在于，它包含：

至少一个第一主控卡，所述第一主控卡具有系统配置数据库、软件应用模块、专有数据存储单元和配置数据信息存储单元；

至少一个第二主控卡，与所述第一主控卡耦合并用于与所述第一主控卡进行数据交互，所述第二主控卡具有系统配置数据库、软件应用模块、专有数据存储单元和配置数据信息存储单元；以及

至少一个业务卡，与所述第一主控卡和所述第二主控卡耦合，并包括具有循环冗余校验码的专有数据存储单元和数据芯片；

其中，当所述第一主控卡接收切换服务请求时，所述第二主控卡被用于切换成所述第一主控卡；并且

其中，所述第二主控卡中的所述系统配置数据库用于接收来自外部的网络管理系统的系统配置数据和存储相应配置信息；所述第二主控卡中的所述软件应用模块用于从所述系统配置数据库读取配置数据，转移所述配置数据至带验证码的专有数据存储单元和计算相应配置数据的在所述专有数据存储单元中的循环冗余校验码；以及所述配置数据信息存储单元用于存储配置数据和分配具有循环冗余校验码的配置数据至相应的业务卡，

将所述第二主控卡的系统配置数据库中的子循环冗余校验码与所述业务卡中相应的子循环冗余校验码进行比较，并且只在所述比较的结果不一致时对所述业务卡中的配置数据执行更新。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述业务卡在所述切换过程完成时于后台接收和解析所述配置数据，并将其写入相应的数据芯片。

11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述配置数据信息存储单元用于存储SDH、PDH或ETHERNET中的相应配置信息，并且所述相应配置信息被所述业务卡转换为数据芯片的配置参数。

12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述专有数据存储单元接收所述配置数据并对其进行加密，计算相应的配置数据的循环冗余校验码。

13.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括用于在所述第一主控卡或第二主控卡上执行所述软件应用模块中的应用程序的装置。

14.一种用于如权利要求1所述的在包含多备份主控卡的切换系统的所述多个主控卡之间进行切换的方法中的主控卡，其特征在于，所述主控卡包括：

系统配置数据库，采用通用多协议标志交换协议，用于接收来自外部的网络管理系统的系统配置数据，并用于存储相应配置信息；

应用程序模块，用于从所述系统配置数据库读取配置数据，将这些配置数据应用于软件应用模块，并将所述配置数据转移到带验证码的专有数据存储单元，并计算相应配置数据的循环冗余校验码；

专有数据存储单元；和

配置数据信息存储单元，用于存储配置数据，并将具有循环冗余校验码的配置数据分配至相应的业务卡，

所述系统配置数据库还用于存储所述主控卡中的子循环冗余校验码，将所存储的子循环冗余校验码与所关联的业务卡中相应的子循环冗余校验码进行比较，并且仅当比较结果不一致时才对所述业务卡中的配置数据进行更新。

15.如权利要求14所述的主控卡，其特征在于，所述配置数据是SDH、PDH或ETHERNET中的相应配置信息。

16.如权利要求14所述的主控卡，其特征在于，所述专有数据存储单元还用于对所述配置数据进行加密。