CN102195845A - 一种实现主控板主备切换的方法、装置和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现主控板主备切换的方法、装置和设备，应用于包含主用主控板、备用主控板和多个接口板的设备，且交换网芯片设置在主用主控板和备用主控板上。主用主控板被触发复位时，启动延时，并通过与各接口板之间的同步信号线同时向各接口板发送中断信号，以触发各接口板从主用主控板切换到备用主控板；当延时达到预设的延时时长时，主用主控板进行复位，其中延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。本发明能够在主控板发生主备切换时避免接口板之间的报文丢失。

Description

一种实现主控板主备切换的方法、装置和设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种实现主控板主备切换的方法、装置和设备。

背景技术

现有的高端网络设备通常是由主控板和接口板组成的框式设备，其中，主控板实现管理控制和主要的协议处理功能，接口板实现数据报文的转发功能。通过接口板的分布式处理，能够大大提升网络设备的处理能力和转发能力，通过冗余的主控板(即主用主控板和备用主控板的架构)又可以提升系统可靠性。各接口板之间直接通过交换网进行连接，从而实现端口间无阻塞的交换。

这种主备用主控板的网络设备在业界通常分为两种架构：第一种架构是将交换网芯片集成在主控板上，如图1所示。第二种架构是使用独立的交换网板，如图2所示。由于第二种架构中，交换网板是一块独立的单板，需要占用额外的槽位从而增加了设备的体积和成本，还需要额外配置CPU对交换网板进行管理和通信，这大大增加了开发工作量，同时增加了系统复杂度。而第一种架构则因其结构简单、成本较低、设备体积小以及无需占用额外的操作而得到广泛地应用。

在交换网芯片集成在主控板的架构中，当主用主控板进行软件升级或软件故障等引起的复位时，需要触发接口板进行主备倒换。现有的主备倒换过程是通过主控板和接口板之间的板间通信来实现的，即主用主控板在复位时，向各接口板发送主备倒换消息触发各接口板进行主备倒换，即将转发表项指向备用主控板。然而，由于板间通信的主备倒换消息丢失或者消息队列拥塞等很难保障各接口板同时切换，如果各接口板不同时切换，没有切换的接口板会将报文发往原来的主用主控板，已经切换的接口板会将报文发往切换后的主用主控板，这必然会导致接口板之间的报文丢失。另外，主用主控板在复位时，各接口板尚未完成主备倒换，仍可能将报文发往原主用主控板，这也会导致接口板之间的报文丢失。然而，在要求较高的场合，即便是短暂的报文丢失也往往成为致命的缺点，从而影响到业务。例如，视频数据的丢失会导致出现图像马赛克。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种实现主控板主备切换的方法、装置和设备，以便于在主控板发生主备切换时避免接口板之间的报文丢失。

一种实现主控板主备切换的方法，应用于包含主用主控板、备用主控板和多个接口板的设备，且交换网芯片设置在所述主用主控板和备用主控板上；所述主用主控板与各接口板之间存在同步信号线，该方法包括：

主用主控板被触发复位时，启动延时，并通过所述同步信号线同时向各接口板发送第一中断信号，以触发各接口板从主用主控板切换到备用主控板；

当延时达到预设的第一延时时长时，所述主用主控板进行复位，其中，所述第一延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。

一种实现主控板主备切换的装置，应用于包含主用主控板、备用主控板和多个接口板的设备，且交换网芯片设置在所述主用主控板和备用主控板上；该装置设置在所述主用主控板上，所述主用主控板与各接口板之间存在同步信号线；所述装置包括：延时处理单元和复位处理单元；

所述延时处理单元，用于在所述主用主控板被触发复位时，启动延时，并通过所述同步信号线同时向各接口板发送第一中断信号，以触发各接口板从主用主控板切换到备用主控板；

所述复位处理单元，用于在所述延时处理单元启动的延时达到预设的第一延时时长时，控制所述主用主控板进行复位；

其中，所述第一延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。

一种实现主控板主备切换的装置，应用于包含主用主控板、备用主控板和多个接口板的设备，且交换网芯片设置在所述主用主控板和备用主控板上；该装置设置所述接口板上，所述主用主控板与各接口板之间存在同步信号线；所述装置包括：中断控制单元和主备切换单元；

所述中断控制单元，用于通过所述同步信号线接收到第一中断信号后，向所述主备切换单元产生中断；

所述主备切换单元，用于获取到所述中断控制单元产生的中断后，将该装置所在的接口板从主用主控板切换到备用主控板；

其中，所述第一中断信号是主用主控板被触发复位时，通过所述同步信号线发送的。

一种实现主控板主备切换的设备，该设备包括：主用主控板、备用主控板和多个接口板，且交换网芯片设置在所述主用主控板和备用主控板上；所述主用主控板和各接口板之间存在同步信号线；所述主用主控板和各接口板分别设置上述装置。

由以上技术方案可以看出，本发明在主用主控板和各接口板之间设置同步信号线，主用主控板被触发复位时，启动延时，并在同步信号线上采用中断的方式触发各接口板同时进行主备切换；通过延时机制，保证在各接口板完成主备切换后主用主控板再进行复位，从而避免接口板之间主备切换不一致导致的报文丢失，也避免了主用主控板发生复位时接口板尚未完成主备切换所导致的报文丢失。

附图说明

图1为具有主备用主控板的网络设备的第一种架构图；

图2为具有主备用主控板的网络设备的第二种架构图；

图3为本发明提供的同步信号线连接示意图；

图4为本发明实施例提供的方法流程图；

图5为本发明提供的设备结构示意图；

图6为本发明提供的延时复位逻辑装置的结构示意图；

图7为本发明提供的中断处理逻辑装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明提供的方法主要包括：在主用主控板与各接口板之间设置同步信号线；主用主控板被触发复位时，启动延时，并通过同步信号线同时向各接口板发送中断信号，以触发各接口板从主用主控板切换到备用主控板；当延时达到预设的延时时长时，主用主控板进行复位，其中，上述的延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。

下面结合具体实施例对上述方法进行详细描述。在本发明中，在主控板与各接口板之间设置同步信号线，利用该同步信号线通过中断的方式触发各接口板同时进行主备切换；由于在进行主备切换后，备用主控板成为主用主控板，实际上在备用主控板与各接口板之间也存在同步信号线。如图3所示，图3中虚线部分的连接表示的是主控板和各接口板之间的同步信号线，实线部分的连接表示的是报文转发路径的连接。图4为本发明实施例提供的图3所示结构基础上的方法流程图，如图4所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤401：当主用主控板被触发复位时，启动延时，并在同步信号线上发送第一中断信号。

主用主控板上的软件升级、软件故障或者手动倒换等都会触发主用主控板复位，当主用主控板被触发复位后，不会立即进行单板复位，而是会启动延时，延时一段时间，具体延时的时长将在后续描述中说明。

另外，当主用主控板被触发复位时，会在同步信号线上发送第一中断信号，该第一中断信号能够保证各接口板同时触发中断，以同时进行主备切换。

步骤402：各接口板通过同步信号线获取到第一中断信号后，关闭发送报文至交换网芯片的出口队列。

如果接口板执行主备切换的持续时间很短暂，各接口板获取到第一中断信号后直接执行主备切换通常可以保证在切换过程中不丢包。但在某些情况下，各接口板执行主备切换的持续时间较长，在此过程中仍可能会导致丢包。为了避免这一问题，本步骤中接口板通过同步信号线获取到第一中断信号后，首先关闭发送报文至交换网芯片的出口队列，然后再执行主备切换。也就是说，在执行主备切换之前，首先停止上送交换网芯片的报文发送，但可以接收来自交换网芯片的报文。在完成主备切换后，再打开发送报文至交换网芯片的出口队列，出口队列的报文开始发送至备用主控板的交换网芯片。

在发送报文至交换网芯片的出口队列被关闭后，待发送的报文会保存到出口队列中，如果出口队列快满，则接口板自身已有的流控机制能够将报文保存到前级的缓存队列中，一般的网络设备都能够保存上百毫秒的报文流入，相比较步骤403中主备切换的时长要长得多，从而进一步保证报文在主备切换期间不会丢失。

步骤403：接口板执行主备切换，即从主用主控板切换到备用主控板。

可以设置第一中断信号触发的中断具有最高优先级并可抢占其它中断，从而保证能够立即得到接口板的CPU的处理，即立即关闭发送报文至交换网芯片的出口队列后执行主备切换。接口板进行的主备切换可以是将本地转发表项的出接口从指向主用主控板的交换网芯片切换到指向备用主控板的交换网芯片。

步骤404：接口板打开发送报文至交换网芯片的出口队列。

需要说明的是，本发明由原来的板间通信方式触发接口板的主备切换，改进为采用中断的方式触发接口板的主备切换。由于中断处理的代码是固定的，相同的接口板CPU的处理时间几乎是相同的，因此，采用中断处理的方式可以保证各接口板同时进行主备切换。

如果各接口板CPU的处理时间出现较大的偏差，则可以将处理速度较快的接口板在完成主备切换后等待一定的时间再打开发送报文至交换网芯片的出口队列，使得各接口板同时打开出口队列。通常在指令数固定的情况下，CPU的处理时间可以准确地计算出来，从而方便地计算处理较快的接口板等待打开出口队列的时间。

步骤405：当主用主控板启动的延时达到预设的第一延时时长时，主用主控板进行单板复位。

在本步骤中，第一延时时长的设置需要保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。如果接口板没有完成主备切换，则主用主控板的单板复位则会造成报文丢失状况。该第一延时时长通常可以设置为几百毫秒，可以根据实际情况进行调整。

至此，各接口板完成主备切换，主用主控板也完成复位，备用主控板接替主用主控板的工作成为主用主控板。

更优地，为了进一步保证报文不丢失，需要更加严格地保证各接口板同时打开发送报文至交换网芯片的出口队列。可以具体为：主用主控板在延时达到预设的第二延时时长时，在同步信号线上发送第二中断信号；各接口板获取到第二中断信号后，打开发送至交换网芯片的出口队列。其中，上述第二延时时长需要保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。也就是说，主用主控板通过额外发送一个中断信号使得各接口板在完成主备切换后，同时打开发送至交换网芯片的出口队列，从而避免CPU处理时长偏差过大而导致的报文丢失。

以上是对本发明所提供的方法进行的详细描述，下面对本发明所提供的设备进行详细描述。图5为本发明提供的设备结构示意图，如图5所示，该设备可以包括：主用主控板、备用主控板和多个接口板，且交换网芯片设置在主用主控板和备用主控板上。主用主控板和各接口板之间存在同步信号线，另外，备用主控板和各接口板之间也可以存在同步信号线以在备用主控板切换为主用主控板后，同样可以按照本发明的方式进行主备切换。

在主用主控板中设置延时复位逻辑装置，用于在主用主控板被触发复位时，启动延时，并通过同步信号线同时向各接口板发送第一中断信号；当延时达到预设的第一延时时长时，控制主用主控板进行复位；其中，第一延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。

在各接口板中设置中断处理逻辑装置，用于通过同步信号线获取到第一中断信号后，执行接口板从主用主控板到备用主控板的切换。

在上述设备中，各接口板的主备切换是由延时复位逻辑装置触发的，并不是由主用主控板的CPU触发的，因此，即便主用主控板的CPU本身出现故障，也能够触发各接口板的主备切换，从而保证数据流的不中断。

下面对上述主用主控板中的延时复位逻辑装置和接口板中的中断处理逻辑装置分别进行详细描述。图6为延时复位逻辑装置的结构示意图，如图6所示，该延时复位逻辑装置可以包括：延时处理单元601和复位处理单元602。

延时处理单元601，用于在主用主控板被触发复位时，启动延时，并通过同步信号线同时向各接口板发送第一中断信号，以触发各接口板从主用主控板切换到备用主控板。

复位处理单元602，用于在延时处理单元601启动的延时达到预设的第一延时时长时，控制主用主控板进行复位。其中，第一延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。

如果各接口板在接收到第一中断信号后关闭发送报文至交换网芯片的出口队列，则该延时复位逻辑装置还可以包括：队列触发单元603，用于在延时处理单元601启动的延时达到预设的第二延时时长时，通过同步信号线同时向各接口板发送第二中断信号，以触发各接口板打开发送至交换网芯片的出口队列；其中，第二延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。

图7为本发明提供的中断处理逻辑装置的结构示意图，如图7所示，该中断处理逻辑装置可以包括：中断控制单元701和主备切换单元702。

中断控制单元701，用于通过同步信号线接收到第一中断信号后，向主备切换单元702产生中断。

主备切换单元702，用于获取到中断控制单元701产生的中断后，将该中断处理逻辑装置所在的接口板从主用主控板切换到备用主控板；其中，第一中断信号是主用主控板被触发复位时，通过同步信号线发送的。

具体地，主备切换单元702在执行将所在的接口板从主用主控板切换到备用主控板时，可以将所在接口板的转发表项的出接口从指向主用主控板的交换网芯片切换到指向备用主控板的交换网芯片。

更优地，该中断处理逻辑装置还可以包括：第一队列处理单元703，用于在主备切换单元702将该中断处理逻辑装置所在的接口板从主用主控板切换到备用主控板之前，关闭该中断处理逻辑装置所在接口板发送报文至交换网芯片的出口队列；在该中断处理逻辑装置所在接口板完成从主用主控板切换到备用主控板后，打开该中断处理逻辑装置所在接口板发送报文至交换网芯片的出口队列。

或者，该中断处理逻辑装置可以采用另外一种结构，进一步包括第二队列处理单元704。

此种结构下，中断控制单元701，还可以用于通过同步信号线接收到第二中断信号后，向第二队列处理单元704产生中断。

第二队列处理单元704，用于在主备切换单元702将该装置所在的接口板从主用主控板切换到备用主控板之前，关闭该装置所在接口板发送报文至交换网芯片的出口队列；获取到中断控制单元701产生的中断后，打开该装置所在接口板发送报文至交换网芯片的出口队列。

上述中断处理逻辑装置通常由各接口板的CPU实现其功能。

由以上描述可以看出，本发明在主用主控板和各接口板之间设置同步信号线，主用主控板被触发复位时，启动延时，并在同步信号线上采用中断的方式触发各接口板同时进行主备切换；通过延时机制，保证在各接口板完成主备切换后主用主控板再进行复位，从而避免接口板之间主备切换不一致导致的报文丢失，也避免了主用主控板发生复位时接口板尚未完成主备切换所导致的报文丢失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种实现主控板主备切换的方法，应用于包含主用主控板、备用主控板和多个接口板的设备，且交换网芯片设置在所述主用主控板和备用主控板上；其特征在于，所述主用主控板与各接口板之间存在同步信号线，该方法包括：

主用主控板被触发复位时，启动延时，并通过所述同步信号线同时向各接口板发送第一中断信号，以触发各接口板从主用主控板切换到备用主控板；

当延时达到预设的第一延时时长时，所述主用主控板进行复位，其中，所述第一延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各接口板从主用主控板切换到备用主控板具体包括：所述各接口板接收到所述第一中断信号后，将本地转发表项的出接口从指向主用主控板的交换网芯片切换到指向备用主控板的交换网芯片。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述各接口板接收到所述第一中断信号后，且在从主用主控板切换到备用主控板之前，还包括：各接口板关闭发送报文至交换网芯片的出口队列；

所述各接口板在完成从主用主控板切换到备用主控板后，还包括：各接口板打开发送报文至交换网芯片的出口队列。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当延时达到预设的第二延时时长时，通过与各接口板之间的同步信号线同时向各接口板发送第二中断信号，其中，所述第二延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板；

所述各接口板接收到所述第二中断信号后，执行所述打开发送至交换网芯片的出口队列。

5.一种实现主控板主备切换的装置，应用于包含主用主控板、备用主控板和多个接口板的设备，且交换网芯片设置在所述主用主控板和备用主控板上；其特征在于，该装置设置在所述主用主控板上，所述主用主控板与各接口板之间存在同步信号线；所述装置包括：延时处理单元和复位处理单元；

所述延时处理单元，用于在所述主用主控板被触发复位时，启动延时，并通过所述同步信号线同时向各接口板发送第一中断信号，以触发各接口板从主用主控板切换到备用主控板；

所述复位处理单元，用于在所述延时处理单元启动的延时达到预设的第一延时时长时，控制所述主用主控板进行复位；

其中，所述第一延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，如果各接口板在接收到所述第一中断信号后关闭发送报文至交换网芯片的出口队列，则所述装置还包括：

队列触发单元，用于在所述延时处理单元启动的延时达到预设的第二延时时长时，通过所述同步信号线同时向各接口板发送第二中断信号，以触发各接口板打开所述发送至交换网芯片的出口队列；其中，所述第二延时时长保证各接口板完成从主用主控板切换到备用主控板。

7.一种实现主控板主备切换的装置，应用于包含主用主控板、备用主控板和多个接口板的设备，且交换网芯片设置在所述主用主控板和备用主控板上；其特征在于，该装置设置所述接口板上，所述主用主控板与各接口板之间存在同步信号线；所述装置包括：中断控制单元和主备切换单元；

所述中断控制单元，用于通过所述同步信号线接收到第一中断信号后，向所述主备切换单元产生中断；

所述主备切换单元，用于获取到所述中断控制单元产生的中断后，将该装置所在的接口板从主用主控板切换到备用主控板；

其中，所述第一中断信号是主用主控板被触发复位时，通过所述同步信号线发送的。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述主备切换单元在执行所述将所在的接口板从主用主控板切换到备用主控板时，具体将所在接口板的转发表项的出接口从指向主用主控板的交换网芯片切换到指向备用主控板的交换网芯片。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第一队列处理单元，用于在所述主备切换单元将该装置所在的接口板从主用主控板切换到备用主控板之前，关闭该装置所在接口板中发送报文至交换网芯片的出口队列；在该装置所在接口板完成从主用主控板切换到备用主控板后，打开该装置所在接口板中发送报文至交换网芯片的出口队列。

10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，该装置还包括：第二队列处理单元；

所述中断控制单元，还用于通过所述同步信号线接收到第二中断信号后，向第二队列处理单元产生中断；

所述第二队列处理单元，用于在所述主备切换单元将该装置所在的接口板从主用主控板切换到备用主控板之前，关闭该装置所在接口板发送报文至交换网芯片的出口队列；获取到所述中断控制单元产生的中断后，打开该装置所在接口板发送报文至交换网芯片的出口队列。

11.一种实现主控板主备切换的设备，该设备包括：主用主控板、备用主控板和多个接口板，且交换网芯片设置在所述主用主控板和备用主控板上；其特征在于，所述主用主控板和各接口板之间存在同步信号线；所述主用主控板包含如权利要求5所述的装置，所述各接口板包含如权利要求7所述的装置。

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