CN102223250B - 一种工业用冗余服务器的切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业用冗余服务器的切换方法，包括以下步骤：a.将一CPU分别与第一服务器和第二服务器电信连接；b.CPU定期读取第一服务器和第二服务器的故障状态；c.CPU根据步骤b中读取的故障状态值对第一服务器和第二服务器进行主从判定。该方法用于扩展现有控制系统的通讯过程，利用CPU确定冗余服务器的主从关系，针对冗余服务器切换过程中出现两个服务器都是主服务器或者都是从服务器的情况，解决了在冗余服务器切换过程中主从的判断问题。

Description

一种工业用冗余服务器的切换方法
技术领域
本发明涉及主从切换方法领域，具体地说涉及一种工业控制中冗余服务器的切换方法。
背景技术
在工业生产过程中，过程控制系统的性能将直接影响整个生产过程。控制过程中要求通讯系统具有快速实时的响应能力和高可靠性。局部发生的通讯故障将会影响整个控制系统，进而影响生产过程，导致经济损失。因此，提高过程控制系统的可靠性非常重要。
工业控制系统经常采用的提高系统可靠性的方法是使用两台服务器，一台为主服务器，一台为从服务器。正常工作时，信息的传输主要是由主服务器负责，当主服务器发生故障不能工作时，系统启动从服务器，由从服务器负责数据的传输；当主服务器恢复正常后，信息传输信道再切换回主服务器。服务器的主从关系由服务器本身进行判断。但是，采用上述方法确定服务器的主从关系时，在切换过程中会出现两个服务器都是主服务器或者都是从服务器的情况，系统中数据传输会混乱，影响控制系统的稳定性，给工业控制过程带来一定的威胁。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工业用冗余服务器的切换方法，用于扩展现有控制系统的通讯过程，该方法利用CPU确定冗余服务器的主从关系，针对冗余服务器切换过程中出现两个服务器都是主服务器或者都是从服务器的情况，解决在冗余服务器切换过程中主从的判断问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种工业用冗余服务器的切换方法，包括以下步骤：
a.将一CPU分别与第一服务器和第二服务器电信连接；
b.所述CPU定期读取所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态；
c.所述CPU根据步骤b中读取的故障状态值对所述第一服务器和所述第二服务器进行主从判定，即：当所述第一服务器和所述第二服务器都正常工作，则所述第一服务器为主服务器；当所述第一服务器正常工作，所述第二服务器出现故障，则所述第一服务器为主服务器；当所述第一服务器出现故障，所述第二服务器正常工作，则所述第二服务器为主服务器；当所述第一服务器和所述第二服务器都出现故障，则所述第一服务器为主服务器；
所述步骤c包括：
①判定所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态，在所述CPU中定期写入所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态写入字段；
②所述CPU根据所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态写入字段判定所述第一服务器和所述第二服务器是否正常工作，若所述第一服务器和所述第二服务器都出现故障，则所述CPU判定所述第一服务器为主服务器，若所述第一服务器和所述第二服务器中至少一个服务器能够正常工作，则所述CPU计算所述第一服务器和所述第二服务器的主从状态写入字段以及所述第一服务器和所述第二服务器的主从状态读取字段；
③根据步骤②中所述第一服务器和所述第二服务器的主从状态写入字段以及所述第一服务器和所述第二服务器的主从状态读取字段，判定是否有且只有一个服务器正在工作，若有且只有一个服务器正在工作，则判定服务器的主从关系，若两个服务器都正在工作或者两个服务器都不工作，则为计算错误，返回步骤①重新计算。
上述工业用冗余服务器的切换方法，
所述步骤c中当所述第一服务器和所述第二服务器都出现故障，所述CPU在恢复所述第一服务器为主服务器的同时，发出警报。
上述工业用冗余服务器的切换方法，所述CPU中存储有所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态和主从关系表，所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态和主从关系表分别包括所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态写入字段、所述第一服务器和所述第二服务器的主从状态写入字段、所述第一服务器和所述第二服务器的主从状态读取字段。
上述工业用冗余服务器的切换方法，在所述步骤①中若超过一定周期而未在所述CPU中写入所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态写入字段，则将所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态写入字段设置为初始值，所述初始值为所述第一服务器和所述第二服务器都正常工作时的故障状态写入字段。
与现有的工业用冗余服务器切换方法相比，本发明将CPU同时与主服务器和从服务器电信连接，通过CPU中定期读取两服务器的故障状态，并根据该故障状态对服务器的主从状态进行判定，解决了冗余服务器切换过程中出现的两个服务器都是主服务器或者都是从服务器的问题。
附图说明
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1是本发明实施例的控制系统数据传输示意图；
图2是本发明实施例的CPU中第一服务器和第二服务器的故障状态和主从关系表的示意图；
图3是本发明实施中服务器主从关系判定流程图。
具体实施方式
本发明的工业用冗余服务器的切换方法，包括以下步骤：
a.将CPU分别与第一服务器和第二服务器电信连接；
b.CPU定期读取第一服务器和第二服务器的故障状态；
c.CPU根据步骤b中读取的故障状态值对第一服务器和第二服务器进行主从判定，即：当第一服务器和第二服务器都正常工作，则第一服务器为主服务器；当第一服务器正常工作，第二服务器出现故障，则第一服务器为主服务器；当第一服务器出现故障，第二服务器正常工作，则第二服务器为主服务器；当第一服务器和第二服务器都出现故障，则第一服务器为主服务器。其中，当第一服务器和第二服务器都出现故障，CPU在恢复第一服务器为主服务器的同时，发出警报。
CPU中存储有第一服务器和第二服务器的故障状态和主从关系表，第一服务器和第二服务器的故障状态和主从关系表分别包括第一服务器和第二服务器的故障状态写入字段、第一服务器和第二服务器的主从状态写入字段、第一服务器和第二服务器的主从状态读取字段。
本发明工业用冗余服务器的切换方法，具体地讲，其步骤c包括：
①判定第一服务器和第二服务器的故障状态，在CPU中定期写入第一服务器和第二服务器的故障状态写入字段；若超过一定周期而未在CPU中写入第一服务器和第二服务器的故障状态写入字段，则将第一服务器和第二服务器的故障状态写入字段设置为初始值，该初始值为第一服务器和第二服务器都正常工作时的故障状态写入字段。
②CPU根据第一服务器和第二服务器的故障状态写入字段判定第一服务器和第二服务器是否正常工作，若第一服务器和第二服务器都出现故障，则CPU判定第一服务器为主服务器，并发出警报，若第一服务器和第二服务器中至少一个服务器能够正常工作，则CPU计算第一服务器和第二服务器的主从状态写入字段以及第一服务器和第二服务器的主从状态读取字段；
③根据步骤②中第一服务器和第二服务器的主从状态写入字段以及第一服务器和第二服务器的主从状态读取字段，判定是否有且只有一个服务器正在工作，若有且只有一个服务器正在工作，则判定服务器的主从关系，若两个服务器都正在工作或者两个服务器都不工作，则为计算错误，返回步骤①重新计算。
实施例
如图1所示，第一服务器A和第二服务器B都分别与CPU及现场操作层电信连接。第一服务器A和第二服务器B的主从关系由CPU判定，现场操作层的业务数据通过主服务器发送给CPU进行处理。
图2示出了CPU中第一服务器和第二服务器的的故障状态和主从关系表。定义CPU中表示第一服务器A和第二服务器B的故障状态及主从关系的值为I，CPU中I的长度为6字节，其中：
前两个字节表示写入CPU中的第一服务器A和第二服务器B的故障状态，定义服务器正常工作时值为1，服务器出现故障时值为0；
中间两个字节表示写入CPU中的当前第一服务器A和第二服务器B的主从状态，定义主服务器的主从状态值为1，从服务器的主从状态值为0；
最后两个字节表示根据CPU逻辑运算判定的第一服务器A和第二服务器B的主从状态，定义主服务器的主从状态值为1，从服务器的主从状态值为0；
第1、3、5个字节表示第一服务器A的状态，地2、4、6个字节表示第二服务器B的状态。
图3示出了控制系统服务器主从关系判定的流程。定义CPU中表示第一服务器A和第二服务器B的故障状态的值为x，表示写入第一服务器A和第二服务器B状态的值为y，表示读取第一服务器A和第二服务器B主从状态的值为z，初始值分别为x0=11，y0=z0=10，I0=111010。x、y、z的具体关系如下：
（1）x=x0=11，y=y0=10，z=z0=10；I=I0=111010。
（2）x=10，y=y0=10，z=z0=10；I=101010。
（3）x=01，y=y0-1=01，z=z0-1=01；I=010101。
（4）x=00，y=y0=10，z=z0=10；I=001010。
具体地，判定过程如下：
（1）CPU读取第一服务器A和第二服务器B的故障状态，生成x值，并对x值进行判断：
当x=00，表示第一服务器A和第二服务器B都出现故障，此时CPU回复初始值，判定第一服务器A为主服务器；
当x≠00，表示第一服务器A和第二服务器B至少有一个正常工作，此时CPU进行逻辑运算，对两服务器进行主从判定。
CPU定期读取第一服务器A和第二服务器B的故障状态，即x值定期写入，若超过一定周期而未写入新的x值，则x值置为初始值x0=11。y、z的值应为10或者01，若y、z的值为00或者11，则为计算错误，返回重新计算。
（2）CPU对第一服务器A和第二服务器B进行主从判定：
当第一服务器A和第二服务器B均正常工作，x=x0=11，则y=y0=10，z=z0=10；I=I0=111010；根据CPU运算判定第一服务器A为主服务器，现场操作层的业务数据由第一服务器A发送至CPU；
当第一服务器A正常工作，第二服务器B发生故障，x=10，则y=y0=10，z=z0=10；I=101010；根据CPU运算判定第一服务器A为主服务器，现场操作层的业务数据由第一服务器A发送至CPU；
当第一服务器A发生故障，第二服务器B正常工作，x=01，则y=y0-1=01，z=z0-1=01；I=010101；根据CPU运算判定第二服务器B为主服务器，现场操作层的业务数据由第二服务器B发送至CPU。
需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种工业用冗余服务器的切换方法，其特征在于包括以下步骤：
a.将一CPU分别与第一服务器和第二服务器电信连接；
b.所述CPU定期读取所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态；
c.所述CPU根据步骤b中读取的故障状态值对所述第一服务器和所述第二服务器进行主从判定，即：当所述第一服务器和所述第二服务器都正常工作，则所述第一服务器为主服务器；当所述第一服务器正常工作，所述第二服务器出现故障，则所述第一服务器为主服务器；当所述第一服务器出现故障，所述第二服务器正常工作，则所述第二服务器为主服务器；当所述第一服务器和所述第二服务器都出现故障，则所述第一服务器为主服务器；
其中，CPU中具有第一服务器和第二服务器的故障状态和主从关系表，定义CPU中表示第一服务器和第二服务器的故障状态及主从关系的值为I，I的长度为6字节，前两个字节表示写入CPU中的第一服务器和第二服务器的故障状态，服务器正常工作时值为1，服务器出现故障时值为0；中间两个字节表示写入CPU中的当前第一服务器和第二服务器的主从状态，主服务器的主从状态值为1，从服务器的主从状态值为0；最后两个字节表示根据CPU逻辑运算判定的第一服务器和第二服务器的主从状态，主服务器的主从状态值为1，从服务器的主从状态值为0；定义CPU中表示第一服务器和第二服务器的故障状态的值为x，表示写入第一服务器和第二服务器主从状态的值为y，表示读取第一服务器和第二服务器主从状态的值为z，初始值分别为x0=11，y0=z0=10，I0=111010，x、y、z的具体关系为：
（1）x=x0=11，y=y0=10，z=z0=10；I=I0=111010；
（2）x=10，y=y0=10，z=z0=10；I=101010；
（3）x=01，y=y0-1=01，z=z0-1=01；I=010101；
（4）x=00，y=y0=10，z=z0=10；I=001010；
CPU对第一服务器和第二服务器进行主从判定的具体过程为：
（1）CPU对x值进行判断：
当x=00，表示第一服务器和第二服务器都出现故障，此时CPU回复初始值，判定第一服务器为主服务器，同时，发出警报；
当x≠00，表示第一服务器和第二服务器至少有一个正常工作，此时CPU进行逻辑运算，对两服务器进行主从判定；
（2）CPU进行逻辑运算，对第一服务器和第二服务器进行主从判定具体为：当第一服务器和第二服务器均正常工作，x=x0=11，则y=y0=10，z=z0=10；I=I0=111010；根据CPU运算判定第一服务器为主服务器，现场操作层的业务数据由第一服务器发送至CPU；
当第一服务器正常工作，第二服务器发生故障，x=10，则y=y0=10，z=z0=10；I=101010；根据CPU运算判定第一服务器为主服务器，现场操作层的业务数据由第一服务器发送至CPU；
当第一服务器发生故障，第二服务器正常工作，x=01，则y=y0-1=01，z=z0-1=01；I=010101；根据CPU运算判定第二服务器为主服务器，现场操作层的业务数据由第二服务器发送至CPU；
其中，y、z的值应为10或者01，若y、z的值为00或者11，则为计算错误，返回重新计算。
2.根据权利要求1中所述的工业用冗余服务器的切换方法，其特征在于：若超过一定周期而未在所述CPU中写入所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态写入字段，则将所述第一服务器和所述第二服务器的故障状态写入字段设置为初始值，所述初始值为所述第一服务器和所述第二服务器都正常工作时的故障状态写入字段。
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