CN103442035A - 一种空管自动化系统的双网热备冗余实现方法 - Google Patents

Abstract

一种空管自动化系统的双网热备冗余实现方法。其包括建立网络硬件连接拓扑、在每台机器控制程序的应用层建立网络状态监控流程、在每台机器的网络监控流程中建立工作网切换控制流程、在每台机器的数据发送端建立冗余发送操作流程、在每台机器的接收端建立数据过滤控制流程、建立网络状态监控终端等步骤。本发明方法具有的优点：采用分布式的网络监控机制，对网络状态实时监控，网络自动切换速度快；两个三层交换机级联，每台机器只要有一个网是正常的，双方就能进行通信，避免交叉故障；在数据传输上，发送端向接收端的主备网同时发送数据，实现数据在主备网上的冗余，通过数据编号和时间戳的过滤，避免重收和漏收，保证了切换的有效性和无缝性。

Description

一种空管自动化系统的双网热备冗余实现方法

技术领域

本发明属于航空自动控制技术领域，特别是涉及一种空管自动化系统的双网热备冗余实现方法。

背景技术

在航空领域，对系统的稳定性和安全性的要求非常高，有的时候甚至可以牺牲一定的效率来换取性能的稳定。网络是连接空管自动化系统各数据处理节点的信息通道，是将这个分布式系统连接成一个整体的基本媒介。因此，解决网络中数据传输的可靠性是通信过程中非常重要的问题。为防止软件、硬件或线路故障带来的通讯中断和系统崩溃，目前基本上所有的类似系统都采用双网结构，保证任何一个网络出现故障的情况下，不会对空管自动化系统造成影响。这要求通信模块提供一个支持冗余的通信方式，当发现单网故障的情况下无缝地切换到另一个网络。

现在一般的服务器都有多块网卡，一些操作系统如IBM、HP-UX、Windows2000/XP等都可以使用自带的软件将网卡聚合，达到双网热备冗余的目的。但是，这些聚合软件实现双网冗余的配置方法，网络切换速度及丢包情况等方面都各不相同，且需要依赖操作系统的支持，甚至需要依靠交换机的支持。同时，目前大部分其它的双网方案均采用通过单网发送和接收数据。当网络发生故障时，同时又切到另一个网络发送和接收。由于网络故障的判断需要时间，从而导致在判断期间发送数据的大量丢失，比如不带重传机制的UDP传输。如果切换后，网络将未传输的数据重新发送，比如带重传机制的UDP传输和TCP传输，会导致接收方在短时间内处理大量数据，这些数据可能已经是接收方不关心的过时数据。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种空管自动化系统的双网热备冗余实现方法。

为了达到上述目的，本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法包括：第一步、建立网络硬件连接拓扑，第二步、在每台机器控制程序的应用层建立网络状态监控流程，第三步、在每台机器的网络监控流程中建立工作网切换控制流程，第四步、在每台机器的数据发送端建立冗余发送操作流程，第五步、在每台机器的接收端建立数据过滤控制流程，第六步、建立网络状态监控终端；其中：

第一步、建立网络硬件连接拓扑：建立双网热备冗余网络，该网络主要包括：多台机器A1、A2…An，交换机J1和交换机J2，主网L1和备网L2以及网络状态监控终端B；其中：

机器A1、A2…An为网络内部的多台计算机，每台机器都配置两块网卡，两块网卡分别通过主网L1和备网L2与交换机J1和交换机J2相连接；

交换机1和交换机2：为两个三层交换机，支持路由功能，且相互级联，实现主网L1和备网L2的互通；

网络状态监控终端B为专门用来监控主网L1和备网L2工作状态的计算机，其配置两块网卡，两块网卡分别通过主网L1和备网L2与交换机J1和交换机J2相连接；

第二步、在每台机器控制程序的应用层建立网络状态监控流程：网络状态监控流程能够通过主网L1和备网L2向对应的三层交换机发送ICMP请求报文，同时接收交换机的ICMP应答报文，如果机器的某个网络连续未接收ICMP应答报文或接收ICMP错误应答报文的个数超过设置的阈值时，判断出该机器的这个网络发生故障，发出网络故障告警通知；

第三步、在每台机器的网络监控流程中建立工作网切换控制流程：当网络发生故障或网络恢复正常时，工作网切换控制流程能够根据要求实施工作网的自动切换；

第四步、在每台机器的数据发送端建立冗余发送操作流程：发送端在数据发送前先对数据进行封装，添加数据编号和时间戳；然后通过工作网向接收端的主备网同时发送数据，实现发送数据的主备冗余；

第五步、在每台机器的接收端建立数据过滤控制流程：接收端从主备网同时接收数据，并通过数据的编号和时间戳过滤数据，保证只接收一份数据，避免数据的重收和漏收；

第六步、建立网络状态监控终端：设计网络状态监控终端接收和显示每台机器发送的流量信息及网络状态信息；网络管理员通过网络状态监控终端获得网络中主备网的负载状况和每台机器的网络状态；如果管理员发现某个网络所连接的交换机负载过重，通过网络状态监控终端发送网络切换命令，强制某台机器进行网络切换，实现网络的负载均衡。

在第二步中，所述的网络状态监控流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断是否退出网络监控流程的S201阶段：判断当前是否存在退出网络监控流程的指令，如果判断结果为“是”，则退出本流程；否则下一步进入S202阶段；

步骤二、定时发送ICMP请求报文的S202阶段：定时向每个网卡所对应的三层交换机发送ICMP请求报文，监控主网L1和备网L2的工作状态；

步骤三、判断是否接收到ICMP应答报文的S203阶段：在规定的时间内，判断是否接收到三层交换机的ICMP应答报文，若判断结果为“是”，则下一步进入206阶段，否则下一步执行S204阶段；

步骤四、判断ICMP应答报文接收是否正常的S204阶段：查看连续未接收的ICMP报文的个数是否超过设定值，若判断结果为“是”，则返回S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段；否则，下一步进入S205阶段；

步骤五、发出网络故障告警通知的S205阶段：根据S204阶段的判断，确认某网络出现故障，发布针对该网的网络故障告警通知，然后返回S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段；

步骤六、判断前一时刻网络是否正常的S206阶段：查看前一时刻网络是否正常，若判断结果为“是”，则返回至S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段；否则，下一步进入S207阶段；

步骤七、发出网络故障恢复通知的S207阶段：根据206阶段的判断，发布网络故障恢复通知，然后返回S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段。

在第三步中，所述的工作网切换控制流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断是否收到网络切换指令的S301阶段：判断当前是否收到网络状态监控终端B所发出的网络切换指令，如果判断结果为“是”，则进入下一步S302阶段；否则下一步进入S312阶段；

步骤二、判断是否有状态变化通知的S302阶段：判断当前是否有网络状态监控流程所发布的网络故障告警通知或网络故障恢复通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S303阶段；否则退出本流程；

步骤三、状态分支的S303阶段：根据当前网络的工作状态，进行状态分支，即当前网络工作状态为状态0时，下一步进入S304阶段；当前网络工作状态为状态1时，下一步进入S306阶段；当前网络工作状态为状态4时，下一步进入S308阶段；当前网络工作状态为状态5时，下一步进入S310阶段；

步骤四、判断是否为主网恢复通知的S304阶段：判断当前的网络变化通知是否为主网恢复通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S305阶段；否则本流程至此结束；

步骤五、设置主网为工作网的S305阶段：将主网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤六、判断是否为备网恢复通知的S306阶段：判断当前的网络变化通知是否为备网恢复通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S307阶段；否则本流程至此结束；

步骤七、设置备网为工作网的S307阶段：将备网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤八、判断是否为备网故障通知的S308阶段：判断当前的网络变化通知是否为备网故障通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S309阶段；否则本流程至此结束；

步骤九、设置主网为工作网的S309阶段：将主网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤十、判断是否为主网故障通知的S310阶段：判断当前的网络变化通知是否为主网故障通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S311阶段；否则本流程至此结束；

步骤十一、设置备网为工作网的S311阶段：将备网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤十二、根据指令进行切换的S312阶段：根据收到的网络切换指令，对工作网进行切换，本流程至此结束。

在S312阶段中，所述的对工作网进行切换的操作方法是：首先判断当前的网络工作状态是否为状态4和状态5，如果判断结果为“是”，则执行网络切换指令，对工作网进行切换；否则不执行任何操作，退出流程。

在第四步中，所述的冗余发送操作流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、数据封装包的S401阶段：在数据发送前先对数据进行封装，形成发送数据包；

步骤二、添加编号和时间戳的S402阶段：在发送数据包的包头部分加入数据编号和包含当前时间信息的时间戳；

步骤三、通过工作网向接收端的主备网同时发送数据包的S403阶段：通过工作网向接收端的主网L1和备网L2同时发送数据包，实现发送数据的主备网冗余。

在第五步中，所述的数据过滤控制流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断是否要退出数据接收流程的S501阶段：判断当前是否存在退出数据接收流程的指令，若判断结果为“是”，则停止接收数据，退出本流程；否则进入下一步S502阶段；

步骤二、接收数据的S502阶段：从主网L1和备网L2同时接收数据；

步骤三、获取数据编号和时间戳的S503阶段：解析接收的数据，获取数据编号和时间戳信息；

步骤四、检查数据编号是否正常的S504阶段：首先检查数据编号是否符合要求，如果判断结果为“是”，则下一步进入S506阶段，否则下一步执行S505阶段；

步骤五、检查时间戳是否正常S505阶段：检查时间戳是否符合要求，若时间戳符合要求，则下一步进入S506阶段；若时间戳不符合要求，则返回S501阶段的入口处，下一步执行S501阶段；

步骤六、处理数据的S506阶段：保存数据以备后续处理之用，然后返回S501阶段的入口处，下一步执行S501阶段。

在S504阶段中，所述的检查数据编号是否符合要求的具体方法是：如果当前时刻接收的数据编号比前一时刻接收的数据编号大，说明是新数据，认为编号符合要求；如果当前时刻接收的数据的编号比前一时刻接收的数据的编号小，且落在溢出判断窗口内，说明是新数据，认为编号符合要求。

在S505阶段中，所述的检查时间戳是否符合要求的具体方法是：如果当前时刻接收的数据的时间戳比前一时刻接收的数据的时间戳大，则说明是新数据，认为时间戳符合要求。

本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法所建立的控制流程均工作在应用层，不依赖于机器的操作系统，同时采用了高效、准确的网络监测和切换方法。

本发明具有的优点是：（a）采用分布式的网络监控机制，每台机器都有网络监控程序，对网络状态实时监控，网络自动切换速度快；（b）两个三层交换机级联，每台机器只要有一个网是正常的，双方就能进行通信，避免交叉故障；（c）在数据传输上，发送端向接收端的主备网同时发送数据，实现数据在主备网上的冗余，通过数据编号和时间戳的过滤，避免重收和漏收，保证了切换的有效性和无缝性；（d）只有在当前的工作网发生故障时，才进行网络的自动切换，避免网络的频繁切换带来的不可靠性；（e）管理员可以通过网络状态监控终端控制各机器的网络工作状态，实现网络的负载均衡。

附图说明

图1为本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法的网络拓扑结构示意图；

图2是本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法中的网络状态监控流程图；

图3是本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法中网络切换的状态转移图；

图4是本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法中的工作网切换流程图；

图5是本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法中的数据发送流程图；

图6是本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法中的数据接收过滤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种空管自动化系统的双网热备冗余实现方法进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法包括：第一步、建立网络硬件连接拓扑，第二步、在每台机器控制程序的应用层建立网络状态监控流程，第三步、在每台机器的网络监控流程中建立工作网切换控制流程，第四步、在每台机器的数据发送端建立冗余发送操作流程，第五步、在每台机器的接收端建立数据过滤控制流程，第六步、建立网络状态监控终端；其中：

第一步、建立网络硬件连接拓扑：建立如图1所示的双网热备冗余网络，该网络主要包括：多台机器A1、A2…An，交换机J1和交换机J2，主网L1（图1中细实线）和备网L2（图1中虚线）以及网络状态监控终端B；其中：

机器A1、A2…An为网络内部的多台计算机，其每台机器都配置两块网卡，两块网卡分别通过主网L1和备网L2与交换机J1和交换机J2相连接；

交换机1和交换机2：为两个三层交换机，支持路由功能，且相互级联，实现主网L1和备网L2的互通；

网络状态监控终端B为专门用来监控主网L1和备网L2工作状态的计算机，其配置两块网卡，两块网卡分别通过主网L1和备网L2与交换机J1和交换机J2相连接。

在这种网络拓扑结构下，无论机器A1还是机器A2，只要它们与交换机之间有一个网络工作正常，机器A1和机器A2就能进行正常的通信。在传统的空管自动化系统的双网热备方法中，两台交换机相互独立，没有级联；如果机器A1的主网卡与交换机J1之间的主网L1出现故障，机器A2的备网卡与交换机J2之间的备网L2出现故障，机器A1和机器A2就无法正常通信。本发明克服了传统的空管自动化系统的双网热备冗余方法的不足，两台三层交换机级联，实现主、备网之间的互通，所以即使出现以上的状况，机器A1和机器A2仍能相互通信。

网络中的两台三层交换机J1、J2都支持ICMP协议，且都有固定的IP地址，并工作在不同的网段上；每台机器的两个网卡工作在与其相邻的三层交换机对应的网段上，采用分布式机制。

第二步、在每台机器控制程序的应用层建立网络状态监控流程：网络状态监控流程能够通过主网L1和备网L2向对应的三层交换机发送ICMP请求报文，同时接收交换机的ICMP应答报文，如果机器的某个网络连续未接收ICMP应答报文或接收ICMP错误应答报文的个数超过设置的阈值时，可以判断该机器的这个网络发生故障（可能是交换机故障，网线断了或网卡故障等），发出网络故障告警通知；

图2为网络状态监控流程图，网络中的机器启动时，应用程序会启动网络状态监控流程，实时监控网络状态；如图2所示，所述的网络状态监控流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断是否退出网络监控流程的S201阶段：判断当前是否存在退出网络监控流程的指令，如果判断结果为“是”，则退出本流程；否则下一步进入S202阶段；

步骤二、定时发送ICMP请求报文的S202阶段：定时向每个网卡所对应的三层交换机发送ICMP请求报文，监控主网L1和备网L2的工作状态；

步骤三、判断是否接收到ICMP应答报文的S203阶段：在规定的时间内，判断是否接收到三层交换机的ICMP应答报文，若判断结果为“是”，则下一步进入206阶段，否则下一步执行S204阶段；

步骤四、判断ICMP应答报文接收是否正常的S204阶段：查看连续未接收的ICMP报文的个数是否超过设定值，若判断结果为“是”，则返回S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段；否则，下一步进入S205阶段；

步骤五、发出网络故障告警通知的S205阶段：根据S204阶段的判断，确认某网络出现故障，发布针对该网的网络故障告警通知；然后返回S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段；

步骤六、判断前一时刻网络是否正常的S206阶段：查看前一时刻网络是否正常，若判断结果为“是”，则返回至S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段；否则，下一步进入S207阶段；

步骤七、发出网络故障恢复通知的S207阶段：根据206阶段的判断，发布网络故障恢复通知，然后返回S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段。

本发明提供的这种网络监测方法采用分布式结构（每台机器都安装网络监控程序监控自身的网络状态），可以监测每台机器的网卡到交换机之间网络状态，克服了传统方法中只能根据网卡物理状态监测信息来判断网络状态而导致的监测不全现象。

第三步、在每台机器的网络监控流程中建立工作网切换控制流程：当网络发生故障或网络恢复正常时，工作网切换控制流程能够根据要求实施工作网的自动切换；

图3是网络切换的状态转移图，如图3所示，网络中可能存在的状态如下：

状态0：机器的主网故障，备网故障，默认的工作网是备网；

状态1：机器的主网故障，备网故障，默认的工作网是主网；

状态2：机器的主网故障，备网正常，默认的工作网是备网；

状态3：机器的主网正常，备网故障，默认的工作网是主网；

状态4：机器的主网正常，备网正常，默认的工作网是备网；

状态5：机器的主网正常，备网正常，默认的工作网是主网。

具体的切换过程如下：

（1）当机器的网络状态在状态0时，如果主网恢复正常则网络状态变为状态3；如果备网恢复正常则网络状态变为状态2；

（2）当机器的网络状态在状态1时，如果主网恢复正常则网络状态变为状态3；如果备网恢复正常则网络状态变为状态2；

（3）当机器的网络状态在状态2时，如果主网恢复正常则网络状态变为状态4；如果备网发生故障则网络状态变为状态0；

（4）当机器的网络状态在状态3时，如果主网发生故障则网络状态变为状态1；如果备网恢复正常则网络状态变为状态5；

（5）当机器的网络状态在状态4时，如果主网发生故障则网络状态变为状态2；如果备网发生故障则网络状态变为状态3；

（6）当机器的网络状态在状态5时，如果主网发生故障则网络状态变为状态2；如果备网发生故障则网络状态变为状态3；

（7）当机器的网络状态在状态4时，网络监控终端向该机器发送网络切换命令，则机器的网络状态变为状态5；

（8）当机器的网络状态在状态5时，网络监控终端向该机器发送网络切换命令，则机器的网络状态变为状态4；

由以上切换步骤可知，只有在以下五种情况下才进行网络切换，即工作网发生变化；

（1）网络状态为状态0时，主网恢复正常；

（2）网络状态为状态1时，备网恢复正常；

（3）网络状态为状态4时，备网发生故障；

（4）网络状态为状态5时，主网发生故障；

（5）网络状态为状态4或状态5时，网络监控终端向机器发送网络切换命令；

图4是本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法中工作网切换控制流程图，如图4所示，所述的工作网切换控制流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断是否收到网络切换指令的S301阶段：判断当前是否收到网络状态监控终端B所发出的网络切换指令，如果判断结果为“是”，则进入下一步S302阶段；否则下一步进入S312阶段；

步骤二、判断是否有状态变化通知的S302阶段：判断当前是否有网络状态监控流程所发布的网络故障告警通知或网络故障恢复通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S303阶段；否则退出本流程；

步骤三、状态分支的S303阶段：根据当前网络的工作状态，进行状态分支，即当前网络工作状态为状态0时，下一步进入S304阶段；当前网络工作状态为状态1时，下一步进入S306阶段；当前网络工作状态为状态4时，下一步进入S308阶段；当前网络工作状态为状态5时，下一步进入S310阶段；

步骤四、判断是否为主网恢复通知的S304阶段：判断当前的网络变化通知是否为主网恢复通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S305阶段；否则本流程至此结束；

步骤五、设置主网为工作网的S305阶段：将主网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤六、判断是否为备网恢复通知的S306阶段：判断当前的网络变化通知是否为备网恢复通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S307阶段；否则本流程至此结束；

步骤七、设置备网为工作网的S307阶段：将备网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤八、判断是否为备网故障通知的S308阶段：判断当前的网络变化通知是否为备网故障通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S309阶段；否则本流程至此结束；

步骤九、设置主网为工作网的S309阶段：将主网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤十、判断是否为主网故障通知的S310阶段：判断当前的网络变化通知是否为主网故障通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S311阶段；否则本流程至此结束；

步骤十一、设置备网为工作网的S311阶段：将备网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤十二、根据指令进行切换的S312阶段：根据收到的网络切换指令，对工作网进行切换，本流程至此结束。

在S312阶段中，所述的对工作网进行切换的操作方法是：首先判断当前的网络工作状态是否为状态4和状态5，如果判断结果为“是”，则执行网络切换指令，对工作网进行切换；否则不执行任何操作，退出流程。

所述的每台机器在启动时，均将主网设置为工作网。

本发明的这种网络切换方法只有在机器的当前工作网发生故障且另一个网络正常时，才进行网络的自动切换，最大限度地避免了网络的频繁切换，降低网络切换带来的不可靠性。同时，增加了网络监控终端，如果管理员发现某台机器的工作网负载较重且主备网正常，可以发送网络切换命令，实现网络的负载均衡；

第四步、在每台机器的数据发送端建立冗余发送操作流程：本发明的空管自动化系统的双网热备方法中的发送端在数据发送前先对数据进行封装，添加数据编号和时间戳；然后通过工作网向接收端的主备网同时发送数据，实现发送数据的主备冗余。

图5是本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法中数据发送操作流程图，如图5所示，所述的数据发送操作流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、数据封装包的S401阶段：在数据发送前先对数据进行封装，形成发送数据包；

步骤二、添加编号和时间戳的S402阶段：在发送数据包的包头部分加入数据编号和包含当前时间信息的时间戳；

步骤三、通过工作网向接收端的主备网同时发送数据包的S403阶段：通过工作网向接收端的主网L1和备网L2同时发送数据包，实现发送数据的主备网冗余。

第五步、在每台机器的接收端建立数据过滤控制流程：接收端从主备网同时接收数据，并通过数据的编号和时间戳过滤数据，保证只接收一份数据，避免数据的重收和漏收。

图6为本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法中的数据过滤控制流程图，当机器启动时，接收端会启动数据接收过滤流程，开始接收和处理发送端发送的数据；如图6所示，所述的数据过滤控制流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断是否要退出数据接收流程的S501阶段：判断当前是否存在退出数据接收流程的指令，若判断结果为“是”，则停止接收数据，退出本流程；否则进入下一步S502阶段；

步骤二、接收数据的S502阶段：从主网L1和备网L2同时接收数据；

步骤三、获取数据编号和时间戳的S503阶段：解析接收的数据，获取数据编号和时间戳信息；

步骤四、检查数据编号是否正常的S504阶段：首先检查数据编号是否符合要求，如果判断结果为“是”，则下一步进入S506阶段，否则下一步执行S505阶段；

步骤五、检查时间戳是否正常S505阶段：检查时间戳是否符合要求，若时间戳符合要求，则下一步进入S506阶段；若时间戳不符合要求，则返回S501阶段的入口处，下一步执行S501阶段；

步骤六、处理数据的S506阶段：保存数据以备后续处理之用，然后返回S501阶段的入口处，下一步执行S501阶段。

在S504阶段中，所述的检查数据编号是否符合要求的具体方法是：如果当前时刻接收的数据编号比前一时刻接收的数据编号大，说明是新数据，认为编号符合要求；如果当前时刻接收的数据的编号比前一时刻接收的数据的编号小，且落在溢出判断窗口（编号的最大值往反方向取一定范围，编号的最小值往正方向取一定范围）内，说明是新数据，认为编号符合要求。

在S505阶段中，所述的检查时间戳是否符合要求的具体方法是：如果当前时刻接收的数据的时间戳比前一时刻接收的数据的时间戳大（考虑了发送端系统时钟的稳定性等因素），则说明是新数据，认为时间戳符合要求。

当发送端的程序重新启动后，会对数据进行重新编号，但是数据的时间戳是在不断增长的，本发明中的S505阶段就是为了避免程序重新启动后，防止接收端对新数据的漏收而设计的。

传统的数据传输方法在接收端只接收工作网上的数据，当工作网发生故障时，在网络切换的那段时间，会导致接收端无法接收发送端的数据，从而导致数据的丢失。本发明采用发送端通过工作网向接收端的主备网同时发送数据，实现发送数据的主备冗余；接收端从主备网同时接收两路相同的数据，当工作网发生故障时，在网络切换前就可以接收另外一个网络的冗余数据，并通过数据的编号和时间戳进行重复数据的过滤，考虑了数据溢出和发送端程序重启的情况，避免数据的重收和漏收，实现了数据接收的流畅性和无缝性；

第六步、建立网络状态监控终端：设计网络状态监控终端接收和显示每台机器发送的流量信息及网络状态信息；网络管理员可以通过网络状态监控终端获得网络中主备网的负载状况和每台机器的网络状态；如果管理员发现某个网络所连接的交换机负载过重，可以通过网络状态监控终端发送网络切换命令，强制某台机器进行网络切换，实现网络的负载均衡。

以上所示仅为本发明的过程及方法实施例，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)

1.一种空管自动化系统的双网热备冗余实现方法，其特征在于：所述的方法包括：第一步、建立网络硬件连接拓扑，第二步、在每台机器控制程序的应用层建立网络状态监控流程，第三步、在每台机器的网络监控流程中建立工作网切换控制流程，第四步、在每台机器的数据发送端建立冗余发送操作流程，第五步、在每台机器的接收端建立数据过滤控制流程，第六步、建立网络状态监控终端；其中：

第一步、建立网络硬件连接拓扑：建立双网热备冗余网络，该网络主要包括：多台机器A1、A2…An，交换机J1和交换机J2，主网L1和备网L2以及网络状态监控终端B；其中：

机器A1、A2…An为网络内部的多台计算机，每台机器都配置两块网卡，两块网卡分别通过主网L1和备网L2与交换机J1和交换机J2相连接；

交换机1和交换机2：为两个三层交换机，支持路由功能，且相互级联，实现主网L1和备网L2的互通；

网络状态监控终端B为专门用来监控主网L1和备网L2工作状态的计算机，其配置两块网卡，两块网卡分别通过主网L1和备网L2与交换机J1和交换机J2相连接；

第二步、在每台机器控制程序的应用层建立网络状态监控流程：网络状态监控流程能够通过主网L1和备网L2向对应的三层交换机发送ICMP请求报文，同时接收交换机的ICMP应答报文，如果机器的某个网络连续未接收ICMP应答报文或接收ICMP错误应答报文的个数超过设置的阈值时，判断出该机器的这个网络发生故障，发出网络故障告警通知；

第三步、在每台机器的网络监控流程中建立工作网切换控制流程：当网络发生故障或网络恢复正常时，工作网切换控制流程能够根据要求实施工作网的自动切换；

第四步、在每台机器的数据发送端建立冗余发送操作流程：发送端在数据发送前先对数据进行封装，添加数据编号和时间戳；然后通过工作网向接收端的主备网同时发送数据，实现发送数据的主备冗余；

第五步、在每台机器的接收端建立数据过滤控制流程：接收端从主备网同时接收数据，并通过数据的编号和时间戳过滤数据，保证只接收一份数据，避免数据的重收和漏收；

第六步、建立网络状态监控终端：设计网络状态监控终端接收和显示每台机器发送的流量信息及网络状态信息；网络管理员通过网络状态监控终端获得网络中主备网的负载状况和每台机器的网络状态；如果管理员发现某个网络所连接的交换机负载过重，通过网络状态监控终端发送网络切换命令，强制某台机器进行网络切换，实现网络的负载均衡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在第二步中，所述的网络状态监控流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断是否退出网络监控流程的S201阶段：判断当前是否存在退出网络监控流程的指令，如果判断结果为“是”，则退出本流程；否则下一步进入S202阶段；

步骤二、定时发送ICMP请求报文的S202阶段：定时向每个网卡所对应的三层交换机发送ICMP请求报文，监控主网L1和备网L2的工作状态；

步骤三、判断是否接收到ICMP应答报文的S203阶段：在规定的时间内，判断是否接收到三层交换机的ICMP应答报文，若判断结果为“是”，则下一步进入206阶段，否则下一步执行S204阶段；

步骤四、判断ICMP应答报文接收是否正常的S204阶段：查看连续未接收的ICMP报文的个数是否超过设定值，若判断结果为“是”，则返回S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段；否则，下一步进入S205阶段；

步骤五、发出网络故障告警通知的S205阶段：根据S204阶段的判断，确认某网络出现故障，发布针对该网的网络故障告警通知，然后返回S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段；

步骤六、判断前一时刻网络是否正常的S206阶段：查看前一时刻网络是否正常，若判断结果为“是”，则返回至S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段；否则，下一步进入S207阶段；

步骤七、发出网络故障恢复通知的S207阶段：根据206阶段的判断，发布网络故障恢复通知，然后返回S201阶段的入口处，下一步执行S201阶段。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在第三步中，所述的工作网切换控制流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断是否收到网络切换指令的S301阶段：判断当前是否收到网络状态监控终端B所发出的网络切换指令，如果判断结果为“是”，则进入下一步S302阶段；否则下一步进入S312阶段；

步骤二、判断是否有状态变化通知的S302阶段：判断当前是否有网络状态监控流程所发布的网络故障告警通知或网络故障恢复通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S303阶段；否则退出本流程；

步骤三、状态分支的S303阶段：根据当前网络的工作状态，进行状态分支，即当前网络工作状态为状态0时，下一步进入S304阶段；当前网络工作状态为状态1时，下一步进入S306阶段；当前网络工作状态为状态4时，下一步进入S308阶段；当前网络工作状态为状态5时，下一步进入S310阶段；

步骤四、判断是否为主网恢复通知的S304阶段：判断当前的网络变化通知是否为主网恢复通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S305阶段；否则本流程至此结束；

步骤五、设置主网为工作网的S305阶段：将主网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤六、判断是否为备网恢复通知的S306阶段：判断当前的网络变化通知是否为备网恢复通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S307阶段；否则本流程至此结束；

步骤七、设置备网为工作网的S307阶段：将备网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤八、判断是否为备网故障通知的S308阶段：判断当前的网络变化通知是否为备网故障通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S309阶段；否则本流程至此结束；

步骤九、设置主网为工作网的S309阶段：将主网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤十、判断是否为主网故障通知的S310阶段：判断当前的网络变化通知是否为主网故障通知，如果判断结果为“是”，则进入下一步S311阶段；否则本流程至此结束；

步骤十一、设置备网为工作网的S311阶段：将备网设置为工作网，本流程至此结束；

步骤十二、根据指令进行切换的S312阶段：根据收到的网络切换指令，对工作网进行切换，本流程至此结束。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在S312阶段中，所述的对工作网进行切换的操作方法是：首先判断当前的网络工作状态是否为状态4和状态5，如果判断结果为“是”，则执行网络切换指令，对工作网进行切换；否则不执行任何操作，退出流程。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在第四步中，所述的冗余发送操作流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、数据封装包的S401阶段：在数据发送前先对数据进行封装，形成发送数据包；

步骤二、添加编号和时间戳的S402阶段：在发送数据包的包头部分加入数据编号和包含当前时间信息的时间戳；

步骤三、通过工作网向接收端的主备网同时发送数据包的S403阶段：通过工作网向接收端的主网L1和备网L2同时发送数据包，实现发送数据的主备网冗余。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在第五步中，所述的数据过滤控制流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断是否要退出数据接收流程的S501阶段：判断当前是否存在退出数据接收流程的指令，若判断结果为“是”，则停止接收数据，退出本流程；否则进入下一步S502阶段；

步骤二、接收数据的S502阶段：从主网L1和备网L2同时接收数据；

步骤三、获取数据编号和时间戳的S503阶段：解析接收的数据，获取数据编号和时间戳信息；

步骤四、检查数据编号是否正常的S504阶段：首先检查数据编号是否符合要求，如果判断结果为“是”，则下一步进入S506阶段，否则下一步执行S505阶段；

步骤五、检查时间戳是否正常S505阶段：检查时间戳是否符合要求，若时间戳符合要求，则下一步进入S506阶段；若时间戳不符合要求，则返回S501阶段的入口处，下一步执行S501阶段；

步骤六、处理数据的S506阶段：保存数据以备后续处理之用，然后返回S501阶段的入口处，下一步执行S501阶段。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在S504阶段中，所述的检查数据编号是否符合要求的具体方法是：如果当前时刻接收的数据编号比前一时刻接收的数据编号大，说明是新数据，认为编号符合要求；如果当前时刻接收的数据的编号比前一时刻接收的数据的编号小，且落在溢出判断窗口内，说明是新数据，认为编号符合要求。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在S505阶段中，所述的检查时间戳是否符合要求的具体方法是：如果当前时刻接收的数据的时间戳比前一时刻接收的数据的时间戳大，则说明是新数据，认为时间戳符合要求。

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