CN103580926A - 一种轻量热备系统同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻量热备系统同步方法，所述系统包括应用模块层、网络控制管理层和基础平台层；所述基础平台层包括硬件层、操作系统和HSL硬件封装，用于为网络控制管理数据层提供基础平台；网络控制管理数据层采用NSM的同步，用于应用模块层连接；应用模块层之间同步，用于根据应用需求可动态加载和卸除。所述方法包括（1）检测设备应用状态并获取应用信息；（2）检测设备主备板信息并选定主板与备板后通知系统；（3）系统启动相应程序并同步主备板；（4）主板出现宕机，备板即刻接管，提升备板为主控板，通知系统并启动所需要程序。本发明减轻系统负担，简化双主机争抢资源，缩短切换时间，易用性好并且资源占用少。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术领域，具体讲涉及一种轻量热备系统同步方法。
背景技术
高可用集群采用冗余的硬件和专门的软件，可以在系统出现问题时迅速进行恢复，大大提高了系统的可用性。心跳机制是高可用集群的基础技术。心跳周期性地检测集群中结点机器的工作状态，当节点机器工作状态出现变化时，能够通知集群软件的其它部件。高可用集群的出现是为了使集群的整体服务尽可能可用，从而减少由计算机硬件和软件易错性所带来的损失。它通过保护用户的业务程序对外不间断提供的服务，把因软件/硬件/人为造成的故障对业务的影响降低到最小程度。如果某个节点失效，它的备援节点将在几秒钟的时间内接管它的职责。因此，对于用户而言，集群永远不会停机。高可用集群软件的主要作用就是实现故障检查和业务切换的自动化。大容量OLT设备主控板采用一主一备的方式，当主控板的主板宕机或故障时，备用板监测到主控板的主板故障，备用板启动相关程序（主要是协议模块相关程序），实现切换，提高程序的可用性。但目前并没有一种快速、简单、实用的实现切换同步的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种轻量热备系统同步方法，利用该方法可以快速自动主备切换与同步，同时减轻系统负担，增加系统稳定性，其中，NSM的触发机制与应用模块的定时或触发机制，减少资源消耗，也可以按需修改，网络控制管理层触发式同步，保证主备两者一致。可实现后期的快速切换。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种轻量热备系统，其改进之处在于，所述系统包括应用模块层、网络控制管理层和基础平台层；
所述基础平台层包括硬件层、操作系统和HSL硬件封装，用于为网络控制管理数据层提供基础平台；
所述网络控制管理数据层采用NSM的同步，用于应用模块层连接；
所述应用模块层之间同步，用于根据应用需求可动态加载和卸除。
优选的，所述网络控制管理数据层NSM之间的数据结构同步采用触发式机制同步接口；所述应用模块层之间采用定时机制或触发机制同步接口。
本发明基于另一目的提供的一种轻量热备系统同步方法，其改进之处在于，所述方法包括：
（1）检测设备应用状态并获取应用信息；
（2）检测设备主备板信息并选定主板与备板后通知系统；
（3）系统启动相应程序并同步主备板；
（4）主板出现宕机，备板即刻接管，提升备板为主控板，通知系统并启动所需要程序。
优选的，所述步骤（1）包括通过脚本程序检测设备的当前应用状态，获取内核模块信息、进程运行信息、磁盘挂载信息和应用配置信息，并将它们整合为应用信息。
优选的，所述步骤（2）包括两块主控板硬件同时启动，以竞争机制选取主备板。
优选的，所述步骤（3）包括基础平台相应启动网络管理层NSM与应用模块层；所述备用板网络管理层NSM主动同步主控板中NSM数据，以按需启动相应的应用模块；所述应用模块中对应主控板所需同步进行数据同步。
优选的，所述主备板包括由Eth0网卡接入外部网络，供外部访问和由Eth1网卡在大容量OLT中直接互连，配置内部IP，供心跳使用的两块主控板。
优选的，所述两块主控板采用直接连接作为心跳线连接在两板之间，用于避免不必要的失效切换。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
1）减轻系统负担：在同步时，两类接口原理一类为NSM之间的触发式机制，按需同步既减少系统负担又有效减少对Flash的擦写次数。另一类应用模块同步接口采用定时机制或触发机制，亦能整体减少机器资源消耗，也提供了接口修改该参数，对于复杂环境下的嵌入式设备很有益。
2）简化双主机争抢资源：两机同时启动时，如果出现争抢情况时，应用脚本会主动对备板进行重启，从而保证系统正常。
3）缩短切换时间：本发明NSM触发式同步，保证了两者的一致性，可以迅速实现网络控制管理层的快速切换，既可满足最快方式的切换与接管。缩短了设备工作中断时间，对于服务器设备很有裨益。
4）易用性好：本发明分别实现了两种同步接口，一类是网络管理控制数据结构NSM的同步，该数据结构是实现各应用模块的基础。第二类是各应用模块间的同步，此类模块式根据应用需求可动态加载和卸除，针对于此设计的同步接口，是面向各应用模块的，他们应用了统一的数据接口规则及同步机制，只需要根据各应用模块按照规则设计相应的数据结构即可。
5）资源占用少：本发明未对Flash进行不间断性读取，大大减少资源需求。对CPU和内存也无特殊要求。
附图说明
图1为本发明提供的一种轻量热备系统同步方法流程图。
图2为本发明提供的一种轻量热备系统内部结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明设计了三层，为轻量级热备实时同步提供了基础架构，面向两层，分别实现了两种同步接口，一类是网络管理控制数据结构NSM的同步，该数据结构是实现各应用模块的基础。第二类是各应用模块间的同步，此类模块式根据应用需求可动态加载和卸除，针对于此设计的同步接口，是面向各应用模块的，他们应用了统一的数据接口规则及同步机制，只需要根据各应用模块按照规则设计相应的数据结构即可。
热备同步时，这两类接口的工作原理也稍有差异，NSM之间的数据结构同步是触发式机制，即只要NSM数据结构有变化时备用板立即从主控板进行同步。另一类的同步接口，应用模块同步接口可采用定时机制或者触发机制，这样整体减少机器资源消耗，目前定时是100MS，也提供给了接口修改该参数。
热备切换时，NSM触发式同步，保证了两者的一致性，可以迅速实现网络控制管理层的快速切换。
应用模块也可以根据重要级别实现，定时同步时间可修改，这样显示出模块的重要度的差别。
基础平台层包括硬件层，操作系统和HSL硬件封装，为网络控制管理层提供基础平台；网络控制管理层网络管理数据结构NSM系统分析。为实现上层应用模块加载提供基础。
应用模块同步接口面向应用模块，按需根据规则设计相应数据结构即可。
NSM的触发机制与应用模块的定时或触发机制，减少资源消耗，也可以按需修改。
网络控制管理层触发式同步，保证主备两者一致。可实现后期的快速切换。
本发明具体实现方法为：
预保存应用环境下相关的工作状态，转化保存应用功能，写入Flash中的对应配置选项区块。
实时监控RAM分区中文件化，主机配置变化会储存在RAM分区中，同步脚本实时监控RAM分区，配置变化时即时同步到备用板中，以预防主机突然出现固障而配置不易丢失。
本发明事先面向多种状态保存，对Flash分区与RAM分区分别保存，恢复时根据具体情况还原至原来状态，更加保证系统的准确与稳定。
简化双主机争抢资源：简化原有stonish插件，无需增加冗余线及磁盘。在出现双板争抢情况时，应用脚本只要探测到双虚IP出现时，既对备板进行重启，以保证系统中只有一块主机存在，从而保证系统正常。
根据快速备份恢复的所述的要求，网络管理层NSM针对主功能器件的状态保存，既设备多种状态保存。备用机预先启用内核关键所需程序及同步。
应用模块层中Auth、Lacp、Mstp、Epon等在预先启动完成，从而实现快速切换时不需再等待程序启动，可以直接接管。
本发明具体流程如下：
1、利用脚本程序检测设备的当前应用状态，获取内核模块信息、进程运行信息、磁盘挂载信息、应用配置信息，并将它们整合为应用信息。
2、利用整合的信息检测设备主备板信息，2秒内选定主板与备板。并通知到系统。
3、系统按照主备节点后续所需启动相应程序。基础平台相应启动，网络管理层NSM与应用模块层。备用板网络管理层NSM主动同步主控板中NSM数据，以按需启动相应的应用模块。应用模块中对应主控板所需同步进行数据同步。
4、主板出现宕机时，备板即刻接管，提升为主控板，通知下发到系统中，启动另外所需要程序。
其所用到过程详细为：
热备系统在大容量OLT中采用两块主控板（都配备有双网卡）作为主备板，两块主控板的Eth0网卡接入外部网络，供外部访问；两块主控板的Eth1网卡在大容量OLT中直接互连，配置内部IP，供心跳使用；在大容量OLT中主控板和备用板是直接连接作为心跳线连接在两板之间。这样就可以是为了避免不必要的失效切换，故用了条独立的物理路径作为通信路径了解对方的运行情况。此方案容错功能实现的关键是在主板宕机进行切换时，对客户端来说主服务器是透明的，即主板的切换在工作端看来没有变化，所有基于主板的应用都正常。
主备板硬件完全一样同时启动，以竞争机制选取主备：
（1）、主控板加电后，从Flash启动进入u-boot，由u-boot进行基本的硬件初始化后引导Linux；同步RTC时钟，加载独立于内核以外的其它设备驱动，加载BCM SDK；Linux启动完毕后，执行platform_init进行平台级配置，如槽位检测，配置IP地址等；执行热备程序，选举Active主控板。加载网络管理控制数据结构NSM，启动安全认证协议Authd，端口聚合lacp，EPON配置epond、人机接口命令Imi与imish……。
（2）、同时备用板加电，前期与主控板相同，在监测到IP为备时；加载网络管理控制数据结构NSM，触发式机制对主控板NSM网络控制管理数据进行同步。进而根据需求启动所需应用模块，应用模块定时同步主控板中相应数据。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种轻量热备系统，其特征在于，所述系统包括应用模块层、网络控制管理层和基础平台层；
所述基础平台层包括硬件层、操作系统和HSL硬件封装，用于为网络控制管理数据层提供基础平台；
所述网络控制管理数据层采用NSM的同步，用于应用模块层连接；
所述应用模块层之间同步，用于根据应用需求可动态加载和卸除。
2.如权利要求1所述的一种轻量热备系统，其特征在于，所述网络控制管理数据层NSM之间的数据结构同步采用触发式机制同步接口；所述应用模块层之间采用定时机制或触发机制同步接口。
3.一种轻量热备系统同步方法，其特征在于，所述方法包括：
（1）检测设备应用状态并获取应用信息；
（2）检测设备主备板信息并选定主板与备板后通知系统；
（3）系统启动相应程序并同步主备板；
（4）主板出现宕机，备板即刻接管，提升备板为主控板，通知系统并启动所需要程序。
4.如权利要求3所述的一种轻量热备系统同步方法，其特征在于，所述步骤（1）包括通过脚本程序检测设备的当前应用状态，获取内核模块信息、进程运行信息、磁盘挂载信息和应用配置信息，并将它们整合为应用信息。
5.如权利要求3所述的一种轻量热备系统同步方法，其特征在于，所述步骤（2）包括两块主控板硬件同时启动，以竞争机制选取主备板。
6.如权利要求3所述的一种轻量热备系统同步方法，其特征在于，所述步骤（3）包括基础平台相应启动网络管理层NSM与应用模块层；所述备用板网络管理层NSM主动同步主控板中NSM数据，以按需启动相应的应用模块；所述应用模块中对应主控板所需同步进行数据同步。
7.如权利要求3所述的一种轻量热备系统同步方法，其特征在于，所述主备板包括由Eth0网卡接入外部网络，供外部访问和由Eth1网卡在大容量OLT中直接互连，配置内部IP，供心跳使用的两块主控板。
8.如权利要求3所述的一种轻量热备系统同步方法，其特征在于，所述两块主控板采用直接连接作为心跳线连接在两板之间，用于避免不必要的失效切换。
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