CN104182307A - 一种基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法，涉及服务器安全技术,通过提出串口切换模块,当活动计算单元出现故障时，集群软件检测到后通过PCIE总线向备用计算单元的FPGA下达串口切换指令，FPGA接收到指令后向MCU发送串口切换指令，MCU判断指令后控制串口切换芯片进行串口切换，串口切换芯片将串口通路切换至系统要求转换的备用计算单元，完成串口通路切换。该串口冗余切换方法通过增加串口切换模块，切换硬件上的通信完成串口切换功能，解决了服务器故障迁移集群中串口切换的问题；且该串口切换模块构思新颖、结构简单，操作方便，提高了服务器产品的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及服务器安全技术,具体地说是一种基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法。
背景技术
目前随着国内信息技术的迅猛发展，信息安全形势的日益严峻,自主国产冗余服务器的需求也越来越大。服务器冗余是指重复配置系统的一些部件，当系统发生故障时,冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作,由此减少系统的故障时间。现有的自主国产冗余服务器大多是几个独立的计算单元个体加交换单元、管理单元、存储单元组成。
整个冗余服务器的计算单元组成故障迁移集群，运行集群软件，来保障在其中一个计算单元出现故障时剩余的计算单元可以接管业务。最简单的故障迁移集群有两个节点：一个节点是活动的，另外一个节点是备用的，不过它会一直对活动节点进行监视。一旦活动节点出现故障，备用节点就会接管它的工作，这样就能使得关键的系统能够持续工作。有些业务就涉及到一些硬件端口的控制，其中就包括串口。若集群中正在运行的计算单元出现故障导致串口无法使用，则需要切换到备用计算单元的串口来接管它的工作。
发明内容
本发明针对服务器故障迁移集群中串口切换的问题，提供了一种基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法。
本发明所述基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：该串口冗余切换方法提出了一个串口切换模块，所述串口切换模块包括串口切换板卡和若干计算单元，所述串口切换板卡上设置有MCU和串口切换芯片，这些若干个计算单元包括一个活动计算单元和若干个备用计算单元，且每个计算单元中均设置有CPU、北桥芯片、FPGA和UART芯片，其中，每个计算单元的CPU与其北桥芯片相连交互通信，每个计算单元的北桥芯片通过PCIE总线与其FPGA通信，每个计算单元的FPGA均连接所述MCU，所述MCU与所述串口切换芯片连接，且所述串口切换芯片与每个计算单元的UART芯片交互通信。
本发明的基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法，通过提出串口切换模块,在服务器各个计算单元上运行集群软件检测各个计算单元的运行情况，在各个计算单元都正常运行的情况下，活动计算单元占据串口通路的使用权；当活动计算单元出现故障时，集群软件检测到后通过PCIE总线向备用计算单元的FPGA下达串口切换指令，FPGA接收到串口切换指令后向MCU发送串口切换指令，MCU判断串口切换指令后控制串口切换芯片进行串口切换，串口切换芯片将串口通路切换至系统要求转换的备用计算单元，此时该备用计算单元占据串口通路的使用权，完成串口通路切换。
同时，通过该基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法，待活动计算单元故障修复完毕后，活动计算单位再通过上述相同的方法重新占据串口通路使用权。
本发明所述一种基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法与现有技术对比具有的有益效果：该串口冗余切换方法通过增加串口切换模块，切换硬件上的通信完成串口切换功能，解决了服务器故障迁移集群中串口切换的问题；且该串口切换模块构思新颖、结构简单，操作方便，提高了服务器产品的市场竞争力，因此该串口冗余切换方法具有较好的推广使用价值。
附图说明
附图1为本实施例所述串口切换模块的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的一种基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法进行详细说明。
本发明所述基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法，提出了一个串口切换模块，所述串口切换模块包括串口切换板卡和若干计算单元，所述串口切换板卡上设置有MCU和串口切换芯片，这些若干个计算单元包括一个活动计算单元和若个备用计算单元，且每个计算单元中均设置有CPU、北桥芯片、FPGA和UART芯片，其中，每个计算单元的CPU与其北桥芯片相连交互通信，每个计算单元的北桥芯片通过PCIE总线与其FPGA通信，每个计算单元的FPGA均连接所述MCU，所述MCU与所述串口切换芯片连接，且所述串口切换芯片与每个计算单元的UART芯片交互通信。
本方明所述FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列），它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。所述UART芯片（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)，是电脑硬件的一部分，将资料由串行通信与并行通信间作传输转换，作为并行输入成为串行输出的芯片。
本发明所述基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法，通过在服务器各个计算单元上运行的集群软件来检测各个计算单元的运行情况，在各个计算单元都正常运行的情况下，活动计算单元占据串口通路的使用权；当活动计算单元出现故障时，备用计算单元接管活动计算单元的业务，通过PCIE总线向备用计算单元的FPGA下达串口切换指令，FPGA接收到串口切换指令后向MCU发送串口切换指令，MCU判断串口切换指令后控制串口切换芯片进行串口切换，控制串口切换芯片将串口通路切换至系统要求转换的备用计算单元，此时该备用计算单元占据串口通路的使用权，完成串口通路切换。
同时，通过该基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法，待活动计算单元故障修复完毕后，活动计算单位再通过上述相同的方法将串口通路使用权重新占据。
实施例：
下面通过一个实施例，对本发明所述基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法的优点和设计内容，进行详细说明。
本实施例所述基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法，提出了一个串口切换模块，如附图1所示，所述串口切换模块包括串口切换板卡和主辅计算单元，所述串口切换板卡上设置有MCU和串口切换芯片，所述主辅计算单元中均设置有CPU、北桥芯片、FPGA和UART芯片，其中，每个计算单元的CPU与其北桥芯片相连交互通信，每个计算单元的北桥芯片通过PCIE总线与其FPGA通信，主辅计算单元的FPGA均连接至MCU，所述MCU通过sradd与所述串口切换芯片连接通信，且所述串口切换芯片与主辅计算单元的UART芯片分别交互通信；通过PCIE驱动向计算单元的FPGA下达串口切换指令，计算单元的FPGA向MCU发送串口切换指令，MCU控制串口切换芯片进行串口切换。
本实施例中，主辅计算单元板载FPGA通过verilog硬件描述语言以及IP核实现PCIEX1接口，通过在系统层下的PCIE驱动，系统可以给FPGA下达串口切换指令。附图1中，SWITCH_CTRL表示切换控制功能，sradd是地址线，用来传输地址信息，RXD 为接收数据，TXD 为发送数据。
本实施例所述基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法，通过在服务器的主辅计算单元上运行的集群软件来检测主辅计算单元的运行情况，在主辅计算单元都正常运行时，系统数据信息通过串口切换芯片到达主计算单元的UART芯片，即主计算单元占据串口通路的使用权；当主计算单元出现故障时，集群软件检测到后下令辅计算单元接管主计算单元的业务，通过PCIE驱动向辅计算单元的FPGA下达串口切换指令，辅计算单元的FPGA接收到串口切换指令后向MCU发送串口切换指令，然后MCU控制串口切换芯片进行串口切换，串口切换芯片与辅计算单元的RART芯片连通进行数据通信，辅计算单元占据串口通路的使用权，完成串口通路切换；同时，待主计算单元故障修复完毕后，主计算单位再通过上述相同的方法重新占据串口通路使用权。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (4)
1.一种基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法，其特征在于,通过提出串口切换模块,当活动计算单元出现故障时，通过PCIE总线向备用计算单元的FPGA下达串口切换指令，FPGA接收到串口切换指令后向MCU发送串口切换指令，MCU判断串口切换指令后控制串口切换芯片进行串口切换，串口切换芯片将串口通路切换至系统要求转换的备用计算单元，此时该备用计算单元占据串口通路的使用权，完成串口通路切换。
2.根据权利要求1所述的一种基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法,其特征在于, 所述串口切换模块包括串口切换板卡和若干计算单元，所述串口切换板卡上设置有MCU和串口切换芯片，这些若干个计算单元包括一个活动计算单元和若干个备用计算单元，且每个计算单元中均设置有CPU、北桥芯片、FPGA和UART芯片，其中，每个计算单元的CPU与其北桥芯片相连交互通信，每个计算单元的北桥芯片通过PCIE总线与其FPGA通信，每个计算单元的FPGA均连接所述MCU，所述MCU与所述串口切换芯片连接，且所述串口切换芯片与每个计算单元的UART芯片交互通信；通过PCIE驱动向计算单元的FPGA下达串口切换指令，计算单元的FPGA向MCU发送串口切换指令，MCU控制串口切换芯片进行串口切换。
3.根据权利要求2所述的一种基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法,其特征在于, 所述串口切换模块包括串口切换板卡和主辅计算单元，所述主辅计算单元中均设置有CPU、北桥芯片、FPGA和UART芯片，其中，每个计算单元的CPU与其北桥芯片相连交互通信，每个计算单元的北桥芯片通过PCIE总线与其FPGA通信，主辅计算单元的FPGA均连接至串口切换板卡的MCU，所述MCU通过sradd与所述串口切换芯片连接通信，且所述串口切换芯片能够与主辅计算单元的UART芯片交互通信。
4.根据权利要求3所述的一种基于自主冗余服务器的串口冗余切换方法,其特征在于, 当主计算单元出现故障时，辅计算单元接管主计算单元的业务，通过PCIE驱动向辅计算单元的FPGA下达串口切换指令，辅计算单元的FPGA接收到串口切换指令后向MCU发送串口切换指令，然后MCU控制串口切换芯片进行串口切换，串口切换芯片与辅计算单元的RART芯片连通进行数据通信，辅计算单元占据串口通路的使用权，完成串口通路切换；同时，待主计算单元故障修复完毕后，主计算单位重新占据串口通路使用权。
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