CN104702422A - 实现通信设备高可用性的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现通信设备高可用性的方法，所述通信设备包括由主机和备机组成的资源池，该方法包括：协同服务器维护资源池中所有设备的信息；当检测到主机异常时，协同服务器通知备机，由备机进行接管。通过本发明，主设备故障时可以在较短时间内实现备变主的倒换。并且备机可以同时对多个主设备进行备份。切换过程中，备份设备不需提前配置数据，而是全面接管失效设备的数据。

Description

实现通信设备高可用性的方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及本发明涉及通信领域，具体而言，涉及实现通信设备高可用性的方法、装置和系统。

背景技术

通信网设备组网时，特别是电信级大容量设备组网时，对设备可用性有比较高的要求。高可用性(HA：High Availability)技术是指尽量缩短因日常维护操作和突发的系统崩溃所导致的停机时间而提高系统可用性及效率的相关技术。

一般地， HA指标包括，系统可用度≥99.999%，平均故障时间间隔（MTBF）≥10万小时，平均故障修复时间（MTTR）≤30分钟（不含准备时间），停机时间＜3分钟/年。由于通信软件的复杂性，很难用单机保证这些指标，通常的HA方法之一是实施冗余备份。冗余备份是在系统中为处理业务的部件(在HA机制中记为主用部件)提供备份部件，以便主用部件发生了故障或者异常时，可以快速的切换为主用部件，并接管出现故障的主用部件处理的服务。业界采用的备份方案一般有1+1主备和N+1主备两类。

其中1+1结构实现高可用性要求备机对主机一对一的实现备份，备机一般需要预先启动并加载好配置数据，一旦主机宕机，单个备机根据预先配置好的数据激活并接管业务。这种方法由于不能根据不同的主机加载不同的数据，只能对预先绑定的主机进行备份和接管，比较浪费资源。

对于N+1备份方案的实现（N>1），一般需要通过布置分布式协同服务器传递网元状态信息。当主机宕机时，分布式协同服务器指示备机激活并通知其它相关网元。这种结构需要备机预先配置好链路数据，不论哪个主机宕机，都以预先配置好的备机数据代替故障主机的数据，并由分布式协同服务器通知其它网元修改相应链路。尽管这种技术能够解决资源浪费的问题，但外围网元需要即时查询最新的主机信息，才能重新建立连接。当不同厂家设备联合组网时，可能涉及到接口的修改，因而成本较高。

针对相关技术中所存在的上述两种问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种动态加载数据的通信设备实现高可用性方法及装置，以至少解决相关技术中的N+1备份模式所存在的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种动态加载数据的通信设备高可用性方法，包括：协同服务器维护资源池中所有设备的信息；当检测到主机异常时，协同服务器通知备机，由备机进行接管。

优选地，所述协同服务器维护资源池中所有设备的状态信息和业务信息包括：所述信息包括设备状态信息和所处理的业务信息，协同服务器利用设备硬件地址产生设备ID，作为设备的唯一索引，以此保存每个设备的信息。

优选地，所述备机进行接管具体包括：备机向协同服务器发出业务请求，协同服务器根据设备 ID查询到主机保存业务信息的源地址，将该地址回复备机，备机从该源地址加载业务信息，接管完成。

优选地，在备机完成加载业务之后，还包括：备机重新连接周边网元，并将连接状态通知协同服务器；协同服务器将该备机的状态信息设置为主机状态，将其设备ID纳入监控列表，根据该备机的设备ID更新业务信息的地址。

优选地，在检测到主机异常之前，还包括：所有设备启动时向协同服务器请求业务信息，得到业务信息的设备才能启动成功，处于主机状态，否则处于备机状态。

优选地，还包括：发生异常的主机进行重启，向协同服务器请求业务，协同服务器回复失败，保持其状态为备机。

优选地，所述备机从该源地址加载业务信息具体包括：备机向该源地址发出业务请求，备机接收到源地址下发的业务数据，备机实时加载业务数据。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种实现通信设备高可用性的装置，所述通信设备包括由主机和备机组成的资源池，其特征在于，该装置包括：维护模块，用于维护资源池中所有设备的信息；通知模块，用于当检测到主机异常时，协同服务器通知备机，由备机进行接管。

优选地，所述维护模块包括：保存模块，用于利用设备硬件地址产生设备ID，作为设备的唯一索引，以此保存每个设备的信息，其中所述信息包括设备状态信息和所处理的业务信息。

优选地，所述通知模块具体包括：请求接收模块，用于接收备机的业务请求，地址转发模块，用于根据设备ID查询到主机保存业务信息的源地址，将该地址回复备机，以使备机从该源地址加载业务信息，完成接管。

优选地，该装置还包括：连接通知模块，用于接收备机重新连接周边网元的连接状态的通知；状态修改模块，用于将该备机的状态信息设置为主机状态，将其设备ID纳入监控列表；地址更新模块，用于根据该备机的设备ID更新业务信息的地址。

优选地，该装置还包括：初始化模块，用于接收所有设备启动时发送的请求业务信息，其中得到业务信息的设备才能启动成功，处于主机状态，否则处于备机状态。

优选地，维护模块还包括：用于在发生异常的主机重启并请求业务时，回复失败并保持其备机状态的模块。

优选地，所述地址转发具体包括：用于允许备机向该源地址发出业务请求的模块，其中备机接收到源地址下发的业务数据后，实时加载业务数据。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种实现通信设备高可用性的系统，包括：当前处理业务的主用设备；主机异常时，接管主用设备业务的备用设备；协同服务器，用于维护主用设备和备用设备的信息；其中当检测到主用设备异常时，由协同服务器通知备用设备进行接管。

优选地，每个主用设备和备用设备的硬件地址形成唯一的设备ID，以此保存每个主用设备和备用设备的信息，所述信息包括设备状态信息和所处理的业务信息。

优选地，所述备用设备具体包括：用于向协同服务器发出业务请求的模块，用于接收协同服务器根据设备ID查询到的主用设备保存业务信息的源地址的模块；用于从该源地址加载业务信息的模块。

优选地，所述备用设备还包括：用于重新连接周边网元，并将连接状态通知协同服务器的模块；其中，备机的状态信息被设置为主机状态，其设备ID纳入协同服务器的监控列表。

优选地，所述备用设备还包括：初始化模块，在启动时向协同服务器请求业务信息，当得到所反馈的业务信息时处于主机状态，否则处于备机状态。

优选地，所述备用设备还包括：用于向该源地址发出业务请求的模块，用于接收到源地址下发的业务数据的模块，用于实时加载业务数据的模块。

本发明提供一种通信网络设备实现高可用性的方法和装置，通过本发明，通信设备能对外围设备相对屏蔽网络内部故障，对于主备属于同一个IP网段的设备，在主设备故障时，可以在较短时间内实现备变主的倒换。并且一个备机可以同时对多个主设备进行备份。从备到主切换过程中，配置数据全部重新加载，所有备份设备不需提前配置数据，而是全面接管失效设备的数据。网络维护方便简洁。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的过分限定。在附图中：

图1是根据本发明具体实施例的NGN核心网软交换N+1备份组网结构图；

图2是根据本发明实现通信设备高可用性方法的备机倒换接管主机流程图。

具体实施方式

需要说明的是，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本实施例中提供了一种动态加载数据的通信设备实现高可用性方法，该方法利用分布式协同服务的方式完成对各主备设备的状态监控、业务信息管理和通知。设置一分布式协同服务器，可通信地连接每个主备通信设备，以每个设备的CPU、网卡等硬件地址产生Device ID，作为所有设备的唯一索引，保存设备的状态、配置数据地址等信息。当检测到主机状态的设备失效后，修改协同服务器上维护的状态信息，并通知处于备机状态的设备进行接力，查询并加载失效设备的所有配置信息。当备机加载数据完成后，重新连接周边网元，直到成功。

详细过程如下：

所有设备启动过程中向分布式协同服务器请求配置数据，得到配置数据地址后才能启动成功，否则设备处于备机状态。

主机发生故障自动重启。分布式协同服务器检测到主机宕机，通知处于备机状态的设备进行接力。

备机向分布式协同服务器请求数据，分布式协同服务器根据DeviceID进行索引查询到故障主机配置数据保存地址，并回复备机从该地址加载故障机配置数据。

备机加载数据完成，自动和外围网元建立连接，并通知分布式协同服务器。

分布式协同服务器将此备机状态设置为主，并将此设备ID纳入监控列表，并更新配置数据地址对应新的Device ID。

原故障主机重启过程中向分布式协同服务器请求数据，因为该地址中的数据已被新的主机使用，分布式协同服务器回复失败，其状态为备机。

第一实施例

以下以NGN核心网中的软交换设备的N+1备份为实施例，说明冗余备份的分布式协同流程。显然，本领域的技术人员应该理解，该实施例仅仅是说明本发明的具体工作流程，但不限于某一种通信网络设备，本发明的方法和系统广泛适用于任一种主备结构的通信系统中。

在图1中，NMS表示网络管理系统，HLR为归属用户数据中心，SS为软交换，BSC是基站控制器，NK表示分布式协同服务中心。

在该网络中，n个软交换设备组成一个资源池，其中少量设备为备机，其它为主机。BSC、HLR都与SS有连接，SS启动过程中要从NMS加载数据。NK监控所有SS的状态并保存相应的业务信息如配置数据地址。

以下是主机故障时，备机接管业务的过程，如图2所示：

步骤201、SS1发生故障重启。

步骤202、NK监控到故障发生，通知备机SSn进行接力。

步骤203、SSn向NK请求配置数据地址。

步骤204、NK返回NMS的相应路径。

步骤205、SSn向NMS请求数据。

步骤206、NMS回应并下发数据。

步骤207、SSn实时加载该数据。

步骤208、加载数据成功后，SSn通知BSC进行重连，并主动向HLR发起重连，直到与周边网元重连成功。

步骤209、SSn通知NK重连成功。

步骤210、NK将SSn设为主机并纳入监控。

步骤211、SS1重启中向NK请求配置数据，

步骤212、NK拒绝请求，SS1停留在备机状态，NK记录该状态。

第二实施例

本发明提供了一种实现通信设备高可用性的装置，所述通信设备包括由主机和备机组成的资源池，其特征在于，该装置包括：维护模块，用于维护资源池中所有设备的信息；通知模块，用于当检测到主机异常时，协同服务器通知备机，由备机进行接管。

优选地，所述维护模块包括：保存模块，用于利用设备硬件地址产生设备ID，作为设备的唯一索引，以此保存每个设备的信息，其中所述信息包括设备状态信息和所处理的业务信息。

优选地，所述通知模块具体包括：请求接收模块，用于接收备机的业务请求，地址转发模块，用于根据设备 ID查询到主机保存业务信息的源地址，将该地址回复备机，以使备机从该源地址加载业务信息，完成接管。

优选地，该装置还包括：连接通知模块，用于接收备机重新连接周边网元的连接状态的通知；状态修改模块，用于将该备机的状态信息设置为主机状态，将其设备ID纳入监控列表；地址更新模块，用于根据该备机的设备ID更新业务信息的地址。

优选地，该装置还包括：初始化模块，用于接收所有设备启动时发送的请求业务信息，其中得到业务信息的设备才能启动成功，处于主机状态，否则处于备机状态。

优选地，维护模块还包括：用于在发生异常的主机重启并请求业务时，回复失败并保持其备机状态的模块。

优选地，所述地址转发具体包括：用于允许备机向该源地址发出业务请求的模块，其中备机接收到源地址下发的业务数据后，实时加载业务数据。

第三实施例

本发明还提供了一种实现通信设备高可用性的系统，包括：当前处理业务的主用设备；主机异常时，接管主用设备业务的备用设备；协同服务器，用于维护主用设备和备用设备的信息；其中当检测到主用设备异常时，由协同服务器通知备用设备进行接管。

优选地，每个主用设备和备用设备的硬件地址形成唯一的设备ID，以此保存每个主用设备和备用设备的信息，所述信息包括设备状态信息和所处理的业务信息。

优选地，所述备用设备具体包括：用于向协同服务器发出业务请求的模块，用于接收协同服务器根据设备 ID查询到的主用设备保存业务信息的源地址的模块；用于从该源地址加载业务信息的模块。

优选地，所述备用设备还包括：用于重新连接周边网元，并将连接状态通知协同服务器的模块；其中，备机的状态信息被设置为主机状态，其设备ID纳入协同服务器的监控列表。

优选地，所述备用设备还包括：初始化模块，在启动时向协同服务器请求业务信息，当得到所反馈的业务信息时处于主机状态，否则处于备机状态。

优选地，所述备用设备还包括：用于向该源地址发出业务请求的模块，用于接收到源地址下发的业务数据的模块，用于实时加载业务数据的模块。

相对于现有技术，本发明提供的通信网络设备实现高可用性的方法可以在较短时间内实现备变主的倒换，并且一个备机可以同时对多个主设备进行备份。主备切换过程中，所有备份设备不需提前配置数据，接管时配置数据全部重新加载，显著提高了网络维护方便性，节约资源成本。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和变型，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种实现通信设备高可用性的方法，所述通信设备包括由主机和备机组成的资源池，其特征在于，该方法包括：

协同服务器维护资源池中所有设备的信息；

当检测到主机异常时，协同服务器通知备机，由备机进行接管。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述协同服务器维护资源池中所有设备的状态信息和业务信息包括：

所述信息包括设备状态信息和所处理的业务信息，

协同服务器利用设备硬件地址产生设备ID，作为设备的唯一索引，以此保存每个设备的信息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述备机进行接管具体包括：

备机向协同服务器发出业务请求，

协同服务器根据设备ID查询到主机保存业务信息的源地址，将该地址回复备机，

备机从该源地址加载业务信息，接管完成。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在备机完成加载业务之后，还包括：

备机重新连接周边网元，并将连接状态通知协同服务器；

协同服务器将该备机的状态信息设置为主机状态，将其设备ID纳入监控列表，

根据该备机的设备ID更新业务信息的地址。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，在检测到主机异常之前，还包括：

所有设备启动时向协同服务器请求业务信息，得到业务信息的设备才能启动成功，处于主机状态，否则处于备机状态。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

发生异常的主机进行重启，向协同服务器请求业务，协同服务器回复失败，保持其状态为备机。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述备机从该源地址加载业务信息具体包括：

备机向该源地址发出业务请求，

备机接收到源地址下发的业务数据，

备机实时加载业务数据。

8.一种实现通信设备高可用性的装置，所述通信设备包括由主机和备机组成的资源池，其特征在于，该装置包括：

维护模块，用于维护资源池中所有设备的信息；

通知模块，用于当检测到主机异常时，协同服务器通知备机，由备机进行接管。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述维护模块包括：

保存模块，用于利用设备硬件地址产生设备ID，作为设备的唯一索引，以此保存每个设备的信息，其中所述信息包括设备状态信息和所处理的业务信息。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述通知模块具体包括：

请求接收模块，用于接收备机的业务请求，

地址转发模块，用于根据设备ID查询到主机保存业务信息的源地址，将该地址回复备机，以使备机从该源地址加载业务信息，完成接管。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

连接通知模块，用于接收备机重新连接周边网元的连接状态的通知；

状态修改模块，用于将该备机的状态信息设置为主机状态，将其设备ID纳入监控列表；

地址更新模块，用于根据该备机的设备ID更新业务信息的地址。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

初始化模块，用于接收所有设备启动时发送的请求业务信息，

其中得到业务信息的设备才能启动成功，处于主机状态，否则处于备机状态。

13.根据权利要求8-12中任一项所述的装置，其特征在于，维护模块还包括：

用于在发生异常的主机重启并请求业务时，回复失败并保持其备机状态的模块。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述地址转发具体包括：

用于允许备机向该源地址发出业务请求的模块，

其中备机接收到源地址下发的业务数据后，实时加载业务数据。

15.一种实现通信设备高可用性的系统，其特征在于包括：

当前处理业务的主用设备；

主机异常时，接管主用设备业务的备用设备；

协同服务器，用于维护主用设备和备用设备的信息；

其中当检测到主用设备异常时，由协同服务器通知备用设备进行接管。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，

每个主用设备和备用设备的硬件地址形成唯一的设备ID，以此保存每个主用设备和备用设备的信息，所述信息包括设备状态信息和所处理的业务信息。

17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述备用设备具体包括：

用于向协同服务器发出业务请求的模块，

用于接收协同服务器根据设备ID查询到的主用设备保存业务信息的源地址的模块；

用于从该源地址加载业务信息的模块。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述备用设备还包括：

用于向该源地址发出业务请求的模块，

用于接收到源地址下发的业务数据的模块，

用于实时加载业务数据的模块。

19.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述备用设备还包括：

用于重新连接周边网元，并将连接状态通知协同服务器的模块；

其中，备机的状态信息被设置为主机状态，其设备ID纳入协同服务器的监控列表。

20.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述备用设备还包括：

初始化模块，在启动时向协同服务器请求业务信息，当得到所反馈的业务信息时处于主机状态，否则处于备机状态。