CN105791006A - 双机热备系统及其通信方法 - Google Patents

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吴昊
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Abstract

本发明公开了一种双机热备系统，包括互为热备份的A机和B机；A机和B机中的一个作为主机、另一个作为备机；主机对外部系统发送报文的发送通道包括两个，第一发送通道由主机直接对外发送，第二发送通道先由主机转发给备机、再由备机对外发送；主机从外部系统接收报文的接收通道包括两个，第一接收通道由主机直接获取，第二接收通道先由备机从外部获取、再由备机转发给所述主机。本发明还公开了一种双机热备系统的通信方法。本发明能简化双机冗余通信拓扑结构，在满足系统可靠性可用性的同时，能降低软硬件的实施难度和系统成本。

Description

双机热备系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及计算机控制领域，特别是涉及一种双机热备系统；本发明还涉及双机热备系统的通信方法。
背景技术
在计算机控制领域，双机热备是一种典型的提高系统可靠性和可用性的方法，由于单机就可以满足系统的可靠性指标，所以双机热备和冗余通信更多的是系统可用性方面的考虑：当主机故障的情况下，可以快速切换到备机，使得系统继续运行。典型的双机热备系统中，双机保持同步运行，主机与备机的工作过程是完全相同的，只是在输出环节，只有主机输出，备机不输出。
如图1所示，是现有双机热备系统的拓扑示意图；其中的拓扑结构中的A系101a和B系101b都为双机热备系统，以A系101a为例，A系中包括了主机102a和备机102b，主机102a对应于A机和B机中的一个，备机102b对应于A机和B机中的另一个，A机和B机能够互相切换；主机102a和备机102b都分别将两个物理端口作对外通信端口103a和103b和外部系统进行通信；主机102a和备机102b通过内部通信端口104进行实时的系统内部通信。可知在图1所示的现有双机热备系统的冗余通信设计中，主备机的单板各自分配两个物理端口用于与外部系统进行通信，由于备机不输出，所以在备机不输出的约束下，实际上在系统正常工作时始终有两个物理端口即备机的两个物理端口都处于空闲状态，并且系统需要对所有在双网中的物理端口配置通信地址信息，软件也需要对此进行分别处理，可以看出软硬件的实施难度大，系统成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双机热备系统，能简化双机冗余通信拓扑结构，在满足系统可靠性可用性的同时，能降低软硬件的实施难度和系统成本。为此，本发明还提供一种双机热备系统的通信方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的双机热备系统包括互为热备份的A机和B机。
A机通过一个对外通信端口和外部系统进行通信，B机通过一个对外通信端口和所述外部系统进行通信。
A机和B机之间通过内部通信端口进行实时的系统内部通信。
A机和B机中的一个作为主机、另一个作为备机。
所述主机对所述外部系统发送报文的发送通道包括两个，第一发送通道由所述主机通过对外通信端口直接对外发送，第二发送通道先由所述主机通过内部通信端口转发给所述备机、再由所述备机通过对外通信端口对外发送。
所述主机从所述外部系统接收报文的接收通道包括两个，第一接收通道由所述主机通过对外通信端口直接获取，第二接收通道先由所述备机通过对外通信端口从外部获取、再由所述备机通过内部通信端口转发给所述主机。
进一步的改进是，所述A机和所述B机之间的系统内部通信的转发延时在系统间通信的容忍范围内，所述A机和所述B机之间的系统内部通信的硬件可靠性满足系统间通信的可靠性指标。
进一步的改进是，所述A机和所述B机之间的系统内部通信通道采用点对点的以太网通信或反射内存。
进一步的改进是，所述A机的对外通信端口为物理端口；所述B机的对外通信端口为物理端口。
为解决上述技术问题，本发明提供的双机热备系统的通信方法包括如下步骤：
步骤一、进行主备判断，所述主备判断在系统初始化完成后进行，所述主备判断在互为热备份的A机和B机中选定一个作为主机、另一个作为备机。
步骤二、进行主备通信，所述A机和所述B机之间通过内部通信端口建立实时的系统内部通信链路。
步骤三、进行冗余通信，包括：所述主机对外部系统发送报文和所述主机从所述外部系统接收报文。
所述主机对所述外部系统发送报文的发送通道包括两个，第一发送通道由所述主机通过对外通信端口直接对外发送，第二发送通道先由所述主机通过内部通信端口转发给所述备机、再由所述备机通过对外通信端口对外发送。
所述主机从所述外部系统接收报文的接收通道包括两个，第一接收通道由所述主机通过对外通信端口直接获取，第二接收通道先由所述备机通过对外通信端口从外部获取、再由所述备机通过内部通信端口转发给所述主机。
进一步的改进是，所述A机和所述B机之间的系统内部通信的转发延时在系统间通信的容忍范围内，所述A机和所述B机之间的系统内部通信的硬件可靠性满足系统间通信的可靠性指标。
进一步的改进是，所述A机和所述B机之间的系统内部通信通道采用点对点的以太网通信或反射内存。
进一步的改进是，所述A机的对外通信端口为物理端口；所述B机的对外通信端口为物理端口。
本发明中备机除了在运行过程中与主机保持同步之外，还通过对外通信端口为主机提供冗余通信的能力，能简化双机冗余通信拓扑结构；在系统工作状态下主备机的两个对外通信端口均处于工作状态。
对于软件设计，本发明使得双网中需要配置的通信地址个数减半，从而简化了软件设计的难度。
对于系统成本，在满足相同的功能前提下，本发明中的单板所要求的物理端口个数会比现有的单板所要求的物理端口个数少，从而降低了系统成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有双机热备系统的拓扑示意图；
图2是本发明实施例双机热备系统的拓扑示意图；
图3是本发明实施例双机热备系统的冗余通信时序示意图。
具体实施方式
如图2所示，是本发明实施例双机热备系统的拓扑示意图；本发明实施例双机热备系统包括互为热备份的A机和B机；图2中其中的拓扑结构中的A系1a和B系1b都采用本发明实施例的双机热备系统，以A系1a为例：
主机2a为A机和B机中的一个，备机2b为A机和B机中的另一个。
A机通过一个对外通信端口3和外部系统进行通信，B机通过一个对外通信端口3和所述外部系统进行通信。较佳为，本发明实施例中，所述A机的对外通信端口3为物理端口；所述B机的对外通信端口3为物理端口。
A机和B机之间通过内部通信端口4进行实时的系统内部通信。
如图3所示，是本发明实施例双机热备系统的冗余通信时序示意图，所述主机2a对所述外部系统发送报文的发送通道包括两个，第一发送通道由所述主机2a通过对外通信端口3直接对外发送，第二发送通道先由所述主机2a通过内部通信端口4转发给所述备机2b、再由所述备机2b通过对外通信端口3对外发送。第一发送通道在图3中用发送通道1表示，第二发送通道在图3中用发送通道2表示；其中A主B备表示A机为主机2a，B机为备机2b；B主A备表示B机为主机2a，A机为备机2b；图3中显示的初始化的状态为A主B备，B主A备为初始化状态切换后的状态。
所述主机2a从所述外部系统接收报文的接收通道包括两个，第一接收通道由所述主机2a通过对外通信端口3直接获取，第二接收通道先由所述备机2b通过对外通信端口3从外部获取、再由所述备机2b通过内部通信端口4转发给所述主机2a。第一接收通道在图3中用接收通道1表示，第二接收通道在图3中用接收通道2表示。
所述A机和所述B机之间的系统内部通信的转发延时在系统间通信的容忍范围内，所述A机和所述B机之间的系统内部通信的硬件可靠性满足系统间通信的可靠性指标。为了满足这两个要求，较佳为，所述A机和所述B机之间的系统内部通信通道采用点对点的以太网通信或反射内存。
由上可知，本发明实施例中备机2b除了在运行过程中与主机保持同步之外，还通过对外通信端口为主机2a提供冗余通信的能力，能简化双机冗余通信拓扑结构；在系统工作状态下主备机在系统工作状态下主备机的两个对外通信端口均处于工作状态。而现有技术中主备机共需要四个对外通信端口，仅能实现热备份，不能实现冗余通信。
另外，本发明实施例中主备机的对外通信端口比现有技术减少了两个即减少了一半，端口的减少，对于软件设计而言，本发明实施例能使得双网中需要配置的通信地址个数减半，从而简化了软件设计的难度；对于系统成本，在满足相同的功能前提下，本发明实施例中的单板所要求的物理端口个数会比现有的单板所要求的物理端口个数少，从而降低了系统成本。
本发明实施例双机热备系统的通信方法包括如下步骤：
步骤一、进行主备判断，所述主备判断在系统初始化完成后进行，所述主备判断在互为热备份的A机和B机中选定一个作为主机2a、另一个作为备机2b。图3中显示的初始化的状态为A主B备，B主A备为初始化状态切换后的状态。
步骤二、进行主备通信，所述A机和所述B机之间通过内部通信端口4建立实时的系统内部通信链路。
所述A机和所述B机之间的系统内部通信的转发延时在系统间通信的容忍范围内，所述A机和所述B机之间的系统内部通信的硬件可靠性满足系统间通信的可靠性指标。较佳为，所述A机和所述B机之间的系统内部通信通道采用点对点的以太网通信或反射内存。
步骤三、进行冗余通信，包括：所述主机2a对外部系统发送报文和所述主机2a从所述外部系统接收报文。
所述主机2a对所述外部系统发送报文的发送通道包括两个，第一发送通道由所述主机2a通过对外通信端口3直接对外发送，第二发送通道先由所述主机2a通过内部通信端口4转发给所述备机2b、再由所述备机2b通过对外通信端口3对外发送。
所述主机2a从所述外部系统接收报文的接收通道包括两个，第一接收通道由所述主机2a通过对外通信端口3直接获取，第二接收通道先由所述备机2b通过对外通信端口3从外部获取、再由所述备机2b通过内部通信端口4转发给所述主机2a。
所述A机的对外通信端口3为物理端口；所述B机的对外通信端口3为物理端口。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双机热备系统，其特征在于：包括互为热备份的A机和B机；
A机通过一个对外通信端口和外部系统进行通信，B机通过一个对外通信端口和所述外部系统进行通信；
A机和B机之间通过内部通信端口进行实时的系统内部通信；
A机和B机中的一个作为主机、另一个作为备机；
所述主机对所述外部系统发送报文的发送通道包括两个，第一发送通道由所述主机通过对外通信端口直接对外发送，第二发送通道先由所述主机通过内部通信端口转发给所述备机、再由所述备机通过对外通信端口对外发送；
所述主机从所述外部系统接收报文的接收通道包括两个，第一接收通道由所述主机通过对外通信端口直接获取，第二接收通道先由所述备机通过对外通信端口从外部获取、再由所述备机通过内部通信端口转发给所述主机。
2.如权利要求1所述的双机热备系统，其特征在于：所述A机和所述B机之间的系统内部通信的转发延时在系统间通信的容忍范围内，所述A机和所述B机之间的系统内部通信的硬件可靠性满足系统间通信的可靠性指标。
3.如权利要求2所述的双机热备系统，其特征在于：所述A机和所述B机之间的系统内部通信通道采用点对点的以太网通信或反射内存。
4.如权利要求1所述的双机热备系统，其特征在于：所述A机的对外通信端口为物理端口；所述B机的对外通信端口为物理端口。
5.一种双机热备系统的通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、进行主备判断，所述主备判断在系统初始化完成后进行，所述主备判断在互为热备份的A机和B机中选定一个作为主机、另一个作为备机；
步骤二、进行主备通信，所述A机和所述B机之间通过内部通信端口建立实时的系统内部通信链路；
步骤三、进行冗余通信，包括：所述主机对外部系统发送报文和所述主机从所述外部系统接收报文；
所述主机对所述外部系统发送报文的发送通道包括两个，第一发送通道由所述主机通过对外通信端口直接对外发送，第二发送通道先由所述主机通过内部通信端口转发给所述备机、再由所述备机通过对外通信端口对外发送；
所述主机从所述外部系统接收报文的接收通道包括两个，第一接收通道由所述主机通过对外通信端口直接获取，第二接收通道先由所述备机通过对外通信端口从外部获取、再由所述备机通过内部通信端口转发给所述主机。
6.如权利要求5所述的双机热备系统的通信方法，其特征在于：所述A机和所述B机之间的系统内部通信的转发延时在系统间通信的容忍范围内，所述A机和所述B机之间的系统内部通信的硬件可靠性满足系统间通信的可靠性指标。
7.如权利要求6所述的双机热备系统的通信方法，其特征在于：所述A机和所述B机之间的系统内部通信通道采用点对点的以太网通信或反射内存。
8.如权利要求5所述的双机热备系统的通信方法，其特征在于：所述A机的对外通信端口为物理端口；所述B机的对外通信端口为物理端口。
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