CN108259227A - 一种双机热备联锁系统的数据同步方法 - Google Patents

一种双机热备联锁系统的数据同步方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双机热备联锁系统的数据同步方法，包括（1）主系联锁机和备联锁机分别将需要热备份的数据根据系统规模分为若干个数据单元，并启动后保存所有的数据单元初始值；（2）主系联锁机向备联锁机发送同步数据信息请求，单位时间内等待备系联锁机回复信息；（3）备系联锁机接收主系联锁机的同步数据信息请求并判断是否与主系联锁机数据进行同步；若同步，则回复响应请求，等待主系联锁机同步信号，若不同步，则备系联锁机将相应的状态信息发送给主系联锁机，请求相应的同步数据；（4）主系联锁机根据备系联锁机回复的信息类型，将相应的同步数据发送给备系联锁机，备系联锁机收到同步数据后进行数据替换，完成同步通信。

Description

一种双机热备联锁系统的数据同步方法
技术领域
本发明涉及铁路信号联锁系统，具体涉及一种双机热备联锁系统的数据同步方法。
背景技术
在现代铁路系统中，尤其是铁路信号联锁系统，由于其所处位置非常重要，联锁系统设备一般都配备两台主控机，分别称为主系联锁机和备系联锁机。操作计算机通过以太网同时与主系联锁机和备系联锁机相连，所以操作命令可以同时发送给主系联锁机和备系联锁机；其中，主系联锁机作为控制的核心，会通过通信机与IO设备板卡进行通信，完成联锁系统的正常功能：发送操作命令到IO设备板卡以及接收来自IO设备板卡上报的信息；而备系联锁机则只作为主系联锁机的备份，只会通过通信机接收IO设备板卡上报的信息。当主系联锁机发生故障时，系统进行主备切换，由备系联锁机接替主系联锁机的工作，保证业务的正常运行。而确保上述系统稳定可靠运行的关键是达到主备之间数据的同步。
目前系统常用的同步方式包括时钟同步、任务同步。其中，时钟同步对计算系统的硬件要求非常高，要求冗余的两个模块在时钟周期内执行严格数据同步过程，需要硬件设计的支持且实现难度较大；任务同步以任务为单位实施同步，适用于范围广，对系统的硬件要求不高；而串行通讯链路进行数据同步的方式简单易操作、成本低，满足任务同步的非大数据量同步交互需求。尽管任务同步可以实现大部分数据同步，但是传统的同步方法会传输大量无效数据，浪费通信时间以及花费较多的系统资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双机热备联锁系统的数据同步方法，该方法能够降低无效数据的传输，避免浪费通信时间以及花费较多的系统资源的情况发生，提高了系统的可靠性和稳定性。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种双机热备联锁系统的数据同步方法，包括以下步骤：
（1）主系联锁机和备联锁机分别将需要热备份的数据根据系统规模分为若干个数据单元，并启动后保存所有的数据单元初始值；
（2）主系联锁机向备联锁机发送同步数据信息请求，单位时间内等待备系联锁机回复信息；
（3）备系联锁机接收主系联锁机的同步数据信息请求并判断是否与主系联锁机数据进行同步；若同步，则回复响应请求，等待主系联锁机同步信号，若不同步，则备系联锁机将相应的状态信息发送给主系联锁机，请求相应的同步数据；
（4）主系联锁机根据备系联锁机回复的信息类型，将相应的同步数据发送给备系联锁机，备系联锁机收到同步数据后进行数据替换，完成同步通信。
进一步的，步骤（2）中，所述主系联锁机向备联锁机发送同步数据信息请求采用效验码进行验证，包括对所有数据单元的CRC效验码进行效验计算出的总效验码。
步骤（2）中，主系联锁机向备联锁机发送同步数据信息请求，单位时间内等待备系联锁机回复信息过程中，若备系联锁机超时不回复，则主系联锁机判定不同步，主系联锁机继续执行系统任务，若单位时间内收到备系联锁机回复信息，则主系联锁机完成本周期的同步通信后再继续处理系统任务，等待主循环周期结束，进入下一个运行周期。
进一步的，所述系统任务包括寻找外部设备、执行联锁运算、CRC效验，生成总的CRC效验码。
进一步的，步骤（3）中，所述备系联锁机接收主系联锁机的同步数据信息请求并判断是否与主系联锁机数据进行同步，还包括如下步骤：
若备系联锁机回复信息是处于同步状态时，则主系联锁机保存所有数据单元的当前值，并向备系联锁机发送主循环运行时间组包；
若备系联锁机回复信息是处于不同步状态时，则主系联锁机向备系联锁机发送与备系联锁机数据不一致的数据单元进行数据以及本周期主循环运行时间组；
若备系联锁机处于不同步状态，备系联锁机第一次同步通信且在不同步期间进行过重启，则主系联锁机比较所有当前数据单元和所有数据单元初始值，将各个数据单元不一致的数据进行数据以及本周期主循环运行时间组包，发送给备系联锁机；若备系联锁机不同步期间没有进行过重启，主系联锁机比较所有当前数据单元和所有同步时数据单元不一致的数据进行数据以及本周期主循环运行时间组包，发送给备系联锁机。
进一步的，步骤（4）中，所述同步数据包括备系联锁机非第一次进行同步通信数据、主系联锁机将与备系联锁机的CRC校验码不一致的数据单元数据、备系联锁机第一次进行同步通信且不同步期间进行过以及没进行过的重启数据、主系联锁机所有当前数据单元和所有数据单元初始值比较不一致的数据、主系联锁机所有当前数据单元和所有同步保存数据单元比较不一致的数据以及主系联锁机主循环剩余时间。
由上述技术方案可知，本发明所述的一种双机热备联锁系统的数据同步方法，主系联锁机对同步时的数据单元进行了保存，当备系联锁机与主系联锁机进行同步时，主系联锁机只需要比较当前的数据单元和同步时保存的数据单元，即可判断备系联锁机和主系联锁机哪些数据单元是不一致的，只需要将不一致的数据作为同步数据发送给备系联锁机，备系系联锁机在接收到同步数据后进行替换。通过该方法可以避免发送多余的同步数据，减少数据同步时间，提高数据的传输的有效性。
附图说明
图1是本发明的主系联锁机的方法流程图；
图2是本发明的备系联锁机的方法流程图；
图3是本发明主备系联锁机同步时序图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1、图2所示，本实施例的一种双机热备联锁系统的数据同步方法，具体包括以下步骤：
S1：主系联锁机将需要热备份的业务数据根据系统规模分为若干个数据单元；启动后保存所有的数据单元初始值，该主系联锁机运行周期为100ms
S2：备系联锁机将需要热备份的业务数据根据系统规模分为若干个数据单元；启动后保存所有的数据单元初始值，该备系联锁机初始化主循环运行周期为90ms；
S3：主系联锁机向备联锁机发送总CRC校验码请求，设10ms时间内等待备系联锁机回复信息；若备系联锁机超时不回复，则主系联锁机判定不同步，主系联锁机访问外部设备，若单位时间内收到备系联锁机回复信息，则备系联锁机处于同步状态，主系联锁机保存同步周期时的所有数据单元并将主循环剩余时间组包发送给同步数据给备系联锁机，待主系联锁机完成本周期的同步通信后再继续处理外部设备任务，等待主循环周期结束，进入下一个运行周期。
S4：备系联锁机接收主系联锁机的同步数据信息请求并判断是否与主系联锁机数据进行同步；若同步，则将数据单元的总CRC校验码发送给主系联锁机回复响应请求，等待主系联锁机同步信号，若不同步，则备系联锁机将相应的状态信息发送给主系联锁机，请求相应的同步数据，具体如下：
若备系联锁机回复信息是处于同步状态时，则主系联锁机保存所有数据单元的当前值，并向备系联锁机发送主循环运行时间组包；若备系联锁机回复信息是处于不同步状态时，则主系联锁机向备系联锁机发送与备系联锁机数据不一致的数据单元进行数据以及本周期主循环运行时间组；若备系联锁机处于不同步状态，备系联锁机第一次同步通信且在不同步期间进行过重启，则主系联锁机比较所有当前数据单元和所有数据单元初始值，将各个数据单元不一致的数据进行数据以及本周期主循环运行时间组包，发送给备系联锁机；若备系联锁机不同步期间没有进行过重启，主系联锁机比较所有当前数据单元和所有同步时数据单元不一致的数据进行数据以及本周期主循环运行时间组包，发送给备系联锁机。
S5：主系联锁机根据备系联锁机回复的信息类型，将相应的同步数据发送给备系联锁机，备系联锁机等待主系联锁机的同步数据，单位时间内收到同步数据，则进行数据替换，同步操作成功；单位时间内没有收到同步数据，同步失败，同步通信计数器清零。该备系联锁机根据主系联锁机本周期主循环剩余时间，修改主循环剩余时间；接收外部设备上报的信息，备系联锁机执行联锁运算；对每个数据单元分别进行CRC校验；再对每个数据单元生成的CRC校验码做一次CRC校验，生成一个总的CRC校验码，等待主循环周期结束，进入下一个运行周期。
上述步骤中，所述同步数据包括备系联锁机非第一次进行同步通信数据、主系联锁机将与备系联锁机的CRC校验码不一致的数据单元数据、备系联锁机第一次进行同步通信且不同步期间进行过以及没进行过的重启数据、主系联锁机所有当前数据单元和所有数据单元初始值比较不一致的数据、主系联锁机所有当前数据单元和所有同步保存数据单元比较不一致的数据以及主系联锁机主循环剩余时间。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种双机热备联锁系统的数据同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）主系联锁机和备联锁机分别将需要热备份的数据根据系统规模分为若干个数据单元，并启动后保存所有的数据单元初始值；
（2）主系联锁机向备联锁机发送同步数据信息请求，单位时间内等待备系联锁机回复信息；
（3）备系联锁机接收主系联锁机的同步数据信息请求并判断是否与主系联锁机数据进行同步；若同步，则回复响应请求，等待主系联锁机同步信号，若不同步，则备系联锁机将相应的状态信息发送给主系联锁机，请求相应的同步数据；
（4）主系联锁机根据备系联锁机回复的信息类型，将相应的同步数据发送给备系联锁机，备系联锁机收到同步数据后进行数据替换，完成同步通信。
2.根据权利要求1所述的双机热备联锁系统的数据同步方法，其特征在于：步骤（2）中，所述主系联锁机向备联锁机发送同步数据信息请求采用效验码进行验证，包括对所有数据单元的CRC效验码进行效验计算出的总效验码。
3.根据权利要求1所述的双机热备联锁系统的数据同步方法，其特征在于：步骤（2）中，主系联锁机向备联锁机发送同步数据信息请求，单位时间内等待备系联锁机回复信息过程中，若备系联锁机超时不回复，则主系联锁机判定不同步，主系联锁机继续执行系统任务，若单位时间内收到备系联锁机回复信息，则主系联锁机完成本周期的同步通信后再继续处理系统任务，等待主循环周期结束，进入下一个运行周期。
4.根据权利要求1所述的双机热备联锁系统的数据同步方法，其特征在于：所述系统任务包括寻找外部设备、执行联锁运算、CRC效验，生成总的CRC效验码。
5.根据权利要求1所述的双机热备联锁系统的数据同步方法，其特征在于：步骤（3）中，所述备系联锁机接收主系联锁机的同步数据信息请求并判断是否与主系联锁机数据进行同步，还包括如下步骤：
若备系联锁机回复信息是处于同步状态时，则主系联锁机保存所有数据单元的当前值，并向备系联锁机发送主循环运行时间组包；
若备系联锁机回复信息是处于不同步状态时，则主系联锁机向备系联锁机发送与备系联锁机数据不一致的数据单元进行数据以及本周期主循环运行时间组；
若备系联锁机处于不同步状态，备系联锁机第一次同步通信且在不同步期间进行过重启，则主系联锁机比较所有当前数据单元和所有数据单元初始值，将各个数据单元不一致的数据进行数据以及本周期主循环运行时间组包，发送给备系联锁机；若备系联锁机不同步期间没有进行过重启，主系联锁机比较所有当前数据单元和所有同步时数据单元不一致的数据进行数据以及本周期主循环运行时间组包，发送给备系联锁机。
6.根据权利要求2所述的双机热备联锁系统的数据同步方法，其特征在于：步骤（4）中，所述同步数据包括备系联锁机非第一次进行同步通信数据、主系联锁机将与备系联锁机的CRC校验码不一致的数据单元数据、备系联锁机第一次进行同步通信且不同步期间进行过以及没进行过的重启数据、主系联锁机所有当前数据单元和所有数据单元初始值比较不一致的数据、主系联锁机所有当前数据单元和所有同步保存数据单元比较不一致的数据以及主系联锁机主循环剩余时间。
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