CN109688017A - 一种双星型冗余拓扑架构系统及架构实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双星型冗余拓扑架构系统和方法，包括：计算模块单元；交换模块单元，该交换模块单元包括主交换模块单元和从交换模块单元，主交换模块单元和从交换模块单元构造为分别与计算模块单元连接并且相互连接；以及后插模块单元，该后插模块单元包括分别与主交换模块单元和从交换模块单元连接的2个交换后插模块单元；其中，主交换模块单元配置用于进行数据分发和系统状态管理，从交换模块单元配置用于响应于接收到主交换模块单元发生故障的指示，获取主交换模块单元故障状态并主动接管主交换模块单元功能。该系统和方法有效避免了单节点星型拓扑一旦节点设备发生故障导致的整个系统功能失效、数据丢失问题，保证了数据的高可靠传输。

Description

一种双星型冗余拓扑架构系统及架构实现方法

技术领域

本发明涉及计算机数据交换领域，并且更具体地，特别是指一种双星型冗余拓扑架构实现方法。

背景技术

随着产品功能、性能的不断提升，计算机设备对数据传输的可靠性要求也越来越高，单节点星型拓扑架构虽可满足产品功能、性能要求，但一旦出现节点设备故障，将直接导致整个产品的功能失效、数据丢失，造成严重影响。

现有技术中尚未披露一种双星型冗余拓扑架构系统及架构实现方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种多双星型冗余拓扑架构系统及架构实现方法，该系统和实现方法实现了双星型冗余拓扑架构，有效避免了单节点星型拓扑一旦节点设备发生故障导致的整个系统功能失效、数据丢失问题，保证了数据的高可靠传输。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种双星型冗余拓扑架构系统，包括：

计算模块单元；

交换模块单元，该交换模块单元包括主交换模块单元和从交换模块单元，主交换模块单元和从交换模块单元构造为分别与计算模块单元连接并且相互连接；以及

后插模块单元，后插模块单元包括分别与主交换模块单元和从交换模块单元连接的2个交换后插模块单元；

其中，主交换模块单元配置用于进行数据分发和系统状态管理，从交换模块单元配置用于响应于接收到主交换模块单元发生故障的指示，获取主交换模块单元故障状态并主动接管主交换模块单元功能。

在一些实施方式中，该系统还包括背板单元，其中，主交换模块单元、从交换模块单元、计算模块单元以及2个交换后插模块单元都与背板单元连接以实现相互之间的连接。

在一些实施方式中，计算模块单元为多个，多个计算模块单元分别连接到背板单元以实现与其它模块的连接。

在一些实施方式中，主交换模块单元通过与各个计算模块单元连接的数据通路将数据分配并发送至各个计算模块单元。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种双星型冗余拓扑架构实现方法，包括以下步骤：

主交换模块单元经交换后插模块单元接收外部数据；

主交换模块单元将数据打包处理并且通过数据通路发送至计算模块单元；

计算模块单元将接收到的数据进行处理并发送回主交换模块单元；

主交换模块单元将发送回的数据传送至交换后插模块单元进行输出；

响应于主交换模块单元发生故障，从交换模块单元通过心跳机制监测到主交换模块单元的故障信息并且接管主交换模块单元的工作。

在一些实施方式中，主交换模块单元经交换后插模块单元接收外部数据包括：

主交换模块单元经由交换后插模块单元通过背板单元与主交换模块单元形成的数据通路接收外部数据。

在一些实施方式中，主交换模块单元将数据打包处理并且通过数据通路发送至计算模块单元包括：

主交换模块单元将从交换后插模块单元传输来的数据打包处理，并且经由主交换模块单元通过背板单元与计算模块单元形成的数据通路发送至计算模块单元。

在一些实施方式中，计算模块单元将接收到的数据进行处理并发送回主交换模块单元包括：

计算模块单元将从主交换模块接收到的数据进行处理并且经由主交换模块单元通过背板单元与计算模块单元形成的数据通路发送回主交换模块单元。

在一些实施方式中，主交换模块单元将发送回的数据传送至交换后插模块单元进行输出包括：

主交换模块单元将从计算模块单元发送回的数据，经由主交换模块单元通过背板单元与交换后插模块形成的数据通路传送至交换后插模块单元进行输出。

在一些实施方式中，响应于主交换模块单元发生故障，从交换模块单元通过心跳机制监测到主交换模块单元的故障信息并且接管主交换模块单元的工作包括：

从交换模块单元通过背板单元与主交换模块单元形成数据通路，并且通过数据通路监测主交换模块单元的故障情况；

当主交换模块单元正常运行时，从交换模块单元处于待机状态；

响应于主交换模块单元发生故障，从交换模块单元接管主交换模块单元的工作。

本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的一种双星型冗余拓扑架构系统及架构实现方法，该系统和实现方法实现了双星型冗余拓扑架构，有效避免了单节点星型拓扑一旦节点设备发生故障导致的整个系统功能失效、数据丢失问题，保证了数据的高可靠传输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的双星型冗余拓扑架构系统的示意图；

图2为本发明提供的双星型冗余拓扑架构系统的数据及管理通路互连的示意图；

图3为本发明提供的双星型冗余拓扑架构实现方法的流程示意图。

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，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种双星型冗余拓扑架构系统的实施例。图1示出的是本发明提供的双星型冗余拓扑架构系统的示意图。图2示出的是本发明提供的双星型冗余拓扑架构系统的数据及管理通路互连的示意图。

一种双星型冗余拓扑架构系统，包括：

计算模块单元；

交换模块单元，该交换模块单元包括主交换模块单元和从交换模块单元，主交换模块单元和从交换模块单元构造为分别与计算模块单元连接并且相互连接；以及

后插模块单元，该后插模块单元包括分别与主交换模块单元和从交换模块单元连接的2个交换后插模块单元；

其中，主交换模块单元配置用于进行数据分发和系统状态管理，从交换模块单元配置用于响应于接收到主交换模块单元发生故障的指示，获取主交换模块单元故障状态并主动接管主交换模块单元功能。

如图1和2所示，本发明提出一种双星型冗余拓扑架构实现方法。基于多单元服务器作为技术验证平台，包括2个电源模块单元、2个交换模块单元、8个计算模块单元及2个后插模块单元。其中2个交换模块单元作为系统核心主控单元，分别作为主从节点；8个计算模块单元每个单元包含2路数据通路、2路管理通路，分别连接至2个交换模块单元，形成双星型架构。同时，两交换单元之间连接有1路数据通路、1路管理通路，实现2个星型通路互连。正常工作时，仅主交换模块单元进行数据发送和系统状态管理，一旦主节点发生故障，从节点通过两交换单元之间数据和管理通路，获取主节点故障状态，主动接管主节点功能。

本发明实现方法以VPX架构多单元服务器作为技术验证平台，将整个系统划分为公共层(Utility Plane)、管理层(Management Plane)、数据层(Data Plane)三个层面：公共层主要指通用共用信号、﹢12V供电等，管理层主要为IPMB管理控制信号，数据层主要为SRIOX4高速数据传输信号。本发明中，数据层、管理层均基于双星型冗余拓扑架构方式进行设计，工作方式相似，以数据层为例进行实施方式说明。

在数据层，每个计算模块单元均有2路SRIOX4接口，分别与2个交换模块单元SRIO交换通路相连，在2个交换模块单元上形成数据层双星型结构。2个交换模块硬件架构完全形同，可进行不同槽位替换，但工作模式有主从之分，槽位号小的默认为主交换，槽位号大的默认为从交换。每个交换模块对外提供10路SRIOX4接口，其中8路分别与8个计算模块相连，1路与交换后插模块相连，1路用于两交换模块之间互连，这样就形成双星型结构的全部通路，完成2个星型结构之间的互联互通。

在一个实施方式中，该系统包括背板单元，其中，电源模块单元、主交换模块单元、从交换模块单元、计算模块单元以及2个交换后插模块单元都与背板单元连接以实现相互之间的连接。

如图1所示，该背板优选为高速背板。其能够实现各模块单元之间的高速互联。

在一个实施方式中，计算模块单元为多个，多个计算模块单元分别连接到高速互联背板单元上实现与其它模块的连接。

在一个实施方式中，主交换模块单元通过与各个计算模块单元连接的数据通路将数据分配并发送至各个计算模块单元。

在一个实施方式中，主交换模块单元和从交换模块单元的硬件架构相同，主交换模块单元的槽位号大。

本发明实施例的第二个方面，还提出了一种双星型冗余拓扑架构实现方法的实施例。图3示出的是本发明提供的双星型冗余拓扑架构实现方法的流程示意图。

一种双星型冗余拓扑架构实现方法，包括以下步骤：

S101，主交换模块单元经交换后插模块单元接收外部数据；

S102，主交换模块单元将数据打包处理并且通过数据通路发送至计算模块单元；

S103，计算模块单元将接收到的数据进行处理并发送回主交换模块单元；

S104，主交换模块单元将发送回的数据传送至交换后插模块单元进行输出；

S105，响应于主交换模块单元发生故障，从交换模块单元通过心跳机制监测到主交换模块单元的故障信息并且接管主交换模块单元的工作。

如图3所示，正常工作时，数据由外部经交换后插模块进入主交换模块单元，主交换模块单元对数据进行打包处理与发送，通过SRIO数据通路发送至8个计算模块单元，计算模块单元对收到的数据进行处理，处理完成后发送至主交换模块单元，经交换后插模块将数据传输至外部。在此过程中，从交换模块单元虽数据通路已连接，但一直处于待机状态，并持续监测主交换模块健康状态。当主交换模块单元出现故障，从交换模块通过主从交换模块之间数据通路获取主交换模块故障信息，主动接管主交换模块数据传输与发送功能，使得数据传输不受影响，实现数据的高可靠传输，有效避免了整个产品功能失效、数据丢失。

心跳机制是指，当主交换模块单元正常工作时，会通过两个交换模块单元之间的SRIO通路发送自己定义的高低电平信号，从交换模块单元检测到该种信号，表面主交换模块单元工作正常，当从交换模块单元接收不到该种信号时，则认为主交换模块单元故障，则从交换模块单元接管主交换模块单元的工作。

在一个实施方式中，主交换模块单元经交换后插模块单元接收外部数据包括：

主交换模块单元经由交换后插模块单元通过高速互联背板单元与主交换模块单元形成的数据通路接收外部数据。

在一个实施方式中，主交换模块单元将数据打包处理并且通过数据通路发送至计算模块单元包括：

主交换模块单元将从交换后插模块单元传输来的数据打包处理，并且经由主交换模块单元通过高速互联背板单元与计算模块单元形成的数据通路发送至计算模块单元。

在一个实施方式中，计算模块单元将接收到的数据进行处理并发送回主交换模块单元包括：

计算模块单元将从主交换模块接收到的数据进行处理并且经由主交换模块单元通过高速互联背板单元与计算模块单元形成的数据通路发送回主交换模块单元。

在一个实施方式中，主交换模块单元将发送回的数据传送至交换后插模块单元进行输出包括：

主交换模块单元将从计算模块单元发送回的数据，经由主交换模块单元通过高速互联背板单元与交换后插模块形成的数据通路传送至交换后插模块单元进行输出。

在一个实施方式中，响应于主交换模块单元发生故障，从交换模块单元通过心跳机制监测到主交换模块单元的故障信息并且接管主交换模块单元的工作包括：

从交换模块单元通过背板单元与主交换模块单元形成数据通路，并且通过数据通路监测主交换模块单元的故障情况；

当主交换模块单元正常运行时，从交换模块单元处于待机状态；

响应于主交换模块单元发生故障，从交换模块单元接管主交换模块单元的工作。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的双星型冗余拓扑架构系统及架构实现方法，有效避免了单节点星型拓扑一旦节点设备发生故障导致的整个系统功能失效、数据丢失问题，双星型冗余拓扑架构的实现，保证了数据的高可靠传输。

需要特别指出的是，上述双星型冗余拓扑架构实现方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于多元异构存储方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双星型冗余拓扑架构系统，其特征在于，包括：

计算模块单元；

交换模块单元，所述交换模块单元包括主交换模块单元和从交换模块单元，所述主交换模块单元和所述从交换模块单元构造为分别与所述计算模块单元连接并且相互连接；以及

后插模块单元，所述后插模块单元包括分别与所述主交换模块单元和所述从交换模块单元连接的2个交换后插模块单元；

其中，所述主交换模块单元配置用于进行数据分发和系统状态管理，所述从交换模块单元配置用于响应于接收到主交换模块单元发生故障的指示，获取所述主交换模块单元故障状态并主动接管所述主交换模块单元功能。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括背板单元，其中，所述主交换模块单元、所述从交换模块单元、所述计算模块单元以及所述2个交换后插模块单元都与所述背板单元连接以实现相互之间的连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述计算模块单元为多个，多个计算模块单元分别连接到所述背板单元以实现与其它模块的连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述主交换模块单元通过与各个计算模块单元连接的数据通路将数据分配并发送至各个计算模块单元。

5.一种双星型冗余拓扑架构实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

主交换模块单元经交换后插模块单元接收外部数据；

所述主交换模块单元将所述数据打包处理并且通过数据通路发送至计算模块单元；

所述计算模块单元将接收到的所述数据进行处理并发送回所述主交换模块单元；

所述主交换模块单元将发送回的所述数据传送至所述交换后插模块单元进行输出；

响应于所述主交换模块单元发生故障，从交换模块单元通过心跳机制监测到所述主交换模块单元的故障信息并且接管所述主交换模块单元的工作。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，主交换模块单元经交换后插模块单元接收外部数据包括：

所述主交换模块单元经由所述交换后插模块单元通过所述背板单元与所述主交换模块单元形成的数据通路接收所述外部数据。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述主交换模块单元将所述数据打包处理并且通过数据通路发送至计算模块单元包括：

所述主交换模块单元将从所述交换后插模块单元传输来的所述数据打包处理，并且经由所述主交换模块单元通过所述背板单元与所述计算模块单元形成的数据通路发送至所述计算模块单元。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算模块单元将接收到的所述数据进行处理并发送回所述主交换模块单元包括：

所述计算模块单元将从所述主交换模块接收到的所述数据进行处理并且经由所述主交换模块单元通过所述背板单元与所述计算模块单元形成的数据通路发送回所述主交换模块单元。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述主交换模块单元将发送回的所述数据传送至所述交换后插模块单元进行输出包括：

所述主交换模块单元将从所述计算模块单元发送回的所述数据，经由所述主交换模块单元通过所述背板单元与所述交换后插模块形成的数据通路传送至所述交换后插模块单元进行输出。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，响应于所述主交换模块单元发生故障，所述从交换模块单元通过心跳机制监测到所述主交换模块单元的故障信息并且接管所述主交换模块单元的工作包括：

所述从交换模块单元通过所述背板单元与所述主交换模块单元形成数据通路，并且通过所述数据通路监测所述主交换模块单元的故障情况；

当所述主交换模块单元正常运行时，所述从交换模块单元处于待机状态；

响应于所述主交换模块单元发生故障，所述从交换模块单元接管所述主交换模块单元的工作。