CN109739694A - 一种双机仲裁切换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双机仲裁切换系统及方法，该系统包括主板A、主板B和仲裁切换电路；所述仲裁切换电路基于可编程逻辑器件实现，所述主板A和主板B分别输出心跳信号和自检故障信号到所述仲裁切换电路，所述仲裁切换电路监测心跳信号和自检故障信号的状态，若发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警；所述仲裁切换电路同时提供显示屏上电使能信号、USB设备上电使能信号以及手动强制切换脉冲信号。本发明的双机仲裁切换系统中主板既保留传统的互联通信方式，又增加了基于可编程逻辑器件(FPGA或CPLD)的三方硬件电路，对两块主板的状态进行实时监测，并进行相应的仲裁切换，实时性强，提高了可靠性。

Description

一种双机仲裁切换系统及方法

技术领域

本发明涉及冗余计算机领域，具体涉及一种双机仲裁切换系统及方法。

背景技术

传统双机热备系统采用的是两台独立计算机彼此间通过一定的通信方式进行数据交换，实现主备切换，然而使用两台独立计算机组成的系统成本高；且双机间通过外部通信方式如RS485、LAN进行通信、以指命方式进行切换，实时性不够，系统中缺少三方监测，且没有相应配套的双机仲裁切换方法进行相应的实时监测，可靠性相对较低。

发明内容

为了解决现有缺乏三方监测及相应配套的双机仲裁切换方法，导致可靠性低的技术问题，本发明提供了一种双机仲裁切换系统及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种双机仲裁切换系统，该系统包括主板A、主板B和仲裁切换电路；

所述仲裁切换电路基于可编程逻辑器件实现，所述主板A和主板B分别输出心跳信号和自检故障信号到所述仲裁切换电路，所述仲裁切换电路监测心跳信号和自检故障信号的状态，若发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警；所述仲裁切换电路同时提供显示屏上电使能信号、USB设备上电使能信号以及手动强制切换脉冲信号。

优选的，所述心跳信号为高低电平跳变信号；所述自检故障信号为电平信号；所述仲裁切换电路监测到主板的心跳信号和自检故障信号的状态至少其中一个处于异常，则判定为主板工作状态异常。

优选的，所述仲裁切换电路发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警具体包括：

所述仲裁切换电路监测到当前主机处于“故障状态”时，若此时备机处于“正常工作状态”时，则进行自动切换，切换主备权限及公用端口；其中，所述主板A和主板B其中一主板为主机，则另一主板则为备机，如果两块主板均处于“故障状态”时，先恢复正常的主板为主机；

所述仲裁切换电路监测到某一主板处于“故障状态”且持续一段时间，则对该主板进行重启，重启后，所述仲裁切换电路监测到该主板仍处于“故障状态”，则进行故障报警。

优选的，所述仲裁切换电路监测到手动强制切换脉冲信号时，若此时备机处于“正常工作状态”，则将当前备机切换到主机态，当前主机切换到备机态；并切换主备权限及公用端口；若此时备机处于“故障状态”，则不进行主备机权限切换，只切换公用端口。

优选的，所述仲裁切换电路基于CPLD或FPGA实现。

另一方面，本发明还提出了一种双机仲裁切换方法，该方法包括：

构建包括主板A、主板B和基于可编程逻辑器件实现的仲裁切换电路的双机仲裁切换系统；所述仲裁切换电路提供显示屏上电使能信号、USB设备上电使能信号以及手动强制切换脉冲信号；

系统上电后，所述主板A和主板B开始输出心跳信号和自检故障信号到所述仲裁切换电路，所述仲裁切换电路监测心跳信号和自检故障信号的状态，若发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警。

优选的，所述心跳信号为高低电平跳变信号；所述自检故障信号为电平信号；所述仲裁切换电路监测到主板的心跳信号和自检故障信号的状态至少其中一个处于异常，则判定为主板工作状态异常。

优选的，所述仲裁切换电路发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警具体包括：

所述仲裁切换电路监测到当前主机处于“故障状态”时，若此时备机处于“正常工作状态”时，则进行自动切换，切换主备权限及公用端口；其中，所述主板A和主板B其中一主板为主机，则另一主板则为备机，如果两块主板均处于“故障状态”时，先恢复正常的主板为主机；

所述仲裁切换电路监测到某一主板处于“故障状态”且持续一段时间，则对该主板进行重启，重启后，所述仲裁切换电路监测到该主板仍处于“故障状态”，则进行故障报警。

优选的，所述仲裁切换电路监测到手动强制切换脉冲信号时，若此时备机处于“正常工作状态”，则将当前备机切换到主机态，当前主机切换到备机态；并切换主备权限及公用端口；若此时备机处于“故障状态”，则不进行主备机权限切换，只切换公用端口。

优选的，所述仲裁切换电路基于CPLD或FPGA实现。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明的双机仲裁切换系统使用一台计算机内置两块主板(主板A和主板B)实现冗余，系统成本低。

2、本发明的双机仲裁切换系统中主板既保留传统的互联通信方式，又增加了基于可编程逻辑器件(FPGA或CPLD)的三方硬件电路，对两块主板的状态进行实时监测，并进行相应的仲裁切换，实时性强，提高了可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的系统原理图。

图2为本发明的系统时序图。

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，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种双机仲裁切换系统，该系统包括主板A、主板B和仲裁切换电路，如图1所示。所述仲裁切换电路基于可编程逻辑器件实现，本实施例中，所述仲裁切换电路通过CPLD实现，采用VHDL语言编程实现各逻辑结构；在另外的实施例中，所述仲裁切换电路也能通过FPGA实现。

所述主板A和主板B分别输出心跳信号和自检故障信号到所述仲裁切换电路，所述仲裁切换电路监测心跳信号和自检故障信号的状态，其中，自检故障信号是周期性自动检测后的结果信号：主、备机(主板A和主板B)通过周期性任务检测软硬件的状态，用于表征CPU、内存、I/0外设，通讯接口的状态如指令执行错误、内存错存、接口连接断开等。心跳信号是反映操作系统是正常的信号：主、备机(主板A和主板B)分别通过软件产生周期性方波信号，用于表征系统软件是否正常工作(如系统中无异常的长时间阻塞等待式操作，或操作系统未死机)；本实施例中，所述心跳信号为高低电平跳变信号，正常时200ms跳变一次；所述自检故障信号为电平信号，高电平表示主板工作正常，低电平表示主板工作异常。

本实施例中，若主板同时对外输出的心跳信号和自检故障信号其中至少一个信号出现异常，则表示该主板处于非正常工作状态(工作状态异常或故障状态)；即主板同时对外输出的心跳信号和自检故障信号均正常时，该主板才处于正常工作状态。当所述仲裁切换电路监测到主板工作状态异常时，则进行相应的切换、重启或报警等仲裁切换操作，具体包括以下情况：

1、所述仲裁切换电路监测到当前主机(主板A或主板B)处于“故障状态”时，若此时备机处于“正常工作状态”时，则进行自动切换，切换主备权限及公用端口；其中，所述主板A和主板B其中一主板为主机，则另一主板则为备机，如果两块主板均处于“故障状态”时，先恢复正常的主板为主机；

2、所述仲裁切换电路监测到某一主板处于“故障状态”且持续一段时间，则对该主板进行重启，重启后，所述仲裁切换电路监测到该主板仍处于“故障状态”，则进行故障报警。

3、所述仲裁切换电路监测到手动强制切换脉冲信号时，若此时备机(主板A或主板B)处于“正常工作状态”，则将当前备机切换到主机态，当前主机切换到备机态；并切换主备权限及公用端口；若此时备机处于“故障状态”，则不进行主备机权限切换，只切换公用端口。

本实施例中，所述仲裁切换电路提供显示屏上电使能信号、USB设备上电使能信号以及手动强制切换脉冲信号；具体的，系统上电后，由所述仲裁切换电路控制各组件上电时序，显示屏在系统上电后延时2s供电使能；USB设备在系统上电后延时3s供电使能；然后所述仲裁切换电路开始实时监测主板同时输出的心跳信号和自检故障信号状态，若发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警切换操作，如图2所示。

实施例2

基于上述实施例1提出的双机仲裁切换系统，本实施例提出一种双机仲裁切换方法，具体实现过程如下：

构建如上述实施例1所述的双机仲裁切换系统，所述仲裁切换电路提供显示屏上电使能信号、USB设备上电使能信号以及手动强制切换脉冲信号；

系统上电后，所述主板A和主板B开始输出心跳信号和自检故障信号到所述仲裁切换电路，所述仲裁切换电路监测心跳信号和自检故障信号的状态，若发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警，具体流程如下：

系统上电后由所述仲裁切换电路控制关键组件显示的上电时序：显示屏在系统上电后延时2s供电使能；USB设备在系统上电后延时3s供电使能；

系统上电后开始监测两块主板的状态，并根据主板状态作出相应的处理：当检测到当前主机处于“故障状态”时，若此时备机处于“正常工作”状态，则进行自动切换：切换主备权限及公用端口。当两块主板都处于故障状态时，先恢复正常的主板设为主机。

当检测到某一主板处于“故障状态”，且持续一段时间，则对该主板进行重启，重启后若该主板仍处于“故障状态”，则产生故障报警操作。

手动强制切换：检测到手动切换操作后，若此时备机处于“正常工作”态，则将当前备机切换到主机态，当前主机切换到备机态。切换主备权限及公用端口；若此时备机处于“故障状态”，此时不进行主备机权限切换，只切换公用端口；

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双机仲裁切换系统，其特征在于，该系统包括主板A、主板B和仲裁切换电路；

所述仲裁切换电路基于可编程逻辑器件实现，所述主板A和主板B分别输出心跳信号和自检故障信号到所述仲裁切换电路，所述仲裁切换电路监测心跳信号和自检故障信号的状态，若发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警；所述仲裁切换电路同时提供显示屏上电使能信号、USB设备上电使能信号以及手动强制切换脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的一种双机仲裁切换系统，其特征在于，所述心跳信号为高低电平跳变信号；所述自检故障信号为电平信号；所述仲裁切换电路监测到主板的心跳信号和自检故障信号的状态至少其中一个处于异常，则判定为主板工作状态异常。

3.根据权利要求2所述的一种双机仲裁切换系统，其特征在于，所述仲裁切换电路发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警具体包括：

所述仲裁切换电路监测到当前主机处于“故障状态”时，若此时备机处于“正常工作状态”时，则进行自动切换，切换主备权限及公用端口；其中，所述主板A和主板B其中一主板为主机，则另一主板则为备机，如果两块主板均处于“故障状态”时，先恢复正常的主板为主机；

所述仲裁切换电路监测到某一主板处于“故障状态”且持续一段时间，则对该主板进行重启，重启后，所述仲裁切换电路监测到该主板仍处于“故障状态”，则进行故障报警。

4.根据权利要求3所述的一种双机仲裁切换系统，其特征在于，所述仲裁切换电路监测到手动强制切换脉冲信号时，若此时备机处于“正常工作状态”，则将当前备机切换到主机态，当前主机切换到备机态；并切换主备权限及公用端口；若此时备机处于“故障状态”，则不进行主备机权限切换，只切换公用端口。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种双机仲裁切换系统，其特征在于，所述仲裁切换电路基于CPLD或FPGA实现。

6.一种双机仲裁切换方法，其特征在于，该方法包括：

构建包括主板A、主板B和基于可编程逻辑器件实现的仲裁切换电路的双机仲裁切换系统；所述仲裁切换电路提供显示屏上电使能信号、USB设备上电使能信号以及手动强制切换脉冲信号；

系统上电后，所述主板A和主板B开始输出心跳信号和自检故障信号到所述仲裁切换电路，所述仲裁切换电路监测心跳信号和自检故障信号的状态，若发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警。

7.根据权利要求6所述的一种双机仲裁切换方法，其特征在于，所述心跳信号为高低电平跳变信号；所述自检故障信号为电平信号；所述仲裁切换电路监测到主板的心跳信号和自检故障信号的状态至少其中一个处于异常，则判定为主板工作状态异常。

8.根据权利要求7所述的一种双机仲裁切换方法，其特征在于，所述仲裁切换电路发现主板工作状态异常则进行相应的切换、重启或报警具体包括：

所述仲裁切换电路监测到当前主机处于“故障状态”时，若此时备机处于“正常工作状态”时，则进行自动切换，切换主备权限及公用端口；其中，所述主板A和主板B其中一主板为主机，则另一主板则为备机，如果两块主板均处于“故障状态”时，先恢复正常的主板为主机；

所述仲裁切换电路监测到某一主板处于“故障状态”且持续一段时间，则对该主板进行重启，重启后，所述仲裁切换电路监测到该主板仍处于“故障状态”，则进行故障报警。

9.根据权利要求8所述的一种双机仲裁切换方法，其特征在于，所述仲裁切换电路监测到手动强制切换脉冲信号时，若此时备机处于“正常工作状态”，则将当前备机切换到主机态，当前主机切换到备机态；并切换主备权限及公用端口；若此时备机处于“故障状态”，则不进行主备机权限切换，只切换公用端口。

10.根据权利要求6-9任一项所述的一种双机仲裁切换方法，其特征在于，所述仲裁切换电路基于CPLD或FPGA实现。