CN110838938A - 一种基于工控网的dnc数据存储服务器调度方法 - Google Patents

一种基于工控网的dnc数据存储服务器调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法，其特征在于：具体包括以下步骤:步骤S1：构建服务器与机床客户端之间的状态表，根据状态表选择剩余存储空间为的服务器作为主存储服务器；步骤S2：将状态表中不满足存储服务器要求的组合删除，得到服务器与机床客户端之间的新状态表；步骤S3：计算各服务器与各节点之间的传输优先级，选取最优存储服务器和最优备份服务器；步骤S4：当存储服务器发生故障时，重新选择存储服务器；当备份服务器发生故障时，重新选择存储服务器。本发明有效的解决DNC数据传输过程中数据丢失的问题。

Description

一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域，具体的说，是一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法。
背景技术
分布式数字控制是指在一台中央计算机上对若干台数控设备进行综合控制管理的技术。早期的DNC以传输数控程序为主，不仅是一种控制和获取车间底层设备(如数控机床)信息的关键技术,也是实现数字化车间底层数字化设备与上层管理软件之间信息交互的桥梁。DNC数据量大，采集频繁且时性高，能有效的预测零件加工过程中产生的异常，及时进行故障预警，减少损失。然而，当多机床采集的DNC数据同时传输到服务器时，如果不对传输服务器进行调整容易造成资源占用，网络拥堵。尤其当服务器或网络发生故障时，数据资源容易丢失，无法及时预警故障将会造成损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法，旨在解决DNC数据传输过程中数据丢失的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法，具体包括以下步骤:
步骤S1：构建服务器与机床客户端之间的状态表，根据状态表选择剩余存储空间为Mi的服务器作为主存储服务器；
步骤S2：将状态表中不满足存储服务器要求的组合删除，得到服务器与机床客户端之间的新状态表；
步骤S3：计算各服务器与各节点之间的传输优先级，选取最优存储服务器和最优备份服务器；
步骤S4：当存储服务器发生故障时，重新选择存储服务器；
当备份服务器发生故障时，重新选择存储服务器。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S11：通过服务器网络延时、服务器中剩余磁盘空间大小、与机床客户端日采集最大数据量，构成服务器与机床客户端的状态表Zk,i；
Zk,i(Mk,Tk,Cmax,i)；i＝(0,1,2...n-1,n),k＝(0,1,2...m-1,m)； (1)
其中，Mk为服务器剩余磁盘空间大小；
Tk为机床服务器网络延时；
Cmax为单个客户端最大日采集数据；
n为客户端的编号；
m为存储服务器的标号。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21：当机床客户端向Master服务器请求数据存储时，选择可用服务器；
选择规则为：所有服务器Mss的选择满足剩余存储空间大小大于单个客户端最大日采集数据Cmax加上10GB；
步骤S22：将状态表中不符合要求的数据删除，得到新的状态表Zk′,i；
Z′k,i(Mk,Tk,Cmax,i)；i＝(0,1,2...n-1,n),k＝(0,1,2...m-1,m)； (3)
其中Cmax，i为第i个客户端的最大存储空间；
Mk为第k个机床服务器的剩余存储空间大小。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S3包括以下步骤：
步骤S31：计算机床客户端Ci跟服务器Sk的优先级序列Pi,k；
其中Ci为第i个客户端；
Sk为第k个机床服务器；
T0.5为m个机床服务器延时中位数；
Mk为第k个机床服务器的剩余存储空间大小；
Cmax，i为第i个客户端的最大存储空间；
步骤S32：计算客户端Ci跟各机床服务器之间的优先级队列Pi；
Pi＝(P1，P2，...Pm-1，Pm)； (5)
步骤S33：从步骤S32的优先级队列Pi中选取最大值max(Pi)所对应的服务器Si作为最优存储服务器，并得到备份服务器的延时比常数bi；
步骤S34：选择备份服务器延时比常数最相近的服务器，备份服务器满足
Figure BDA0002229366800000031
得到备份服务器Sj优先级队列Mj；
Mj＝(M1,M2,...Mm-1,Mm)-Mi；m∈(1,n),m≠i； (6)
选择最小值min(Mj)所对应的服务器作Sj为最优备份服务器。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S4中当存储服务器发生故障时，重新选择存储服务器，具体是指：
根据公式(4)，将当前已被选取的最优存储服务器和公式(6)中已被作为最优备份服务器从优先级队列中删除,得到新的存储服务器优先级队列Pi′；
Pi′＝(P1，P2，...Pm-1，Pm)-Pi-Pj； (7)
其中Pj为min(Mj)所对应的优先级序列；
从新的存储服务器优先级队列Pi′中选择max(Pi′)作为重新选择存储服务器。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S4中当存储服务器发生故障时，重新选择备份服务器，具体是指：
根据公式(4)、公式(6)、公式(7)将当前被选取的最优存储服务器和最优备份服务器从优先级队列中删除，得到新的备份服务器优先级队列Mj′：
Mj′＝(M1,M2,...Mm-1,Mm)-Mi-min(Mj)-Mi′；m∈(1,n),m≠i； (8)
其中Mi′为max(Pi′)所对应的优先级队列；
从新的存储服务器优先级队列Mj′中选择max(Mj′)作为重新选择备份服务器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明合理调整了服务器资源使用情况，通过对服务器网络状态匹配，两个吞吐能力相近的服务器同时存储数据，能够很好的避免在数据传输时由于备份服务器和存储服务器之间吞吐速度相差太多造成资源浪费；
(2)本发明数据完整性高，采用备份服务器数据备份数据，避免了服务器在发生故障时造成的数据资源丢失；
(3)本发明网络资源合理利用，通过网络延时和磁盘剩余空间大小选择相关服务器，当服务器网络状况出现问题时能够很好的避开繁忙和网络条件有问题的服务器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本发明通过下述技术方案实现，一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法，具体
包括以下步骤:
步骤S1：构建服务器与机床客户端之间的状态表，根据状态表选择剩余存储空间为Mi的服务器作为主存储服务器；
步骤S2：将状态表中不满足存储服务器要求的组合删除，得到服务器与机床客户端之间的新状态表；
步骤S3：计算各服务器与各节点之间的传输优先级，选取最优存储服务器和最优备份服务器；
步骤S4：当存储服务器发生故障时，重新选择存储服务器；
当备份服务器发生故障时，重新选择存储服务器。
需要说明的是，通过上述改进，传感器将采集到的DNC数据传给与之相连的客户端，客户端将数据整理打包，将其传输给服务器存储和分析处理；使用Master服务器实时监控服务器状态，建立服务器与各客户端节点之间的状态表。
客户端传输数据时先向Master服务器申请存储服务器和备份服务器，Master通过状态表计算出两台最优服务器作为存储服务器和备份服务器，返回给客户端。
客户端与备份服务器和存储服务器建立连接，向备份服务器和存储服务器传输数据。
在存储服务器死机后能通过对服务器状态表查询，选取与存储服务器状态相似的服务器作为替换服务器，并将备份服务器中数据存入到该服务器中。
备份服务器发生故障时，选取与备份服务器状态相似的服务器作为替换备份服务器。
实施例2：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S11：通过服务器网络延时、服务器中剩余磁盘空间大小、与机床客户端日采集最大数据量，构成服务器与机床客户端的状态表Zk,i；
Zk,i(Mk,Tk,Cmax,i)；i＝(0,1,2...n-1,n),k＝(0,1,2...m-1,m)； (1)
其中，Mk为服务器剩余磁盘空间大小；
Tk为机床服务器网络延时；
Cmax为单个客户端最大日采集数据；
n为客户端的编号；
m为存储服务器的标号；
需要说明的是，通过上述改进，如有n个机床客户端和m个服务器组成的状态表其表现形式为：
{Z1,1(M1,T1,Cmax,1)...Z1,n(M1,T1,Cmax,n)}......{Zm,1(Mm,Tm,Cmax,1)...Zm,n(Mm,Tm,Cmax,n)}。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21：当机床客户端向Master服务器请求数据存储时，，Master首先在状态表选择可用服务器；
选择规则为：所有服务器Mss的选择满足剩余存储空间大小大于单个客户端最大日采集数据Cmax加上10GB；
Figure BDA0002229366800000051
步骤S22：将状态表中不符合要求的数据删除，得到新的状态表Zk′,i；
Z′k,i(Mk,Tk,Cmax,i)；i＝(0,1,2...n-1,n),k＝(0,1,2...m-1,m)； (3)
其中Cmax，i为第i个客户端的最大存储空间；
Mk为第k个机床服务器的剩余存储空间大小。
需要说明的是，通过上述改进，如有n个机床客户端和m个服务器组成的状态表其表现形式为：删除不符合要求后的状态表为：
{Z1,1(M1,T1,Cmax,1)...Z1′,n(M1,T1,Cmax,n)}......{Z′m,1(Mm,Tm,Cmax,1)...Z′m,n(Mm,Tm,Cmax,n)}。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例4：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S3包括以下步骤：
步骤S31：计算机床客户端Ci跟服务器Sk的优先级序列Pi,k；
Figure BDA0002229366800000052
其中Ci为第i个客户端；
Sk为第k个机床服务器；
T0.5为m个机床服务器延时中位数；
Mk为第k个机床服务器的剩余存储空间大小；
Cmax，i为第i个客户端的最大存储空间；
步骤S32：Master通过查询状态表计算客户端Ci跟各机床服务器之间的优先级队列Pi；
Pi＝(P1，P2，...Pm-1，Pm)； (5)
步骤S33：从步骤S32的优先级队列Pi中选取最大值max(Pi)所对应的服务器Si作为最优存储服务器；得到备份服务器的延时比常数bi；
Figure BDA0002229366800000061
步骤S34：选择备份服务器延时比常数最相近的服务器，备份服务器满足
Figure BDA0002229366800000062
得到备份服务器Sj优先级队列Mj；
Mj＝(M1,M2,...Mm-1,Mm)-Mi；m∈(1,n),m≠i； (6)
选择最小值min(Mj)所对应的服务器作Sj为最优备份服务器。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例5：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S4中当存储服务器发生故障时，重新选择存储服务器，具体是指：
根据公式(4)，将当前已被选取的最优存储服务器和公式(6)中已被作为最优备份服务器从优先级队列中删除,得到新的存储服务器优先级队列Pi′；
Pi′＝(P1，P2，...Pm-1，Pm)-Pi-Pj； (7)
其中Pj为min(Mj)所对应的优先级序列；
从新的存储服务器优先级队列Pi′中选择max(Pi′)作为重新选择存储服务器。
需要说明的是，通过上述改进，当存储服务器发生故障时，将存储服务器优先级队列中发生故障的服务器移除，选择最大值作为最优替换备份服务器。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例6：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S4中当存储服务器发生故障时，重新选择备份服务器，具体是指：
根据公式(4)、公式(6)、公式(7)将当前被选取的最优存储服务器和最优备份服务器从优先级队列中删除，得到新的备份服务器优先级队列Mj′：
Mj′＝(M1,M2,...Mm-1,Mm)-Mi-min(Mj)-Mi′；m∈(1,n),m≠i； (8)
其中Mi′为max(Pi′)所对应的优先级队列；
从新的存储服务器优先级队列Mj′中选择max(Mj′)作为重新选择备份服务器。
需要说明的是，通过上述改进，备份服务器发生故障时，将备份服务器优先级队列中当前备份服务器优先级移除，重新选择最优服务器作为最优备份服务器。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法，其特征在于：具体包括以下步骤:
步骤S1：构建服务器与机床客户端之间的状态表，根据状态表选择剩余存储空间为Mi的服务器作为主存储服务器；
步骤S2：将状态表中不满足存储服务器要求的组合删除，得到服务器与机床客户端之间的新状态表；
步骤S3：计算各服务器与各节点之间的传输优先级，选取最优存储服务器和最优备份服务器；
步骤S4：当存储服务器发生故障时，重新选择存储服务器；
当备份服务器发生故障时，重新选择存储服务器。
2.根据权利要求1所述的一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S11：通过服务器网络延时、服务器中剩余磁盘空间大小、与机床客户端日采集最大数据量，构成服务器与机床客户端的状态表Zk,i；
Zk,i(Mk,Tk,Cmax,i)；i＝(0,1,2...n-1,n),k＝(0,1,2...m-1,m)； (1)
其中，Mk为服务器剩余磁盘空间大小；
Tk为机床服务器网络延时；
Cmax为单个客户端最大日采集数据；
n为客户端的编号；
m为存储服务器的标号。
3.根据权利要求2所述的一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21：当机床客户端向Master服务器请求数据存储时，选择可用服务器；
选择规则为：所有服务器Mss的选择满足剩余存储空间大小大于单个客户端最大日采集数据Cmax加上10GB；
Figure FDA0002229366790000011
步骤S22：将状态表中不符合要求的数据删除，得到新的状态表Z′k,i；
Z′k,i(Mk,Tk,Cmax,i)；i＝(0,1,2...n-1,n),k＝(0,1,2...m-1,m)； (3)
其中Cmax，i为第i个客户端的最大存储空间；
Mk为第k个机床服务器的剩余存储空间大小。
4.根据权利要求1所述的一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：
步骤S31：计算机床客户端Ci跟服务器Sk的优先级序列Pi,k；
Figure FDA0002229366790000021
其中Ci为第i个客户端；
Sk为第k个机床服务器；
T0.5为m个机床服务器延时中位数；
Mk为第k个机床服务器的剩余存储空间大小；
Cmax，i为第i个客户端的最大存储空间；
步骤S32：计算客户端Ci跟各机床服务器之间的优先级队列Pi；
Pi＝(P1，P2，...Pm-1，Pm)；(5)
步骤S33：从步骤S32的优先级队列Pi中选取最大值max(Pi)所对应的服务器Si作为最优存储服务器，并得到备份服务器的延时比常数bi；
Figure FDA0002229366790000022
步骤S34：选择备份服务器延时比常数最相近的服务器，备份服务器满足
Figure FDA0002229366790000023
得到备份服务器Sj优先级队列Mj；
Mj＝(M1,M2,...Mm-1,Mm)-Mi；m∈(1,n),m≠i；(6)
选择最小值min(Mj)所对应的服务器作Sj为最优备份服务器。
5.根据权利要求4所述的一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法，其特征在于：所述步骤S4中当存储服务器发生故障时，重新选择存储服务器，具体是指：
根据公式(4)，将当前已被选取的最优存储服务器和公式(6)中已被作为最优备份服务器从优先级队列中删除,得到新的存储服务器优先级队列Pi′；
Pi′＝(P1，P2，...Pm-1，Pm)-Pi-Pj；(7)
其中Pj为min(Mj)所对应的优先级序列；
从新的存储服务器优先级队列Pi′中选择max(Pi′)作为重新选择存储服务器。
6.根据权利要求4所述的一种基于工控网的DNC数据存储服务器调度方法，其特征在于：
所述步骤S4中当存储服务器发生故障时，重新选择备份服务器，具体是指：
根据公式(4)、公式(6)、公式(7)将当前被选取的最优存储服务器和最优备份服务器从优先级队列中删除，得到新的备份服务器优先级队列Mj′：
Mj′＝(M1,M2,...Mm-1,Mm)-Mi-min(Mj)-Mi′；m∈(1,n),m≠i；(8)
其中Mi′为max(Pi′)所对应的优先级队列；
从新的存储服务器优先级队列Mj′中选择max(Mj′)作为重新选择备份服务器。
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