CN111416749A - 一种用于服务器主备自动切换的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于服务器主备自动切换的系统。本发明的系统包含两个主备切换模块。每个主备切换模块包含上行网络接口模块、数据交换模块、网络地址代理模块、下行网络接口模块、主备仲裁模块和下行网络通道开关控制模块。本发明适用于两台服务器的冗余备份系统，通过独立于服务器的主备切换模块实现两台服务器的主备自动切换，具有不增加服务器负担、切换时用户无感知、交换机宕机主备服务仍可通讯等优点。

Description

一种用于服务器主备自动切换的系统
技术领域
本发明涉及服务器高可用性技术领域，特别涉及一种用于服务器主备自动切换的系统。
背景技术
在服务器冗余备份系统中，往往需要在服务器上安装用于主备仲裁的模块，同时，还需要专门的程序来判断当前的服务器地址，以使得用户能访问到当前的服务器。这种方式有几个弊端：
a)增加服务器配置的复杂性，以及服务器的运行负荷；
b)主备切换会造成使用中断，或需要额外开发程序来实现无缝切换；
c）服务器主备切换时，时间比较长。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于服务器主备自动切换的系统。本发明适用于2台服务器冗余备份，本发明具有配置简单、主备切换迅速、与服务器解耦合不增加服务器负担、以及主备切换对用户端无感知等优点。
本发明的技术方案具体介绍如下。
一种用于服务器主备自动切换的系统，其包含两个主备切换模块；两个主备切换模块分别与两个服务器连接，两个主备切换模块同时与网络交换机连接；每个主备切换模块包括上行网络接口模块、数据交换模块、网络地址代理模块、下行网络接口模块、主备仲裁模块和下行网络通道开关控制模块；两个主备切换模块的数据交换模块之间双向连接；在每个主备切换模块内部，上行网络接口模块经数据交换模块依次和网络地址代理模块、下行网络接口模块双向连接；主备仲裁模块和数据交换模块之间双向连接，上行网络接口模块、下行网络接口模块分别和主备仲裁模块单向连接，主备仲裁模块经下行网络通道开关控制模块和下行网络接口模块单向连接；其中：
上行网络接口模块，用于和对应服务器进行网络包的双向传输；
数据交换模块，用于实现两个服务器之间报文的转发，服务器和网络交换机之间报文的转发以及两个主备仲裁模块之间的心跳报文转发；
网络地址代理模块，用于将对应服务器的网络地址转换成固定的网络地址；
下行网络接口模块，用于和网络交换机进行网络包的双向传输；
主备仲裁模块，用于根据上行网络接口模块，下行网络接口模块提供的网络地址、网络速度、服务器断网或关机、与交换机是否断链、以及手动配置的优先级，及另一个主备切换模块中的主备仲裁模块发送的心跳报文中包含的网络地址、网络速度、服务器断网或关机、与交换机是否断链、以及手动配置的优先级，判断出状态较好的那个服务器作为主服务器；
下行网络通道开关控制模块，用于根据主备仲裁模块给出的主备仲裁结果，来关断到网络交换机的网络通道。
本发明中，主备切换模块与服务器连接的网络类型包含但不限于以太网、CAN总线网络等。
本发明中，两个主备切换模块的数据交换模块的连接方式包括但不限于以太网、UART、SPI、LVDS、USB或印刷电路背板中等。
本发明中，主备仲裁模块相互定时发送心跳报文，以通知自己的状态。
本发明中，主备仲裁模块判断当前本机主备状态的依据包含但不限于网络地址大小、网络速度快慢、服务器断网或关机、与交换机是否断链、以及手动配置的优先级等。
本发明中，当主备仲裁模块判断为备服务时，下行网络通道开关控制模块关闭到交换机的网络连接。
本发明中，为实现主备切换时用户无感知，支持的网络代理及时，网络地址代理模块包含但不限于网络地址转换（NAT）、HTTP代理网关等技术。
本发明中，主备切换模块与交换机连接的网络类型包含但不限于以太网、CAN总线网络等。
本发明中，两个主备切换模块部署在同一个物理设备中(集中式部署)或部署在不同的
物理设备中(分布式部署)。
本发明中，上行网络接口模块与服务器的网络连线大于等于1根；下行网络接口模块与网络交换机的网络连线大于等于1根。
本发明中，网络交换机是一个，布局也可是主备或集群。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：适用于2台服务器冗余备份，利用外置于服务器的主备切换模块，来实现主用服务器的自选举，同时，利用网络地址代理技术，来实现主用服务器网络地址不随主备切换而改变的效果。本发明具有配置简单、主备切换迅速、与服务器解耦合不增加服务器负担、以及主备切换对用户端无感知等优点。
附图说明
图1为实施例中的一种多通道显示视频的系统的结构框图。
图中标号：1-第一主备切换模块，2-第二主备切换模块，11-第一上行网络接口模块，12-第一数据交换模块，13-第一网络地址代理模块，14-第一下行网络接口模块，15-第一主备仲裁模块，16-下行网络通道开关控制模块，21-第二上行网络接口模块，22-第二数据交换模块，23-第二网络地址代理模块，24-第二下行网络接口模块，25-第二主备仲裁模块，26-第二下行网络通道开关控制模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。
实施例1
图1为实施例中的一种用于服务器主备自动切换的系统的结构框图。
如图1所示，该系统包括第一、第二主备切换模块1、2；第一主备切换模块1包含第一上行网络接口模块11、第一数据交换模块12、第一网络地址代理模块13、第一下行网络接口模块14、第一主备仲裁模块15和第一下行网络通道开关控制模块16；第二主备切换模块2包含第二上行网络接口模块21、第二数据交换模块22、第二网络地址代理模块23、第二下行网络接口模块24、第二主备仲裁模块25和第二下行网络通道开关控制模块26。
第一、第二主备切换模块1、2分别与两个服务器连接，同时又与网络交换机连接，
其连接的网络类型包括但不限于以太网或CAN总线网络，网络连线大于等于1根。两个主备切换模块采用集中式部署方式或者分布式部署方式。第一主备切换模块1包含的数据交换模块12和第二主备切换模块2包含的数据交换模块22双向连接，双向连接的连接方式包括但不限于以太网、UART、SPI、LVDS、USB和印刷电路背板。
在主备切换模块内部，第一、第二上行网络接口模块11、12分别经第一、第二数据交换模块22依次和第一、第二网络地址代理模块13、23，第一、第二下行网络接口模块14、24双向连接；第一、第二主备仲裁模块15、25分别和数据交换模块12、22之间双向连接；第一、第二上行网络接口模块11、21，第一、第二下行网络接口模块14、24分别和第一、第二主备仲裁模块15、25单向连接，第一、第二主备仲裁模块15、25分别经第一、第二下行网络通道开关控制模块16、26和第一、第二下行网络接口模块14、24单向连接。
实施例中的系统，其各部件的结构和功能如下所述：
A、第一、第二主备切换模块1、2，用于服务器状态收集、主备角色自选举、以及服务器网络地址代理；
B、 第一、第二上行网络接口模块11、21，用于和服务器进行网络包的双向传输；
C、 第一、第二数据交换模块12、22，用于主备服务器之间报文的转发（第一主备切换模块1的第一数据交换模块11以及第二主备切换模块2的第二数据交换模块21模块之间的报文转发），服务器和网络交换机之间报文的转发（第一、第二数据交换模块11、21和第一、第二下行网络接口模块14、24模块之间的报文转发），第一主备仲裁模块15和第二主备仲裁模块25之间的心跳报文转发（第一主备仲裁模块15和第二主备切换模块2的第二数据交换模块22之间的报文转发）；
D、第一、第二网络地址代理模块13、23，用于将服务器的网络地址转换成固定的网络地址；
E、第一、第二下行网络接口模块14、24，用于和网络交换机进行网络包的双向传输；
F、第一、第二主备仲裁模块15、25，用于根据第一、第二上行网络接口模块11、21，第一、第二下行网络接口模块14、24提供的网络状态、网速等信息，以及另一个主备切换模块中的D5模块发送的心跳中包含的网络状态、网速等信息，比较出状态较好的那个服务器器作为主服务；同时，用于两个主备仲裁模块心跳报文的收发；
G、第一、第二下行网络通道开关控制模块16、26用于根据第一、第二主备仲裁模块15、25给出的主备仲裁结果，来关断到网络交换机的网络通道：
a)本节点为主，开启网络交换机的网络通道；
b)本节点为备，关断网络交换机的网络通道。
本发明中，利用外置于服务器的主备切换模块，来实现主用服务器的自选举，同时，利用网络地址代理技术，来实现主用服务器网络地址不随主备切换而改变的效果。和现有技术相比，本发明的有益效果在于：具有配置简单、主备切换迅速、与服务器解耦合不增加服务器负担、以及主备切换对用户端无感知等优点。
显然，本领域的技术人员刻意对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于服务器主备自动切换的系统，其特征在于：其包含两个主备切换模块；两个
主备切换模块分别与两个服务器连接，两个主备切换模块同时与网络交换机连接；每个主备切换模块包括上行网络接口模块、数据交换模块、网络地址代理模块、下行网络接口模块、主备仲裁模块和下行网络通道开关控制模块；两个主备切换模块的数据交换模块之间双向连接；在每个主备切换模块内部，上行网络接口模块经数据交换模块依次和网络地址代理模块、下行网络接口模块双向连接；主备仲裁模块和数据交换模块之间双向连接，上行网络接口模块、下行网络接口模块分别和主备仲裁模块单向连接，主备仲裁模块经下行网络通道开关控制模块和下行网络接口模块单向连接；其中：
上行网络接口模块，用于和对应服务器进行网络包的双向传输；
数据交换模块，用于实现两个服务器之间报文的转发，服务器和网络交换机之间报文的转发以及两个主备仲裁模块之间的心跳报文转发；
网络地址代理模块，用于将对应服务器的网络地址转换成固定的网络地址；
下行网络接口模块，用于和网络交换机进行网络包的双向传输；
主备仲裁模块，用于根据上行网络接口模块，下行网络接口模块提供的网络地址、网络速度、服务器断网或关机、与交换机是否断链、以及手动配置的优先级，及另一个主备切换模块中的主备仲裁模块发送的心跳报文中包含的网络地址、网络速度、服务器断网或关机、与交换机是否断链、以及手动配置的优先级，判断出状态较好的那个服务器作为主服务器；
下行网络通道开关控制模块，用于根据主备仲裁模块给出的主备仲裁结果，来关断到网络交换机的网络通道。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，主备切换模块与服务器连接的网络类型为以太网或CAN总线网络。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，两个主备切换模块的数据交换模块的连接方式选自以太网、UART、SPI、LVDS、USB或印刷电路背板中任一种。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，主备仲裁模块相互定时发送心跳报文，以通知自己的状态。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，主备角色仲裁模块判断当前本机主备状态的依据包含网络地址大小、网络速度快慢、服务器断网或关机、与交换机是否断链、以及手动配置的优先级。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，网络地址代理模块支持的网络代理方式为网络地址转换NAT或HTTP代理网关。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，主备切换模块与网络交换机连接的网络类型为以太网或CAN总线网络。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，两个主备切换模块部署在同一个物理设备中或部署在不同的物理设备中。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，上行网络接口模块与服务器的网络连线大于等于1根；下行网络接口模块与网络交换机的网络连线大于等于1根。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，网络交换机布局包括主备或集群。
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