CN111541578A - 一种双机热备联锁系统的数据交互装置、方法及系统 - Google Patents

一种双机热备联锁系统的数据交互装置、方法及系统 Download PDF

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徐自军
黄鹏
徐伟
李谦
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Abstract

本发明公开了一种双机热备联锁系统的数据交互装置、方法及系统，属于双机热备联锁技术领域，包括主系联锁机和备系联锁机，主系联锁机和备系联锁机中均至少设置有两个RS422接口，主系联锁机和备系联锁机之间通过RS422接口进行数据交互；主系联锁机和备系联锁机中均至少设置有两个CPU，在同一个联锁机中，每个CPU的接口分别与至少两个RS422接口连接；将CPU与不同RS422接口进行连接，无论是主系联锁机、还是备系联锁机中的CPU都具有了不同的数据获取通道，因此大幅降低CPU丢失数据的风险，同时减少了主系联锁机和备系联锁机之间同一CPU的数据交换量，提高了双机热备联锁系统的数据交互的可靠性和稳定性。

Description

一种双机热备联锁系统的数据交互装置、方法及系统
技术领域
本发明涉及双机热备联锁技术领域，特别涉及一种双机热备联锁系统的数据交互装置、方法及系统。
背景技术
在计算机联锁系统中为了保证系统的安全性和可靠性一般采用2乘2取2结构，系统中配备2台联锁主机：一台被称为主系联锁机，一台被称为备系联锁机。正常运行时主系处于正常工作状态，备系处于睡眠状态，但主系联锁机出现故障时自动切换到备系联锁继续运行。
而传统联锁主、备系之间的数据交互不稳定，造成主系联锁机与备系联锁机之间数据交互时，出现数据交互不稳定的缺陷，使得计算机联锁系统的联锁可靠性较低。
发明内容
本发明的目的在于提高双机热备联锁系统的数据交互的可靠性和稳定性。
为实现以上目的，本发明采用一种双机热备联锁系统的数据交互装置，包括主系联锁机和备系联锁机，主系联锁机和备系联锁机中均至少设置有两个RS422接口，主系联锁机和备系联锁机之间通过RS422接口进行数据交互；主系联锁机和备系联锁机中均至少设置有两个CPU，在同一个联锁机中，每个CPU的接口分别与至少两个RS422接口连接。
进一步地，同一个联锁机中设置有两个RS422接口和两个CPU，每个CPU的接口分别与两个RS422接口连接。
进一步地，主系联锁机、的其中一个CPU与备系联锁机的两个CPU分别通过第一触发线连接，备系联锁机的其中一个CPU与主系联锁机的两个CPU分别通过第二触发线连接；
主系联锁机与备系联锁机之间分别通过第一触发线和第二触发线实现故障检测，检测步骤如下：
当备系联锁机的两个CPU检测到第一触发线的电平为高电平，主系联锁机的两个CPU检测到第一触发线的电平为高电平时，主系联锁机和备系联锁机均未发送数据；
当备系联锁机的两个CPU检测到第一触发线的电平为低电平，备系联锁机未检测到主系联锁机发送的数据时，则记录故障；
当主系联锁机的两个CPU检测到第二触发线的电平为低电平，主系联锁机未检测到备系联锁机发送的数据时，则记录故障。
一种双机热备联锁系统的数据交互方法，同一联锁机包括至少两个RS422接口和至少两个CPU，每个CPU分别与至少两个RS422接口连接，包括如下步骤：
主系联锁机将需要热备份的数据分成等长的单元数据包，并保存单元数据包；
主系联锁机将单元数据包发送给备系联锁机，备份联锁机中的RS422接口将接收到的单元数据包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以进行主系联锁机和备系联锁机之间的数据交互。
进一步地，所述在主系联锁机将单元数据包发送给备系联锁机之前，包括：
主系联锁机向备系联锁机发送数据交互请求，备系联锁机中的RS422接口将接收到的数据交互请求分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，一定时间内等待备系联锁机应答；
主系联锁机的RS422接口接收备系联锁机的应答包，并将应答包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以建立主系联锁机和备系联锁机之间的数据通信。
进一步地，在所述主系联锁机向备系联锁机发送数据交互请求，备系联锁机中的RS422接口将接收到的数据交互请求分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，一定时间内等待备系联锁机应答中，具体包括：
所述备系联锁机对接收到的数据交互请求进行数据校验，所述数据校验包括数据头、数据序号、数据和数据包CRC格式；
进一步地，在所述主系联锁机的RS422接口接收备系联锁机的应答包，主系联锁机的RS422接口接收备系联锁机的应答包，并将应答包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以建立主系联锁机和备系联锁机之间的数据通信中，其中，所述主系联锁机的RS422接口接收备系联锁机的应答包，具体包括；
主系联锁机判断获取应答包的时间是否在设定时间内；
若是，则主系联锁机对获取的应答包进行数据解析，所述数据解析包括数据头、数据序号、数据和数据包CRC格式；
若否，则舍弃所获取的应答包，主系联锁机重新向备系联锁机发送数据交互请求；
进一步地，在所述主系联锁机对获取的应答包进行数据解析中，具体包括：
判断应答包解析后的数据是否正确；
若是，则主系联锁机获取应答包，建立主系联锁机和备系联锁机之间的数据通信；
若否，则舍弃所获取的应答包，主系联锁机重新向备系联锁机发送数据交互请求。
一种双机热备联锁系统的数据交互系统，包括划分模块和数据交互模块；
划分模块用于主系联锁机将需要热备份的数据分成等长的单元数据包，并保存单元数据包；
数据交互模块用于主系联锁机将单元数据包发送给备系联锁机，备份联锁机中的RS422接口将接收到的单元数据包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以进行主系联锁机和备系联锁机之间的数据交互。
一种计算机可读储存介质，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如上所述的双机热备联锁系统的数据交互方法。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：同一联锁机中至少两个CPU的设置散了传统中采用一个CPU进行处理时的数据处理量，提高了整个数据交互的交互效率；通过设置至少两个CPU和至少两个RS422接口，将CPU与不同RS422接口进行连接，无论是主系联锁机、还是备系联锁机中的CPU都具有了不同的数据获取通道，因此大幅降低CPU丢失数据的风险，同时减少了主系联锁机和备系联锁机之间同一CPU的数据交换量，提高了双机热备联锁系统的数据交互的可靠性和稳定性。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1是一种双机热备联锁系统的数据交互装置的示意图；
图2为一种双机热备联锁系统的数据交互方法的步骤流程图；
图3为主系联锁机和备系联锁机之间的数据传输示意图；
1-主系联锁机，2-备系联锁机。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。
如图1至2所示，一种双机热备联锁系统的数据交互装置，包括主系联锁机1和备系联锁机2，主系联锁机1和备系联锁机2中均至少设置有两个RS422接口，主系联锁机1和备系联锁机2之间通过RS422接口进行数据交互；主系联锁机1和备系联锁机2中均至少设置有两个CPU，在同一个联锁机中，每个CPU的接口分别与至少两个RS422接口连接。
至少两个RS422接口同时工作，当其中一个RS422接口故障时，剩下的RS422接口仍可保证系统的正常工作，RS422接口之间互为冗余，提高了双机热备联锁系统的间数据交互稳定性和可靠性。
同一联锁机中至少设置两个CPU，同时不同CPU分别与同一联锁机中的不同RS422接口进行连接，使得同一CPU能接收到不同RS422接口传输的数据信息，因此改善了传统中同一CPU与同一RS422接口一一对应连接时，由于RS422接口故障，造成的CPU运行不良的缺陷，能够大幅降低CPU丢失数据的风险，同时减少了主系联锁机1和备系联锁机2之间同一CPU的数据交换量，提高了双机热备联锁系统的数据交互的可靠性和稳定性。
如图2和3所示，一种双机热备联锁系统的数据交互方法，同一联锁机包括至少两个RS422接口和至少两个CPU，每个CPU分别与至少两个RS422接口连接，包括如下步骤S1至S2：
S1：主系联锁机1将需要热备份的数据分成等长的单元数据包，并保存单元数据包；
主系联锁机1每次发送一个单元数据包。
S2：主系联锁机1将单元数据包发送给备系联锁机2，备份联锁机中的RS422接口将接收到的单元数据包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以进行主系联锁机1和备系联锁机2之间的数据交互。
通过步骤S1至S2，主系联锁机1与备系联锁机2之间进行数据交换时，通过各自联锁机中的CPU进行数据处理，如果CPU在接收数据的过程中出现中断或者不稳定现象时，将造成CPU最终处理得到的数据出现差错。因此本申请首先设置至少两个CPU对数据进行处理，分散了传统中采用一个CPU进行处理时的数据处理量，提高了整个数据交互的交互效率；然后在每个联锁机上设置至少两个RS422接口，同时RS422接口分别与同一联锁机中的每个CPU进行连接。无论是主系联锁机1、还是备系联锁机2中的CPU都具有了不同的数据获取通道，因此较大程度的提高了CPU接收数据的稳定性和可靠性。
在本申请中，以下以同一个联锁机中设置两个RS422接口和两个CPU，每个CPU的接口分别与两个RS422接口连接，进行详细说明。
如图3所示，一种双机热备联锁系统的数据交互方法，包括如下步骤S100至S400：
S100：主系联锁机1将需要热备份的数据分成等长的单元数据包，并保存单元数据包；
等长的数据包有利于主系联锁机1的发送，以及备系联锁机2的接收和校验。
S200：主系联锁机1向备系联锁机2发送数据交互请求，备系联锁机2中的两个RS422接口将接收到的数据交互请求分别传送到与两个RS422接口连接的两个CPU中，一定时间内等待备系联锁机2应答。
备系联锁机2中的同一CPU可以接收RS422_3和RS422_4传输的数据，当RS422_3和RS422_4中的一个接口发生故障，另一个接口也会将数据准确传输到CPU中，实现了数据交互的稳定性和可靠性。
所述备系联锁机2对接收到的数据交互请求进行数据校验，所述数据校验包括数据头、数据序号、数据和数据包CRC格式。
主系联锁机1等待备系联锁机2应答的时间是可以设置的，当超过应答的设定时间，则主系联锁机1舍弃备系联锁机2发送的应答包，主系联锁机1重新向备系联锁机2发送数据交互请求；当未超过应答的设定时间，进入步骤S300，主系联锁机1对获取的应答包进行数据解析，所述数据解析包括数据头、数据序号、数据和数据包CRC格式。
在主系联锁机1对获取的应答包进行数据解析时，判断应答包解析后的数据是否正确；若是，则主系联锁机1获取应答包，建立主系联锁机1和备系联锁机2之间的数据通信；若否，则舍弃备系联锁机2发送的应答包，主系联锁机1重新向备系联锁机2发送数据交互请求。
S300：主系联锁机1的RS422接口接收备系联锁机2的应答包，并将应答包分别传送到与RS422接口连接的两个CPU中，以建立主系联锁机1和备系联锁机2之间的数据通信。
S400：主系联锁机1将单元数据包发送给备系联锁机2，备份联锁机中的RS422接口将接收到的单元数据包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以进行主系联锁机1和备系联锁机2之间的数据交互。
主系联锁机1针对某一个单元数据包只进行一次单元数据包重复发送；所述备系联锁机2对接收到的单元数据包进行数据校验，依次检查数据头、数据序号、数据长度、数据包CRC，检查通过后按照规定的通信协议进行回复；主系联锁机1收到备系联锁机2回复后，同样按照上述检查数据头、数据序号、数据长度、数据包CRC，然后解析数据内容，如果是备系联锁机2回复说明接收数据正确，主系联锁机1在发送下一包数据；如果备系联锁机2回复说明接收数据错误，主系联锁机1将当前单元数据包在重复向备系联锁机2发送一次，提高了双机热备联锁系统的数据交互稳定性和可靠性。
特别说明的是，无论是数据交互请求、应答包、单元数据包以及对单元数据包的回复，均是在设定时间内完成的，若是超出设定时间后才完成接收，则需要舍弃当前的数据信息，重新发送或获取该数据信息；同时以上数据信息的传递均需要进行数据校验，通过数据检验后方可进行继续使用，否则需要舍弃当前的数据信息，重新发送或获取该数据信息。
在步骤S100至S400的数据交互中，主系联锁机1的其中一个CPU与备系联锁机2的两个CPU分别通过第一触发线连接，备系联锁机2的其中一个CPU与主系联锁机1的两个CPU分别通过第二触发线连接；
主系联锁机1与备系联锁机2之间分别通过第一触发线和第二触发线实现故障检测，检测步骤如下：
当备系联锁机2的两个CPU检测到第一触发线的电平为高电平，主系联锁机1的两个CPU检测到第一触发线的电平为高电平时，主系联锁机1和备系联锁机2均未发送数据；
当备系联锁机2的两个CPU检测到第一触发线的电平为低电平，表示主系联锁机1通过第一触发线向备系联锁机2发送了数据，但是若备系联锁机2未检测到主系联锁机1发送的数据时，则表示主系联锁机1向备系联锁机2发送数据线断开，即T+、T-断开，记录此时故障；
当主系联锁机1的两个CPU检测到第二触发线的电平为低电平，表示备系联锁机2通过第二触发线向主系联锁机1反馈了数据，但是若主系联锁机1未检测到备系联锁机2发送的数据时，则表示备系联锁机2向主系联锁机1发送数据线断开，即R+、R-断开，记录此时故障。
第一触发线对应附图1中的触发线1，第二触发线对应附图1中的触发线2。以上以主系联锁机1和备系联锁机2均设置两个CPU、两个RS422接口来说明主系联锁机1和备系联锁机2之间的数据传输故障检测，当主系联锁机1和备系联锁机2中设置超过两个CPU或者超过两个RS422接口时，主系联锁机1的其中一个CPU与备系联锁机2的多个CPU分别通过第一触发线连接，备系联锁机2的其中一个CPU与主系联锁机1的多个CPU分别通过第一触发线连接，具体检测步骤参考设置主系联锁机1和备系联锁机2均设置两个CPU和两个RS422接口。
对于其他在同一联锁机中设置不同数量的CPU和RS422接口，一个CPU至少与两个RS422接口进行连接，即当设置三个CPU和四个RS422，则每个CPU均需要与2或3或4个RS422进行连接。
对于主系联锁机1和备系联锁机2之间的连接中，两者联锁机之间通过相应的RS422接口连接即可，不对RS422接口进行一一对应设置，当两者联锁机之间的RS422接口数量不相同时，可以适当放弃不相同的RS422接口，被放弃的RS422接口可以作为别的扩展接口进行预留；具体的交互方法参考设置的两个CPU和两个RS422接口。
一种双机热备联锁系统的数据交互系统，其特征在于，包括划分模块和数据交互模块；
划分模块用于主系联锁机1将需要热备份的数据分成等长的单元数据包，并保存单元数据包；
数据交互模块用于主系联锁机1将单元数据包发送给备系联锁机2，备份联锁机中的RS422接口将接收到的单元数据包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以进行主系联锁机1和备系联锁机2之间的数据交互。
一种计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如权利要求4至8任一所述的双机热备联锁系统的数据交互方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双机热备联锁系统的数据交互装置，包括主系联锁机(1)和备系联锁机(2)，其特征在于，主系联锁机(1)和备系联锁机(2)中均至少设置有两个RS422接口，主系联锁机(1)和备系联锁机(2)之间通过RS422接口进行数据交互；
主系联锁机(1)和备系联锁机(2)中均至少设置有两个CPU，在同一个联锁机中，每个CPU的接口分别与至少两个RS422接口连接。
2.根据权利要求1所述的双机热备联锁系统的数据交互装置，其特征在于，同一个联锁机中设置有两个RS422接口和两个CPU，每个CPU的接口分别与两个RS422接口连接。
3.根据权利要求2所述的双机热备联锁系统的数据交互装置，其特征在于，主系联锁机(1)的其中一个CPU与备系联锁机(2)的两个CPU分别通过第一触发线连接，备系联锁机(2)的其中一个CPU与主系联锁机(1)的两个CPU分别通过第二触发线连接；
主系联锁机(1)与备系联锁机(2)之间分别通过第一触发线和第二触发线实现故障检测，检测步骤如下：
当备系联锁机(2)的两个CPU检测到第一触发线的电平为高电平，主系联锁机(1)的两个CPU检测到第一触发线的电平为高电平时，主系联锁机(1)和备系联锁机(2)均未发送数据；
当备系联锁机(2)的两个CPU检测到第一触发线的电平为低电平，备系联锁机(2)未检测到主系联锁机(1)发送的数据时，则记录故障；
当主系联锁机(1)的两个CPU检测到第二触发线的电平为低电平，主系联锁机(1)未检测到备系联锁机(2)发送的数据时，则记录故障。
4.一种双机热备联锁系统的数据交互方法，其特征在于，同一联锁机包括至少两个RS422接口和至少两个CPU，每个CPU分别与至少两个RS422接口连接，包括如下步骤：
主系联锁机(1)将需要热备份的数据分成等长的单元数据包，并保存单元数据包；
主系联锁机(1)将单元数据包发送给备系联锁机(2)，备份联锁机中的RS422接口将接收到的单元数据包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以进行主系联锁机(1)和备系联锁机(2)之间的数据交互。
5.根据权利要求4所述的双机热备联锁系统的数据交互方法，其特征在于，所述在主系联锁机(1)将单元数据包发送给备系联锁机(2)之前，包括：
主系联锁机(1)向备系联锁机(2)发送数据交互请求，备系联锁机(2)中的RS422接口将接收到的数据交互请求分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，一定时间内等待备系联锁机(2)应答；
主系联锁机(1)的RS422接口接收备系联锁机(2)的应答包，并将应答包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以建立主系联锁机(1)和备系联锁机(2)之间的数据通信。
6.根据权利要求5所述的双机热备联锁系统的数据交互方法，其特征在于，在所述主系联锁机(1)向备系联锁机(2)发送数据交互请求，备系联锁机(2)中的RS422接口将接收到的数据交互请求分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，一定时间内等待备系联锁机(2)应答中，具体包括：
所述备系联锁机(2)对接收到的数据交互请求进行数据校验，所述数据校验包括数据头、数据序号、数据和数据包CRC格式。
7.根据权利要求6所述的双机热备联锁系统的数据交互方法，其特征在于，在所述主系联锁机(1)的RS422接口接收备系联锁机(2)的应答包，主系联锁机(1)的RS422接口接收备系联锁机(2)的应答包，并将应答包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以建立主系联锁机(1)和备系联锁机(2)之间的数据通信中，其中，所述主系联锁机(1)的RS422接口接收备系联锁机(2)的应答包，具体包括；
主系联锁机(1)判断获取应答包的时间是否在设定时间内；
若是，则主系联锁机(1)对获取的应答包进行数据解析，所述数据解析包括数据头、数据序号、数据和数据包CRC格式；
若否，则舍弃所获取的应答包，主系联锁机(1)重新向备系联锁机(2)发送数据交互请求。
8.根据权利要求7所述的双机热备联锁系统的数据交互方法，其特征在于，在所述主系联锁机(1)对获取的应答包进行数据解析中，具体包括：
判断应答包解析后的数据是否正确；
若是，则主系联锁机(1)获取应答包，建立主系联锁机(1)和备系联锁机(2)之间的数据通信；
若否，则舍弃所获取的应答包，主系联锁机(1)重新向备系联锁机(2)发送数据交互请求。
9.一种双机热备联锁系统的数据交互系统，其特征在于，包括划分模块和数据交互模块；
划分模块用于主系联锁机(1)将需要热备份的数据分成等长的单元数据包，并保存单元数据包；
数据交互模块用于主系联锁机(1)将单元数据包发送给备系联锁机(2)，备份联锁机中的RS422接口将接收到的单元数据包分别传送到与RS422接口连接的至少两个CPU中，以进行主系联锁机(1)和备系联锁机(2)之间的数据交互。
10.一种计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如权利要求4至8任一所述方法的步骤。
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