CN112468212A - 一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统 - Google Patents
一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,包括用于提供对卫通天线的持续指向控制的伺服控制模块,用于用户远程或本地查看伺服系统的运行状态的应用模块,用于提供应用模块请求在主备机之间的路由以及用于冗余控制的冗余控制模块,用于提供所述应用模块对应的接口应用接口模块和用于提供所述伺服系统与硬件的接口的设备接口模块。本发明采用了软件分层设计形式降低功能间耦合,增强软件扩展能力,采用多机热备份的冗余设计增强设备的可用性,采用软件开机自启、守护进程、进程监控等方式提高软件可用性,并且核心模块不包含图形用户界面,实现了图形用户界面和核心功能的单机级分离,提高了核心模块的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及程序控制技术领域,具体涉及一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统。
背景技术
卫通天线伺服系统软件是测控系统中重要的组成部分,承担着当目标进入天线范围后,控制天线对目标进行捕获,并以一定的跟踪精度连续跟踪目标,从而以最大接收增益可靠的接收目标信号的工作。如果伺服系统软件工作出现中断,则天线将无法正确指向目标,进而无法接收到目标信号,导致整个测控站工作中断。
对于全天候无人值守测控站的伺服系统软件,其主要有三大特点。第一,软件需要24*7全天候不间断提供对卫通天线的指向控制服务,不能出现服务中断,否则将导致整个测控站不可用;第二,测控站在部署完成后,将退出所有操作人员,所以,无法及时在软件停止服务后进行人工干预;第三,无人值守站,意味着用户并不需要本地的伺服系统软件人机交互界面(GUI)。
目前的伺服系统软件,基本上是采用PC端桌面应用程序的形式,主要有如下缺点:第一,自恢复性差,软件退出后不容易自动恢复到退出前的状态;第二,可靠性差,软件带GUI,而GUI通常会占用计算机系统性能,且在长期运行的情况下容易奔溃;第三,异地操作困难,PC端桌面程序,除非进行远程桌面控制,否则无法进行异地操作;第四,扩展性差,随着物联网技术的发展,很多设备逐渐支持移动端、网页端等对其的控制,而PC端桌面程序无法支持对这些功能的扩展。
发明内容
本发明是为了解决伺服系统软件在全天候无人值守测控站的可用性差的问题,采用了软件分层设计形式降低功能间耦合,增强软件扩展能力,采用多机热备份的冗余设计增强设备的可用性,采用软件开机自启、守护进程、进程监控等方式提高软件可用性,并且核心模块不包含图形用户界面,实现了图形用户界面和核心功能的单机级分离,提高了核心模块的可靠性。本发明综合从设备层面、软件架构层面,提供了一个高可用解决方案,实现伺服系统软件在全天候无人值守测控站的高可用性。
本发明提供一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,包括:
伺服控制模块:用于提供对卫通天线的持续指向控制,包括用于卫通天线指向计算及下发的伺服控制核心模块、用于卫通天线状态上报的状态上报模块、用于数据接收的数据接收模块和用于记录的存盘和日志模块;
应用模块:用于用户远程或本地查看伺服系统的运行状态,并向伺服控制模块和冗余控制模块发送控制指令;
冗余控制模块:用于提供应用模块请求在主备机之间的路由以及冗余控制,包括基于多机热备份的主备机控制模块和心跳监测模块;
应用接口模块:用于提供应用模块对应的接口,并将应用模块中不同类型终端的访问转化为伺服控制模块和冗余控制模块可以理解的格式,实现应用模块的水平扩展;
设备接口模块:用于提供伺服系统与硬件的接口。
本发明所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,作为优选方式,伺服控制模块还包括:
守护进程:用于启动、拉起、监视、备份和同步伺服控制核心模块,守护进程是伺服控制核心模块的父进程,守护进程在服务器开机时启动直至服务器关机关闭,守护进程启动后随即启动伺服控制核心模块,守护进程在收到伺服控制核心模块异常退出时发出的SIGCHLD信号后拉起伺服控制核心模块,同时将退出的伺服控制核心模块的状态数据同步到新的进程中。
本发明所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,作为优选方式,应用模块支持远程或本地的命令行工具,工具为手机App、Web浏览器、PC应用程序。
本发明所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,作为优选方式,伺服系统安装在服务器上,服务器包括主机和若干备机,备机是主机的热备份;
主备机控制模块用于过滤应用模块请求包,根据当前主机和备机状态将请求路由到当前主机。
本发明所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,作为优选方式,主备机控制模块用于根据心跳监测模块的数据,判断当前服务器为主机或是备机,实现主机和备机的自动切换。
本发明所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,作为优选方式,心跳监测模块用于监视对方主机是否运行且将主机的工作状态向备机播送,使备机状态时刻保持与主机相同。
本发明所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,作为优选方式,服务器为Linux服务器。
本发明所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,作为优选方式,设备接口模块接口形式为RS422串口、CPCI总线驱动接口、VPX总线接口或网络通信的TCP/协议栈接口。
本发明所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,作为优选方式,伺服系统的升级更新方法是:先更新备机上的伺服系统,然后由冗余控制模块发送指令使备机变为主机,最后再更新当前备机的伺服系统。
本发明所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服软件架构,其软件是运行于Linux服务器上的非GUI软件,架构包括应用模块、冗余控制模块、应用接口模块、伺服控制模块、设备接口模块,用于监控卫通天线并与其他分系统进行交互。
应用模块支持但不限于手机App、Web浏览器、PC应用程序、远程或本地的命令行工具;
冗余控制模块包括基于多机热备份的主备机控制模块和心跳监测模块,用于提供应用模块请求在主备机之间的路由功能以及冗余控制功能;
应用接口模块提供了对应用模块的接口,该层在设计时应易于水平扩展;
伺服控制模块是该架构中的核心业务模块所在层次,主要实现伺服控制的核心业务(如天线指向计算、下发),以及状态上报、数据接收、存盘、日志等功能,同时,该层采用可以随操作系统开机启动的守护进程对伺服控制核心模块进程进行监视和状态备份,一旦发现核心模块进程退出,立即重新拉起该进程,并更新其状态到进程退出之前;
设备接口层提供软件与硬件设备的接口,如串口(RS422)、CPCI总线驱动接口、VPX总线接口,以及网络通信的TCP/协议栈接口。
本发明具有以下优点:
(1)本发明层次清晰,不同的层次采用接口进行隔离,降低耦合性;
(2)本发明采用功能单一、稳定可靠的守护进程监视功能复杂的伺服控制核心模块,可以将异常退出的核心模块进程重启并恢复状态,具有高的自恢复性;
(3)本发明的核心模块不包含GUI,而将GUI功能提升到应用模块,以手机App、web浏览器等丰富的形式向用户提供,实现了GUI和核心功能的单机级分离,提高了核心模块的可靠性;
(4)本发明应用模块的设计,支持了多路、异地操作;
(5)本发明应用模块和应用接口模块的设计,易于软件向多终端支持扩展,提高了软件的扩展性;
(6)本发明可以实现不中断服务的情况下对软件进行升级。
附图说明
图1为一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统实施例1架构图;
图2为一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统实施例2-3架构图;
图3为一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统实施例2-3双机热备份结构图;
图4为一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统实施例2-3守护进程与伺服控制核心模块进程之间关系图;
图5为一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统软件实施例2-3启动流程图。
附图标记:
100、伺服控制模块;110、伺服控制核心模块;120、状态上报模块;130、数据接收模块;140、存盘和日志模块;150、守护进程;200、应用模块;300、冗余控制模块;310、主备机控制模块;320、心跳监测模块;400、应用接口模块;500、设备接口模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示,一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,包括:
伺服控制模块100:用于提供对卫通天线的持续指向控制,包括用于卫通天线指向计算及下发的伺服控制核心模块110、用于卫通天线状态上报的状态上报模块120、用于数据接收的数据接收模块130和用于记录的存盘和日志模块140;
应用模块200:用于用户远程或本地查看伺服系统的运行状态,并向伺服控制模块100和冗余控制模块300发送控制指令;
冗余控制模块300:用于提供应用模块200请求在主备机之间的路由以及冗余控制,包括基于多机热备份的主备机控制模块310和心跳监测模块320;
应用接口模块400:用于提供应用模块200对应的接口,并将应用模块200中不同类型终端的访问转化为伺服控制模块100和冗余控制模块300可以理解的格式,实现应用模块200的水平扩展;
设备接口模块500:用于提供伺服系统与硬件的接口。
实施例2
如图2-图5所示,一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,包括:
伺服控制模块100:用于提供对卫通天线的持续指向控制,包括用于卫通天线指向计算及下发的伺服控制核心模块110、用于卫通天线状态上报的状态上报模块120、用于数据接收的数据接收模块130和用于记录的存盘和日志模块140;还包括守护进程150:用于启动、拉起、监视、备份和同步伺服控制核心模块110,守护进程150是伺服控制核心模块110的父进程,守护进程150在服务器开机时启动直至服务器关机关闭,守护进程150启动后随即启动伺服控制核心模块110,守护进程150在收到伺服控制核心模块110异常退出时发出的SIGCHLD信号后拉起伺服控制核心模块110,同时将退出的伺服控制核心模块110的状态数据同步到新的进程中。
应用模块200:用于用户远程或本地查看伺服系统的运行状态,并向伺服控制模块100和冗余控制模块300发送控制指令;应用模块200支持远程或本地的命令行工具,工具为手机App、Web浏览器、PC应用程序。
冗余控制模块300:用于提供应用模块200请求在主备机之间的路由以及冗余控制,包括基于多机热备份的主备机控制模块310和心跳监测模块320;主备机控制模块310用于过滤应用模块200请求包,根据当前主机610和备机620状态将请求路由到当前主机610;主备机控制模块310用于根据心跳监测模块320的数据,判断当前服务器;600为主机610或是备机620,实现主机610和备机620的自动切换;:心跳监测模块320用于监视对方主机610是否运行且将主机610的工作状态向备机620播送,使备机620状态时刻保持与主机610相同;
应用接口模块400:用于提供应用模块200对应的接口,并将应用模块200中不同类型终端的访问转化为伺服控制模块100和冗余控制模块300可以理解的格式,实现应用模块200的水平扩展;
设备接口模块500:用于提供伺服系统与硬件的接口;设备接口模块500接口形式为RS422串口、CPCI总线驱动接口、VPX总线接口或网络通信的TCP/协议栈接口;
伺服系统安装在服务器600上,服务器600包括主机610和若干备机620,备机620是主机610的热备份;
伺服系统的升级更新方法是:先更新备机620上的伺服系统,然后由冗余控制模块300发送指令使备机620变为主机610,最后再更新当前备机620的伺服系统。
实施例3
如图2-图5所示的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,该发明所述架构包括伺服控制模块100、应用模块200、冗余控制模块300、应用接口模块400、设备接口模块500,用于监控卫通天线并与其他分系统进行交互。其中应用模块200运行于外部终端,终端硬件包括但不限于PC机、智能手机、其他智能移动和非移动终端设备。伺服控制模块100、冗余控制模块300、应用接口模块400、设备接口模块500打包运行于测控站本地的2~n台Linux服务器600之上(多台机器某一时刻只有一台为主机610,其他为热备份620)。
伺服控制模块100是该架构中的核心业务模块所在层次,主要实现伺服控制的核心业务(如天线指向计算、下发),以及状态上报、数据接收、存盘、日志等功能,同时,该层采用可以随操作系统开机启动的守护进程150对伺服控制核心模块进程进行监视和状态备份,一旦发现核心模块进程退出,立即重新拉起该进程,并更新其状态到进程退出之前。
应用模块200支持但不限于手机App、Web浏览器、PC应用程序、远程或本地的命令行工具,用户可以通过下载安装手机App、PC端应用程序或者直接在浏览器中输入地址来查看伺服系统软件的运行状态,并向伺服系统软件发送控制指令。
冗余控制模块300包括基于多机热备份的主备机控制模块310和心跳监测模块320,用于提供应用模块200请求在主备机之间的路由功能以及冗余控制功能。具体实现在对图3的描述中进行解释。
应用接口模块400提供了对应用模块200的接口,该层为应用模块200与伺服控制模块100的适配器,主要将应用模块200中不同类型终端的访问转化为伺服控制模块100可以理解的格式,实现应用模块200的水平扩展;
设备接口模块500提供软件与硬件设备的接口,如串口(RS422)、CPCI总线驱动接口、VPX总线接口,以及网络通信的TCP/协议栈接口。
图3所示为冗余控制模块300进行双机热备份的结构图。冗余控制模块300主要包括主备机控制模块310和心跳监测模块320,心跳监测模块320监视对方主机610是否运行,并且将主机610的工作状态向备机620播送,使备机620状态时刻保持与主机610相同。主备机控制模块310实现两个功能,第一,过滤应用模块200请求包,根据当前主备机620状态将请求路由到所有服务器600的主机610,第二,根据心跳监测模块320的数据,判断当前服务器600应为主机610或是备机620,实现主备机620的自动切换。
图4所示为守护进程150与伺服控制核心模块进程之间关系图。守护进程150设置为开机启动,其生命周期将贯穿于服务器600开机到关机的整个生存期内。守护进程150由操作系统启动后,将会启动其子进程——伺服控制核心模块进程。伺服模块核心进程在退出时,会向其父进程——守护进程150发出SIGCHLD信号,守护进程150收到该信号后,会立即拉起伺服控制核心模块进程,同时,将以退出的伺服控制核心进程的状态数据同步到新的进程中,实现程序的自恢复。
图5所示软件启动流程图。首先服务器600开机,服务器600操作系统启动。待服务器600操作系统的init进程启动后,会拉起配置于其下的多个守护进程,其中就包括本发明所述的守护进程150。守护进程150在启动后,会拉起伺服控制核心模块进程并同步其关键参数到守护进程150中并进行持久化处理。伺服控制核心模块退出时,会向其父进程——守护进程150发出信号,守护进程150立即重新拉起一个伺服控制核心模块,并同步旧的进程的状态数据到新的进程中。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,其特征在于:包括:
伺服控制模块(100):用于提供对卫通天线的持续指向控制,包括用于所述卫通天线指向计算及下发的伺服控制核心模块(110)、用于所述卫通天线状态上报的状态上报模块(120)、用于数据接收的数据接收模块(130)和用于记录的存盘和日志模块(140);
应用模块(200):用于用户远程或本地查看伺服系统的运行状态,并向所述伺服控制模块(100)和所述冗余控制模块(300)发送控制指令;
冗余控制模块(300):用于提供所述应用模块(200)请求在主备机之间的路由以及冗余控制,包括基于多机热备份的主备机控制模块(310)和心跳监测模块(320);
应用接口模块(400):用于提供所述应用模块(200)对应的接口,并将所述应用模块(200)中不同类型终端的访问转化为所述伺服控制模块(100)和所述冗余控制模块(300)可以理解的格式,实现所述应用模块(200)的水平扩展;
设备接口模块(500):用于提供所述伺服系统与硬件的接口。
2.根据权利要求1所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,其特征在于:
所述伺服控制模块(100)还包括:
守护进程(150):用于启动、拉起、监视、备份和同步所述伺服控制核心模块(110),所述守护进程(150)是所述伺服控制核心模块(110)的父进程,所述守护进程(150)在所述服务器开机时启动直至所述服务器关机关闭,所述守护进程(150)启动后随即启动所述伺服控制核心模块(110),所述守护进程(150)在收到所述伺服控制核心模块(110)异常退出时发出的SIGCHLD信号后拉起所述伺服控制核心模块(110),同时将退出的所述伺服控制核心模块(110)的状态数据同步到新的进程中。
3.根据权利要求1所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,其特征在于:所述应用模块(200)支持远程或本地的命令行工具,所述工具为手机App、Web浏览器、PC应用程序。
4.根据权利要求1所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,其特征在于:
所述伺服系统安装在服务器(600)上,所述服务器(600)包括主机(610)和若干备机(620),所述备机(620)是所述主机(610)的热备份;
所述主备机控制模块(310)用于过滤所述应用模块(200)请求包,根据当前所述主机(610)和所述备机(620)状态将请求路由到当前所述主机(610)。
5.根据权利要求4所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,其特征在于:所述主备机控制模块(310)用于根据所述心跳监测模块(320)的数据,判断当前所述服务器(600)为所述主机(610)或是所述备机(620),实现所述主机(610)和所述备机(620)的自动切换。
6.根据权利要求4所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,其特征在于:所述心跳监测模块(320)用于监视对方所述主机(610)是否运行且将所述主机(610)的工作状态向所述备机(620)播送,使所述备机(620)状态时刻保持与所述主机(610)相同。
7.根据权利要求4所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,其特征在于:所述服务器(600)为Linux服务器。
8.根据权利要求1所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,其特征在于:所述设备接口模块(500)接口形式为RS422串口、CPCI总线驱动接口、VPX总线接口或网络通信的TCP/协议栈接口。
9.根据权利要求1所述的一种全天候无人值守测控站的高可用伺服系统,其特征在于:所述伺服系统的升级更新方法是:先更新所述备机(620)上的所述伺服系统,然后由所述冗余控制模块(300)发送指令使所述备机(620)变为所述主机(610),最后再更新当前所述备机(620)的所述伺服系统。
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