CN112764917A - 多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，包括以下步骤：系统初始化时，多单元系统间通过竞争方式从所有子单元中产生主核单元及从核单元；子单元验证其他子单元是否发生本体故障，若验证发生本体故障，则对验证发生本体故障的子单元投否决票；判断各个子单元所得的否决票是否超过预设票数；若超过预设票数，则判定该子单元的状态为故障状态；主核单元判断状态为正常状态的从核单元的数量是否满足系统需求，若满足，则主核单元为从核单元分配任务，若不满足，则报系统故障。在可工作的子单元不小于系统需求数量的前提下，任意子单元故障均不会造成系统停机，保证系统正常工作。

Description

多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法

技术领域

本发明涉及系统运行技术领域，特别涉及多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法。

背景技术

在工程应用中，有可能存在单系统性能(如功率等)不满足要求的情况，目前存在以下几种方法：

(1)提升成本，提升单系统的性能；

(2)采用多单元系统并机运行，指定某个特定单元为唯一“主核”，其他单元为“从核”，由“主核”为“从核”分配任务，各单元采用通信的方式交互，“从核”单向将信息发送至“主核”。

然而，若选用更高性能的单机系统，因系统性价比的非线性，有可能造成系统成本上升。若选用多单元系统，需指定主从关系，一旦主核失效，其他从核即使无异常，系统也不能正常工作；而且，多单元系统中，所有从核的信息只汇总至主核，主核对于从核运行是否异常及所发信息是否正确无其他判断手段，各核心运行正常与否的置信度无法得到保障与检验。

发明内容

为此，需要提供一种多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，解决现有多单元系统并机运行中，如果主核单元出现故障时，系统无法正常工作的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，包括以下步骤：

系统初始化时，多单元系统间通过竞争方式从所有子单元中产生主核单元及从核单元，所述主核单元用于分配任务，所述从核单元用于执行子任务；

子单元验证其他子单元是否发生本体故障，若验证发生本体故障，则对验证发生本体故障的子单元投否决票；

判断各个子单元所得的否决票是否超过预设票数；

若超过预设票数，则判定该子单元的状态为故障状态，若未超过预设票数，则判定该子单元的状态为正常状态；

主核单元判断状态为正常状态的从核单元的数量是否满足系统需求，若满足，则主核单元为从核单元分配任务，若不满足，则报系统故障。

进一步优化，所述步骤“多单元系统间通过竞争方式从所有子单元中产生主核单元及从核单元”具体包括以下步骤：

根据竞争算法产生各个子单元的多个特征值；

根据子单元的各个特征值的不同权重，计算得到各个子单元的竞争值；

选择竞争值最大的子单元作为主核单元，其他子单元为从核单元。

进一步优化，所述子单元包括特征值K1、K2、K3及K4；

所述步骤“根据竞争算法产生各个子单元的多个特征值”具体包括以下步骤：

判断子单元是否为编号最大的子单元，若是，则该子单元的特征值K1为1，若否，则该子单元的特征值K1为0；

判断子单元在上一次竞争中的竞争值是否最大，若是，则该子单元的特征值K2为0，若否，则该子单元的特征值K2为1；

判断子单元在竞争中所有子单元的性能排名，根据子单元的性能排名，确定该子单元的特征值K3，所述子单元的性能排名越靠前，则所述子单元的特征值K3越大；

判断各个子单元的状态，若子单元的状态为正常状态，则该子单元的特征值K4为1，若子单元的状态为故障状态，则该子单元的特征值K4为0。

进一步优化，所述步骤“根据子单元的各个特征值的不同权重，计算得到各个子单元的竞争值”具体包括以下步骤：

根据子单元的特征值K1的权重为1、特征值K2的权重为2、特征值K3的权重为4及特征值K4的权重为2ⁿ⁺¹，计算得到各个子单元的竞争值Z＝K1+(K2*2)+(K3*4)+(K4*2ⁿ⁺¹)。

进一步优化，所述步骤“子单元验证其他子单元是否发生本体故障”具体包括以下步骤：

各个子单根据通讯秘钥进行解析得到秘钥解析结果，并将秘钥解析结果发送到总线上；

子单元监听总线上其他子单元发送的秘钥解析结果；

子单元判断其他子单元发送的秘钥解析结果与自身解析的秘钥解析结果是否一致；

若不一致，则判断与自身解析的秘钥解析结果不一致的子单元发生本体故障；

若一致，则判断与自身解析的秘钥解析结果一致的子单元未发生本体故障。

进一步优化，还包括以下步骤：

预设周期时间结束后，重新对所有的子单元进行通过竞争方式选择出新的主核单元及从核单元。

进一步优化，还包括以下步骤：

子单元检测自身运行是否正常，若不正常，则对自身投否决票；

当判断子单元为自身投否决票时，则判定该子单元的状态为故障状态。

进一步优化，所述步骤“判断各个子单元所得的否决票是否超过预设票数”之后还包括以下步骤：

当判断子单元所得的否决票未超过预设票数时，则判定为该子单元投否决票的子单元的状态为故障状态。

区别于现有技术，上述技术方案，当系统初始化后，通过竞争方式从多个子单元中产生用于分配任务主核单元及用于执行任务的从核单元；所有的子单元对其他子单元进行验证其是否发生本体故障，若验证发生本体故障，则为该子单元投否决票，否则投赞成票；然后判断各个子单元所得的否决票是否超过预设票数，当超过预设票数时，则判定该子单元的状态为故障状态，否则判定该子单元的状态为正常状态，主核单元判断状态为正常状态的从核单元的数量是否满足系统需求，若满足，则主核单元为从核单元分配任务，若不满足，则报系统故障。各个子单元之间无指定的主从关系，通过竞争的方式选择出主核单元及从核单元，在可工作的子单元不小于系统需求数量的前提下，任意子单元故障均不会造成系统停机，而若竞争出的主核单元出现故障时，可以动态更新产生新的主核单元，保证系统正常工作；同时较于采用更高性能的单机系统，系统成本较低。

附图说明

图1为背景技术所述；

图2为具体实施方式所述。

附图标记说明：

101、存储模块，

102、通讯模块……。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图x，本实施例提供了一种多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，包括以下步骤：

步骤S110：系统初始化时，多单元系统间通过竞争方式从所有子单元中产生主核单元及从核单元，所述主核单元用于分配任务，所述从核单元用于执行子任务；在系统初始化状态下，多单元系统的各个子单元处于同等关系，并无指定的主核及从核，当系统初始化过程中，多单元系统间，通过竞争方式产生用于分配任务的主核单元及执行任务的从核单元。

步骤S120：子单元验证其他子单元是否发生本体故障，子单元对其他子单元的运行状态进行监听，验证其他子单元是否发生本体故障，即监听其他子单元是否丧失信息处理及判断能力。

若验证发生本体故障，则执行步骤S131：对验证发生本体故障的子单元投否决票；而若验证未发生本体故障，则执行步骤S132：对验证未发生本体故障的子单元投赞成票；

执行步骤S140：判断各个子单元所得的否决票是否超过预设票数；

若超过预设票数，则执行步骤S151：判定该子单元的状态为故障状态，若未超过预设票数，则执行步骤S152：判定该子单元的状态为正常状态；

步骤S160：主核单元判断状态为正常状态的从核单元的数量是否满足系统需求，若满足，则执行步骤S171：主核单元为从核单元分配任务，若不满足，则执行步骤S172：报系统故障。

所有子单元参与，对每一个子单元的运行状态发起投票，所有的子单元之间信息进行交互，相互公开，所有从核单元可以监听主核单元的信息，并具有否决权，当从核单元对主核单元投的否决票超过预设票数时，则可以判断主核单元出现故障，则系统可以及时停机，避免主核单元因特定失效处于故障后，无法甄别自身已处于故障状态的情况，进而对系统造成错误的任务分配。在可工作的子单元不小于系统需求数量的前提下，任意子单元故障均不会造成系统停机，而若竞争出的主核单元出现故障时，可以动态更新产生新的主核单元，保证系统正常工作；同时较于采用更高性能的单机系统，系统成本较低。

在本实施例中，所述步骤“多单元系统间通过竞争方式从所有子单元中产生主核单元及从核单元”具体包括以下步骤：

根据竞争算法产生各个子单元的多个特征值；

根据子单元的各个特征值的不同权重，计算得到各个子单元的竞争值；

选择竞争值最大的子单元作为主核单元，其他子单元为从核单元。

每个子单元根据特征的竞争算法得到多个特征值，并对子单元的各个特征值进行附加不同的权重，然后，根据子单元的各个特征值的权重进行计算得到各个子单元的竞争值，选择竞争值最大的子单元作为主核单元，其他子单元作为从核单元。其中，所述子单元包括特征值K1、K2、K3及K4；

所述步骤“根据竞争算法产生各个子单元的多个特征值”具体包括以下步骤：

判断子单元是否为编号最大的子单元，若是，则该子单元的特征值K1为1，若否，则该子单元的特征值K1为0；

判断子单元在上一次竞争中的竞争值是否最大，若是，则该子单元的特征值K2为0，若否，则该子单元的特征值K2为1；

判断子单元在竞争中所有子单元的性能排名，根据子单元的性能排名，确定该子单元的特征值K3，所述子单元的性能排名越靠前，则所述子单元的特征值K3越大；本实施例中，子单元的性能越好，其性能排名越靠前，

判断各个子单元的状态，若子单元的状态为正常状态，则该子单元的特征值K4为1，若子单元的状态为故障状态，则该子单元的特征值K4为0。

通过调整特征值K3的定义可以对系统的主核单元的性能进行引导，本实施例中，选用最优性能的子单元作为主核单元，在其他实施例中，也可以选择性能最差的子单元作为主核单元，或者选择性能一般的子单元作为主核单元，而通过特征值K2进行平均每子单元工作量，避免单一子单元长期作为主核单元引起的性能早衰，成为系统的短板。同时，通过特征值K4，可以避免选择出现故障的子单元作为主核单元，从而选择运行状态为正常状态的子单元作为主核单元。具体的，所述步骤“根据子单元的各个特征值的不同权重，计算得到各个子单元的竞争值”具体包括以下步骤：

根据子单元的特征值K1的权重为1、特征值K2的权重为2、特征值K3的权重为4及特征值K4的权重为2ⁿ⁺¹，计算得到各个子单元的竞争值Z＝K1+(K2*2)+(K3*4)+(K4*2ⁿ⁺¹)。其中，n为子单元的总单元数。根据不同特征值的性质，赋予不同特征值的权重，如需选用运行状态为正常状态的子单元，故对于表示运行状态的特征值K4，其权重设为2ⁿ⁺¹，可以避免选择出现故障的子单元作为主核单元，同时考虑到子单元的性能对整个系统的影响，故可以根据需要选择相应性能的子单元作为主核单元，进行根据各个子单元的各个特征值的权重，进行计算得到竞争值Z，选择竞争值Z最大的子单元作为主核单元，而其他子单元作为从核单元。

在本实施例中，所述步骤“子单元验证其他子单元是否发生本体故障”具体包括以下步骤：

各个子单根据通讯秘钥进行解析得到秘钥解析结果，并将秘钥解析结果发送到总线上；

子单元监听总线上其他子单元发送的秘钥解析结果；

子单元判断其他子单元发送的秘钥解析结果与自身解析的秘钥解析结果是否一致；

若不一致，则判断与自身解析的秘钥解析结果不一致的子单元发生本体故障；

若一致，则判断与自身解析的秘钥解析结果一致的子单元未发生本体故障。

通过验证各个子单元是否能够按照预设的算法进行执行操作，进行判断子单元是否发生本体故障，即判断子单元是否丧失信息处理及判断能力，故对所有的子单元设有通讯秘钥，然后各个子单元根据秘钥算法进行对通讯秘钥进行解析得到秘钥解析结果，然后将秘钥解析结果发送到总线，子单元可以通过总线监听到其他子单元的秘钥解析结果，通过秘钥进行验证各个子单元是否能够按照预设算法执行操作。在系统运行的过程中，所有子单元实时对其他子单元的秘钥解析结果进行监听，子单元对除自身以外的其他子单元的秘钥解析结果进行分析，判断其他子单元的秘钥解析结果是否与自身解析出的秘钥解析结相同，若相同，则认定该子单元能够按照预设算法进行执行操作，并未出现本体故障，若不相同，则认定该子单元不能预设算法执行操作，出现本体故障；所有的子单元均参与到投票中，逐个对每一个子单元的运行状态进行投票，若认定子单元出现本体故障，则对该子单元投否决票，如子单元A经过验证子单元B的秘钥解析结果与自身秘钥解析结果不同，则子单元A在对子单元B投票时，投否决票，若认定子单元未出现本体故障，则对该子单元投赞成票，如子单元A经过验证子单元C的秘钥解析结果与自身解析结果一致，则子单元A在对子单元B投票时，投赞成票，而当子单元得到的否决票超过预设票数时，则判定该子单元的运行状态为故障状态，其中，预设票数可以为所有子单元的总单元数的一半，也可以是总单元数的三分之一。

其中，子单元还对自身的运行状态进行验证，还包括以下步骤：

子单元检测自身运行是否正常，若不正常，则对自身投否决票；

当判断子单元为自身投否决票时，则判定该子单元的状态为故障状态。

所有子单元均对自身进行投票，检测自身运行是否正常，若正常则投赞成票，而若检测自身运行不正常时，则对自身投否决票，而当子单元对自身进行投否决票时，则直接判定该子单元的运行状态为故障状态。

在本实施例中，为了可以使子单元获知自身处于故障，可以及时停机，避免对系统造成影响，所述步骤“判断各个子单元所得的否决票是否超过预设票数”之后还包括以下步骤：

当判断子单元所得的否决票未超过预设票数时，则判定为该子单元投否决票的子单元的状态为故障状态。

所有的从核单元的信息通过总线公开，当某一个从核单元因自身失效而无法根据预设算法进行解析得到正确的秘钥解析结果，进而对其他子单元做出错误投票时，可以通过其他若干个从核单元的投票情况获知自身处于故障状态，即若子单元D验证子单元E出现本体故障，故对子单元E投否决票，而最终判定中，子单元E所得的否决票为超过预设票数，即判定子单元E的运行状态为正常状态，则判定子单元D无法根据预设算法进行执行操作，即判定子单元D的运行状态为故障状态，使得子单元D可以及时获知自身处于故障，及时对子单元D进行停机，避免子单元D对整个系统造成影响。

还本实施例中，还包括以下步骤：

预设周期时间结束后，重新对所有的子单元进行通过竞争方式选择出新的主核单元及从核单元。

其中，在系统运行的过程中，子单元的特征值会发生变化，如性能、故障状态均会发生变化，为了选择最适合的子单元作为主核单元，在系统运行一定预设周期时间后，更新各个子单元的特征值K1、K2、K3及K4。如上周期中需要选择性能最优的子单元作为主核单元，则在下一周期中，需要选择性能最差的子单元作为主核单元，则需要对特征值K3进行更新，如子单元在上一轮中被选择为主核单元，则在下一周期中，需要对其的特征值K2进行更新，如子单元的上一周期的运行状态为正常状态，而在下一运行周期中，其运行状态变为故障装填，则需要对其特征值K4进行更新，如上一周期中编号最大的子单元出现了故障进而停机，而在下一周期中，需要重新判定编号最大的子单元，并对其特征值K1进行更新，通过定期对子单元的特征值进行更新，从而重新进行竞争产生新的主核单元及从核单元，不但可以避免某一子单元长时间作为主核单元运行，出现早衰对整个系统造成影响，同时可以选择出最适合当前周期中的系统运行的子单元作为主核单元，使得系统运行最优。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，其特征在于，包括以下步骤：

系统初始化时，多单元系统间通过竞争方式从所有子单元中产生主核单元及从核单元，所述主核单元用于分配任务，所述从核单元用于执行子任务；

子单元验证其他子单元是否发生本体故障，若验证发生本体故障，则对验证发生本体故障的子单元投否决票；

判断各个子单元所得的否决票是否超过预设票数；

若超过预设票数，则判定该子单元的状态为故障状态，若未超过预设票数，则判定该子单元的状态为正常状态；

主核单元判断状态为正常状态的从核单元的数量是否满足系统需求，若满足，则主核单元为从核单元分配任务，若不满足，则报系统故障。

2.根据权利要求1所述多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，其特征在于，所述步骤“多单元系统间通过竞争方式从所有子单元中产生主核单元及从核单元”具体包括以下步骤：

根据竞争算法产生各个子单元的多个特征值；

根据子单元的各个特征值的不同权重，计算得到各个子单元的竞争值；

选择竞争值最大的子单元作为主核单元，其他子单元为从核单元。

3.根据权利要求2所述多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，其特征在于，所述子单元包括特征值K1、K2、K3及K4；

所述步骤“根据竞争算法产生各个子单元的多个特征值”具体包括以下步骤：

判断子单元是否为编号最大的子单元，若是，则该子单元的特征值K1为1，若否，则该子单元的特征值K1为0；

判断子单元在上一次竞争中的竞争值是否最大，若是，则该子单元的特征值K2为0，若否，则该子单元的特征值K2为1；

判断子单元在竞争中所有子单元的性能排名，根据子单元的性能排名，确定该子单元的特征值K3，所述子单元的性能排名越靠前，则所述子单元的特征值K3越大；

判断各个子单元的状态，若子单元的状态为正常状态，则该子单元的特征值K4为1，若子单元的状态为故障状态，则该子单元的特征值K4为0。

4.根据权利要求3所述多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，其特征在于，所述步骤“根据子单元的各个特征值的不同权重，计算得到各个子单元的竞争值”具体包括以下步骤：

根据子单元的特征值K1的权重为1、特征值K2的权重为2、特征值K3的权重为4及特征值K4的权重为2ⁿ⁺¹，计算得到各个子单元的竞争值Z＝K1+(K2*2)+(K3*4)+(K4*2ⁿ⁺¹)。

5.根据权利要求1所述多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，其特征在于，所述步骤“子单元验证其他子单元是否发生本体故障”具体包括以下步骤：

各个子单根据通讯秘钥进行解析得到秘钥解析结果，并将秘钥解析结果发送到总线上；

子单元监听总线上其他子单元发送的秘钥解析结果；

子单元判断其他子单元发送的秘钥解析结果与自身解析的秘钥解析结果是否一致；

若不一致，则判断与自身解析的秘钥解析结果不一致的子单元发生本体故障；

若一致，则判断与自身解析的秘钥解析结果一致的子单元未发生本体故障。

6.根据权利要求1所述多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，其特征在于，还包括以下步骤：

预设周期时间结束后，重新对所有的子单元进行通过竞争方式选择出新的主核单元及从核单元。

7.根据权利要求1所述多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，其特征在于，还包括以下步骤：

子单元检测自身运行是否正常，若不正常，则对自身投否决票；

当判断子单元为自身投否决票时，则判定该子单元的状态为故障状态。

8.根据权利要求1所述多单元系统间无主从并机运行与任务协同方法，其特征在于，所述步骤“判断各个子单元所得的否决票是否超过预设票数”之后还包括以下步骤：

当判断子单元所得的否决票未超过预设票数时，则判定为该子单元投否决票的子单元的状态为故障状态。

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