CN114338267B - 多管理节点的维护方法、装置、设备、总线网络及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了多管理节点的维护方法、装置、设备、宽带现场总线网络及介质。其中，管理节点在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。终端节点每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。通过上述方法，实现了宽带现场总线网络的优化，提高了网络故障的处理效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及网络通信技术，尤其涉及一种多管理节点的维护方法、装置、设备、宽带现场总线网络及介质。
背景技术
宽带现场总线网络中，通常设置一个管理节点和多个终端节点，由管理节点对宽带现场总线网络中的通信资源进行统一调度，保证各终端节点有序通信。为了保证网络高可用性，一般会设置多个管理节点，实现在当前使用的管理节点出现故障时，能够快速确定出新的管理节点，也即执行主备切换操作。
现有技术在进行主备切换时，主要采用竞争机制或者协商机制，竞争机制基于物理层信号特征实现网络中管理节点的竞争选择，当需要确定新的管理节点时，网络中所有终端节点都采用广播方式发送竞争报文，基于电路仲裁机制确定网络中的管理节点；协商机制通过网络协议交互，确认主用管理节点和备用管理节点，以及可能存在的多个备用管理节点，通过在协议报文中的标识，确定节点角色，这样一旦主用管理节点故障，或者出现链路变化时，各备用管理节点通过交互协商报文，结果确认新的主用管理节点。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术的缺陷为：在确定新的管理节点的过程中，无论是采用竞争机制还是协商机制，均会由于发送协商报文或竞争报文而牺牲网络数据带宽性能，进而会在主备切换过程中，导致网络稳定收敛变慢，同时，也会影响时钟同步性能。
发明内容
本发明实施例提供了一种多管理节点的维护方法、装置、设备、宽带现场总线网络及介质，以实现总线网络的优化，提高网络故障的处理效率，增强网络的稳定性、确定性和实时性。
第一方面，本发明实施例提供了一种多管理节点的维护方法，由挂载在宽带现场总线上的管理节点执行，其中，该方法包括：
在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；
根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储；
其中，各终端节点用于在所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
进一步地，根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，包括：
获取前N次全网同步处理过程中，每次测量得到的各终端节点的历史同步时延；
其中，N为预设的自然数；根据各终端节点的N个历史同步时延，以及各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重。
进一步地，根据各终端节点的N个历史同步时延，以及各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，包括：
将与各终端节点分别对应的N个历史同步时延以及当前同步时延进行加权平均，得到与各终端节点分别对应的节点选择权重；或者
在与各终端节点分别对应的N个历史同步时延以及当前同步时延中，获取最大同步时延作为与各终端节点分别对应的节点选择权重；其中，终端节点的节点选择权重越小，被选择作为新的管理节点的概率越大。
进一步地，将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储，包括：
根据各终端节点相对于本机节点的当前同步时延，生成标准时钟同步处理报文；
在所述标准时钟同步处理报文中，追加各终端节点的节点选择权重；
将完成追加处理后的所述标准时钟同步处理报文广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。
第二方面，本发明实施例提供了一种多管理节点的维护方法，由挂载在宽带现场总线上的终端节点执行，其中，该方法包括：
每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对所述各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；
其中，各终端节点的节点选择权重为管理节点在每次执行全网同步处理时，根据各终端节点相对于管理节点的当前同步时延所确定的；
在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
进一步地，所述节点选择权重与所述终端节点相对于管理节点的同步时延呈正比；
根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点，包括：
在当前存储的各终端节点的节点选择权重中，确定与最小节点选择权重对应的终端节点为所述新的管理节点。
进一步地，在根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点之后，还包括：
如果确定当前维护的已标记管理节点集中不包括所述新的管理节点，则检测已标记管理节点集中的已标记节点总数量是否小于预设的管理节点总数量；
若是，则确定所述新的管理节点为有效的管理节点，并将所述新的管理节点加入至所述已标记管理节点集合中。
第三方面，本发明实施例还提供了一种多管理节点的维护装置，由挂载在宽带现场总线上的管理节点执行，该多管理节点的维护装置包括：
当前同步时延测量模块，用于在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；
节点选择权重广播模块，用于根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储；
其中，各终端节点用于在所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
第四方面，本发明实施例还提供了一种多管理节点的维护装置，由挂载在宽带现场总线上的终端节点执行，该多管理节点的维护装置包括：
节点选择权重存储模块，用于每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对所述各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；
其中，各终端节点的节点选择权重为管理节点在每次执行全网同步处理时，根据各终端节点相对于管理节点的当前同步时延所确定的；
新管理节点确定模块，用于在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
第五方面，本发明实施例还提供了一种宽带现场总线设备，包括存储装置、一个或多个处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述一个或多个处理器执行所述计算机程序时实现如本发明任意实施例所述的多管理节点的维护方法。
第六方面，本发明实施例还提供了一种宽带现场总线网络，包括宽带现场总线、以及挂载在所述宽带现场总线上的多个如本发明任意实施例所述的多管理节点的维护方法所述的宽带现场总线设备；
其中，所述宽带现场总线网络中预先设置管理节点总数量为多个，且在进行所述宽带现场总线网络初始化时，预先指定一个宽带现场总线设备为管理节点，其余宽带现场总线设备为终端节点。
第七方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所述的多管理节点的维护方法。
本发明实施例所提供的技术方案，通过管理节点在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。终端节点每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。实现了在当前管理节点下线时，各终端节点无需在宽带现场总线网络中发送任何报文，仅根据自身存储的节点选择权重，即可快速、准确且唯一的确定出新的管理节点，实现了宽带现场总线网络的优化，提高了网络故障的处理效率，增强了网络的稳定性、确定性和实时性。
附图说明
图1a是本发明实施例一提供的一种多管理节点的维护方法的流程图；
图1b是本发明实施例一的方法所适用的一种宽带现场总线网络的结构示意图；
图1c是本发明实施例一的方法所适用的一种在宽带现场总线网络中的通信资源分配示意图；
图2a是本发明实施例二提供的一种多管理节点的维护方法的流程图；
图2b是本发明实施例二的方法所适用的一种全主切换场景的示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种多管理节点的维护装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的另一种多管理节点的维护装置的结构示意图；
图5是本发明实施例五提供的一种宽带现场总线设备的结构示意图；
图6是本发明实施例六提供的一种宽带现场总线网络的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1a为本发明实施例一提供的一种多管理节点的维护方法的流程图。本实施例可适用于在宽带现场总线网络中维护多个可用的管理节点的情况例如，一主一备网络、一主多备网络或者全主网络等。本实施例的方法可以由多管理节点的维护装置执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，该装置一般可以配置于挂载在宽带现场总线上的管理节点执行。
相应的，该方法具体包括如下步骤：
S110、在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延。
宽带现场总线可以是一种工业宽带数据总线，也称为AUTBUS总线。它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。宽带现场总线不同于传统的现场总线，具有高带宽高实时性的特点，支持线性链路，支持环形链路且不用数据链路层做特殊的数据端口处理，由于其基于物理层同步的实现，使得宽带现场总线网络具有天然的同步特性，而不需要数据层及以上为网络时钟同步做更多的处理。
在宽带现场总线网络的初始化阶段，必须指定一个节点作为管理节点，对宽带现场总线网络通信资源进行分配管理，即至少存在一个管理节点和一个终端节点。管理节点对网络通信资源统一分配和调度，关键是确定通信资源中同步资源和系统资源的占用情况，然后全网广播和同步处理，根据终端节点接入情况，会将这个关键资源信息同步给所有终端节点。其中，终端节点负责接收管理节点的资源信息。
其中，全网同步处理可以是指实现该管理节点与各个终端节点之间的时钟同步。具体的，管理节点可以在有新的终端节点接入至该宽带现场总线网络时，执行一次全网同步处理，或者，管理节点还可以根据每个预设周期，执行一次全网同步处理，或者，还可以响应于用户的同步触发信息，执行一次全网同步处理，本实施例对此并不进行限制。
在本实施例的一个可选的实施方式中，管理节点可以在该宽带现场总线网络中各终端节点广播同步时延获取请求，进而，在终端节点接收到该同步时延获取请求时，计算得到与该管理节点之间的当前同步时延，并将该当前同步时延反馈至管理节点；或者，宽带现场总线网络中各终端节点也可以自动触发计算得到与该管理节点之间的当前同步时延，并将该当前同步时延反馈至管理节点。
相应的，在每次执行全网同步处理时，管理节点可以根据宽带现场总线网络中全部终端节点反馈的与该管理节点之间的当前同步时延，形成各终端节点相对于本机节点(也即，该管理节点)的当前同步时延。
其中，管理节点与某一个终端节点之间的同步时延具体是指一个报文或分组由管理节点传输到该终端节点，或者由该终端节点传输至管理节点所需要的时间。相应的，管理节点在获知各终端节点相对于本机节点(也即，该管理节点)的当前同步时延之后，可以通过调整数据发送时间，实现全网信息同步。
示例性的，如图1b所示，宽带现场总线网络中包括一个初始化设置的管理节点和三个终端节点，其中，终端节点可以包括终端节点1、终端节点2和终端节点3。在每次执行全网同步处理时，需要在宽带现场总线上的终端节点1、终端节点2和终端节点3计算与管理节点的当前同步时延，并将计算结果返回到当前使用的管理节点进行存储。
S120、根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。
其中，各终端节点用于在所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
其中，节点选择权重用于衡量当管理节点不能正常工作时，每个终端节点可以被选择为新的管理节点的概率。
示例性的，宽带现场总线网络中包括一个初始化设置的管理节点和三个终端节点，其中，终端节点可以包括终端节点1、终端节点2和终端节点3。在每次执行全网同步处理时，需要在宽带现场总线上的终端节点1、终端节点2和终端节点3分别计算与管理节点的当前同步时延，并将计算结果返回到管理节点进行存储。
当管理节点收到终端节点1、终端节点2和终端节点3的当前同步时延之后，接着计算各终端节点的节点选择权重。把各终端节点的节点选择权重，通过在宽带现场总线上广播的方式，发送给三个终端节点。这样终端节点1、终端节点2和终端节点3就可以知道所有终端节点相对于管理节点的节点选择权重。并且，宽带现场总线上的各终端节点对上述各节点选择权重进行本地更新存储。
在本实施例的一个可选的实施方式中，可以根据各当前同步时延，形成与各当前同步时延正相关的各终端节点的节点选择权重，或者，形成与各当前同步时延负相关的各终端节点的节点选择权重。
所谓正相关，是指一个终端节点的当前同步时延越大，该终端节点的节点选择权重越大，所谓负相关，是指一个终端节点的当前同步时延越大，该终端节点的节点选择权重越小。
可以理解的是，一个终端节点与管理节点的同步时延越小，该管理节点下线后，该终端节点被选择作为新的管理节点的概率越大。
示例性的，宽带现场总线包括一个初始化设置的管理节点和三个终端节点，其中，管理节点确定出终端节点1、终端节点2和终端节点3的节点选择权重分别可以是0.67、0.52和0.91，并将上述节点选择权重广播给每一个终端节点，并在每个终端节点处进行本地存储。
当管理节点发生故障，不能正常工作时，每个终端节点可以进而根据各终端节点的节点选择权重来选择新的管理节点。示例性的，以各当前同步时延与各节点选择权重越正相关为例，由于终端节点的节点选择权重越小，对应的当前同步时延也越小，进而被选择作为新的管理节点的概率越大。因此，终端节点2的节点选择权重为0.52，节点选择权重最小，所以理应选择终端节点2作为新的管理节点。并且由于各终端节点都存储全部终端节点的节点选择权重，进而，每个终端节点无需任何竞争或者协商处理，也可以唯一确定出终端节点2为新的管理节点。
在本实施例的另一个可选的实施方式中，根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，还可以包括：
获取前N次全网同步处理过程中，每次测量得到的各终端节点的历史同步时延；其中，N为预设的自然数；根据各终端节点的N个历史同步时延，以及各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重。
在本实施例中，首先获取前N次全网同步处理过程中，每次测量得到的各终端节点的历史同步时延。进一步的，根据各终端节点的N个历史同步时延和各当前同步时延，相应的可以计算各终端节点的节点选择权重。
可选的，根据各终端节点的N个历史同步时延，以及各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，可以包括：
将与各终端节点分别对应的N个历史同步时延以及当前同步时延进行加权平均，得到与各终端节点分别对应的节点选择权重；或者；
在与各终端节点分别对应的N个历史同步时延以及当前同步时延中，获取最大同步时延作为与各终端节点分别对应的节点选择权重；其中，终端节点的节点选择权重越小，被选择作为新的管理节点的概率越大。
示例性的，需要N个历史同步时延和当前同步时延，来进一步地计算各终端节点的节点选择权重。当N＝0时，也即只有当前同步时延，没有历史同步时延，则使用当前同步时延来计算各终端节点的节点选择权重。当N＝1时，也即当前同步时延和1个历史同步时延，则可以将两者相加取其平均值，来得出新的当前同步时延，从而计算各终端节点的节点选择权重。则新的当前同步时延计算公式为：
其中，N为预设的自然数。通过上述计算公式，可以得到各终端节点的节点选择权重。需要再次强调的是，为了保证节点选择权重的精准度，不能无限增大所述N的取值，发明人通过实验发现，该N优选小于或者等于当前网络中所包括的终端节点的总数量，进一步，该N可以优选小于或者等于当前网段中所包括的终端节点的总数量。所谓网段，可以理解为网络的子集，具体是指一个管理节点当前所管理的网络范围。
这样设置的好处在于：根据各终端节点的N个历史同步时延和各当前同步时延，可以计算各终端节点的节点选择权重。通过加权平均或者取最大同步时延的方式来计算节点选择权重。这样可以使得节点选择权重计算出来的更加准确和合适，从而能够更加合理地选择出新的管理节点。
在本实施例的另一个可选的实施方式中，还可以在各终端节点分别对应的N个历史同步时延以及当前同步时延中，获取最大同步时延作为与各终端节点分别对应的节点选择权重。宽带现场总线网络中包括一个初始化设置的管理节点和三个终端节点，其中，终端节点可以包括终端节点1、终端节点2和终端节点3。其中，终端节点1的最大同步时延为0.1s；终端节点2的最大同步时延为0.2s；终端节点3的最大同步时延为0.3s。分别计算各终端节点的最大同步时延作为与各终端节点分别对应的节点选择权重。由于最大同步时延是各终端节点当前延时最坏的情况，当对于同步时延最坏的情况计算出的节点选择情况，因此可以选择出最合适的新的管理节点。
可选的，将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储，包括：
根据各终端节点相对于本机节点的当前同步时延，生成标准时钟同步处理报文；在所述标准时钟同步处理报文中，追加各终端节点的节点选择权重；将完成追加处理后的所述标准时钟同步处理报文广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。
其中，标准时钟同步处理报文可以为现有宽带现场总线数据链路层的时钟同步协议帧，用于实现全网同步。具体的，该标准时钟同步报文可以使用宽带现场总线网络中的通信资源中的同步资源进行传输。示例性的，图1c为一种在宽带现场总线网络中的通信资源分配示意图。其中，可以在该宽带现场总线网络中分配同步资源、管理资源和数据资源等。其中，同步资源可以用于实现时钟同步处理、延时测量和反馈。管理资源可以用于管理网络心跳及维护管理信息同步处理。数据资源可以用于管理网络协议和数据分发处理。同步资源占据信道0和信道1；管理资源占据信道2和信道3；数据信道可以占据其他剩余的信道。
具体的，当该管理节点需要广播标准时钟同步处理报文时，可以直接使用信道0和信道1中的同步资源实现对该标准时钟同步处理报文的发送。可以理解的是，由于当各终端节点的节点选择权重追加在标准时钟同步处理报文中，可以在发送标准时钟同步处理报文的时候，将节点选择权重同时发送出去，无需构建新类型的报文，并未为该新类型报文分配新的资源，减少了资源的浪费。
在本实施例中，通过对在标准时钟同步处理报文中，追加各终端节点的节点选择权重，接着将完成追加处理后的标准时钟同步处理报文广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。在发送标准时钟同步处理报文的过程中，同时发送了各终端节点的节点选择权重。
这样设置的好处在于：通过在标准时钟同步处理报文中，追加各终端节点的节点选择权重。进一步地，使得节省发送信息的时间，避免了信道资源的浪费。
本发明实施例所提供的技术方案，通过管理节点在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。实现了宽带现场总线网络的优化，提高了网络故障的处理效率，增强了网络的稳定性、确定性和实时性。
实施例二
图2a为本发明实施例二提供的一种多管理节点的维护方法的流程图。本实施例可适用于在宽带现场总线网络中维护多个可用的管理节点的情况，例如，一主一备网络、一主多备网络或者全主网络等。本实施例的方法可以由多管理节点的维护装置执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，该装置可以由挂载在宽带现场总线上的终端节点执行。
相应的，该方法具体包括如下步骤：
S210、每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对所述各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储。
其中，各终端节点的节点选择权重为管理节点在每次执行全网同步处理时，根据各终端节点相对于管理节点的当前同步时延所确定的。
在本实施例中，宽带现场总线网络中的管理节点，通过广播的方式将各终端节点的节点选择权重进行发送。每个终端节点将接收到的各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储。所谓更新存储是指如果终端节点中当前已经存储了一份各终端节点的节点选择权重，则会使用当前接收的各终端节点的节点选择权重对已经存储的内容进行替换存储，如果终端节点中并未存储各终端节点的节点选择权重，则直接将接收到的各终端节点的节点选择权重进行存储。
S220、在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
示例性的，宽带现场总线包括一个初始化设置的管理节点和三个终端节点，其中，终端节点1、终端节点2和终端节点3的节点选择权重分别可以是0.67、0.52和0.91。当各终端节点检测不出管理节点的心跳包时，可以判断管理节点发生了故障，因此不能继续正常工作。因此，需要根据本地存储的各终端节点的节点选择权重来选择新的管理节点。在一个具体的例子中，终端节点的节点选择权重越小，被选择作为新的管理节点的概率越大。因此，终端节点2的节点选择权重为0.52，节点选择权重最小，所以在全部终端节点中均会自主确定终端节点2为新的管理节点。
在本实施例中，每个终端节点在检测不出管理节点的心跳包时，则可以判定管理节点由于故障而下线。因此，该终端节点需要根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
可选的，所述节点选择权重与所述终端节点相对于管理节点的同步时延呈正比；
相应的，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点，可以包括：
在当前存储的各终端节点的节点选择权重中，确定与最小节点选择权重对应的终端节点为所述新的管理节点。
具体的，各终端节点的节点选择权重和各终端节点相对于管理节点的同步时延成正比。当一个终端节点相对于管理节点的同步时延越小，则该终端节点的节点选择权重越小，该终端节点作为管理节点的概率也就越高。相应的，当管理节点发生故障时，全部终端节点中，均可以自主选择出同一个节点选择权重最小的一个终端节点为新的管理节点。
这样设置的好处在于：当管理节点发生故障，不能继续正常工作时，每个终端节点均会自主选择出节点选择权重最小的同一个终端节点作为新的管理节点。这样可以使得选择新的管理节点更加合理准确，也可以提高工作效率，避免了现有的竞争或者决策机制在选择新的管理节点而造成地时间和资源的浪费。
本发明实施例所提供的技术方案，通过终端节点每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。实现了在当前管理节点下线时，各终端节点无需在宽带现场总线网络中发送任何报文，仅根据自身存储的节点选择权重，即可快速、准确且唯一的确定出新的管理节点，实现了宽带现场总线网络的优化，提高了网络故障的处理效率，增强了网络的稳定性、确定性和实时性。
可选的，在根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点之后，还可以包括：
如果确定当前维护的已标记管理节点集中不包括所述新的管理节点，则检测已标记管理节点集中的已标记节点总数量是否小于预设的管理节点总数量；若是，则确定所述新的管理节点为有效的管理节点，并将所述新的管理节点加入至所述已标记管理节点集合中。
其中，已标记管理节点集中用于存储该宽带现场总线网络中曾经使用过的各管理节点的节点标识，管理节点总数量可以是预先配置的该宽带现场总线网络所允许的管理节点总数量。可以理解的是，在一个宽带现场总线网络组网时，会预先配置该网络所允许的管理节点总数量，例如，如果预先配置该网络为一主一备网络，则该网络所允许的管理节点总数量为2，如果预先配置该网络为一主两备网络，则该网络所允许的管理节点总数量为3。
可以理解的是，如果预先管理节点总数量，则该宽带现场总线网络在运行过程中，不能够出现多于该管理节点总数量的管理节点。
相应的，在宽带现场总线网络当前使用的管理节点下线之后，每个终端节点实时确定出的一个新的管理节点并不会直接生效，而是需要先检测一下确定出的这个新的管理节点是不是之前曾经作为过宽带现场总线网络中的管理节点(也即，当前维护的已标记管理节点集中是否包括所述新的管理节点时)。
若是，可以直接确定所述新的管理节点为有效的管理节点；若否，则需要继续检测该宽带现场总线网络中曾经使用过的各管理节点的数量是否已经达到管理节点总数量，如果没有到达管理节点总数量，则可以确定所述新的管理节点为有效的管理节点，并将所述新的管理节点加入至所述已标记管理节点集合中，如果到达管理节点总数量，则不能将新的管理节点确定为有效的管理节点，此时，需要其他的采取其他的策略，应对当前管理节点的下线。
示例性的，宽带现场总线网络包括一个初始化设置的管理节点和五个终端节点，其中，终端节点1、终端节点2、终端节点3、终端节点4和终端节点5。并且终端节点1、终端节点2、终端节点3、终端节点4和终端节点5的节点选择权重分别可以是0.67、0.52、0.91、0.23和0.11。
如果该宽带现场总线网络中预设的管理节点总数量为2个即一主一备的应用场景，并且每个终端节点中当前维护的已标记管理节点集中仅包括该管理节点的节点标识。此时，当该管理节点发生故障时，每个终端节点需要自主选择节点选择权重最小的那个终端节点，作为新的管理节点。即选择终端节点5作为新的管理节点。
由于当前维护的已标记管理节点集中仅包括当前使用的管理节点的节点标识，可以检测到已标记管理节点集中的已标记节点总数量为1小于预设的管理节点总数量2，则可以确定终端节点5为有效的管理节点，并将终端节点5的节点标识加入至已标记管理节点集合中。之后，当终端节点5也发生故障时，且初始化设置的管理节点此时仍然没有上线，此时会确定终端节点4作为新的管理节点。但是，由于预设的管理节点总数量为2，所以该终端节点4不能作为有效的管理节点使用。
在另一个具体的例子中，如果该管理节点的预设的管理节点总数量为3个即一主多备的应用场景，并且已标记管理节点集已经包含终端节点5。当该管理节点发生故障时，选择终端节点5为新的管理节点。由于终端节点5已经在已标记管理节点集中。当终端节点5也发生故障时，此时由于预设的管理节点总数量为3，所以选择新的管理节点，并且终端节点5的相关数据清零。此时，选择终端节点4为新的管理节点，由于当前维护的已标记管理节点集中不包括新的管理节点，即终端节点4，并且可以检测到已标记管理节点集中的已标记节点总数量2小于预设的管理节点总数量3，则可以确定终端节点4为有效的管理节点，并将终端节点4加入至已标记管理节点集合中。进一步的，如果终端节点5恢复正常功能，终端节点5仍为该管理节点的首选的备用管理节点。也即，当终端节点4再次发生故障下线时，可以直接将管理节点从终端节点4切换至终端节点5。
如果该管理节点的预设的管理节点总数量为N个，N为该宽带现场总线网络中管理节点和终端节点的总数量，则不需要考虑已标记节点总数量和预设的管理节点总数量的大小关系，也就是说，管理节点对应的各终端节点都可以作为新的管理节点，当网络发生严重的故障时，有时也可以继续工作。如图2b所示，所有节点都可以作为管理节点，当网络出现严重故障时，或者出现信息孤岛时，可以以自治系统管理方式恢复网络，确保生产安全以及生产质量。具体的，当环形总线网络中终端节点1和终端节点8之间的线路发生故障以及终端节点4和终端节点5之间的线路发生故障时，环形总线网络会切换为2个线性网络，即终端节点1、2、3和4作为网络A，终端节点5、6、7和8作为网络B。所有节点都可以作为管理节点，也就是说，网络A中的终端节点1、2、3和4，采用本实施例的方式，各自在本地确定出一个相同的终端节点来作为网络A的管理节点，或者，网络B中的终端节点5、6、7和8，采用本实施例的方式，各自在本地确定出一个相同的终端节点来作为网络B的管理节点。
实施例三
图3是本发明实施例三提供的一种多管理节点的维护装置的结构示意图。本实施例所提供的一种多管理节点的维护装置可以通过软件和/或硬件来实现，可配置于挂载在宽带现场总线上的管理节点来实现本发明实施例中的一种多管理节点的维护方法。如图3所示，该装置具体可包括：当前同步时延测量模块310和节点选择权重广播模块320。
其中，当前同步时延测量模块310，用于在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；
节点选择权重广播模块320，用于根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储；
其中，各终端节点用于在所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
本发明实施例所提供的技术方案，通过管理节点在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。实现了宽带现场总线网络的优化，提高了网络故障的处理效率，增强了网络的稳定性、确定性和实时性。
在上述各实施例的基础上，节点选择权重广播模块320可以具体用于：历史同步时延获取单元，用于获取前N次全网同步处理过程中，每次测量得到的各终端节点的历史同步时延；其中，N为预设的自然数；节点选择权重计算单元，用于根据各终端节点的N个历史同步时延，以及各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重。
在上述各实施例的基础上，节点选择权重计算单元可以具体用于：将与各终端节点分别对应的N个历史同步时延以及当前同步时延进行加权平均，得到与各终端节点分别对应的节点选择权重；或者在与各终端节点分别对应的N个历史同步时延以及当前同步时延中，获取最大同步时延作为与各终端节点分别对应的节点选择权重；其中，终端节点的节点选择权重越小，被选择作为新的管理节点的概率越大。
在上述各实施例的基础上，节点选择权重广播模块320可以具体用于：根据各终端节点相对于本机节点的当前同步时延，生成标准时钟同步处理报文；在所述标准时钟同步处理报文中，追加各终端节点的节点选择权重；将完成追加处理后的所述标准时钟同步处理报文广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。
上述多管理节点的维护装置可执行本发明任意实施例所提供的多管理节点的维护方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4是本发明实施例四提供的另一种多管理节点的维护装置的结构示意图，由挂载在宽带现场总线上的终端节点执行。本实施例所提供的一种多管理节点的维护装置可以通过软件和/或硬件来实现，可配置于挂载在宽带现场总线上的终端节点来实现本发明实施例中的一种多管理节点的维护方法。如图4所示，该装置具体可包括：节点选择权重存储模块410和新管理节点确定模块420。
其中，节点选择权重存储模块410，用于每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对所述各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；
其中，各终端节点的节点选择权重为管理节点在每次执行全网同步处理时，根据各终端节点相对于管理节点的当前同步时延所确定的；
新管理节点确定模块420，用于在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
本发明实施例所提供的技术方案，通过终端节点每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。实现了在当前管理节点下线时，各终端节点无需在宽带现场总线网络中发送任何报文，仅根据自身存储的节点选择权重，即可快速、准确且唯一的确定出新的管理节点，实现了宽带现场总线网络的优化，提高了网络故障的处理效率，增强了网络的稳定性、确定性和实时性。
在上述各实施例的基础上，所述节点选择权重与所述终端节点相对于管理节点的同步时延呈正比；新管理节点确定模块420可以具体用于：在当前存储的各终端节点的节点选择权重中，确定与最小节点选择权重对应的终端节点为所述新的管理节点。
在上述各实施例的基础上，在还可以包括，新的管理节点处理模块，可以具体用于：在根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点之后，还包括：如果确定当前维护的已标记管理节点集中不包括所述新的管理节点，则检测已标记管理节点集中的已标记节点总数量是否小于预设的管理节点总数量；若是，则确定所述新的管理节点为有效的管理节点，并将所述新的管理节点加入至所述已标记管理节点集合中。
上述多管理节点的维护装置可执行本发明任意实施例所提供的多管理节点的维护方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图5是本发明实施例五提供的一种宽带现场总线设备的结构示意图。如图5所示，该设备包括处理器510、存储装置520、输入装置530和输出装置540；设备中处理器510的数量可以是一个或多个，图5中以一个处理器510为例；设备中的处理器510、存储装置520、输入装置530和输出装置540可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
存储装置520作为一种计算机可读存储介质，可用于存储一个或多个程序、存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的多管理节点的维护方法对应的程序指令/模块(例如，当前同步时延测量模块310和节点选择权重广播模块320；或者节点选择权重存储模块410和新管理节点确定模块420)。处理器510通过运行存储在存储装置520中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的多管理节点的维护方法，该方法包括：在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储；其中，各终端节点用于在所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
或者该方法包括：每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对所述各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；其中，各终端节点的节点选择权重为管理节点在每次执行全网同步处理时，根据各终端节点相对于管理节点的当前同步时延所确定的；在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
存储装置520可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置520可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置520可进一步包括相对于处理器510远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置530可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置540可包括显示屏等显示设备。
实施例六
图6是本发明实施例六提供的一种宽带现场总线网络的结构示意图。其中，宽带现场总线网络包括宽带现场总线、以及挂载在所述宽带现场总线上的一种多管理节点的维护方法中所述的宽带现场总线设备。其中，所述宽带现场总线网络中预先设置管理节点总数量为多个，且在进行所述宽带现场总线网络初始化时，预先指定一个宽带现场总线设备为管理节点610，其余宽带现场总线设备为终端节点620。
具体的，多管理节点的维护方法，由挂载在宽带现场总线上的管理节点610执行，其中，包括：在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储；其中，各终端节点用于在所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
具体的，多管理节点的维护方法，由挂载在宽带现场总线上的终端节点620执行，其中，包括：每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对所述各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；其中，各终端节点的节点选择权重为管理节点在每次执行全网同步处理时，根据各终端节点相对于管理节点的当前同步时延所确定的；在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
本发明实施例所提供的技术方案，通过管理节点在每次执行全网同步处理时，得到宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。终端节点每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。实现了在当前管理节点下线时，各终端节点无需在宽带现场总线网络中发送任何报文，仅根据自身存储的节点选择权重，即可快速、准确且唯一的确定出新的管理节点，实现了宽带现场总线网络的优化，提高了网络故障的处理效率，增强了网络的稳定性、确定性和实时性。
实施例七
本发明实施例七还提供一种包含计算机可读存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种多管理节点的维护方法，该方法包括：在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储；其中，各终端节点用于在所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
或者该方法包括：每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对所述各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；其中，各终端节点的节点选择权重为管理节点在每次执行全网同步处理时，根据各终端节点相对于管理节点的当前同步时延所确定的；在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的多管理节点的维护方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述多管理节点的维护装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (11)
1.一种多管理节点的维护方法，由挂载在宽带现场总线上的管理节点执行，其特征在于，包括：
在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；
根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储；
其中，各终端节点用于在所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点；
所述节点选择权重与所述终端节点相对于管理节点的同步时延呈正比；
所述根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点，包括：
在当前存储的各终端节点的节点选择权重中，确定与最小节点选择权重对应的终端节点为所述新的管理节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，包括：
获取前N次全网同步处理过程中，每次测量得到的各终端节点的历史同步时延；其中，N为预设的自然数；
根据各终端节点的N个历史同步时延，以及各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各终端节点的N个历史同步时延，以及各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，包括：
将与各终端节点分别对应的N个历史同步时延以及当前同步时延进行加权平均，得到与各终端节点分别对应的节点选择权重；或者
在与各终端节点分别对应的N个历史同步时延以及当前同步时延中，获取最大同步时延作为与各终端节点分别对应的节点选择权重；
其中，终端节点的节点选择权重越小，被选择作为新的管理节点的概率越大。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储，包括：
根据各终端节点相对于本机节点的当前同步时延，生成标准时钟同步处理报文；
在所述标准时钟同步处理报文中，追加各终端节点的节点选择权重；
将完成追加处理后的所述标准时钟同步处理报文广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储。
5.一种多管理节点的维护方法，由挂载在宽带现场总线上的终端节点执行，其特征在于，包括：
每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对所述各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；
其中，各终端节点的节点选择权重为管理节点在每次执行全网同步处理时，根据各终端节点相对于管理节点的当前同步时延所确定的；
在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点；
所述节点选择权重与所述终端节点相对于管理节点的同步时延呈正比；
所述根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点，包括：
在当前存储的各终端节点的节点选择权重中，确定与最小节点选择权重对应的终端节点为所述新的管理节点。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点之后，还包括：
如果确定当前维护的已标记管理节点集中不包括所述新的管理节点，则检测已标记管理节点集中的已标记节点总数量是否小于预设的管理节点总数量；
若是，则确定所述新的管理节点为有效的管理节点，并将所述新的管理节点加入至所述已标记管理节点集中。
7.一种多管理节点的维护装置，配置于挂载在宽带现场总线上的管理节点，其特征在于，包括：
当前同步时延测量模块，用于在每次执行全网同步处理时，测量宽带现场总线上各终端节点相对于本机节点的当前同步时延；
节点选择权重广播模块，用于根据各当前同步时延，计算各终端节点的节点选择权重，并将各终端节点的节点选择权重，广播至宽带现场总线上的各终端节点进行本地更新存储；
其中，各终端节点用于在所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点；
所述节点选择权重与所述终端节点相对于管理节点的同步时延呈正比；
所述根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点，包括：
在当前存储的各终端节点的节点选择权重中，确定与最小节点选择权重对应的终端节点为所述新的管理节点。
8.一种多管理节点的维护装置，配置于挂载在宽带现场总线上的终端节点，其特征在于，包括：
节点选择权重存储模块，用于每当接收到宽带现场总线上的管理节点发送的各终端节点的节点选择权重时，对所述各终端节点的节点选择权重进行本地更新存储；
其中，各终端节点的节点选择权重为管理节点在每次执行全网同步处理时，根据各终端节点相对于管理节点的当前同步时延所确定的；
新管理节点确定模块，用于在检测到所述管理节点下线时，根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点；
所述节点选择权重与所述终端节点相对于管理节点的同步时延呈正比；
所述根据当前存储的各终端节点的节点选择权重，在全部终端节点中自主确定新的管理节点，包括：
在当前存储的各终端节点的节点选择权重中，确定与最小节点选择权重对应的终端节点为所述新的管理节点。
9.一种宽带现场总线设备，其特征在于，所述宽带现场总线设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4中任一所述的多管理节点的维护方法，或者实现如权利要求5-6中任一项所述的多管理节点的维护方法。
10.一种宽带现场总线网络，其特征在于，包括：宽带现场总线、以及挂载在所述宽带现场总线上的多个如权利要求9所述的宽带现场总线设备；
其中，所述宽带现场总线网络中预先设置管理节点总数量为多个，且在进行所述宽带现场总线网络初始化时，预先指定一个宽带现场总线设备为管理节点，其余宽带现场总线设备为终端节点。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一所述的多管理节点的维护方法，或者实现如权利要求5-6中任一项所述的多管理节点的维护方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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