CN115150394A - 一种分布式控制系统及其中数据的同步传输方法 - Google Patents

Abstract

一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，在所述分布式控制系统的控制节点和服务节点之间建立快速传输通道和慢速传输通道；步骤2，采用所述控制节点和服务节点判断待传输数据的类型，基于不同的类型选择传输通道，并实现所述待传输数据的传输。本发明方法通过建立快速传输通道和慢速传输通道，分别对控制类消息和文件类消息进行实时传输，确保了传输和指令处理速率，提高了分布式控制系统中节点运行的安全性。

Description

一种分布式控制系统及其中数据的同步传输方法

技术领域

本发明涉及分布式控制领域，更具体地，涉及一种分布式控制系统及其中数据的同步传输方法。

背景技术

分布式控制系统(Distributed Control System，DCS)也称集散控制系统，是对生产过程进行集中管理和分散控制的计算机控制系统。随着现代大型工业生产自动化水平的不断提高和过程控制要求的日益复杂，这种综合控制系统应运而生。它融合了计算机技术、网络技术、通信技术和自动控制技术，是一种能够把危险分散，控制集中优化的新型控制系统。分布式控制系统通常采用分散控制和集中管理的设计思想，分而自治和综合协调的设计原则，具有层次化的体系结构，已在石油、化工、电力、冶金以及智能建筑等现代自动化控制系统中得到了广泛应用。

目前，在多节点分布式系统中，往往采用一台主机、多台备机的服务方式，每个节点上运行着各种功能不同的应用服务。当其中一个节点产生一个数据文件时，往往需要将该文件实时的同步到其他节点上，从而使得分布式系统中的多个节点能够协同工作，实现任务的分配和不同业务的有效处理。

在这种实时性要求较高的分布式系统中，不同类型的消息都需要通过实时传输信号的方式进行通信。然而，由于系统中消息类型的不同，就会存在多种不同类型数据均处于实时传输过程中从而导致系统运行冲突。

例如，现有技术中，为了实现某个远程操控过程，会将远程操控指令和该指令对应的文件内容集合成为一个混合类消息一并传输，并通过传输通道从控制节点传输至服务节点，再通过服务节点提供给远程设备。然而，在文件内容中数据量较大的情况下，这种传输方式将会使得传输速度大幅降低。另外，只有在混合类消息完全传输完成后，目标节点才能够执行相关的指令，这一技术实质上是无法实现消息的实时传输的。尤其是对于分布式系统来说，在一个控制节点与多个服务节点实现连接并分别传输数据的情况下，数据的传输速度将会非常慢，多个服务节点对于同一个控制指令的同步性较差。

进一步的，现有技术中还可以通过同一个传输通道混合传输远程操控指令和该指令所对应的文件内容。然而，如果采用实时传输的方式，根据现有技术中的网络传输协议，通常远程操控指令的传输速度要远远快于数据量较大的文件内容。这就容易使得目标节点接收到远程操控指令后，立即执行该远程指令，而在与该远程指令对应的文件内容尚未传输完成时，该远程指令必然会发生执行失败的问题。

如果控制目标节点，等待文件内容传输完成后才开始执行远程指令，在网络状况不佳的情况下，就很有可能会使得文件内容传输的较长一个时段内，多个远程指令的相关进程出现排队，甚至导致进程过多，服务器缓存不足的问题。

针对上述问题，亟需一种分布式控制系统及其中数据的同步传输方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种分布式控制系统及其中数据的同步传输方法，通过建立快速传输通道和慢速传输通道，分别对控制类消息和文件类消息进行实时传输，确保了传输和指令处理速率。

本发明采用如下的技术方案。

本发明第一方面，涉及一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其中，方法包括以下步骤：步骤1，在分布式控制系统的控制节点和服务节点之间建立快速传输通道和慢速传输通道；步骤2，采用控制节点和服务节点判断待传输数据的类型，基于不同的类型选择传输通道，并实现待传输数据的传输。

优选的，分布式控制系统中包括控制节点、服务节点和远程设备；其中，控制节点，与多个服务节点连接，用于通过服务节点对远程设备进行控制；服务节点，为分布式控制系统中分布式部署的多台服务器设备；远程设备，与一个或多个服务节点连接，并通过服务节点收到控制节点的远程控制。

优选的，控制节点和每一个服务节点之间存在双向快速传输通道和双向慢速传输通道。

优选的，当待传输数据为控制类消息时，采用快速传输通道对控制类消息进行传输；当待传输数据为文件类消息时，采用慢速传输通道对文件类消息进行传输。

优选的，当待传输数据类型为文件类消息时，源节点从文件类消息中提取文件参数，并基于参数生成针对当前文件类消息的当前控制类消息；源节点将当前控制类消息通过快速传输通道传输给目标节点，并基于目标节点的反馈发送当前文件类消息至目标节点。

优选的，目标节点的反馈的生成方式为：当目标节点接收到源节点的当前控制类消息时，从当前控制类消息中提取文件参数；目标节点基于文件参数和目标节点的属性判断是否对当前文件类消息进行接收；如果是，提取文件参数中的文件路径和文件名称以生成目标节点的反馈。

优选的，目标节点将目标节点的反馈通过快速传输通道反馈至源节点中。

优选的，目标节点在执行队列中生成接收当前文件类消息的进程；并且，目标节点的进程基于慢速传输通道接收当前文件类消息；当当前文件类消息传输完成后，目标节点生成应答指令，并将当前文件类消息转发至远程设备中。

优选的，远程设备接收到当前文件类消息后，加载文件类消息并执行控制命令；同时，远程设备通过服务节点向控制节点反馈命令执行完成指令。

本发明第二方面，涉及一种分布式控制系统，其系统包括一个或多个控制节点、多个服务节点和多个远程设备；其中，一个或多个控制节点分别与多个服务节点双向通信连接，多个服务节点与多个远程设备双向通信连接；并且，系统用于实现本发明第一方面中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中的一种分布式控制系统及其中数据的同步传输方法，能够通过建立快速传输通道和慢速传输通道，分别对控制类消息和文件类消息进行实时传输，确保了传输和指令处理速率，提高了分布式控制系统中节点运行的安全性。

附图说明

图1为本发明中一种分布式控制系统的架构示意图；

图2为本发明中一种分布式控制系统中数据的同步传输方法的步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

图1为本发明中一种分布式控制系统的架构示意图。图2为本发明中一种分布式控制系统中数据的同步传输方法的步骤示意图。如图1和图2所示，一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其中，方法包括步骤1和步骤2。

步骤1，在分布式控制系统的控制节点和服务节点之间建立快速传输通道和慢速传输通道。

可以理解的是，本发明中的分布式控制系统可以采用现有技术中已经实现的任意一种分布式控制系统。

优选的，分布式控制系统中包括控制节点、服务节点和远程设备；其中，控制节点，与多个服务节点连接，用于通过服务节点对远程设备进行控制；服务节点，为分布式控制系统中分布式部署的多台服务器设备；远程设备，与一个或多个服务节点连接，并通过服务节点收到控制节点的远程控制。

可以理解的是，控制节点通常是指那些能够对于远程设备进行控制的节点。该节点上的设备通常可以实现为面向用户的设备，例如操作员站等等。该设备可以设置有显示界面、输入设备，本地的分布式控制系统中的操作人员就可以通过显示界面和输入设备来实现对于远程控制指令的生成和发出。

另外，服务节点就是分布式控制系统中分布式方式组网的多个服务器了。根据现有技术中分布式组网的各种方式，服务节点之间也可以采用多种不同的方式实现连接。需要说明的是，一般来说控制节点只需要通过与一个或部分服务节点连接，就能够实现对整个分布式控制系统中所有服务节点的远程控制了。然而，在本申请中，为了提高远程控制的实时性和同步性，也可以使得控制节点与每一个服务节点直接进行连接。

远程设备可以根据地理位置等相关因素，较为任意的就近连接到相应的服务节点上，从而通过服务节点接收到控制节点的控制。本申请中的远程设备可以是那些在分布式系统中实际承担数据采集、处理、业务功能实现的终端设备。根据分布式控制系统中业务的不同，其设备的种类和属性等也可以随之调整。

优选的，控制节点和每一个服务节点之间存在双向快速传输通道和双向慢速传输通道。

可以理解的是，在本发明这种控制节点与每一个服务节点进行连接的分布式控制系统中，为了使得不同类型的数据内容通过不同的实时传输通道实现在不同节点上的传输，在每两个节点之间均设计了快速传输通道和慢速传输通道。

另外，如果控制节点至于部分服务节点连接，而服务节点之间相互连接的组网方式，则相应的，任意两个通信连接的节点之间都存在双向快速传输通道和双向慢速传输通道。

这里的快速传输通道和慢速传输通道，只是用于区分传输通道中传输数据的类型，并不是指该传输通道的真实传输速度。

步骤2，采用控制节点和服务节点判断待传输数据的类型，基于不同的类型选择传输通道，并实现待传输数据的传输。

本发明中，对于不同类型的数据内容，可以采用不同的传输通道进行传输。

优选的，当待传输数据为控制类消息时，采用快速传输通道对控制类消息进行传输；当待传输数据为文件类消息时，采用慢速传输通道对文件类消息进行传输。

这里，控制类消息主要是指来源于控制节点的远程控制指令。对于控制节点来说，可以根据本地操作员的操作来实现相应的计算机指令，而该指令可以通过控制节点被发送至其他服务节点中。另外，某一个服务节点也可以请求控制节点生成远程控制指令，这种方式也可以根据现有技术中一般的分布式控制系统的实现方式来实现。在这种情况下，该请求本身也可以作为一个远程控制指令，该请求中所包含的相应文件内容则可以作为一个文件类消息。

文件类消息，则是指那些数据规模较大的非控制类消息。在远程控制的过程中，这类消息中所具有的数据内容，需要被传输到受到远程控制的本地节点，在本地设备上进行加载后，才能实现处理。因此，这类消息的数据量通常较大。

在数据传输的过程中，可以将上述两类消息，分别通过两条不同的传输通道进行传输。这里所述的快速传输通道和慢速传输通道，可以是虚拟的传输通道，也可以是物理的传输通道。例如，可以对单条物理线路进行链路层的划分，从而分别实现快速传输通道和慢速传输通道。也可以采用两条不同的物理线路来分别实现快速传输通道和慢速传输通道。

优选的，当待传输数据类型为文件类消息时，源节点从文件类消息中提取文件参数，并基于参数生成针对当前文件类消息的当前控制类消息；源节点将当前控制类消息通过快速传输通道传输给目标节点，并基于目标节点的反馈发送当前文件类消息至目标节点。

可以理解的是，当传输数据类型为文件类消息时，本发明中的方法还可以自动的基于文件类消息，生成对应的控制类消息，并根据控制节点的控制，将该控制类消息进行下发。

具体来说，源节点即可以是控制节点，也可以是服务节点。目标节点也是一样的。这里之所以采用源节点和目标节点的描述方式，就是指当前的远程控制文件和远程控制指令是从其中的源节点发出，输送至目标节点的。

如果某个控制指令是来自控制节点，发出至服务节点，则控制节点为源节点，服务节点为目标节点。如果某个控制指令实质上是某个服务节点向控制节点发出的远程控制请求，那么该服务节点为源节点，控制节点则为目标节点。

为了发出文件类消息给目标节点，并使得目标节点实现转发或加载该文件，还需要同时发出一个控制类消息。该控制类消息通常可以包括文件类消息中提取出来的部分重要文件参数，例如文件名称、文件类型、文件压缩类型、文件大小等等。另外，还可以将该使用该文件的方式所对应的相关参数一同作为参数封装在控制类消息中。例如，执行文件的命令参数、提取文件的路径、需要进行远程控制的设备地址、控制类型等。上述参数可以一同被封装在控制类信息后发出。

需要说明的是，例如需要进行远程控制的设备地址、控制类型等参数即可以是由操作人员在控制节点输入的，也可以是远程设备或服务节点生成的并向控制节点转发的。

当源节点生成该控制类消息后，则会先后发出该控制类消息和文件类消息。此时，控制类消息会经过快速传输通道被输出，而文件类消息则在收到反馈后通过慢速传输通道被输出。由于分别建立了两条不同的传输通道，因此控制类消息不必在当前传输通道等待文件类消息的抵达，系统也不会出现缓存不足的问题。

当快速传输通道接收到控制类消息后，就会激活该控制类消息的进程并等待对应的文件类消息的抵达。同时快速传输通道本身，会释放该控制类消息所占用的存储空间，并继续接收下一条控制类消息。

当慢速传输通道将对应的文件类消息送达后，控制类消息的进程将会识别到该文件类消息，并对该文件类消息进行加载、处理或转发。

需要说明的是，对于目标节点来说，不只是激活控制类消息的进程并等待对应的文件类消息的到达。目标节点在收到控制类消息时，还可以提取其中的基本信息，同时对于自身的属性进行判断，是否需要接收该文件。通过这种方式，还进一步的降低了非法远程控制的风险。

优选的，目标节点的反馈的生成方式为：当目标节点接收到源节点的当前控制类消息时，从当前控制类消息中提取文件参数；目标节点基于文件参数和目标节点的属性判断是否对当前文件类消息进行接收；如果是，提取文件参数中的文件路径和文件名称以生成目标节点的反馈。

一般来说，当目标节点接收到源节点的控制类消息时，将从中提取重要的相关参数，例如文件路径和文件名称和其他参数等。同时，目标节点获取到文件路径和文件名称后，会初步了解该文件的内容和功能，此时目标节点会判断自身的节点属性。例如，某一个文件中包括的内容是用于远程升级服务节点中的相关软件的，那么目标节点收到该文件相应的控制类消息后，会判断自身属性，例如该软件的版本，从而确定是否还需要接收该文件。如果此时软件的版本已经是最新的版本了，那么说明该目标节点并不需要进行更新，因此也不需要接收该更新文件。

如果目标节点仍然需要接收该文件，则会将提取到的最主要的信息，例如文件名称和文件路径反馈回源节点。这样源节点会获知目标节点需要当前文件内容，就会通过文件类消息将当前文件发送给目标节点了。

优选的，目标节点将目标节点的反馈通过快速传输通道反馈至源节点中。

通过这种方式，目标节点就可以快速的将文件获取请求反馈给源节点，源节点也可以基本实时的将文件类消息发出。

优选的，目标节点在执行队列中生成接收当前文件类消息的进程；并且，目标节点的进程基于慢速传输通道接收当前文件类消息；当当前文件类消息传输完成后，目标节点生成应答指令，并将当前文件类消息转发至远程设备中。

具体来说，目标节点会生成接收当前文件类消息的进程，该进程会处于运行等待过程中，并不会占用传输通道上的存储空间。另外，该进程会处于激活等待的状态下，一旦当前文件类消息传输到目标节点上，该进程会立即对该文件的内容执行加载操作。这也进一步加快了文件的处理速度，使得分布式控制系统的远程控制实时程度更高。

优选的，远程设备接收到当前文件类消息后，加载文件类消息并执行控制命令；同时，远程设备通过服务节点向控制节点反馈命令执行完成指令。

可以理解的是，远程设备可以接收当前文件类消息，对于该文件类消息进行加载，从而实现远程控制指令的执行。当指令执行完毕后，设备会反馈完成指令，该指令会通过服务节点转发到控制节点上。至此，控制节点完成了一次远程控制操作。

本发明第二方面，涉及一种分布式控制系统，该系统包括一个或多个控制节点，多个服务节点和多个远程设备；其中，一个或多个控制节点分别与多个服务节点双向通信连接，多个服务节点与多个远程设备双向通信连接；并且，系统用于实现本发明第一方面中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中的一种分布式控制系统及其中数据的同步传输方法，能够通过建立快速传输通道和慢速传输通道，分别对控制类消息和文件类消息进行实时传输，确保了传输和指令处理速率，提高了分布式控制系统中节点运行的安全性。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，在所述分布式控制系统的控制节点和服务节点之间建立快速传输通道和慢速传输通道；

步骤2，采用所述控制节点和服务节点判断待传输数据的类型，基于不同的类型选择传输通道，并实现所述待传输数据的传输。

2.根据权利要求1中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其特征在于：

所述分布式控制系统中包括控制节点、服务节点和远程设备；

其中，所述控制节点，与多个所述服务节点连接，用于通过所述服务节点对所述远程设备进行控制；

所述服务节点，为所述分布式控制系统中分布式部署的多台服务器设备；

所述远程设备，与一个或多个所述服务节点连接，并通过所述服务节点收到所述控制节点的远程控制。

3.根据权利要求2中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其特征在于：

所述控制节点和每一个所述服务节点之间存在双向快速传输通道和双向慢速传输通道。

4.根据权利要求3中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其特征在于：

当所述待传输数据为控制类消息时，采用所述快速传输通道对所述控制类消息进行传输；

当所述待传输数据为文件类消息时，采用所述慢速传输通道对所述文件类消息进行传输。

5.根据权利要求4中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其特征在于：

当所述待传输数据类型为文件类消息时，源节点从所述文件类消息中提取文件参数，并基于所述参数生成针对当前文件类消息的当前控制类消息；

所述源节点将所述当前控制类消息通过所述快速传输通道传输给目标节点，并基于所述目标节点的反馈发送所述当前文件类消息至所述目标节点。

6.根据权利要求5中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其特征在于：

所述目标节点的反馈的生成方式为：

当所述目标节点接收到所述源节点的所述当前控制类消息时，从所述当前控制类消息中提取所述文件参数；

所述目标节点基于所述文件参数和所述目标节点的属性判断是否对所述当前文件类消息进行接收；

如果是，提取所述文件参数中的文件路径和文件名称以生成所述目标节点的反馈。

7.根据权利要求6中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其特征在于：

所述目标节点将所述目标节点的反馈通过所述快速传输通道反馈至所述源节点中。

8.根据权利要求7中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其特征在于：

所述目标节点在执行队列中生成接收所述当前文件类消息的进程；并且，

所述目标节点的所述进程基于所述慢速传输通道接收所述当前文件类消息；

当所述当前文件类消息传输完成后，所述目标节点生成应答指令，并将所述当前文件类消息转发至所述远程设备中。

9.根据权利要求8中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法，其特征在于：

所述远程设备接收到所述当前文件类消息后，加载所述文件类消息并执行控制命令；同时，

所述远程设备通过所述服务节点向所述控制节点反馈命令执行完成指令。

10.一种分布式控制系统，其特征在于：

所述系统包括一个或多个所述控制节点、多个服务节点和多个远程设备；其中，

所述一个或多个控制节点分别与多个服务节点双向通信连接，所述多个服务节点与所述多个远程设备双向通信连接；并且，

所述系统用于实现权利要求1-9任意一项中所述的一种分布式控制系统中数据的同步传输方法。

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