CN115391255B - 一种高可用usb设备共享服务器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及USB设备共享技术领域，尤其涉及一种高可用USB设备共享服务器，包括，USB集线器、第一控制器、第二控制器以及监控模块。本发明通过设置USB集线器根据控制信号对各USB设备进行通电或断电，实现了USB设备的在线拔插，并通过设置第一控制器与第二控制器对客户端发送的USB请求信息进行互相备份，通过设置监控模块接收第一控制器与第二控制器发送的心跳信号，并对心跳信号接收的间隔时长进行判定，在切换第一控制器与第二控制器进行数据传输的同时，重启被判定为宕机的控制器，利用另一控制器进行信号传输，使第一控制器和第二控制器达到互为备份的技术效果，从而实现USB设备共享服务的高可用，提升USB共享服务的可靠性和稳定性。

Description

一种高可用USB设备共享服务器

技术领域

本发明涉及USB设备共享技术领域，尤其涉及一种高可用USB设备共享服务器。

背景技术

U盾是一种存储有身份识别标识的私钥并内置有加密算法的USB设备，被广泛用于银行、金融、招投标等领域，进行企业身份标识，而在企业数字化转型的背景之下，本质需要实现互联互通，实现端到端集成与打通，因此要求我们对标识企业身份的载体实现共享化的远程协同使用。

中国专利公开号：CN109284170A。公开了一种局域网内USB共享系统及共享方法；由此可见，在现有技术条件下，无法实现USB设备共享服务器的高可用，只能通过增加备用设备的方式来实现数据备份，但是，即便使用备用设备，也必须依靠人工手动将U盾拔下后再切换到新的设备上，无法做到在线自动切换；并且，无法保证在USB设备共享服务器发现故障时，进行实时的精准切换，导致USB信号中断，无法实现USB设备共享服务器的不间断运行。

发明内容

为此，本发明提供一种高可用USB设备共享服务器，用以克服现有技术中USB设备共享服务器难以实现不间断运行的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种高可用USB设备共享服务器，包括，

USB集线器，其内部设置有若干USB接口，各所述USB接口上连接有对应的USB设备，所述USB集线器能够接收控制信号，并根据控制信号对各所述USB设备进行通电或断电；

控制器组，其包括第一控制器与第二控制器，所述第一控制器和所述第二控制器均与外部的客户端相连，第一控制器和第二控制器均能够将所述客户端发送的USB请求信息转换为控制信号，并能够将接收到的USB信号转换为网络信号发送至客户端，第一控制器和第二控制器还能够发出心跳信号，第一控制器和第二控制器能够同时接收同一USB请求信息与USB信号，并进行储存或删除；

监控模块，其与所述USB集线器、所述第一控制器以及所述第二控制器分别相连，所述监控模块内设置有信号切换开关，所述信号切换开关用以控制USB集线器接通第一控制器或第二控制器，监控模块能够根据第一控制器或第二控制器发送的心跳信号的实时间隔时长控制信号切换开关进行控制器切换，在所述信号切换开关完成控制器的切换时，监控模块对被断开的控制器断开前的信号传输状态进行判定，并在被断开的控制器断开前为控制信号传输时，监控模块控制接通的控制器内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器，监控模块还能够控制接通的控制器对接收的USB信号进行储存，并对储存的USB信号的完成度进行判定，以确定是否对该USB信号进行传输。

进一步地，在所述客户端发送USB请求信息时，所述第一控制器与所述第二控制器同时对USB请求信息进行接收，所述监控模块对所述USB集线器上的第一控制器与第二控制器的接通状态进行判定，

当所述第一控制器接通时，第一控制器将USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器，第二控制器对USB请求信息进行储存；

当所述第二控制器接通时，第二控制器将USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器，第一控制器对USB请求信息进行储存；

所述USB集线器在接收到控制信号时根据控制信号对各所述USB设备进行通电或断电，并将对应的USB设备的USB信号传输至对应的控制器中，该控制器将该USB信号转换为网络信号发送至所述客户端，在该USB信号转换并发送完成后，所述监控模块控制另一控制器将储存的USB请求信息删除。

进一步地，所述监控模块内设置有标准检测时长Tb，在所述第一控制器与所述USB集线器接通时，第一控制器每隔标准检测时长Tb将心跳信号发送至监控模块中，在所述监控模块接收第一控制器发送的心跳信号时，监控模块获取距离上一次接收到心跳信号的实时间隔时长Ts，监控模块将实时间隔时长Ts与标准检测时长Tb进行对比，

当Ts＜Tb时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长低于标准检测时长，监控模块不对所述信号切换开关进行控制；

当Ts≥Tb时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长已达到标准检测时长，监控模块判定所述第一控制器的心跳信号发送已超时，监控模块控制所述信号切换开关进行切换，将所述USB集线器与第一控制器断开，将USB集线器与第二控制器接通。

进一步地，所述监控模块内设置有标准超时时长Ta，其中，Ta=Tb×2，在所述监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长已达到标准检测时长时，监控模块计算实时超时时长Tc，Tc=Ts-Tb，监控模块将实时超时时长Tc与标准超时时长Ta进行对比，

当Tc≤Ta时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时超时时长未超出标准超时时长，监控模块不控制所述第一控制器进行重启；

当Tc＞Ta时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时超时时长已超出标准超时时长，监控模块控制所述第一控制器进行重启。

进一步地，所述监控模块中设置有等待重启时长Tq，所述监控模块内还设置有通讯装置，所述通讯装置用以向外部管理端发出故障提示，当所述监控模块判定接收到心跳信号的实时超时时长已超出标准超时时长，监控模块控制所述第一控制器进行重启，监控模块判定在第一控制器进行重启后的等待重启时长Tq内是否接收到心跳信号，

当所述监控模块的等待重启时长Tq内接收到第一控制器发出的心跳信号时，监控模块判定第一控制器重启完成；

当所述监控模块的等待重启时长Tq内未接收到第一控制器发出的心跳信号时，监控模块判定第一控制器出现故障，监控模块将通过所述通讯装置向外部管理端发出故障提示。

进一步地，所述监控模块能够对第一控制器与第二控制器的信号传输状态进行记录，在所述监控模块控制所述信号切换开关将所述USB集线器与第一控制器断开时，监控模块对第一控制器断开前的信号传输状态进行判定，

当所述第一控制器断开前内部无信号传输时，所述监控模块控制所述信号切换开关将USB集线器与第二控制器接通，不对第二控制器进行控制；

当所述第一控制器断开前内部为USB信号传输时，所述监控模块将对该USB信号在所述第二控制器上的实时传输速度进行判定，以确定是否对所述第二控制器进行控制；

当所述第一控制器断开前内部为控制信号传输时，所述第二控制器将其内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器。

进一步地，所述监控模块内设置有标准切换传输速度Vb与标准切换传输速度差ΔVb，在所述第一控制器断开前内部为USB信号传输时，所述监控模块获取所述第二控制器接收USB信号的实时传输速度Vs，监控模块根据实时传输速度Vs与标准切换传输速度Vb计算实时传输速度差ΔVs，ΔVs=|Vb-Vs|，监控模块将实时传输速度差ΔVs与标准切换传输速度差ΔVb进行对比，

当ΔVs≤ΔVb时，所述监控模块判定实时传输速度差未超出标准切换传输速度差，监控模块不对所述第二控制器进行控制；

当ΔVs＞ΔVb时，所述监控模块判定实时传输速度差已超出标准切换传输速度差，监控模块将根据实时传输速度与标准切换传输速度的对比结果对所述第二控制器的传输状态进行调整。

进一步地，当所述监控模块判定实时传输速度差已超出标准切换传输速度差时，监控模块将实时传输速度Vs与标准切换传输速度Vb进行对比，

当Vs＜Vb时，所述监控模块判定所述第二控制器的实时传输速度低于标准切换传输速度，第二控制器将其内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器；

当Vs＞Vb时，所述监控模块判定所述第二控制器的实时传输速度高于标准切换传输速度，监控模块将控制第二控制器对接收的USB信号进行储存，并对储存的USB信号的完成度进行判定，以确定是否对该USB信号进行传输。

进一步地，所述监控模块内还设置有可传输完成度Ae，在所述监控模块判定所述第二控制器的实时传输速度高于标准切换传输速度时，监控模块将控制第二控制器对接收的USB信号进行储存，并获取储存的USB信号的储存数据量Lc，监控模块获取该USB信号对应的USB设备的总数据量Lz，监控模块根据储存数据量Lc与总数据量Lz计算储存完成度Au，Au=Lc/Lz，监控模块将储存完成度Au与可传输完成度Ae进行对比，

当Au＞Ae时，所述监控模块判定所述第二控制器内储存的USB信号的储存完成度高于可传输完成度，监控模块控制第二控制器将储存的USB信号删除，第二控制器将其内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器；

当Au＜Ae时，所述监控模块判定所述第二控制器内储存的USB信号的储存完成度未高于可传输完成度，监控模块控制第二控制器将储存的USB信号传输至所述客户端，完成该USB信号的传输。

进一步地，所述第一控制器与所述第二控制器均设置有外置电源通断开关和插针连接结构，用以在线更换控制器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过设置USB集线器根据控制信号对各USB设备进行通电或断电，实现了USB设备的在线拔插，并通过设置第一控制器与第二控制器对客户端发送的USB请求信息进行互相备份，通过设置监控模块接收第一控制器与第二控制器发送的心跳信号，并对心跳信号接收的间隔时长进行判定，在切换第一控制器与第二控制器进行数据传输的同时，重启被判定为宕机的控制器，利用另一控制器进行信号传输，并对切换后的传输状态进行判定调整，在减小传输过程中的信号缺失的基础上，保障了控制器的在线智能切换，保障控制器能够在宕机时及时重启，并且能够保障USB设备共享服务器的不间断运行，提高了USB设备使用的便利性。

进一步地，在进行USB信号获取传输时，通过利用接通的控制器对USB请求信息转换，并进行USB信号，利用未接通的控制器对请求信息进行储存备份，直至接通的控制器将该USB信号完成传输时，未接通的控制器将储存的请求信息删除，避免在控制器对USB信号传输的过程中宕机导致信号传输中断客户端的重启请求，提高了客户端接收USB信号的效率。

进一步地，通过在监控模块内设置标准检测时长，该标准检测时长与控制器发送心跳信号的间隔时长是一致的，监控模块获取距离上一次接收到心跳信号的实时间隔时长，将实时间隔时长与标准检测时长进行对比，在实时间隔时长低于标准检测时长时，表示第一控制器还未发送下一心跳信号，因此不对信号切换开关进行控制，在实时间隔时长已达到标准检测时长时，表示第一控制器为在设定情况下将下一心跳信号发送至监控模块，因此直接通过信号切换开关进行控制器的切换，防止信号传输出现过长中断，保障了USB设备共享服务器的稳定性。

尤其，在监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长已达到标准检测时长时，监控模块计算心跳信号的实时超时时长，并将实时超时时长与设置的标准超时时长进行对比，当实时超时时长未超出标准超时时长，监控模块等待下一心跳信号，由于控制器在进行心跳信号发送时可能出现任意一心跳信号的隐藏，因此不对第一控制器进行重启，减少控制器重启过程中控制器运行的时间，在实时超时时长已超出标准超时时长时，通过监控模块对第一控制器进行重启，避免USB设备以及USB集线器的重新插装，实现远程在线切换重启控制器，保障了USB设备共享服务器的不间断运行。

进一步地，通过在监控模块中设置等待重启时长对第一控制器进行重启后的心跳信号检验，以判定重启后的控制器是否恢复传输能力，在监控模块的等待重启时长Tq内未接收到第一控制器发出的心跳信号时，表示控制器出现硬件故障，因此通过设置通讯装置对外部的管理端进行故障提示，保障控制器能够及时更换，不影响USB设备共享服务器的不间断运行。

尤其，在完成第一控制器与第二控制器的切换后，对原传输中第一控制器的传输状态进行判定，当第一控制器断开前内部无信号传输时，表示切换过程中无信号传输的切换，因此不对第二控制器进行控制，当第一控制器断开前内部为控制信号传输时，表示第一控制器在进行控制信号输出，此时未涉及USB信号的传输，由于USB请求信息与控制信号的数据量较小，因此直接通过第二控制器中储存的USB请求信息进行重新转换，保障了确定请求的USB设备的准确性。

进一步地，在所述第一控制器断开前内部为USB信号传输时，通过在监控模块内设置标准切换传输速度与标准切换传输速度差构成标准切换传输速度范围，并对第二控制器接收USB信号的实时传输速度进行判定，以确定切换后第二控制器的传输速度的变化，当实时传输速度差未超出标准切换传输速度差时，表示切换后第二控制器的传输速度在标准的范围内，因此不对第二控制器进行控制，由第二控制器接替第一控制器进行USB信号的传输，由于USB信号的数据量较大，在切换完成后如不出现较大的传输变化则直接进行传输，保障了USB信号的传输效率。

进一步地，在监控模块判定实时传输速度差已超出标准切换传输速度差时，表示切换后第二控制器的传输速度变化较大，将实时传输速度与标准切换传输速度进行对比，在实时传输速度低于标准切换传输速度时，表示切换后第二控制器的传输速度降低，第二控制器的传输适应性较低，此时的USB信号已经存在较大的问题，为了保障USB信号的完整性，将第二控制器其内部储存的USB请求信息进行重新转换，提高了USB设备共享服务器的可靠性。

进一步地，在监控模块判定第二控制器的实时传输速度高于标准切换传输速度时，说明第二控制器的传输适应性未出现问题，但信号传输过程仍存在较大波动，因此对未完成传输的USB信号进行储存，并计算储存的数据量在USB设备的总数据量中的占比，当储存完成度高于可传输完成度，表示储存的USB信号数据量较大，已经发送至客户端的USB信号数据量较小，因此进行USB请求信息的重新转换，既保障了USB信号传输的可靠性，又对客户端的影响较小，在储存完成度未高于可传输完成度，表示储存的USB信号数据量较小，已经发送至客户端的USB信号数据量较大，若此时再进行请求重新转换，极大程度地影响了客户端对USB信号的接收效率，因此直接将储存的USB信号发送至客户端，保障了USB信号传输的效率。

进一步地，通过设置具有外置电源通断开关的第一控制器与第二控制器，提高了控制器的更换效率，进一步保障USB设备共享服务器的不间断运行。

附图说明

图1为本实施例所述高可用USB设备共享服务器的结构示意图；

图2为本实施例所述高可用USB设备共享服务器的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1与图2所示，其为本实施例所述高可用USB设备共享服务器的结构示意图，本实施例公开一种高可用USB设备共享服务器，包括，

USB集线器，其内部设置有若干USB接口，各所述USB接口上连接有对应的USB设备，所述USB集线器能够接收控制信号，并根据控制信号对各所述USB设备进行通电或断电；

控制器组，其包括第一控制器与第二控制器，所述第一控制器和所述第二控制器均与外部的客户端相连，第一控制器和第二控制器均能够将所述客户端发送的USB请求信息转换为控制信号，并能够将接收到的USB信号转换为网络信号发送至客户端，第一控制器和第二控制器还能够发出心跳信号；

监控模块，其与所述USB集线器、所述第一控制器以及所述第二控制器分别相连，所述监控模块内设置有信号切换开关，所述信号切换开关用以控制USB集线器接通第一控制器或第二控制器，所述监控模块能够接收第一控制器与第二控制器发送的心跳信号，监控模块内设置有标准检测时长，在所述第一控制器与所述USB集线器接通时，监控模块获取第一控制器发送的心跳信号的实时间隔时长，并将实时间隔时长与标准检测时长进行对比，并在实时间隔时长大于等于标准检测时长时，监控模块控制所述信号切换开关进行控制器切换，将所述USB集线器与第一控制器断开，将USB集线器与第二控制器接通，监控模块根据实时间隔时长与标准检测时长计算实时超时时长，并将实时超时时长与监控模块内部设置的标准超时时长进行对比，监控模块在实时超时时长超出标准超时时长时控制所述第一控制器进行重启，在信号切换开关完成控制器切换时，监控模块能够根据内部设定的标准切换传输速度范围对第二控制器内传输的USB信号的实时传输速度进行判定，并确实是否对第二控制器中储存的USB请求信息进行转换，对USB信号进行重新获取传输，所述监控模块内还设置有通讯装置，所述通讯装置用以向外部管理端发出故障提示。

通过设置USB集线器根据控制信号对各USB设备进行通电或断电，实现了USB设备的在线拔插，并通过设置第一控制器与第二控制器对客户端发送的USB请求信息进行互相备份，通过设置监控模块接收第一控制器与第二控制器发送的心跳信号，并对心跳信号接收的间隔时长进行判定，在切换第一控制器与第二控制器进行数据传输的同时，重启被判定为宕机的控制器，利用另一控制器进行信号传输，并对切换后的传输状态进行判定调整，在减小传输过程中的信号缺失的基础上，保障了控制器的在线智能切换，保障控制器能够在宕机时及时重启，并且能够保障USB设备共享服务器的不间断运行，提高了USB设备使用的便利性。

具体而言，在所述客户端发送USB请求信息时，所述第一控制器与所述第二控制器同时对USB请求信息进行接收，所述监控模块对所述USB集线器上的第一控制器与第二控制器的接通状态进行判定，

当所述第一控制器接通时，第一控制器将USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器，第二控制器对USB请求信息进行储存；

当所述第二控制器接通时，第二控制器将USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器，第一控制器对USB请求信息进行储存；

所述USB集线器在接收到控制信号时根据控制信号对各所述USB设备进行通电或断电，并将对应的USB设备的USB信号传输至对应的控制器中，该控制器将该USB信号转换为网络信号发送至所述客户端，在该USB信号转换并发送完成后，所述监控模块控制另一控制器将储存的USB请求信息删除。

在进行USB信号获取传输时，通过利用接通的控制器对USB请求信息转换，并进行USB信号，利用未接通的控制器对请求信息进行储存备份，直至接通的控制器将该USB信号完成传输时，未接通的控制器将储存的请求信息删除，避免在控制器对USB信号传输的过程中宕机导致信号传输中断客户端的重启请求，提高了客户端接收USB信号的效率。

具体而言，所述监控模块内设置有标准检测时长Tb，在所述第一控制器与所述USB集线器接通时，第一控制器每隔标准检测时长Tb将心跳信号发送至监控模块中，在所述监控模块接收第一控制器发送的心跳信号时，监控模块获取距离上一次接收到心跳信号的实时间隔时长Ts，监控模块将实时间隔时长Ts与标准检测时长Tb进行对比，

当Ts＜Tb时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长低于标准检测时长，监控模块不对所述信号切换开关进行控制；

当Ts≥Tb时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长已达到标准检测时长，监控模块判定所述第一控制器的心跳信号发送已超时，监控模块控制所述信号切换开关进行切换，将所述USB集线器与第一控制器断开，将USB集线器与第二控制器接通。

通过在监控模块内设置标准检测时长，该标准检测时长与控制器发送心跳信号的间隔时长是一致的，监控模块获取距离上一次接收到心跳信号的实时间隔时长，将实时间隔时长与标准检测时长进行对比，在实时间隔时长低于标准检测时长时，表示第一控制器还未发送下一心跳信号，因此不对信号切换开关进行控制，在实时间隔时长已达到标准检测时长时，表示第一控制器为在设定情况下将下一心跳信号发送至监控模块，因此直接通过信号切换开关进行控制器的切换，防止信号传输出现过长中断，保障了USB设备共享服务器的稳定性。

具体而言，所述监控模块内设置有标准超时时长Ta，其中，Ta=Tb×2，在所述监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长已达到标准检测时长时，监控模块计算实时超时时长Tc，Tc=Ts-Tb，监控模块将实时超时时长Tc与标准超时时长Ta进行对比，

当Tc≤Ta时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时超时时长未超出标准超时时长，监控模块不控制所述第一控制器进行重启；

当Tc＞Ta时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时超时时长已超出标准超时时长，监控模块控制所述第一控制器进行重启。

在监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长已达到标准检测时长时，监控模块计算心跳信号的实时超时时长，并将实时超时时长与设置的标准超时时长进行对比，当实时超时时长未超出标准超时时长，监控模块等待下一心跳信号，由于控制器在进行心跳信号发送时可能出现任意一心跳信号的隐藏，因此不对第一控制器进行重启，减少控制器重启过程中控制器运行的时间，在实时超时时长已超出标准超时时长时，通过监控模块对第一控制器进行重启，避免USB设备以及USB集线器的重新插装，实现远程在线切换重启控制器，保障了USB设备共享服务器的不间断运行。

具体而言，所述监控模块中设置有等待重启时长Tq，所述监控模块内还设置有通讯装置，所述通讯装置用以向外部管理端发出故障提示，当所述监控模块判定接收到心跳信号的实时超时时长已超出标准超时时长，监控模块控制所述第一控制器进行重启，监控模块判定在第一控制器进行重启后的等待重启时长Tq内是否接收到心跳信号，

当所述监控模块的等待重启时长Tq内接收到第一控制器发出的心跳信号时，监控模块判定第一控制器重启完成；

当所述监控模块的等待重启时长Tq内未接收到第一控制器发出的心跳信号时，监控模块判定第一控制器出现故障，监控模块将通过所述通讯装置向外部管理端发出故障提示。

通过在监控模块中设置等待重启时长对第一控制器进行重启后的心跳信号检验，以判定重启后的控制器是否恢复传输能力，在监控模块的等待重启时长Tq内未接收到第一控制器发出的心跳信号时，表示控制器出现硬件故障，因此通过设置通讯装置对外部的管理端进行故障提示，保障控制器能够及时更换，不影响USB设备共享服务器的不间断运行。

具体而言，所述监控模块能够对第一控制器与第二控制器的信号传输状态进行记录，在所述监控模块控制所述信号切换开关将所述USB集线器与第一控制器断开时，监控模块对第一控制器断开前的信号传输状态进行判定，

当所述第一控制器断开前内部无信号传输时，所述监控模块控制所述信号切换开关将USB集线器与第二控制器接通，不对第二控制器进行控制；

当所述第一控制器断开前内部为USB信号传输时，所述监控模块将对该USB信号在所述第二控制器上的实时传输速度进行判定，以确定是否对所述第二控制器进行控制；

当所述第一控制器断开前内部为控制信号传输时，所述第二控制器将其内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器。

在完成第一控制器与第二控制器的切换后，对原传输中第一控制器的传输状态进行判定，当第一控制器断开前内部无信号传输时，表示切换过程中无信号传输的切换，因此不对第二控制器进行控制，当第一控制器断开前内部为控制信号传输时，表示第一控制器在进行控制信号输出，此时未涉及USB信号的传输，由于USB请求信息与控制信号的数据量较小，因此直接通过第二控制器中储存的USB请求信息进行重新转换，保障了确定请求的USB设备的准确性。

具体而言，所述监控模块内设置有标准切换传输速度Vb与标准切换传输速度差ΔVb，在所述第一控制器断开前内部为USB信号传输时，所述监控模块获取所述第二控制器接收USB信号的实时传输速度Vs，监控模块根据实时传输速度Vs与标准切换传输速度Vb计算实时传输速度差ΔVs，ΔVs=|Vb-Vs|，监控模块将实时传输速度差ΔVs与标准切换传输速度差ΔVb进行对比，

当ΔVs≤ΔVb时，所述监控模块判定实时传输速度差未超出标准切换传输速度差，监控模块不对所述第二控制器进行控制；

当ΔVs＞ΔVb时，所述监控模块判定实时传输速度差已超出标准切换传输速度差，监控模块将根据实时传输速度与标准切换传输速度的对比结果对所述第二控制器的传输状态进行调整。

在所述第一控制器断开前内部为USB信号传输时，通过在监控模块内设置标准切换传输速度与标准切换传输速度差构成标准切换传输速度范围，并对第二控制器接收USB信号的实时传输速度进行判定，以确定切换后第二控制器的传输速度的变化，当实时传输速度差未超出标准切换传输速度差时，表示切换后第二控制器的传输速度在标准的范围内，因此不对第二控制器进行控制，由第二控制器接替第一控制器进行USB信号的传输，由于USB信号的数据量较大，在切换完成后如不出现较大的传输变化则直接进行传输，保障了USB信号的传输效率。

具体而言，当所述监控模块判定实时传输速度差已超出标准切换传输速度差时，监控模块将实时传输速度Vs与标准切换传输速度Vb进行对比，

当Vs＜Vb时，所述监控模块判定所述第二控制器的实时传输速度低于标准切换传输速度，第二控制器将其内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器；

当Vs＞Vb时，所述监控模块判定所述第二控制器的实时传输速度高于标准切换传输速度，监控模块将控制第二控制器对接收的USB信号进行储存，并对储存的USB信号的完成度进行判定，以确定是否对该USB信号进行传输。

在监控模块判定实时传输速度差已超出标准切换传输速度差时，表示切换后第二控制器的传输速度变化较大，将实时传输速度与标准切换传输速度进行对比，在实时传输速度低于标准切换传输速度时，表示切换后第二控制器的传输速度降低，第二控制器的传输适应性较低，此时的USB信号已经存在较大的问题，为了保障USB信号的完整性，将第二控制器其内部储存的USB请求信息进行重新转换，提高了USB设备共享服务器的可靠性。

具体而言，所述监控模块内还设置有可传输完成度Ae，在所述监控模块判定所述第二控制器的实时传输速度高于标准切换传输速度时，监控模块将控制第二控制器对接收的USB信号进行储存，并获取储存的USB信号的储存数据量Lc，监控模块获取该USB信号对应的USB设备的总数据量Lz，监控模块根据储存数据量Lc与总数据量Lz计算储存完成度Au，Au=Lc/Lz，监控模块将储存完成度Au与可传输完成度Ae进行对比，

当Au＞Ae时，所述监控模块判定所述第二控制器内储存的USB信号的储存完成度高于可传输完成度，监控模块控制第二控制器将储存的USB信号删除，第二控制器将其内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器；

当Au＜Ae时，所述监控模块判定所述第二控制器内储存的USB信号的储存完成度未高于可传输完成度，监控模块控制第二控制器将储存的USB信号传输至所述客户端，完成该USB信号的传输。

在监控模块判定第二控制器的实时传输速度高于标准切换传输速度时，说明第二控制器的传输适应性未出现问题，但信号传输过程仍存在较大波动，因此对未完成传输的USB信号进行储存，并计算储存的数据量在USB设备的总数据量中的占比，当储存完成度高于可传输完成度，表示储存的USB信号数据量较大，已经发送至客户端的USB信号数据量较小，因此进行USB请求信息的重新转换，既保障了USB信号传输的可靠性，又对客户端的影响较小，在储存完成度未高于可传输完成度，表示储存的USB信号数据量较小，已经发送至客户端的USB信号数据量较大，若此时再进行请求重新转换，极大程度地影响了客户端对USB信号的接收效率，因此直接将储存的USB信号发送至客户端，保障了USB信号传输的效率。

具体而言，所述第一控制器与所述第二控制器均设置有外置电源通断开关和插针连接结构，用以在线更换控制器。

通过设置具有外置电源通断开关的第一控制器与第二控制器，提高了控制器的更换效率，进一步保障USB设备共享服务器的不间断运行。

在本实施例中，第一控制器与第二控制器可以采用私有局域网、VPC虚拟局域网以及VPN远程连接到外部的客户端，监控模块的本质是实现一套互为备份的USB信号共享控制器的仲裁选择机制，但是由于其功能实现的前提是如何与一套只有唯一性的USB智能集线器连接，所以监控模块的核心特征是，包含一个USB信号切换开关，可以将智能USB-HUB的USB信号，切换到选中的USB信号共享控制器，使得USB信号共享的第一控制器和第二控制器实现互为备份成为可能，从而实现USB共享服务器的高可用。

请继续参阅图2所示，其为本实施例所述高可用USB设备共享服务器的原理图，在本实施例中，第一控制器与第二控制器在接收到客户端远程连接或断开USB设备请求时，会向监控模块发出请求智能USB-HUB端口通电或断电的控制指令，该控制指令通过RS 485差分总线，以ModbBUS协议形式进行传输，监控模块在一个周期内未收到第一控制器与第二控制器的心跳信号，认为该模块发生故障，首先会尝试向该模块发出重启指令，并在通过重启已经无法恢复其功能，判定该模块发生了硬件故障，此时应通过GPRS通讯模块，向预留的管理员电话号码拨打电话，通知其及时更换硬件模块；

在本实施例中，第一控制器与第二控制器在机箱内采用了针孔式连接器与监控模块连接，外置电源通断开关，切断电源线后，可实现其与监控模块以及另外一个控制器的安全隔离，此时可安全地实现在线更换故障的控制器，如果第一控制器与第二控制器都处于正常工作状态，会保持USB信号通道不变，使客户端可用的信号通道具有延续性。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种高可用USB设备共享服务器，其特征在于，包括，

USB集线器，其内部设置有若干USB接口，各所述USB接口上连接有对应的USB设备，所述USB集线器能够接收控制信号，并根据控制信号对各所述USB设备进行通电或断电；

控制器组，其包括第一控制器与第二控制器，所述第一控制器和所述第二控制器均与外部的客户端相连，第一控制器和第二控制器均能够将所述客户端发送的USB请求信息转换为控制信号，并能够将接收到的USB信号转换为网络信号发送至客户端，第一控制器和第二控制器还能够发出心跳信号，第一控制器和第二控制器能够同时接收同一USB请求信息与USB信号，并进行储存或删除；

监控模块，其与所述USB集线器、所述第一控制器以及所述第二控制器分别相连，所述监控模块内设置有信号切换开关，所述信号切换开关用以控制USB集线器接通第一控制器或第二控制器，监控模块能够根据第一控制器或第二控制器发送的心跳信号的实时间隔时长控制信号切换开关进行控制器切换，在所述信号切换开关完成控制器的切换时，监控模块对被断开的控制器断开前的信号传输状态进行判定，并在被断开的控制器断开前为控制信号传输时，监控模块控制接通的控制器内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器，监控模块还能够控制接通的控制器对接收的USB信号进行储存，并对储存的USB信号的完成度进行判定，以确定是否对该USB信号进行传输。

2.根据权利要求1所述的高可用USB设备共享服务器，其特征在于，在所述客户端发送USB请求信息时，所述第一控制器与所述第二控制器同时对USB请求信息进行接收，所述监控模块对所述USB集线器上的第一控制器与第二控制器的接通状态进行判定，

当所述第一控制器接通时，第一控制器将USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器，第二控制器对USB请求信息进行储存；

当所述第二控制器接通时，第二控制器将USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器，第一控制器对USB请求信息进行储存；

所述USB集线器在接收到控制信号时根据控制信号对各所述USB设备进行通电或断电，并将对应的USB设备的USB信号传输至对应的控制器中，该控制器将该USB信号转换为网络信号发送至所述客户端，在该USB信号转换并发送完成后，所述监控模块控制另一控制器将储存的USB请求信息删除。

3.根据权利要求2所述的高可用USB设备共享服务器，其特征在于，所述监控模块内设置有标准检测时长Tb，在所述第一控制器与所述USB集线器接通时，第一控制器每隔标准检测时长Tb将心跳信号发送至监控模块中，在所述监控模块接收第一控制器发送的心跳信号时，监控模块获取距离上一次接收到心跳信号的实时间隔时长Ts，监控模块将实时间隔时长Ts与标准检测时长Tb进行对比，

当Ts＜Tb时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长低于标准检测时长，监控模块不对所述信号切换开关进行控制；

当Ts≥Tb时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长已达到标准检测时长，监控模块判定所述第一控制器的心跳信号发送已超时，监控模块控制所述信号切换开关进行切换，将所述USB集线器与第一控制器断开，将USB集线器与第二控制器接通。

4.根据权利要求3所述的高可用USB设备共享服务器，其特征在于，所述监控模块内设置有标准超时时长Ta，其中，Ta=Tb×2，在所述监控模块判定接收到心跳信号的实时间隔时长已达到标准检测时长时，监控模块计算实时超时时长Tc，Tc=Ts-Tb，监控模块将实时超时时长Tc与标准超时时长Ta进行对比，

当Tc≤Ta时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时超时时长未超出标准超时时长，监控模块不控制所述第一控制器进行重启；

当Tc＞Ta时，所述监控模块判定接收到心跳信号的实时超时时长已超出标准超时时长，监控模块控制所述第一控制器进行重启。

5.根据权利要求4所述的高可用USB设备共享服务器，其特征在于，所述监控模块中设置有等待重启时长Tq，所述监控模块内还设置有通讯装置，所述通讯装置用以向外部管理端发出故障提示，当所述监控模块判定接收到心跳信号的实时超时时长已超出标准超时时长，监控模块控制所述第一控制器进行重启，监控模块判定在第一控制器进行重启后的等待重启时长Tq内是否接收到心跳信号，

当所述监控模块的等待重启时长Tq内接收到第一控制器发出的心跳信号时，监控模块判定第一控制器重启完成；

当所述监控模块的等待重启时长Tq内未接收到第一控制器发出的心跳信号时，监控模块判定第一控制器出现故障，监控模块将通过所述通讯装置向外部管理端发出故障提示。

6.根据权利要求5所述的高可用USB设备共享服务器，其特征在于，所述监控模块能够对第一控制器与第二控制器的信号传输状态进行记录，在所述监控模块控制所述信号切换开关将所述USB集线器与第一控制器断开时，监控模块对第一控制器断开前的信号传输状态进行判定，

当所述第一控制器断开前内部无信号传输时，所述监控模块控制所述信号切换开关将USB集线器与第二控制器接通，不对第二控制器进行控制；

当所述第一控制器断开前内部为USB信号传输时，所述监控模块将对该USB信号在所述第二控制器上的实时传输速度进行判定，以确定是否对所述第二控制器进行控制；

当所述第一控制器断开前内部为控制信号传输时，所述第二控制器将其内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器。

7.根据权利要求6所述的高可用USB设备共享服务器，其特征在于，所述监控模块内设置有标准切换传输速度Vb与标准切换传输速度差ΔVb，在所述第一控制器断开前内部为USB信号传输时，所述监控模块获取所述第二控制器接收USB信号的实时传输速度Vs，监控模块根据实时传输速度Vs与标准切换传输速度Vb计算实时传输速度差ΔVs，ΔVs=|Vb-Vs|，监控模块将实时传输速度差ΔVs与标准切换传输速度差ΔVb进行对比，

当ΔVs≤ΔVb时，所述监控模块判定实时传输速度差未超出标准切换传输速度差，监控模块不对所述第二控制器进行控制；

当ΔVs＞ΔVb时，所述监控模块判定实时传输速度差已超出标准切换传输速度差，监控模块将根据实时传输速度与标准切换传输速度的对比结果对所述第二控制器的传输状态进行调整。

8.根据权利要求7所述的高可用USB设备共享服务器，其特征在于，当所述监控模块判定实时传输速度差已超出标准切换传输速度差时，监控模块将实时传输速度Vs与标准切换传输速度Vb进行对比，

当Vs＜Vb时，所述监控模块判定所述第二控制器的实时传输速度低于标准切换传输速度，第二控制器将其内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器；

当Vs＞Vb时，所述监控模块判定所述第二控制器的实时传输速度高于标准切换传输速度，监控模块将控制第二控制器对接收的USB信号进行储存，并对储存的USB信号的完成度进行判定，以确定是否对该USB信号进行传输。

9.根据权利要求8所述的高可用USB设备共享服务器，其特征在于，所述监控模块内还设置有可传输完成度Ae，在所述监控模块判定所述第二控制器的实时传输速度高于标准切换传输速度时，监控模块将控制第二控制器对接收的USB信号进行储存，并获取储存的USB信号的储存数据量Lc，监控模块获取该USB信号对应的USB设备的总数据量Lz，监控模块根据储存数据量Lc与总数据量Lz计算储存完成度Au，Au=Lc/Lz，监控模块将储存完成度Au与可传输完成度Ae进行对比，

当Au＞Ae时，所述监控模块判定所述第二控制器内储存的USB信号的储存完成度高于可传输完成度，监控模块控制第二控制器将储存的USB信号删除，第二控制器将其内部储存的USB请求信息转换为控制信号并传递至所述USB集线器；

当Au＜Ae时，所述监控模块判定所述第二控制器内储存的USB信号的储存完成度未高于可传输完成度，监控模块控制第二控制器将储存的USB信号传输至所述客户端，完成该USB信号的传输。

10.根据权利要求1所述的高可用USB设备共享服务器，其特征在于，所述第一控制器与所述第二控制器均设置有外置电源通断开关和插针连接结构，用以在线更换控制器。

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