CN115589413A - 基于状态机的数据远程更新系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于状态机的数据远程更新系统和方法，该系统包括：数据更新模块和安全计算机平台，数据更新模块用于发送创建会话请求指令；安全计算机平台与数据更新模块连接，安全计算机平台用于根据创建会话请求指令创建安全计算机平台与数据更新模块之间的会话，并在会话过程中，将会话状态发送至数据更新模块，以便数据更新模块根据会话状态进行相应的数据更新操作。本发明能够降低数据传输乱序风险，并可提高网络带宽较小时的数据更新成功率。

Description

基于状态机的数据远程更新系统和方法

技术领域

本发明涉及数据远程更新技术领域，尤其涉及一种基于状态机的数据远程更新系统和方法。

背景技术

安全计算机平台是一个通用的SIL4(Safety Integrity Level4，安全完整性等级4)安全计算机系统，为轨道交通安全信号设备所运用。这些轨道交通安全信号设备在日常使用过程中，经常会出现数据版本变更的情况，需要在有限的天窗时间点内完成更新，而为了防止网络攻击，铁路信号系统往往会设置较小的带宽，所以大量数据在更新过程中，会产生网络丢包问题。现有远程批量更新工具没有较高的适应性，其固定的重发机制可能进一步加重网络负担、增加数据乱序的风险，进而导致远程批量更新工具其更新成功率较低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提供一种基于状态机的数据远程更新系统，该数据远程更新系统能够降低数据传输乱序风险，并可提高网络带宽较小时的数据更新成功率。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于状态机的数据远程更新系统，包括：

数据更新模块，用于发送创建会话请求指令；

安全计算机平台，与所述数据更新模块连接，所述安全计算机平台用于根据所述创建会话请求指令创建所述安全计算机平台与所述数据更新模块之间的会话，并在数据更新过程中，将会话状态发送至所述数据更新模块，以便所述数据更新模块根据所述会话状态进行相应的数据更新操作。

可选的，所述会话具有会话属性，所述会话属性包括：会话ID、会话数量和所述会话状态中的至少一种。

可选的，所述会话状态包括初始化状态、占用状态、可用状态和错误状态中的至少一种，其中，所述初始化状态表示创建会话的初始状态，所述占用状态表示当前数据更新命令对应的流程尚未执行结束的状态，所述可用状态表示前一条数据更新命令对应的流程已经执行结束的状态，所述错误状态表示前一条数据更新命令对应的流程执行发生错误的状态。

可选的，所述会话ID用于对所述安全计算机平台和所述数据更新模块之间数据更新过程的一致性进行标识。

可选的，所述会话数量根据数据更新数量确定，且大于或者等于2个。

可选的，所述安全计算机平台还用于在创建新的会话时，将前一会话的会话状态设定为初始化状态。

可选的，所述数据更新模块还用于向所述安全计算机平台发送获取会话ID的请求命令，并在接收所述会话ID后，将所述会话ID添加至数据更新命令，以及将添加有所述会话ID的数据更新命令发送至所述安全计算机平台，所述安全计算机平台还用于对所述数据更新命令中的会话ID进行检查。

可选的，所述安全计算机平台还用于根据数据更新命令的执行阶段实时更新当前会话状态，并将更新后的会话状态返回至所述数据更新模块。

可选的，所述安全计算机平台相邻两次获取的会话ID不相同。

可选的，所述安全计算机平台还用于通过TFTP协议与所述数据更新模块进行数据传输。

可选的，所述安全计算机平台和所述数据更新模块还用于预先设定请求命令的格式和类型。

可选的，所述安全计算机平台还用于对所述数据更新模块发送的请求命令的格式和类型进行检查，并在检查无误后，返回所述请求命令中对应的请求数据。

可选的，所述数据更新模块在接收到所述请求数据后，还用于向所述安全计算机平台返回ACK确认帧。

可选的，所述数据更新模块根据所述会话状态进行相应的数据更新操作时，具体用于：

所述数据更新模块接收到的所述会话状态为可用状态时，所述数据更新模块继续发送添加有所述会话ID的数据更新命令；

所述数据更新模块接收到的所述会话状态为占用状态时，所述数据更新模块重新发送获取会话状态命令，直至接收到的所述会话状态为可用状态时，继续发送添加有所述会话ID的数据更新命令，或者连续预设次数接收到的所述会话状态均为占用状态时，中止当前数据更新流程；

所述数据更新模块接收到的所述会话状态为错误状态时，所述数据更新模块在预设时间后重新发送获取会话ID命令，并将所述会话ID添加至之前运行于错误状态的数据更新命令中，进行重新发送。

为达到上述目的，本发明第二方面提供了一种基于状态机的数据远程更新方法，包括：

数据更新模块发送创建会话请求指令；

安全计算机平台根据所述创建会话请求指令创建所述安全计算机平台与所述数据更新模块之间的会话，并在会话过程中，将会话状态发送至所述数据更新模块，以便所述数据更新模块根据所述会话状态进行相应的数据更新操作。

本发明至少具有以下技术效果：

本发明中的数据更新模块实时获取会话状态，并根据会话状态进行相应的数据更新操作，其中在根据会话状态进行相应的数据更新操作时具体用于在接收到的会话状态为可用状态时，数据更新模块继续发送添加有会话ID的数据更新命令，在接收到的会话状态为占用状态时，数据更新模块重新发送获取会话状态命令，直至接收到的会话状态为可用状态时，继续发送添加有会话ID的数据更新命令，或者连续预设次数接收到的会话状态均为占用状态时，中止当前数据更新流程，以及在接收到的会话状态为错误状态时，数据更新模块在预设时间后重新发送获取会话ID命令，并将会话ID添加至之前运行于错误状态的数据更新命令中，进行重新发送，由此本发明能够根据不同的会话状态采用不同的宽恕机制，从而可降低数据重传数量，提高网络带宽较小时的更新成功率；并且，本发明还通过会话ID对安全计算机平台和数据更新模块之间数据更新过程的一致性进行标识，通过安全计算机平台对数据更新模块发送的请求命令的格式和类型进行检查，在接收到请求数据后通过数据更新模块向安全计算机平台返回ACK确认帧，以及在相邻两次获取会话ID时通过获取不同的会话ID，可有效降低数据传输乱序风险；另外，安全计算机平台在创建新的会话时，还将前一会话的会话状态设定为初始化状态，可便于前一会话的循环使用，从而可提高数据更新的灵活性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的基于状态机的数据远程更新系统的结构框图；

图2为本发明一实施例提供的会话状态更新工作原理图；

图3为本发明一实施例提供的基于状态机的数据远程更新方法的流程图；

图4为本发明一具体示例提供的基于状态机的数据远程更新方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

由于目前铁路信号系统设置了较小的网络带宽，造成大量数据在传输过程中会出现网络丢包问题，而目前的数据传输方式导致传输工具缺乏判断数据包丢包的问题，更新工具也将继续执行后续流程，然而安全计算机平台等待确认超时，将断开数据连接，导致最终更新失败。

为此，本发明提供了一种基于状态机的数据远程更新系统和方法。本实施例中的数据远程更新系统在数据更新命令中增加会话命令属性，其中的安全计算机平台能够执行会话状态更新过程，其中的数据更新模块能够执行会话状态获取和判断过程，由此，本发明提供的是基于状态机的数据远程更新系统和方法，并且本发明中的数据更新模块可获取上一步数据更新命令的执行结果，并根据上一步数据更新命令的执行结果进行相应的数据更新操作，从而能够达到降低数据传输乱序的可能性，以及本发明针对不同会话状态设置了宽恕机制，可有效降低数据重传数量，提高网络带宽较小时的数据更新成功率。

下面参考附图描述本实施例的基于状态机的数据远程更新系统和方法。

图1为本发明一实施例提供的基于状态机的数据远程更新系统的结构框图。如图1所示，该基于状态机的数据远程更新系统10包括：数据更新模块11和安全计算机平台12。其中，数据更新模块11用于发送创建会话请求指令；安全计算机平台12与数据更新模块11连接，安全计算机平台12用于根据创建会话请求指令创建安全计算机平台12与数据更新模块11之间的会话，并在数据更新过程中，将会话状态发送至数据更新模块11，以便数据更新模块11根据会话状态进行相应的数据更新操作。

具体的，本实施例中的创建会话请求指令可包括数据更新数量等内容，安全计算机平台12可根据数据更新数量创建相应数量的会话。需要说明的是，本实施例中的会话数量大于或者等于2个，以便于提高数据更新速率，并在当前会话出现故障中断时，能够采用其它会话进行数据更新。

本实施例中创建的会话具有至少一个会话属性，会话属性包括：会话ID(Identitydocument，标识号)、会话数量和会话状态中的至少一种。

其中，会话状态包括初始化状态、占用状态、可用状态和错误状态中的至少一种，其中，初始化状态表示创建会话的初始状态，占用状态表示当前数据更新命令对应的流程尚未执行结束的状态，可用状态表示前一条数据更新命令对应的流程已经执行结束的状态，错误状态表示前一条数据更新命令对应的流程执行发生错误的状态。

本实施例中的会话ID作为安全计算机平台12和数据更新模块11对应关系的标识，其用于对安全计算机平台12和数据更新模块11之间数据更新过程的一致性进行标识。

需要说明的是，安全计算机平台12在会话创建成功后，会使该会话处于激活状态，并且在会话创建成功后，安全计算机平台12还会将创建的会话的会话ID返回至数据更新模块11。

在本发明的一个实施例中，安全计算机平台12还用于在创建新的会话时，将前一会话的会话状态设定为初始化状态，由此可使得安全计算机平台12创建的会话可循环使用，从而可解决因网络状态不可控和会话数量有限而无法进行数据更新的问题，并且会话的循环使用可提高数据更新的灵活性。

在本发明的一个实施例中，数据更新模块11还用于向安全计算机平台12发送获取会话ID的请求命令，并在接收会话ID后，将会话ID添加至数据更新命令，以及将添加有会话ID的数据更新命令发送至安全计算机平台12，安全计算机平台12还用于对数据更新命令中的会话ID进行检查，由此可保证数据更新过程的一致性，从而可有效降低数据传输乱序风险。

在本发明的一个实施例中，安全计算机平台12还用于根据数据更新命令的执行阶段实时更新当前会话状态，并将更新后的会话状态返回至数据更新模块11。

具体的，安全计算机平台12检查会话ID并进行一致性确认后，可对数据更新命令进行解析，并通过解析后的数据更新命令中的内容对数据版本进行更新。在该过程中，安全计算机平台12可根据数据更新命令的执行阶段实时更新当前会话状态，并将更新后的会话状态返回至数据更新模块11。

如图2所示，假设当前会话ID的会话状态为初始化状态，当执行数据更新命令时，可将会话状态更新为占用状态，当当前数据更新命令执行完毕后，可将会话状态从占用状态更新为可用状态，数据更新模块11获取到会话状态为可用状态后，会继续发送数据更新命令，当安全计算机平台12接收到该条数据更新命令并再次执行时，可将会话状态由可用状态再更新为占用状态，当会话状态出现问题时，可从可用状态或者占用状态更新至错误状态，例如执行数据更新命令出现错误时，可将当前会话状态由占用状态更新至错误状态。其中，安全计算机平台12会实时将更新后的会话状态返回至数据更新模块11，以便数据更新模块11根据当前的会话状态进行相应的数据更新操作。

在本发明的一个实施例中，安全计算机平台12相邻两次获取的会话ID不相同。

具体的，安全计算机平台12在下一次根据数据更新模块11发送的会话ID请求指令获取会话ID时，其获取的会话ID与本次获取的会话ID不相同，由此可进一步降低数据传输乱序风险。

在本发明的一个实施例中，安全计算机平台12还用于通过TFTP(Trivial FileTransfer Protocol，简单文件传输)协议与数据更新模块11进行数据传输。本实施例中，安全计算机平台12和数据更新模块11还用于预先设定请求命令的格式和类型。

安全计算机平台12还用于对数据更新模块11发送的请求命令的格式和类型进行检查，并在检查无误后，返回请求命令中对应的请求数据。数据更新模块11在接收到请求数据后，还用于向安全计算机平台12返回ACK确认帧(消息确认帧)。

作为一个示例，数据更新模块11可通过TFTP协议向安全计算机平台12发送预设命令格式和类型的获取会话ID的请求命令，安全计算机平台12接收该请求命令后，对其格式和类型进行检查，并在检查无误后，返回会话ID，数据更新模块11接收到会话ID后，还向安全计算机平台返回ACK确认帧，以确认该请求流程结束。

作为另一个示例，数据更新模块11可发送读请求命令和写请求命令，以读请求命令为例，数据更新模块11发送读请求命令，以用于获取板卡标识、模式和状态等信息，安全计算机平台12收到请求后回复相应数据，数据更新模块11收到安全计算机平台12回复的数据后，可回复ACK确认帧，安全计算机平台12收到ACK确认帧后，可确定当前流程结束。

在本发明的一个实施例中，数据更新模块11根据会话状态进行相应的数据更新操作时，具体用于：数据更新模块11接收到的会话状态为可用状态时，数据更新模块11继续发送添加有会话ID的数据更新命令；数据更新模块11接收到的会话状态为占用状态时，数据更新模块11重新发送获取会话状态命令，直至接收到的会话状态为可用状态时，继续发送添加有会话ID的数据更新命令，或者连续预设次数接收到的会话状态均为占用状态时，中止当前数据更新流程；数据更新模块11接收到的会话状态为错误状态时，数据更新模块11在预设时间后重新发送获取会话ID命令，并将会话ID添加至之前运行于错误状态的数据更新命令中，进行重新发送。

具体的，数据更新模块11发送获取会话ID命令，并将接收到的会话ID添加至后续每条数据更新命令。数据更新模块11在后续每条数据更新命令执行结束后，均发送获取会话状态命令，以根据会话状态判断上一条据更新命令的执行结果。数据更新模块11接收到会话状态为可用状态时，则继续执行后续过程。数据更新模块11接收到会话状态为占用状态时，则重发该命令，并在连续获取到占用状态时，中止后续过程。数据更新模块11接收到会话状态为错误状态时，则认为传输中断，数据更新模块11重新执行获取会话ID，并将会话ID添加至后续命令，以及重发前一条出错命令。其中，整个数据更新过程可根据天窗时间长短而允许多次传输中断。

图3为本发明一实施例提供的基于状态机的数据远程更新方法的流程图。如图3所示，该方法包括：

步骤S1：数据更新模块发送创建会话请求指令；

步骤S2：安全计算机平台根据创建会话请求指令创建安全计算机平台与数据更新模块之间的会话，并在会话过程中，将会话状态发送至数据更新模块，以便数据更新模块根据会话状态进行相应的数据更新操作。

其中，数据更新模块接收到的会话状态为可用状态时，数据更新模块继续发送添加有会话ID的数据更新命令；数据更新模块接收到的会话状态为占用状态时，数据更新模块重新发送获取会话状态命令，直至接收到的会话状态为可用状态时，继续发送添加有会话ID的数据更新命令，或者连续预设次数接收到的会话状态均为占用状态时，中止当前数据更新流程；数据更新模块接收到的会话状态为错误状态时，数据更新模块在预设时间后重新发送获取会话ID命令，并将会话ID添加至之前运行于错误状态的数据更新命令中，进行重新发送。

下面以一个具体示例，对本实施例的基于状态机的数据远程更新方法进行详细阐述。如图4所示，其执行步骤如下：

步骤1：数据更新模块发送获取会话ID命令，安全计算机平台检查获取会话ID命令的格式无误，则检索当前未使用的会话，将会话ID返回数据更新模块，并将该会话状态置为初始化状态。数据更新模块接收会话ID，并将该会话ID添加至后续数据更新命令的尾部。

步骤2：数据更新模块继续发送后续数据更新命令，安全计算机平台检查其命令的格式无误，且命令中会话ID与当前使用会话ID号一致。

步骤3：安全计算机平台检查当前会话状态，若为初始化状态或可用状态，则先将会话状态置为占用状态并继续执行当前命令。若当前命令在后续执行过程中出错，则将会话状态置为错误状态，否则将会话状态置为可用状态。数据更新模块继续发送获取会话状态命令，以判断上一步执行结果。

步骤3.1：数据更新模块接收到的会话状态为可用状态时，数据更新模块则确定上一步命令执行完毕，则继续执行后续过程，具体可参考步骤2。

步骤3.2：数据更新模块接收到的会话状态为占用状态时，则确定上一步命令正在执行，则重发获取会话状态命令，直到接收到的会话状态为可用状态并继续执行，或者连续6次获取到占用状态，则中止该阶段的数据更新过程。

步骤3.3：数据更新模块接收到的会话状态为错误状态时，则确定上一步命令执行出错，传输中断，数据更新模块3秒后重发获取会话ID命令，具体可参考步骤1，然后重新组合会话ID至后续命令的尾部，并重发上一步错误命令，其中，整个数据更新过程可允许3次传输中断。

步骤4：数据更新模块继续发送后续数据更新命令和获取会话状态命令，直至结束。

需要说明的是，本实施例的基于状态机的数据远程更新方法的具体实施方式可参见上述基于状态机的数据远程更新系统的具体实施方式，为避免冗余，此处不再赘述。

综上所述，本发明中的数据更新模块实时获取会话状态，并根据会话状态进行相应的数据更新操作，其中在根据会话状态进行相应的数据更新操作时具体用于在接收到的会话状态为可用状态时，数据更新模块继续发送添加有会话ID的数据更新命令，在接收到的会话状态为占用状态时，数据更新模块重新发送获取会话状态命令，直至接收到的会话状态为可用状态时，继续发送添加有会话ID的数据更新命令，或者连续预设次数接收到的会话状态均为占用状态时，中止当前数据更新流程，以及在接收到的会话状态为错误状态时，数据更新模块在预设时间后重新发送获取会话ID命令，并将会话ID添加至之前运行于错误状态的数据更新命令中，进行重新发送，由此本发明能够根据不同的会话状态采用不同的宽恕机制，从而可降低数据重传数量，提高网络带宽较小时的更新成功率；并且，本发明还通过会话ID对安全计算机平台和数据更新模块之间数据更新过程的一致性进行标识，通过安全计算机平台对数据更新模块发送的请求命令的格式和类型进行检查，在接收到请求数据后通过数据更新模块向安全计算机平台返回ACK确认帧，以及在相邻两次获取会话ID时通过获取不同的会话ID，可有效降低数据传输乱序风险；另外，安全计算机平台在创建新的会话时，还将前一会话的会话状态设定为初始化状态，可便于前一会话的循环使用，从而可提高数据更新的灵活性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，包括：

数据更新模块，用于发送创建会话请求指令；

安全计算机平台，与所述数据更新模块连接，所述安全计算机平台用于根据所述创建会话请求指令创建所述安全计算机平台与所述数据更新模块之间的会话，并在数据更新过程中，将会话状态发送至所述数据更新模块，以便所述数据更新模块根据所述会话状态进行相应的数据更新操作。

2.如权利要求1所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述会话具有会话属性，所述会话属性包括：会话ID、会话数量和所述会话状态中的至少一种。

3.如权利要求2所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述会话状态包括初始化状态、占用状态、可用状态和错误状态中的至少一种，其中，所述初始化状态表示创建会话的初始状态，所述占用状态表示当前数据更新命令对应的流程尚未执行结束的状态，所述可用状态表示前一条数据更新命令对应的流程已经执行结束的状态，所述错误状态表示前一条数据更新命令对应的流程执行发生错误的状态。

4.如权利要求3所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述会话ID用于对所述安全计算机平台和所述数据更新模块之间数据更新过程的一致性进行标识。

5.如权利要求4所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述会话数量根据数据更新数量确定，且大于或者等于2个。

6.如权利要求5所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述安全计算机平台还用于在创建新的会话时，将前一会话的会话状态设定为初始化状态。

7.如权利要求6所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述数据更新模块还用于向所述安全计算机平台发送获取会话ID的请求命令，并在接收所述会话ID后，将所述会话ID添加至数据更新命令，以及将添加有所述会话ID的数据更新命令发送至所述安全计算机平台，所述安全计算机平台还用于对所述数据更新命令中的会话ID进行检查。

8.如权利要求7所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述安全计算机平台还用于根据数据更新命令的执行阶段实时更新当前会话状态，并将更新后的会话状态返回至所述数据更新模块。

9.如权利要求8所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述安全计算机平台相邻两次获取的会话ID不相同。

10.如权利要求9所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述安全计算机平台还用于通过TFTP协议与所述数据更新模块进行数据传输。

11.如权利要求10所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述安全计算机平台和所述数据更新模块还用于预先设定请求命令的格式和类型。

12.如权利要求11所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述安全计算机平台还用于对所述数据更新模块发送的请求命令的格式和类型进行检查，并在检查无误后，返回所述请求命令中对应的请求数据。

13.如权利要求12所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述数据更新模块在接收到所述请求数据后，还用于向所述安全计算机平台返回ACK确认帧。

14.如权利要求13所述的基于状态机的数据远程更新系统，其特征在于，所述数据更新模块根据所述会话状态进行相应的数据更新操作时，具体用于：

所述数据更新模块接收到的所述会话状态为可用状态时，所述数据更新模块继续发送添加有所述会话ID的数据更新命令；

所述数据更新模块接收到的所述会话状态为占用状态时，所述数据更新模块重新发送获取会话状态命令，直至接收到的所述会话状态为可用状态时，继续发送添加有所述会话ID的数据更新命令，或者连续预设次数接收到的所述会话状态均为占用状态时，中止当前数据更新流程；

所述数据更新模块接收到的所述会话状态为错误状态时，所述数据更新模块在预设时间后重新发送获取会话ID命令，并将所述会话ID添加至之前运行于错误状态的数据更新命令中，进行重新发送。

15.一种基于状态机的数据远程更新方法，其特征在于，包括：

数据更新模块发送创建会话请求指令；

安全计算机平台根据所述创建会话请求指令创建所述安全计算机平台与所述数据更新模块之间的会话，并在会话过程中，将会话状态发送至所述数据更新模块，以便所述数据更新模块根据所述会话状态进行相应的数据更新操作。

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