CN1437326A - 一种通讯设备中的主备倒换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通讯设备中的主备倒换方法，该方法包括：在主备倒换系统的两块单板上设置能够描述本板和对板状态的四条状态信号线，即本板实际态信号线、本板申请态信号线、对板实际态信号线和对板申请态信号线，并设置本板和对板的状态跃迁规律，使本板和对板按照所述跃迁规律根据本板的实际态和申请态以及对板的实际态和申请态确定并输出自己当前处于主用或备用状态的信号，通过上述信号在发生主备板倒换时对主备倒换的过程进行控制。采用上述方案，能够在主备倒换过程中对主备板的状态进行制约，可以避免两块单板双主状态的出现，并协调两块单板状态的跃迁，使得两块单板的主备倒换过程快速、可靠，减少对业务处理的影响。
Description
技术领域
本发明涉及通讯设备中的主、备设备板的倒换方法。
背景技术
为了提高通讯设备的可靠性，在设备中通常采用主备热备份这种冗余技术。主备热备份是指相同的两块单板同时工作，一块主用，另一块备用。只能由主用单板输出有效的控制信号，备用单板输出的控制信号处于无效或关闭状态，当主用单板出现故障时，系统切换到无故障的备用板，由备用板接替原来的主板工作。因此，主备倒换必须具备两个基本功能：一是对单板故障全面的实时检测，最大限度地减小单板故障时间和对业务的影响；二是主备倒换机制具有对异常情况的保护能力。现有的主备倒换方法通常通过一个循环程序检测主板的状态寄存器来判断主板是否能正常工作，如果不能，设置备板的状态寄存器，使其处于主用状态，从而完成主备倒换。这种主备倒换方法无法实时预测到设备板的所有突发故障，故障检测不全面，只能检测代码跑飞或硬件故障导致死机等故障，对其他严重影响业务故障的处理却较少，例如信号状态偶发性失常，从而使主备倒换不及时或速度慢而影响正常业务。例如：当主、备两块单板处于同等条件下时，比如两块单板都在位，工作状态都为“好”，本板置坏信号、硬复位信号、软件强制倒换信号都无效，此时可能会存在双“主”或双“备”的情况。同时，现有的主备倒换方法通常需要软件支持，例如通过设备板之间通过网口的互连进行心跳检测，这样就存在当软件太忙时无法发送心跳信息造成误倒换，并且倒换时间慢。另外，现有的方法在主备倒换时没有考虑主备板间进行数据备份以及备份不成功后的保护措施以及缺少对备用板工作好坏状态的检测，一旦备用板故障，主用板仍会发生倒换。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能使通讯设备中的主备设备板在主板故障时及时完成可靠倒换的方法。
为达到上述目的，本发明提供的通讯设备中的主备倒换方法，包括：
(1)在主备倒换系统的两块单板上设置四条状态信号线，即本板实际态信号线、本板申请态信号线、对板实际态信号线和对板申请态信号线，其中，本板实际态信号线和本板申请态信号线用于本板向对板发送本板当前的实际态和申请态信号，对板实际态信号线和对板申请态信号线用于本板接收对板当前的实际态和申请态信号；
(2)设置本板和对板的状态跃迁规律，使本板和对板按照所述跃迁规律根据本板的实际态和申请态以及对板的实际态和申请态确定并输出自己当前处于主用或备用状态的信号；所述跃迁规律为：两块单板只允许存在双备用状态，不允许存在双主用状态，当本板及对板的实际态均为主用状态时，使本板及对板实际输出状态均为备用状态；
(3)当两块单板从初始状态进入稳定状态后，判断本板是否是备用板，如果不是，则本板仍作为主用板工作，否则，
(4)根据当前对板的状态判断是否需要发起主备倒换，如果不需要，本板仍作为备用板工作，否则，
(5)判断本板是否已经提出了主用申请，如果没有提出，本板仍作为备用板工作，否则，
(6)判断对板是否已经放弃主用，如果没有放弃，本板仍作为备用板工作，否则，进行主备倒换，使本板升为主用板，对板降为备用板。
上述步骤(3)所述判断本板是否是备用板，通过本板的实际态和申请态以及对板的实际态和申请态判断，当本板的实际态和申请态都为主用时且对板的实际态和申请态都为备用时，本板为主用板，反之本板为备用板。
上述步骤(4)所述根据当前对板的状态判断是否需要发起主备倒换，是通过判断对板是否处于故障状态实现的。
上述步骤(5)所述判断本板是否已经提出了主用申请，通过判断本板的申请态是否处于有效状态实现，当处于有效状态时认为本板已经提出了主用申请。
上述步骤(6)所述判断对板是否已经放弃主用，通过判断对板的申请状态来实现，当对板的申请状态出现备用申请状态时，表示对板已经放弃了主用，实际状态在下一拍时钟到达的时候切换为备用状态。
上述本板实际态和申请态以及对板实际态和申请态的状态变迁通过逻辑电路实现。
本发明在主备倒换系统的两块单板上设置能够描述本板和对板状态的四条状态信号线，即本板实际态信号线、本板申请态信号线、对板实际态信号线和对板申请态信号线，还设置了本板和对板的状态跃迁规律，使本板和对板按照所述跃迁规律根据本板的实际态和申请态以及对板的实际态和申请态确定并输出自己当前处于主用或备用状态的信号，通过上述信号在发生主备板倒换时对主备倒换的过程进行控制。由于所设置的本板和对板的状态跃迁规律能够在主备倒换过程中对主备板的状态进行制约，可以避免两块单板双主状态的出现，并协调两块单板状态的跃迁，这样使得两块单板的主备倒换过程快速、可靠；同时，本发明根据单板是否出现故障决定是否进行主备倒换，可以捕捉较多的故障因素，使得主备倒换及时进行，减少对业务处理的影响。
附图说明
图1是本发明所述方法主备倒换控制过程的实施例流程图；
图2是本发明采用的主备板状态信号线设置原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
在现有的主备倒换控制过程中，导致主备倒换不可靠的最主要的原因是主备板之间的状态控制不严格，即主备板的状态约定不严格。针对这种情况，本发明在主备倒换系统的两块单板上设置四条状态信号线，即本板实际态信号线、本板申请态信号线、对板实际态信号线和对板申请态信号线，其中，本板实际态信号线和本板申请态信号线用于本板向对板发送本板当前的实际态和申请态信号，对板实际态信号线和对板申请态信号线用于本板接收对板当前的实际态和申请态信号，参考图2。图2中，
状态信号shb(0)：用于本板实际主备用状态，简称本板实际态；
状态信号shb(1)：用于本板申请主备用状态，简称本板申请态；
状态信号sha(0)：用于对板实际主备用状态，简称对板实际态；
状态信号sha(1)：用于对板申请主备用状态，简称对板申请态。
上述本板和对板是特指主备倒换系统中的两块单板，如果指定当前的一块单板，另外一块就是对板。上述4根状态信号线，都是通过设备中的背板相连的，分别连接到两块单板的控制部分上，4根连线相对于每一块单板都是有2条输入，2条输出。图中所示中的电阻都是在单板内部连接的。
基于上述状态信号线的设置，再进行本板和对板的状态跃迁规律的设置，使本板和对板按照所述跃迁规律根据本板的实际态和申请态以及对板的实际态和申请态确定并输出自己当前处于主用或备用状态的信号。
在设置主备板的跃迁规律时，由于单板处于主用状态时，一些连接到背板的信号都经过驱动器，处于备用状态的单板的驱动器平时是关闭的，只有主用时才开启，如果两块单板都处于主用状态，两块单板的驱动器都会打开，电平信号会在背板上产生冲突，导致烧毁器件，所以设置的跃迁规律只能允许单板处于双备用状态，不会允许同时处于双主用状态，即两块单板只允许存在双备状态，不允许双主状态存在。因此，为防止出现双主用的现象，当本板及对板实际态均为主时使本板及对板实际输出态均为备态。在设置跃迁状态时，还要保证状态跃迁一次就达到稳定状态，否则如果几次才到稳定状态，在这几次状态跃迁的过程中很有可能出现不可预料的结果，这样才能使倒换尽可能地快。
下面是基于图2所示情况设置的本板和对板的状态跃迁规律：
由于本板及对板根据自己单板的申请状态、实际状态及对方板的申请状态及实际状态决定自己板的实际状态，每个单板根据这4根线将产生16种组合，因此将产生16种状态，各个单板将严格的按照事先约定的规律进行状态约迁，输出自己的主用或备用状态。因此这种约定可以保证主备倒换可靠地进行。对于下述单板的主备倒换真值表，所示的具体跃迁规律如下，其中“0”表示状态有效，“1”表示状态无效。
| 序号 | 本板实际态 | 本板申请态 | 对板实际态 | 对板申请态 | 本板下一时钟周期实际输出 | 序号 | 本板实际态 | 本板申请态 | 对板实际态 | 对板申请态 | 本板下一时钟周期实际输出 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 9 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 10 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 3 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 11 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 4 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 12 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 5 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 13 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 6 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 14 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 7 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 15 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 8 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 16 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
上表中，本板实际状态，本板申请状态，对板实际状态，对板申请状态，就是前述的连接主备板的4根背板连线，本板下一个时钟周期实际输出，表示在当前的状态产生之后，本板的实际输出的一个迁移规律，由于上述状态的跳转可以通过逻辑时序逻辑产生的，每一个状态的迁移，变化，都要在时钟延到来的时候产生。比如当前4个信号是0000，这4个状态表示两块单板当前状态为主用，同时又都是在申请主用，这是不允许的，所以在下一个时钟周期，两块板就必须成为备用。16种状态迁移包含4个信号的所有组合(这种状态迁移适用于主板和备板)：
1、0000：本板申请主用，对板也是申请主用，当前实际状态都是主用，下一个状态本板实际备用。
2、0100：本板申请备用，对板申请主用，下一个状态本板实际备用。
3、1000：本板申请主用，对板申请主用，保持现状，下一个状态本板实际备用。
4、1100：本板申请备用，对板申请主用，保持现状，下一个状态本板实际备用。
5、0001：本板申请主用，对板申请备用，下一个状态本板实际主用。
6、0101：本板申请备用，对板申请备用，下一个状态本板实际备用。
7、1001：本板申请主用，对板申请备用，下一个状态本板实际主用。
8、1101：本板申请备用，对板申请主用，下一个状态本板实际备用。
9、0010：本板申请主用，对板申请主用，当前实际状态本板主用，对板备用，下一个状态本板实际主用。
10、0110：本板申请备用，对板申请主用，下一个状态本板实际备用。
11、1010：本板申请主用，对板申请主用，实际态两板都是备用，下一个状态本板实际备用。
12、1110：本板申请备用，对板申请主用，下一个状态本板实际备用。
13、0011：本板申请主用，对板申请备用，下一个状态本板实际主用。
14、0111：本板申请备用，对板申请备用，下一个状态本板实际备用。
15、1011：本板申请主用，对板申请备用，下一个状态本板实际主用。
16、1111：本版申请备用，对板申请备用，下一个状态本板实际备用。
根据上表所示的跃迁规律，利用本板实际状态，本板申请状态，对板实际状态，对板申请状态这4个状态，使该表能够产生本板实际状态；本板和对板的申请状态由单板的实际状态产生，对板的实际状态由对板的类似上表的主备倒换真值表产生。
图1是本发明所述方法主备倒换控制过程的实施例流程图，该实施例即基于上述跃迁规律。按照图1，首先两块单板在步骤1从初始状态进入稳定状态，然后进行步骤2判断本板是否是备用板，该判断过程通过本板的实际态和申请态以及对板的实际态和申请态判断，当本板的实际态和申请态都为主用时且对板的实际态和申请态都为备用时，本板为主用板，反之本板为备用板。因此如果本板不是备用板，说明本板为主板，无须发起主备倒换过程，本板仍在步骤3作为主用板工作，否则，继续步骤4根据当前对板的状态判断是否需要发起主备倒换，该判断通过判断对板是否处于故障状态实现，通常在该步骤，可以将任何使主用板影响设备业务处理的故障作为主备倒换的理由，会使故障检测更全面。实际中是否需要发起主备倒换还可以通过判断自己是否有倒换需要实现，比如软件强制倒换，定时倒换等等。因此如果不需要进行主备倒换，本板在步骤7仍作为备用板工作，否则进行步骤5，判断本板是否已经提出了主用申请，该判断通过判断本板的申请态是否处于有效状态实现，当处于有效状态时认为本板已经提出了主用申请。如果本板没有提出主用申请，本板在步骤7仍作为备用板工作，否则进行步骤6判断对板是否已经放弃主用，该判断通过判断对板申请态实现，当对板申请态为备用时认为对板已经放弃主用，其实际状态在下一拍时钟到达时切换为备用状态。如果对板没有放弃主用，本板仍然在步骤7作为备用板工作，否则，在步骤8进行主备倒换，使本板升为主用板，对板降为备用板。
本例中，所述本板实际态和申请态以及对板实际态和申请态的状态变迁通过逻辑电路实现。
由上述例子可知，在两块单板进入稳定状态后，一块主用，一块备用。单板如果发现自己处在主用的位置上，不会主动发起倒换，只有单板发现自己处在备用的位置上时，才有权利主动发起倒换。稳定的主备状态是主板的申请态合实际态都是主用，真值表里面的00，备用板的实际态和申请态都是备用，真值表里面的11。其余的状态都是非稳定状态，最终都会进入约定的稳定状态。在主备转换时，如果本板发起主用申请，同时要等对板放弃主用状态，然后才能发起主备倒换，这样会保证不出现双主现象。如果本板发起主用申请，对板不放弃主用，本板仍不可能得到主用的实际状态。由于备用板在申请主用时可以加入很多条件参与，还可以加入软件申请干预，使得倒换不会造成数据丢失，还可以比较全面的检测故障。实际中，为提高倒换速度，倒换操作可以由硬件直接完成。
在本发明的具体应用过程中，还有以下几个注意问题：
1、本板申请态可由软件寄存器设置完成，此种申请可以具有较高的优先级，如果本板想从备升为主，前提是对板由主降为备，对板可以通过软件修改逻辑寄存器，使其由主降为备，本板软件通过修改逻辑寄存器，使其由备申请主，再通过上述的逻辑跃迁完成主备倒换。
2、为防止两块单板上电时争抢主，可以通过设置主用单板的位置，例如不同的槽位来解决。
3、对于系统时钟故障、单板时钟故障、逻辑芯片故障，由软件仲裁是否申请备态，系统时钟故障时，例如连续2次检测到时钟扣板指示故障信号，本板就会去申请备用状态，不论主板对数据库向程序存储器的写操作是否完成，立即倒换，而对于其它情况则是等待数据库写完后才实施主备倒换，这样的倒换条件会使故障检测较全面。
4、使对板申请态及实际态均为备用时，本板申请态变为申请主用，以保证单块单板在位时此块单板必为主用。
Claims (6)
1、一种通讯设备中的主备倒换方法，包括：
(1)在主备倒换系统的两块单板上设置四条状态信号线，即本板实际态信号线、本板申请态信号线、对板实际态信号线和对板申请态信号线，其中，本板实际态信号线和本板申请态信号线用于本板向对板发送本板当前的实际态和申请态信号，对板实际态信号线和对板申请态信号线用于本板接收对板当前的实际态和申请态信号；
(2)设置本板和对板的状态跃迁规律，使本板和对板按照所述跃迁规律根据本板的实际态和申请态以及对板的实际态和申请态确定并输出自己当前处于主用或备用状态的信号；所述跃迁规律为：两块单板只允许存在双备用状态，不允许存在双主用状态，当本板及对板的实际态均为主用状态时，使本板及对板实际输出状态均为备用状态；
(3)当两块单板从初始状态进入稳定状态后，判断本板是否是备用板，如果不是，则本板仍作为主用板工作，否则，
(4)根据当前对板的状态判断是否需要发起主备倒换，如果不需要，本板仍作为备用板工作，否则，
(5)判断本板是否已经提出了主用申请，如果没有提出，本板仍作为备用板工作，否则，
(6)判断对板是否已经放弃主用，如果没有放弃，本板仍作为备用板工作，否则，进行主备倒换，使本板升为主用板，对板降为备用板。
2、根据权利要求1所述的主备倒换方法，其特征在于步骤(3)所述判断本板是否是备用板，通过本板的实际态和申请态以及对板的实际态和申请态判断，当本板的实际态和申请态都为主用时且对板的实际态和申请态都为备用时，本板为主用板，反之本板为备用板。
3、根据权利要求1所述的主备倒换方法，其特征在于步骤(4)所述根据当前对板的状态判断是否需要发起主备倒换，是通过判断对板是否处于故障状态实现的。
4、根据权利要求1所述的主备倒换方法，其特征在于步骤(5)所述判断本板是否已经提出了主用申请，通过判断本板的申请态是否处于有效状态实现，当处于有效状态时认为本板已经提出了主用申请。
5、根据权利要求1所述的主备倒换方法，其特征在于步骤(6)所述判断对板是否已经放弃主用，通过判断对板的申请状态来实现，当对板的申请状态出现备用申请状态的时候，表示对板已经放弃了主用。
6、根据权利要求1、2、3、4或5所述的主备倒换方法，其特征在于所述本板实际态和申请态以及对板实际态和申请态的状态变迁通过逻辑电路实现。
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