[發(fā)明專利]一種嵌入式系統(tǒng)的雙機(jī)熱備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710815009.1
• 申請(qǐng)日: 2017-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN107634855A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙昶宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津津航計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;H04L12/26
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心11011
• 代理人: 王雪芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及嵌入式系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種嵌入式系統(tǒng)的雙機(jī)熱備方法。

背景技術(shù)

目前最常見的雙機(jī)容錯(cuò)技術(shù)有：無磁盤型、共享磁盤型、磁盤鏡像型、共享和鏡像共存型、NAS(Network Attached Storage)連接的共享型和混合型(共享磁盤鏡像型)等，這些方法大多應(yīng)用在專用的容錯(cuò)系統(tǒng)中，應(yīng)用在通用的容錯(cuò)系統(tǒng)中的較少。上述這些方法大都是在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的功能，因此不可避免的會(huì)帶來以下問題：

1、增加設(shè)計(jì)人員的工作量，設(shè)計(jì)人員在實(shí)現(xiàn)具體業(yè)務(wù)的同時(shí)必須考慮容錯(cuò)功能的實(shí)現(xiàn)；

2、數(shù)據(jù)容錯(cuò)的可靠性難以保證。設(shè)計(jì)人員只要有考慮不周的地方，就可能導(dǎo)致容錯(cuò)系統(tǒng)無法正確備份，導(dǎo)致備份失效；

3、系統(tǒng)可擴(kuò)展性較差，一旦在系統(tǒng)中增加新的功能，設(shè)計(jì)人員必須重新考慮備份功能的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的可測(cè)試性和可維護(hù)性差。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何設(shè)計(jì)一種雙機(jī)熱備的方法，以便能夠有效的保證嵌入式系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、有效和持續(xù)運(yùn)行。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種嵌入式系統(tǒng)的雙機(jī)熱備方法，包括以下步驟：

S₁：主備機(jī)身份識(shí)別：

首先在主機(jī)和備機(jī)上分別配置好對(duì)方的IP地址和通信端口號(hào)，在嵌入式系統(tǒng)的任務(wù)啟動(dòng)后立即創(chuàng)建一個(gè)套接字并向?qū)Ψ酵ㄐ哦丝诎l(fā)出連接請(qǐng)求；如果連接成功說明對(duì)方已經(jīng)啟動(dòng)，本機(jī)標(biāo)識(shí)為備機(jī)；如果連接失敗將本機(jī)標(biāo)識(shí)為主機(jī)，并將套接字綁定到主機(jī)或備機(jī)的通信端口進(jìn)行監(jiān)聽；

S₂：建立主備機(jī)之間的心跳通信：

主機(jī)和備機(jī)均采用雙網(wǎng)卡工作，雙網(wǎng)通過交換機(jī)連接到局域網(wǎng)中，采用一條心跳線進(jìn)行雙機(jī)之間的通信，雙機(jī)之間通過心跳線、雙網(wǎng)的狀態(tài)三種通道傳遞心跳信號(hào)，主機(jī)或備機(jī)判斷是否收到心跳，只要三種通道有一個(gè)能收到對(duì)方的心跳，即認(rèn)為心跳正常；當(dāng)出現(xiàn)心跳失效的情況時(shí)，分別選取雙網(wǎng)上的主機(jī)或者備機(jī)，或主機(jī)或者備機(jī)的一個(gè)端口作為通道的遠(yuǎn)程檢測(cè)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)通道心跳失效時(shí)，雙機(jī)通過該通道檢查設(shè)置的遠(yuǎn)程檢測(cè)點(diǎn)，若檢測(cè)不到則表明故障出現(xiàn)在本機(jī)端；若可以檢測(cè)到則表明故障出現(xiàn)在對(duì)方；

在主備機(jī)的通信過程中，采用如下措施確保主備機(jī)同步：

主機(jī)接收外部指令啟動(dòng)任務(wù)，并通知備機(jī)啟動(dòng)，備機(jī)接收啟動(dòng)通知后自啟動(dòng)任務(wù)，并通知主機(jī)啟動(dòng)結(jié)果，主機(jī)接收備機(jī)啟動(dòng)結(jié)果后判斷是否啟動(dòng)成功，若判斷為成功則通知備機(jī)同步開始，并與外部設(shè)備進(jìn)行通信，備機(jī)接收到同步開始通知后開始接收同步數(shù)據(jù)，若判斷為不成功則主機(jī)保持自身當(dāng)班權(quán)；

在主備機(jī)的通信過程中，采用如下措施實(shí)現(xiàn)主備機(jī)故障檢測(cè)：

(1)在主備機(jī)中配備看門狗定時(shí)器：在系統(tǒng)上電后，處理器在正常工作時(shí)會(huì)每隔固定的時(shí)間對(duì)看門狗計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零操作，若主機(jī)或者備機(jī)出現(xiàn)故障，看門狗計(jì)數(shù)器值會(huì)超過某個(gè)閾值，最終會(huì)導(dǎo)致看門狗產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使得處理器復(fù)位，通過設(shè)置和檢測(cè)看門狗計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)閾值，判斷主備機(jī)是否出現(xiàn)故障；

(2)在主備機(jī)上電后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢操作，從而在上電時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)硬件是否工作正常；

(3)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，主備機(jī)之間通過心跳線和雙網(wǎng)的狀態(tài)相互監(jiān)測(cè)對(duì)方的工作狀態(tài)。

優(yōu)選地，步驟S₂中，雙網(wǎng)通道在收到對(duì)方心跳時(shí)加入時(shí)間戳；在心跳失效的情況下，根據(jù)心跳時(shí)間戳，選擇最后收到心跳的網(wǎng)絡(luò)，然后去檢查對(duì)應(yīng)此網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程檢測(cè)點(diǎn)，若可以檢測(cè)到，表明對(duì)方宕機(jī)下線，本機(jī)正常，可作為主機(jī)運(yùn)行；否則，標(biāo)明本機(jī)宕機(jī)，此時(shí)應(yīng)工作在備機(jī)。

優(yōu)選地，在主備機(jī)的通信過程中，還采用主備機(jī)同時(shí)上電的措施確保主備機(jī)同步。

優(yōu)選地，在主備機(jī)的通信過程中，還采用在主備機(jī)上電后，主備機(jī)使用同一外部有源晶振提供的時(shí)鐘周期進(jìn)行時(shí)鐘同步的措施確保主備機(jī)同步。

優(yōu)選地，在主備機(jī)的通信過程中，所述自檢操作包括CPU檢測(cè)、內(nèi)存檢測(cè)和I/O設(shè)備檢測(cè)。

優(yōu)選地，在主備機(jī)的通信過程中，主備機(jī)還按照如下原則進(jìn)行切換：如果在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，主機(jī)檢測(cè)到備機(jī)故障，則不進(jìn)行切換，主機(jī)繼續(xù)保持工作；如果備機(jī)檢測(cè)到主機(jī)故障，則進(jìn)行切換，由備機(jī)接管主機(jī)繼續(xù)工作。

(三)有益效果