[發明專利]一種雙機備份冗余控制系統

有效

• 申請號: 201811182612.1
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109687943B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 柳玉;涂三軍;宋劍;周智超;李丹
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍陸戰隊訓練基地
• 主分類號: H04L1/22
• 分類號: H04L1/22;H04L12/24
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 趙賽;蔡碧慧

本發明公開了一種雙機備份冗余控制系統，包括：雙冗余熱備裝置和IO端口雙冗余裝置；雙冗余熱備裝置包括：上位機主備狀態設置模塊、下位機主備狀態設置模塊和通道選擇模塊；上位機主備狀態設置模塊用于確定當前值班上位機；下位機主備狀態設置模塊用于確定當前值班下位機；通道選擇模塊用于將來自于當前值班上位機的網絡數據發送至下位機或外部網絡；IO端口雙冗余裝置與上位機主備狀態控制模塊連接，用于輸出當前值班上位機的視頻數據。其解決了適用于上?下位機架構的作戰系統網絡節點的數據熱備份問題，充分考慮了作戰系統的體系架構和高可靠性要求，而且能夠根據作戰系統的網絡實際部署環境進行動態配置調整，具有良好的靈活性和擴展性。

技術領域

本發明涉及計算機網絡及電子信息技術領域，尤其涉及一種雙機備份冗余控制系統。

背景技術

采用上-下位機架構是當前作戰系統網絡節點提高系統性能，增加單個節點整體計算性能的重要舉措。在該架構中，上位機一般只部署人機交互軟件，為用戶提供流暢的軟件運行體驗，下位機連接外部作戰網絡，被分配唯一固定IP地址，負責數據的收集、計算、分析、生成結果等事務性工作，處理數據量大、頻率高、實時性要求強，上位機與下位機之間采用網絡數據交換模塊連接，組成節點內部網絡。用戶輸入的操作指令經上位機簡單處理后由內部網傳遞到下位機進行業務處理，同時下位機將收到的外部作戰網絡數據解析處理后發送到上位機顯示。下位機在外部作戰網絡與節點內部網絡之間扮演信息傳遞管道作用，屬于關鍵節點，下位機的可靠性直接影響網絡節點的整體可用性，因此，提高下位機的可靠性將有助于增強作戰系統的可用性。

主備用系統通過冗余的部件和專門的軟件，能夠在單一計算機系統出現單點故障時降級運行，能夠大大提高系統的可靠性。目前組建主備用系統有多種技術方案，應用最廣的是雙機熱備份系統。中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所申請的“一種雙機備份冗余控制裝置”發明專利采用兩個完全相同計算機，分別安裝冗余控制裝置，經導線相連，實機單機通過主備位搶權機制確定主機，由主機輸出對外的公共信號，外部輸入的遙控命令兩機同時接收，單機的主備位無條件進行切換，能夠有效提高單個普通計算機節點的可靠性，適用于非網絡節點的雙機熱備。中國科學院計算技術研究所申請的“一種雙機熱備份方法及系統”發明專利采用時效輸出緩存與集線器配合方法，在主用機工作異常情況下，備用機能夠實時檢測到主用機失敗，完成主備切換過程，接替主機繼續工作，適用于實時性要求不高、數據發送端網絡地址不作要求的雙機熱備解決方案。作戰系統網絡節點的下位機直接連接作戰網絡，被分配了唯一網絡IP地址，其工作狀態由作戰網絡及上位機用戶操作指令輸入共同驅動，由于以太網對上網設備IP地址有不可重復的強制要求，或者當作戰系統采用了基于網絡IP地址白名單的網絡安全管理措施，需要實時檢測上網節點IP地址有效性時，上述兩種發明專利并不適用于上-下位機架構的作戰系統網絡節點下位機的冗余性設計。

此外，作戰系統網絡節點作為部署作戰應用軟件的載體，決定了上位機扮演著用戶操作指令接收器角色，承擔著用戶與下位機溝通的橋梁作用，隨著作戰應用軟件功能的不斷增加，上位機的重要地位逐漸顯示出來，因此，上位機的可靠性同樣制約著單個網絡節點的整體可用性，由于上位機隸屬于節點內部網絡，自帶輸入輸出端口而節點在整體上要求唯一輸入輸出端口的特殊性，上述發明專利同樣不適用于作戰系統網絡節點上位機的冗余性設計。因此，需要從整體上提供一種適用于上-下位機架構的作戰系統網絡節點的數據熱備份技術。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種雙機備份冗余控制裝置，其不僅解決了適用于上-下位機架構的作戰系統網絡節點的數據熱備份問題，充分考慮了作戰系統的體系架構和高可靠性要求，而且能夠根據作戰系統的網絡實際部署環境進行動態配置調整，具有良好的靈活性和擴展性，還實現了上位機、下位機的雙機冷、熱備及節點IO端口的雙冗余性設計，同時保證雙機冷、熱備工作模式切換時網絡應用丟包率及用戶操作命令響應丟失率為零。

本發明的目的采用如下技術方案實現：

一種雙機備份冗余控制系統，包括：