[發(fā)明專利]基于冗余計算機的冗余網(wǎng)絡(luò)IP智能切換方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010119506.X
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111314148B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喻焰;季志均;劉浩東;陳亮;劉琛;許明旺;寧麗敏;李昕
• 申請（專利權(quán)）人: 卡斯柯信號有限公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26;H04L29/12
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 包姝晴;張靜潔

本發(fā)明涉及一種冗余計算機的冗余網(wǎng)絡(luò)IP智能切換方法及系統(tǒng)。任意一個計算機群中每臺計算機各自包含：IP地址切換模塊、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測模塊、對系故障檢測模塊：通過IP地址切換模塊平滑切換冗余網(wǎng)絡(luò)中的IP地址；通過對系故障檢測模塊，互斥穩(wěn)態(tài)采集對系工作狀態(tài)，在必要時刻迅速獲取正確的冗余網(wǎng)絡(luò)IP；通過網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測模塊判定本地網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和遠端網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，輔助IP地址切換模塊智能切換IP地址。本發(fā)明通過增加網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測模塊和對系故障檢測模塊，來輔助IP地址切換模塊更加智能地分配IP地址，可以大幅提升冗余網(wǎng)絡(luò)可靠性，有效降低冗余網(wǎng)絡(luò)切換過程中的IP沖突問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及安全冗余網(wǎng)絡(luò)中，一種冗余計算機的IP地址智能分配與切換的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在高可靠高安全的工控領(lǐng)域，分布式計算機系統(tǒng)中每一個計算機群都由多臺計算機組成(通常是兩臺)，而計算機群之間的通信又要求冗余網(wǎng)絡(luò)配置(通常是兩個獨立的網(wǎng)段)。目的是為了當任何一臺計算機故障或者任何一個網(wǎng)絡(luò)故障時，整個分布式系統(tǒng)依然能正常協(xié)同工作。

計算機群里的多臺計算機之間通常是熱備冗余的，任何一臺計算機做主機時，其他作為備機的計算機同樣處于活動狀態(tài)，主備之間有單獨的通道用于同步信息和狀態(tài)，當主機故障時，備機可以迅速地升級為新主機。由于計算機群里的每一臺計算機都有做主機的可能，因此計算機群中負責(zé)與冗余網(wǎng)絡(luò)中的其他計算機群通信的計算機是不確定的，也就是說每臺計算機的冗余網(wǎng)口需要適時的切換IP地址。通常的做法有兩種：

第一種方法是為計算機群增加一臺通信前置機，該前置機隔離了計算機群與分布式系統(tǒng)中的公用網(wǎng)絡(luò)，充當了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹欣^站角色，好處是計算機群不需要考慮復(fù)雜的IP切換，簡化了處理，缺點是前置機作為一個非冗余設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障，本計算機群將不可用，系統(tǒng)的可靠性低。

第二種方法，例如在專利CN101662397B中記載的，是計算機群中的計算機網(wǎng)口直接與分布式系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)連通，但是通過公私IP地址的方式，進行網(wǎng)絡(luò)功能區(qū)分，公有IP地址負責(zé)與分布式系統(tǒng)中的其他計算機群通信，私有IP地址負責(zé)計算機群內(nèi)部主備共享數(shù)據(jù)。正常情況，公有IP最大限度地分配在不同計算機上，當主機故障時，備機在升級為新主機的過程中同時獲得舊主機的公有IP。此方法的好處是節(jié)省了通信前置機的成本且系統(tǒng)可靠性更高，缺點是邏輯設(shè)計復(fù)雜，以至于特定情況下操作趨于保守不夠智能。舉例來說，為了避免公網(wǎng)上IP沖突風(fēng)險，切換IP的過程中往往需要計算機群中多臺計算機進行信息核對，一旦核對信息的通道出現(xiàn)問題，獲取公有IP的行為就會停止，冗余效果有所降低。

發(fā)明內(nèi)容

在第二種方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供一種基于冗余計算機的冗余網(wǎng)絡(luò)IP智能切換方法及系統(tǒng)，通過增加網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測模塊和對系故障檢測模塊，來輔助IP地址切換模塊更加智能地分配IP地址，進一步提高計算機群的網(wǎng)絡(luò)可用性。

為了達到上述目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案是提供一種基于冗余計算機的冗余網(wǎng)絡(luò)IP切換系統(tǒng)，所適用的分布式計算機系統(tǒng)中，冗余計算機群之間通過冗余網(wǎng)絡(luò)的多個網(wǎng)段通信，任意一個冗余計算機群包含多個計算機，每個計算機包含IP地址切換模塊，用于網(wǎng)口的IP地址分配及冗余網(wǎng)絡(luò)的IP地址切換；每個計算機通過公有IP地址與冗余網(wǎng)絡(luò)中的遠端設(shè)備通信，通過私有IP地址與冗余計算機群內(nèi)的其他計算機共享數(shù)據(jù)；

每個計算機進一步包含：

對系故障檢測模塊，實時監(jiān)測所在冗余計算機群內(nèi)其他計算機的工作狀態(tài)，并在判斷其他計算機工作異常時，通知本機的IP地址切換模塊去獲取工作異常的其他計算機所擁有的公有IP地址，使本機以多網(wǎng)段的公有IP地址繼續(xù)工作；

和/或，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測模塊，對本機的網(wǎng)口進行狀態(tài)檢測以判定本地網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；在判斷本機上擁有公有IP地址的網(wǎng)口狀態(tài)異常時，通知本機的IP地址切換模塊將狀態(tài)異常的網(wǎng)口擁有的公有IP地址釋放，使所在冗余計算機群中的其他計算機的IP地址切換模塊得以獲取被釋放的公有IP地址，在所在冗余計算機群與其他冗余計算機群之間保持多網(wǎng)段通信。