專利名稱：一種主備雙機熱備份系統及方法
技術領域：
本發明專利屬于通信技術領域，涉及一種主備雙機熱備份系統及方法。
背景技術：
在通信技術領域，高可靠性要求機載設備，如機載座艙顯示器處在非常重要地位的，不允許出現故障，為了確保設備和系統的可靠性，一般都需要備份機制。傳統的座艙顯示器系統中往往采取雙口 RAM、429總線、1394總線等方式實現板間數據通信和備份。一般顯示器系統中包括一塊通信計算機、一塊字符處理計算機和一塊視頻處理計算機，但隨著顯示性能要求的提高，逐步將字符處理計算機與視頻處理計算機用專用圖形產生計算機代替，所以現下常用顯示器系統模式為一塊通信計算機和一塊圖形產生計算機單物理鏈路通 信模式。傳統的雙口 RAM、429總線、1394總線等數據通信方式，在數據通信速率和數據通信容量上越來越不能滿足機載座艙顯示器系統需求；而且采用單通信計算機通信，一旦出現故障或損壞情形則沒有可替代的設備，無法提供數據通信熱備份功能，不能滿足設備越來越多，功能需求越來越復雜的座艙顯示器系統對數據通信速率、容量及可靠性和系統穩定性的需求。

發明內容
本發明的目的本發明提供一種結構簡單、適應性強、可靠性高、能支持外部連接設備變化的座艙顯示器系統主備雙機熱備份系統。另外，本發明還提供一種主備雙機熱備份方法。本發明的技術方案一種主備雙機熱備份系統，其包括主交換機、備份交換機以及第一控制器和第二控制器，其中，第一控制器與主交換機相連，第二控制器與備份交換機相連，且主交換機與備份交換機相連。所述主備雙機冗余熱備份系統，其特征在于主機交換機和備份交換機之間還包括直接與二者相連的第一設備交換機，且第一設備交換機上連接有第一 RapidIO設備。所述主備雙機冗余熱備份系統，其特征在于主機交換機和備份交換機之間還包括直接與二者相連，并與第一設備交換機并聯的第二設備交換機，且第二設備交換機上連接有第二 RapidIO設備。所述主備雙機冗余熱備份系統，其特征在于所述主機交換機和備份交換機上連接若干帶有RapidIO接口的器件。所述主備雙機冗余熱備份系統，其特征在于所述第一控制器和第二控制器為設置有CPU芯片的通信計算機，所述第一 RapidIO設備和第二 RapidIO設備為圖形產生計算機。一種主備雙機熱備份方法，其包括如下步驟步驟1:建立物理連接
搭建相互連接的主機交換機和備份交換機，主機交換機與主機相連，備份交換機與備份機相連；步驟2 :建立主機與備份機之間的RapidIO網絡根據RapidIO協議，依據深度優先原則對級聯交換機進行分級處理，每級交換機按端口順序遍歷，對各端口連接設備類型進行判別；如果連接的是RapidIO設備，則給該設備分配ID號，并設置主機到該設備的路由；如果連接的是交換機，則進行下一級交換機處理，并繼續對下一級交換端口進行遍歷，如此循環，直至遍歷完最后個交換機，設直RapidIO網絡中 所有設備的ID號以及王機到該設備的路由，完成建立主機與備份機之間的RapidIO網絡；步驟3 :主機與備份機之間的備份通過RapidIO網絡，主機定時給備份機發送數據包，當備份機在設定時間內未接收到數據包，則認為主機故障，備份機代替主機進行工作，剔除主機后，重復步驟2，對整個RapidIO網絡進行重新遍歷,組建新的RapidIO網絡。所述的主備雙機熱備份方法，其特征在于當主交換機和備份交換機之間還連接有分別與二者相連的交換機時，則形成網絡中主機至各設備間冗余通道，根據主交換端口順序，對與主交換機相連的各交換機進行遍歷，組建冗余備份RapidIO網絡。本發明的有益效果本發明成功解決了采用RapidIO總線技術構建主備雙機熱備份系統，實現主備雙機熱備份和通信路徑冗余的問題，給出了 RapidIO組網方案和RapidIO網絡遍歷方法，改變了座艙顯示器系統單主機數據通信模式，實現了主備雙機熱備份和座艙顯示器系統通信路徑冗余；采用RapidIO總線協議取代雙口 RAM、429總線、1394總線實現板間高速大容量數據穩定可靠傳輸，提高了座艙顯示器系統通信可靠性和系統穩定性。


圖1是本發明主備雙機熱備份系統第一實施方式的原理框圖；圖2是本發明主備雙機熱備份系統第二實施方式的原理框圖；圖3是本發明主備雙機熱備份系統第三實施方式的原理框圖；其中，1-第一控制器、2-第二控制器、3-主機交換機、4-備份交換機、5-第一控制器CPU、6-第二控制器CPU、7-第一設備交換機、8-第一 RapidIO設備、9-第二設備交換機、10-第二 RapidIO 設備。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明做詳細的說明為了適應對機載座艙顯示器系統通信可靠性和穩定性的更高要求，本發明設計了一種基于RapidIO總線技術的主備雙機通信熱備份系統及方法。采用RapidIO交換機級聯組建主備雙機通信熱備份系統，通過RapidIO網絡實現通信計算機主備雙機熱備份，并提出了針對主備雙機通信熱備份系統的RapidIO網絡遍歷方法一種深度優先結合分級交換端口順序遍歷的自適應動態遞歸遍歷RapidIO網絡方法。該方法依據深度優先原則對級聯交換機進行分級處理，每級交換機按端口順序遍歷，并結合主機及備份主機位置判定。主機交換機處于第一級，為第一級交換機，其余交換機所處級數根據該交換機按照深度優先和端口順序遍歷規則依次排序；第一級交換機處理與第一級交換機相連接設備，并按端口順序對第一級交換機進行遍歷；在遍歷過程中，按照深度優先原則，如果發現在第一級交換機某端口上連接了交換機，則暫停前一級交換機處理(即第一級交換機處理)進行下一級交換機處理(第二級交換機處理)，依然按照深度優先，交換端口順序原則對第二級交換機各個端口進行遍歷；依次類推，若在第二級交換機處理中發現該級交換機上連接有交換機則暫停前一級交換機處理(第二級交換機處理)進行下一級交換機處理，循環遞歸直至網絡中最后一個交換機；在完成最后一個交換機處理后遞歸返回前一級交換機處理過程，直至返回完成第一級交換處理。遍歷后組建RapidIO網絡，主機和備份機可通過RapidIO網絡進行信令通信交換狀態信息，據此進行主機與備份機切換，主備切換后支持備份機剔除主機，重建RapidIO網絡。請參閱圖1，其是本發明主備雙機熱備份系統第一實施方式的原理框圖。本實施方式中，所述主備雙機熱備份系統包括主機交換機3、備份交換機4以及第一控制器I和第二控制器2。其中，第一控制器I中第一控制器CPU5的RapidIO端口與主機交換機3相連，第二控制器2中的第二控制器CPU6的RapidIO端口與備份交換機4相連，且主機交換機3與備份交換機4相連。主機和備份機均為通信控制計算機，分別對應為第一通信計算機和第二通信計算機，各交換機均為RapidIO交換機。主備雙機熱備份系統第一實施方式使用主機(第一控制器I)的RapidIO接口直接與主機交換機O (第一級交換機)相連。在第一控制器I上電后進行第一級交換機處理，按端口順序方式對第一級交換機進行遍歷。在一級交換機處理過程中，發現一級交換端口8上連接了第二級交換機，暫停第一級交換機處理進行，設置第一級交換機到第二級交換機路由并進行第二級交換機處理。第二級交換機處理按照端口順序進行遍歷在端口 O上發現備份主機(第二控制器2)，設置主機到備份主機(第二控制器2)路由和備份主機ID，最后返回并繼續完成第一級交換機處理，組建RapidIO網絡。第一通信計算機通過RapidIO網絡與第二通信計算機采用RapidIO門鈴數據包進行信令通信，在規定15ms時間內第二通信計算機沒有接收到第一通信計算機的信令包，則認為第一通信計算機沒有成功對整個RapidIO網絡進行遍歷或者第一通信計算機成功遍歷后在運行一段時間后出現故障不能正常完成與第二通信計算機的信令通信，此時第二通信計算機代替第一通信計算機重新組建RapidIO網絡，并在組網時剔除第一通信計算機，不再對其進行遍歷，防止遍歷故障主機而導致系統異常。請參閱圖2，其是本發明主備雙機熱備份系統第二實施方式的原理框圖。其特征在于包括主機交換機3、備份交換機4、第一控制器1、第二控制器2以及第一設備交換機7和第一 RapidIO設備8。其中，第一控制器I中第一控制器CPU5的RapidIO端口與主機交換機3相連，第二控制器2中的第二控制器CPU6的RapidIO端口與備份交換機4相連，主機交換機3與備份交換機4相連，第一設備交換機7與主機交換機3和備份交換機4相連，且與第一 RapidIO設備8相連。主機和備份機均為通信控制計算機，分別對應為第一通信計算機和第二通信計算機，各交換機均為RapidIO交換機，第一 Ra pidIO設備8為第一圖形產生計算機。
主備雙機熱備份系統第二實施方式使用第一控制器I的RapidIO接口直接與主機交換端口 O (第一級交換機)相連。在第一控制器I上電后進行第一級交換機處理，按端口順序方式對第一級交換機進行遍歷。在一級交換機處理過程中，發現一級交換端口 4上連接了第一設備交換機7 (第二級交換機)，暫停第一級交換機處理，設置第一級交換機到第二級交換機路由并進行第二級交換機處理。第二級交換機處理按照端口順序進行遍歷在端口O上發現第一 RapidIO設備8，設置主機到第一 RapidIO設備8路由和設備ID ;接著在端口4上發現備份交換機(第三級交換機)，暫停第二級交換機處理，設置第二級交換機到第三級交換機路由并進行第三級交換機處理。第三級交換機處理按照端口順序進行遍歷，在端口O上發現備份主機，設置主機到備份主機路由和設備ID ;在端口 8上發現第一級交換機，不作處理繼續遍歷下一個端口，遍歷完畢返回第二級交換機處理，第二級交換機處理完畢返回完成第一級交換機處理。主備雙機熱備份系統第二實施方式的備份方式類似主備雙機熱備份系統第一實 施方式，這里不再詳述。主備雙機熱備份系統第二實施方式中第一圖形產生計算機與第一通信計算機和第二通信計算機分別建立連接，組建了冗余備份RapidIO網絡，提供通信計算機到第一圖形產生計算機路徑冗余。第一通信計算機到第一圖形產生計算機共有兩條路徑1)第一通信計算機一〉第二通信計算機一〉第一圖形產生計算機，2)第一通信計算機一〉第一圖形產生計算機。第一通信計算機到第二通信計算機共有兩條路徑1)第一通信計算機一〉第二通 目計算機，2)第一通彳目計算機一> 第一圖形廣生計算機一> 第二通/[目計算機。請參閱圖3，本發明主備雙機熱備份系統第三實施方式的原理框圖。其特征在于第一控制器I中的第一控制器CPU5的RapidIO端口與主機交換機3連接，主機交換機3與備份交換機4、第一設備交換機7、第二設備交換機9連接；第二控制器2中的第二控制器CPU6的RapidIO端口與備份交換機4連接，備份交換機4與主機交換機3、第一設備交換機7、第二設備交換機9連接；第一 RapidIO設備8與第一設備交換機7連接；第二 RapidIO設備10與第二設備交換機9連接。主機和備份機均為通信控制計算機，分別對應為第一通信計算機和第二通信計算機，各交換機均為RapidIO交換機，第一 RapidIO設備8為第一圖形產生計算機，第二 RapidIO設備10為第二圖形產生計算機。主備雙機熱備份系統第三實施方式使用第一控制器I的RapidIO接口直接與主機交換端口 O (第一級交換機)相連。在第一控制器I上電后進行第一級交換機處理，按端口順序方式對第一級交換機進行遍歷。在一級交換機處理過程中，發現一級交換端口 4上連接了第一設備交換機7 (第二級交換機)，暫停第一級交換機處理，設置第一級交換機到第二級交換機路由并進行第二級交換機處理。第二級交換機處理按照端口順序進行遍歷在端口O上發現第一 RapidIO設備8，設置主機到第一 RapidIO設備8路由和設備ID ;接著在端口4上發現備份交換機(第三級交換機)，暫停第二級交換機處理，設置第二級交換機到第三級交換機路由并進行第三級交換機處理。第三級交換機處理按照端口順序進行遍歷，在端口 O上發現備份主機，設置主機到備份主機路由和設備ID ;在端口 8上發現第一級交換機，不作處理繼續遍歷下一個端口 ；在端口 10上發現第二設備交換機9 (第四級交換機)，暫停第三級交換機處理，設置第三級交換機到第四級交換機路由并進行第四級交換機處理。第四級交換機處理按照端口順序進行遍歷，在端口 O上發現第二 RapidIO設備10，設置主機到第二RapidIO設備10的路由和設備ID ;在端口 2上發現第一級交換機，不作處理繼續遍歷下一個端口，遍歷完畢返回第三級交換機處理，第三級交換機處理完畢返回第二級交換機處理，第二級交換機處理完畢返回完成第一級交換機處理。主備雙機熱備份系統第三實施方式的備份方式和通信路徑冗余機制類似主備雙機熱備份系統第二實施方式，這里不再詳述。綜上所述本發明主備雙機熱備份系統及方法，采用雙通信計算機、雙圖形產生計算機通過RapidIO交換機進行級聯，設計實現一種深度優先結合分級交換端口順序處理的自適應動態遞歸遍歷RapidIO網絡方法，實現了座艙顯示器系統通信計算機雙機熱備份和 通信計算機與圖形產生計算機通信路徑冗余功能；采用基于RapidIO數據通信協議替代雙口 RAM、429總線、1394總線等通信方式實現了板間高速大容量數據穩定可靠傳輸，滿足了座艙顯示器系統對通信速率、通信可靠性及系統穩定性的要求。
權利要求
1.一種主備雙機熱備份系統，其特征在于包括主交換機(3)、備份交換機(4)以及第一控制器(1)和第二控制器(2)，其中，第一控制器(1)與主交換機(3)相連，第二控制器(2) 與備份交換機(4)相連，且主交換機(3)與備份交換機(4)相連。
2.根據權利要求1所述的主備雙機冗余熱備份系統，其特征在于主機交換機(3)和備份交換機(4)之間還包括直接與二者相連的第一設備交換機(7)，且第一設備交換機(7)上連接有第一 RapidIO設備(8)。
3.根據權利要求2所述的主備雙機冗余熱備份系統，其特征在于主機交換機(3)和備份交換機(4)之間還包括直接與二者相連，并與第一設備交換機(7)并聯的第二設備交換機(9)，且第二設備交換機(9)上連接有第二 RapidIO設備(10)。
4.根據權利要求1所述的主備雙機冗余熱備份系統，其特征在于所述主機交換機(3) 和備份交換機(4)上連接若干帶有RapidIO接口的器件。
5.根據權利要求1所述的主備雙機冗余熱備份系統，其特征在于所述第一控制器(1)和第二控制器(2 )為設置有CPU芯片的通信計算機，所述第一 RapidIO設備(8 )和第二 RapidIO設備(10)為圖形產生計算機。
6.一種主備雙機熱備份方法，其特征在于包括如下步驟步驟1:建立物理連接搭建相互連接的主機交換機和備份交換機，主機交換機與主機相連，備份交換機與備份機相連；步驟2 :建立主機與備份機之間的RapidIO網絡根據RapidIO協議，依據深度優先原則對級聯交換機進行分級處理，每級交換機按端口順序遍歷，對各端口連接設備類型進行判別；如果連接的是RapidIO設備，則給該設備分配ID號，并設置主機到該設備的路由；如果連接的是交換機，則進行下一級交換機處理，并繼續對下一級交換端口進行遍歷， 如此循環，直至遍歷完最后個交換機，設直RapidIO網絡中所有設備的ID號以及王機到該設備的路由，完成建立主機與備份機之間的RapidIO網絡；步驟3 :主機與備份機之間的備份通過RapidIO網絡，主機定時給備份機發送數據包，當備份機在設定時間內未接收到數據包，則認為主機故障，備份機代替主機進行工作，并剔除主機后，重復步驟2，對整個 RapidIO網絡進行重新遍歷,組建新的RapidIO網絡。
7.根據權利要求6所述的主備雙機熱備份方法，其特征在于當主交換機和備份交換機之間還連接有分別與二者相連的交換機時，則形成網絡中主機至各設備間冗余通道，根據主交換端口順序，對與主交換機相連的各交換機進行遍歷，組建冗余備份RapidIO網絡。
全文摘要
本發明屬于通信技術領域，涉及一種基于RapidIO總線技術的主備雙機熱備份系統及方法。采用雙通信計算機、雙圖形產生計算機和RapidIO交換機級聯組建主備雙機熱備份系統，設計了一種深度優先結合分級交換端口順序處理的自適應動態遞歸遍歷RapidIO網絡方法，實現了座艙顯示器系統通信計算機主備雙機通信熱備份和通信路徑冗余功能；采用RapidIO數據通信協議(最高速率可達3.125Gbps)替代雙口RAM、429總線、1394總線等通信方式實現板間高速大容量數據穩定可靠傳輸，提高了通信速率，增強了通信可靠性和系統穩定性。
文檔編號H04L1/22GK103001867SQ20121057911
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者鐘海林, 李國超, 王星島 申請人:中航(蘇州)雷達與電子技術有限公司