一种用于双机冗余热备份计算机的仲裁装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于双机冗余热备份计算机的仲裁装置，包括：仲裁控制器（7）、状态监控器（5）和网络切换器（8），还包括：里程碑信息同步器（6）、IO切换模块（10）、RS422切换模块（11）、KVM切换控制器（9）、工作主机双口RAM接口（3）和备份主机双口RAM接口（4）。双机冗余热备份计算机开机工作的初始阶段，仲裁装置一是在工作主机和备份主机中确定当班主机，二是进行开机同步；开机后的运行过程中，仲裁装置一是对工作主机和备份主机进行任务同步和数据同步，二是根据状态监控结果进行当班主机切换操作。本发明满足了现代舰船配套装备的显控台对双机冗余热备份计算机操控能力和实时性的需求。
【专利说明】一种用于双机冗余热备份计算机的仲裁装置
[0001]
【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种仲裁装置，特别是一种用于双机冗余热备份计算机的仲裁装置。
【背景技术】
[0003] 仲裁装置是双机冗余热备份计算机的核心装置，对热备份的两个主机进行状态监 控和同步，根据状态信息选择当班主机，并将外部输入输出信号在工作主机和备份主机之 间进行切换。目前国内外市场上已有多种商用双机冗余计算机，仲裁装置集成在计算机主 机板上，包括：仲裁控制器、网络切换器、USB切换器、状态监控器、工作主机状态监控接口 和备份主机状态监控接口，其中工作主机状态监控接口与状态监控器连接，备份主机状态 监控接口与状态监控器连接，状态监控器和仲裁控制器连接，网络切换器与仲裁控制器连 接，USB切换器与仲裁控制器连接。商用双机冗余计算机的仲裁装置实现了双机的同步和 切换功能，但是商用双机冗余计算机的仲裁装置侧重于计算机信息处理功能的仲裁，对操 作控制功能的仲裁考虑不足，商用双机冗余计算机的仲裁装置侧重于双机冗余切换的上下 文完备性，对工作主机和备份主机的切换实时性考虑不足。因此，商用双机冗余计算机的仲 裁装置不能满足现代舰船配套装备的显控台对双机冗余热备份计算机操控能力和实时性 的需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种用于双机冗余热备份计算机的仲裁装置，解决目前商 用双机冗余计算机仲裁装置操控功能仲裁能力不足和实时性差的问题。
[0005] -种用于双机冗余热备份计算机的仲裁装置，包括：仲裁控制器、状态监控器、工 作主机状态监控接口、备份主机状态监控接口和网络切换器，还包括：里程碑信息同步器、 10切换模块、RS422切换模块、KVM切换控制器、工作主机双口 RAM接口和备份主机双口 RAM 接口；其中10切换模块包括：工作主机10接口、备份主机10接口和对外10接口；RS422切 换模块包括：工作主机RS422接口、备份主机RS422接口和对外RS422接口。
[0006] 工作主机状态监控接口的输出端与状态监控器的输入端连接，备份主机状态监控 接口的输出端与状态监控器的输入端连接，状态监控器的输出端与仲裁控制器的输入端连 接，工作主机双口 RAM接口与里程碑信息同步器双向连接，备份主机双口 RAM接口与里程碑 信息同步器双向连接，里程碑信息同步器的输出端与仲裁控制器的输入端连接。仲裁控制 器的输出端与网络切换器的输入端连接，仲裁控制器的输出端与KVM切换控制器的输入端 连接，仲裁控制器的输出端与10切换模块的输入端连接，仲裁控制器的输出端与RS422切 换模块的输入端连接。工作主机10接口与对外10接口双向连接，备份主机10接口与对外 10接口双向连接，工作主机RS232接口与对外RS422接口双向连接，备份主机RS422接口与 对外RS422接口双向连接。
[0007] 双机冗余热备份计算机开机工作的初始阶段，仲裁装置进行两项工作：一是在工 作主机和备份主机中确定当班主机，二是进行开机同步。工作主机状态监控接口接收工作 主机的开机自检结果，备份主机状态监控接口接收备份主机的开机自检结果，并汇总发送 给状态监控器。状态监控器分析工作主机和备份主机的自检结果，分析结果传输给仲裁控 制器。仲裁控制器选择无故障或无宕机故障的主机作为当班主机，在工作主机和备份主机 故障状况相同的条件下，优先选择工作主机作为当班主机。开机同步是由里程碑信息同步 器发送任务启动命令来实现的。工作主机双口 RAM接口接收工作主机的开机同步信息，备 份主机双口 RAM接口接收备份主机的开机同步信息，并均由里程碑信息同步器读取，当工 作主机和备份主机的开机同步信息均被里程碑同步信息同步器读取到之后，里程碑信息同 步器通过工作主机双口 RAM接口向工作主机发送任务启动命令，同时，里程碑信息同步器 通过备份主机双口 RAM接口向备份主机发送任务启动命令。
[0008] 双机冗余热备份计算机开机后的运行过程中，仲裁装置进行两项工作，一是对工 作主机和备份主机进行任务同步和数据同步，二是根据状态监控结果进行当班主机切换操 作。
[0009] 工作主机和备份主机的任务同步和数据同步发生在两种情况下：一是同步周期来 至IJ，二是发生当班主机切换操作。工作主机双口 RAM接口接收工作主机发来的任务同步信 息，并传输给里程碑信息同步器；备份主机双口 RAM接口接收备份主机双口 RAM接口发来的 任务同步信息，并传输给里程碑信息同步器。任务同步信息包括软件码和进度标识码。里 程碑信息同步器比较工作主机和备份主机的任务同步信息，判断超前主机的编号，并通过 软件码求差和进度标识码求差得出超前主机的超前任务量，里程碑信息同步器将超前主机 编号和超前任务量发送给仲裁控制器。仲裁控制器根据当前工作主机的编号判断超前主 机是工作主机还是备份主机，在同步周期来到时或发生当班主机切换时发出任务同步和数 据同步的命令，经由里程碑信息同步器同时传输给工作主机双口 RAM接口和备份主机双口 RAM接口。
[0010] 工作主机状态监控接口接收工作主机的状态信息，传输给状态监控器；备份主机 状态监控接口接收备份主机的状态信息，传输给状态监控器，状态信息包括：表明主机存在 和运行的心跳信息、表示主机故障类型和故障程度的主机故障信息。状态监控器对接收到 的工作主机和备份主机状态信息进行分析处理，根据心跳信息判断主机的响应状态，响应 状态分为主机存在并运行、主机不响应两种，根据主机故障信息判断主机的故障等级，故障 等级分为无故障、显示故障、接口故障和内存故障四种，状态监控器将响应状态和故障等级 分别传输给仲裁控制器。仲裁控制器比较工作主机和备份主机的故障情况，根据当前当班 主机的位置作出以下三种决策：a :是否进行当班主机切换；b :对不响应的主机进行复位重 启操作；c :通知备份主机和工作主机进行任务和数据同步。其中决策a发送给网络切换器、 KVM切换控制器、10切换模块和RS422切换模块。10切换模块接收到决策a后，判断决策 a中的当班主机是工作主机还是备份主机，当班主机的10输出信号发送给对外10接口，非 当班主机的10输出信号被屏蔽；对外10接口的外部输入信号既发送给工作主机10接口， 也发送给备份主机10接口。RS422切换模块接收到决策a后，判断决策a中的当班主机是 工作主机还是备份主机，当班主机的RS422输出信号发送给对外RS422接口，非当班主机的 RS422输出信号被屏蔽，对外RS422接口的外部输入信号既发送给工作主机RS422接口，也 发送给备份主机RS422接口。仲裁控制器的决策b发送给里程碑信息同步器，里程碑信息 同步器判断不响应主机是工作主机还是备份主机，生成复位重启操作命令发送给不响应主 机的双口 RAM接口。仲裁控制器的决策c发送给里程碑信息同步器。
[0011] 本发明实现了双机热备份计算机的仲裁功能，并且满足了现代舰船配套装备的显 控台对双机冗余热备份计算机操控能力和实时性的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1 一种用于双机冗余热备份计算机的仲裁装置的结构示意图。
[0013] 1.工作主机状态监控接口 2.备份主机状态监控接口 3.工作主机双口 RAM接 口 4.备份主机双口 RAM接口 5.状态监控器6.里程碑信息同步器7.仲裁控制器8.网 络切换器9. KVM切换控制器10. 10切换模块11. RS422切换模块12.工作主机10接口 13.备份主机10接口 14.对外10接口 15.工作主机RS422接口 16.备份主机RS422接口 17.对外 RS422 接口。
【具体实施方式】
[0014] 一种用于双机冗余热备份计算机的仲裁装置，包括：仲裁控制器7、状态监控器5、 工作主机状态监控接口 1、备份主机状态监控接口 2和网络切换器8,还包括：里程碑信息同 步器6、10切换模块10、RS422切换模块11、KVM切换控制器9、工作主机双口 RAM接口 3和 备份主机双口 RAM接口 4 ;其中10切换模块10包括：工作主机10接口 12、备份主机10接 口 13和对外10接口 14;RS422切换模块11包括：工作主机RS422接口 15、备份主机RS422 接口 16和对外RS422接口 17。
[0015] 工作主机状态监控接口 1的输出端与状态监控器5的输入端连接，备份主机状态 监控接口 2的输出端与状态监控器5的输入端连接，状态监控器5的输出端与仲裁控制器 7的输入端连接，工作主机双口 RAM接口 3与里程碑信息同步器6双向连接，备份主机双口 RAM接口 4与里程碑信息同步器6双向连接，里程碑信息同步器6的输出端与仲裁控制器7 的输入端连接。仲裁控制器7的输出端与网络切换器8的输入端连接，仲裁控制器7的输 出端与KVM切换控制器9的输入端连接，仲裁控制器7的输出端与10切换模块10的输入 端连接，仲裁控制器7的输出端与RS422切换模块11的输入端连接。工作主机10接口 12 与对外10接口 14双向连接，备份主机10接口 13与对外10接口 14双向连接，工作主机 RS232接口与对外RS422接口 17双向连接，备份主机RS422接口 16与对外RS422接口 17 双向连接。
[0016] 双机冗余热备份计算机开机工作的初始阶段，仲裁装置进行两项工作：一是在工 作主机和备份主机中确定当班主机，二是进行开机同步。工作主机状态监控接口 1接收工 作主机的开机自检结果，备份主机状态监控接口 2接收备份主机的开机自检结果，并汇总 发送给状态监控器5。状态监控器5分析工作主机和备份主机的自检结果，分析结果传输 给仲裁控制器7。仲裁控制器7选择无故障或无宕机故障的主机作为当班主机，在工作主 机和备份主机故障状况相同的条件下，优先选择工作主机作为当班主机。开机同步是由里 程碑信息同步器6发送任务启动命令来实现的。工作主机双口 RAM接口 3接收工作主机的 开机同步信息，备份主机双口 RAM接口 4接收备份主机的开机同步信息，并均由里程碑信息 同步器6读取，当工作主机和备份主机的开机同步信息均被里程碑同步信息同步器读取到 之后，里程碑信息同步器6通过工作主机双口 RAM接口 3向工作主机发送任务启动命令，同 时，里程碑信息同步器6通过备份主机双口 RAM接口 4向备份主机发送任务启动命令。
[0017] 双机冗余热备份计算机开机后的运行过程中，仲裁装置进行两项工作，一是对工 作主机和备份主机进行任务同步和数据同步，二是根据状态监控结果进行当班主机切换操 作。
[0018] 工作主机和备份主机的任务同步和数据同步发生在两种情况下：一是同步周期来 至|J，二是发生当班主机切换操作。工作主机双口 RAM接口 3接收工作主机发来的任务同步 信息，并传输给里程碑信息同步器6 ;备份主机双口 RAM接口 4接收备份主机双口 RAM接口 4发来的任务同步信息，并传输给里程碑信息同步器6。任务同步信息包括软件码和进度标 识码。里程碑信息同步器6比较工作主机和备份主机的任务同步信息，判断超前主机的编 号，并通过软件码求差和进度标识码求差得出超前主机的超前任务量，里程碑信息同步器6 将超前主机编号和超前任务量发送给仲裁控制器7。仲裁控制器7根据当前工作主机的编 号判断超前主机是工作主机还是备份主机，在同步周期来到时或发生当班主机切换时发出 任务同步和数据同步的命令，经由里程碑信息同步器6同时传输给工作主机双口 RAM接口 3和备份主机双口 RAM接口 4。
[0019] 工作主机状态监控接口 1接收工作主机的状态信息，传输给状态监控器5 ;备份主 机状态监控接口 2接收备份主机的状态信息，传输给状态监控器5,状态信息包括：表明主 机存在和运行的心跳信息、表示主机故障类型和故障程度的主机故障信息。状态监控器5 对接收到的工作主机和备份主机状态信息进行分析处理，根据心跳信息判断主机的响应状 态，响应状态分为主机存在并运行、主机不响应两种，根据主机故障信息判断主机的故障等 级，故障等级分为无故障、显示故障、接口故障和内存故障四种，状态监控器5将响应状态 和故障等级分别传输给仲裁控制器7。仲裁控制器7比较工作主机和备份主机的故障情况， 根据当前当班主机的位置作出以下三种决策：a :是否进行当班主机切换；b :对不响应的主 机进行复位重启操作；c :通知备份主机和工作主机进行任务和数据同步。其中决策a发送 给网络切换器8、KVM切换控制器9、10切换模块10和RS422切换模块11。10切换模块10 接收到决策a后，判断决策a中的当班主机是工作主机还是备份主机，当班主机的10输出 信号发送给对外10接口 14,非当班主机的10输出信号被屏蔽；对外10接口 14的外部输 入信号既发送给工作主机10接口 12,也发送给备份主机10接口 13。RS422切换模块11接 收到决策a后，判断决策a中的当班主机是工作主机还是备份主机，当班主机的RS422输出 信号发送给对外RS422接口 17,非当班主机的RS422输出信号被屏蔽，对外RS422接口 17 的外部输入信号既发送给工作主机RS422接口 15,也发送给备份主机RS422接口 16。仲裁 控制器7的决策b发送给里程碑信息同步器6,里程碑信息同步器6判断不响应主机是工作 主机还是备份主机，生成复位重启操作命令发送给不响应主机的双口 RAM接口。仲裁控制 器7的决策c发送给里程碑信息同步器6。
【权利要求】
1. 一种用于双机冗余热备份计算机的仲裁装置，包括：仲裁控制器（7)、状态监控器 (5)、工作主机状态监控接口（ 1 )、备份主机状态监控接口（ 2)和网络切换器（8)，其特征在 于还包括：里程碑信息同步器（6)、10切换模块（10)、RS422切换模块（11)、KVM切换控制器 (9)、工作主机双口 RAM接口（3)和备份主机双口 RAM接口（4);其中10切换模块（10)包括： 工作主机10接口（ 12)、备份主机10接口（ 13)和对外10接口（ 14);RS422切换模块（11)包 括：工作主机RS422接口（ 15)、备份主机RS422接口（ 16)和对外RS422接口（ 17); 工作主机状态监控接口（1)的输出端与状态监控器（5)的输入端连接，备份主机状态 监控接口（2)的输出端与状态监控器（5)的输入端连接，状态监控器（5)的输出端与仲裁控 制器（7)的输入端连接，工作主机双口 RAM接口（3)与里程碑信息同步器（6)双向连接，备 份主机双口 RAM接口（4)与里程碑信息同步器（6)双向连接，里程碑信息同步器（6)的输出 端与仲裁控制器（7)的输入端连接；仲裁控制器（7)的输出端与网络切换器（8)的输入端连 接，仲裁控制器（7)的输出端与KVM切换控制器（9)的输入端连接，仲裁控制器（7)的输出 端与10切换模块（10)的输入端连接，仲裁控制器（7)的输出端与RS422切换模块（11)的 输入端连接；工作主机10接口（ 12)与对外10接口（ 14)双向连接，备份主机10接口（ 13) 与对外10接口（ 14)双向连接，工作主机RS232接口与对外RS422接口（ 17)双向连接，备份 主机RS422接口（16)与对外RS422接口（17)双向连接； 双机冗余热备份计算机开机工作的初始阶段，仲裁装置进行两项工作：一是在工作主 机和备份主机中确定当班主机，二是进行开机同步；工作主机状态监控接口（ 1)接收工作 主机的开机自检结果，备份主机状态监控接口（2)接收备份主机的开机自检结果，并汇总发 送给状态监控器（5 );状态监控器（5 )分析工作主机和备份主机的自检结果，分析结果传输 给仲裁控制器（7);仲裁控制器（7)选择无故障或无宕机故障的主机作为当班主机，在工作 主机和备份主机故障状况相同的条件下，优先选择工作主机作为当班主机；开机同步是由 里程碑信息同步器（6)发送任务启动命令来实现的；工作主机双口 RAM接口（3)接收工作 主机的开机同步信息，备份主机双口 RAM接口（4)接收备份主机的开机同步信息，并均由里 程碑信息同步器（6)读取，当工作主机和备份主机的开机同步信息均被里程碑同步信息同 步器读取到之后，里程碑信息同步器（6 )通过工作主机双口 RAM接口（ 3 )向工作主机发送任 务启动命令，同时，里程碑信息同步器（6)通过备份主机双口 RAM接口（4)向备份主机发送 任务启动命令； 双机冗余热备份计算机开机后的运行过程中，仲裁装置进行两项工作，一是对工作主 机和备份主机进行任务同步和数据同步，二是根据状态监控结果进行当班主机切换操作； 工作主机和备份主机的任务同步和数据同步发生在两种情况下：一是同步周期来到， 二是发生当班主机切换操作；工作主机双口 RAM接口（3)接收工作主机发来的任务同步信 息，并传输给里程碑信息同步器（6);备份主机双口 RAM接口（4)接收备份主机双口 RAM接 口（4)发来的任务同步信息，并传输给里程碑信息同步器（6);任务同步信息包括软件码和 进度标识码；里程碑信息同步器（6)比较工作主机和备份主机的任务同步信息，判断超前 主机的编号，并通过软件码求差和进度标识码求差得出超前主机的超前任务量，里程碑信 息同步器（6)将超前主机编号和超前任务量发送给仲裁控制器（7);仲裁控制器（7)根据当 前工作主机的编号判断超前主机是工作主机还是备份主机，在同步周期来到时或发生当班 主机切换时发出任务同步和数据同步的命令，经由里程碑信息同步器（6)同时传输给工作 主机双口 RAM接口（3)和备份主机双口 RAM接口（4); 工作主机状态监控接口（ 1)接收工作主机的状态信息，传输给状态监控器（5);备份主 机状态监控接口（2)接收备份主机的状态信息，传输给状态监控器（5)，状态信息包括：表 明主机存在和运行的心跳信息、表示主机故障类型和故障程度的主机故障信息；状态监控 器（5)对接收到的工作主机和备份主机状态信息进行分析处理，根据心跳信息判断主机的 响应状态，响应状态分为主机存在并运行、主机不响应两种，根据主机故障信息判断主机的 故障等级，故障等级分为无故障、显示故障、接口故障和内存故障四种，状态监控器（5)将响 应状态和故障等级分别传输给仲裁控制器（7);仲裁控制器（7)比较工作主机和备份主机 的故障情况，根据当前当班主机的位置作出以下三种决策：a :是否进行当班主机切换；b : 对不响应的主机进行复位重启操作；c :通知备份主机和工作主机进行任务和数据同步；其 中决策a发送给网络切换器（8)、KVM切换控制器（9)、10切换模块（10)和RS422切换模块 (11) ;1〇切换模块（10)接收到决策a后，判断决策a中的当班主机是工作主机还是备份主 机，当班主机的10输出信号发送给对外10接口（14)，非当班主机的10输出信号被屏蔽；对 外10接口（14)的外部输入信号既发送给工作主机10接口（12)，也发送给备份主机10接口 (13);RS422切换模块（11)接收到决策a后，判断决策a中的当班主机是工作主机还是备份 主机，当班主机的RS422输出信号发送给对外RS422接口（ 17)，非当班主机的RS422输出信 号被屏蔽，对外RS422接口（ 17)的外部输入信号既发送给工作主机RS422接口（ 15)，也发 送给备份主机RS422接口（ 16);仲裁控制器（7)的决策b发送给里程碑信息同步器（6)，里 程碑信息同步器（6)判断不响应主机是工作主机还是备份主机，生成复位重启操作命令发 送给不响应主机的双口 RAM接口；仲裁控制器（7)的决策c发送给里程碑信息同步器（6)。
【文档编号】G06F11/16GK104111881SQ201410357967
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】邱吉冰, 赵慧, 刘炯, 吴敏, 孔雷 申请人:中国航天科工集团第二研究院七〇六所