双单元服务器冗余网络系统的制作方法

本发明涉及网络互连技术领域，特别涉及一种双单元服务器冗余网络系统。

背景技术：

舰载数值中心作为整个舰船通信系统的核心对于数据处理能力、数据传输可靠性及速度、数据存储的安全性等提出了很高的要求。现有双机热备份系统可以在一定程度上满足上述要求，即中心服务器安装成互为备份的两台服务器，并且在同一时间内只有一台服务器运行，当其中运行着的一台服务器出现故障无法启动时，另一台备份服务器会自动启动并运行(一般为2分钟左右)，从而实现整个网络系统的正常运行。这种双机热备份系统难以满足舰载数值中心的上述要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种实时性强、稳定性高、链路切换速度快且能够满足数据链路高效通信的双单元服务器冗余网络系统。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种双单元服务器冗余网络系统，包括两个单元服务器和网络存储单元，每个单元服务器均包括二个服务器刀片、服务器盘控、时统信号接收模块、网络交换模块和本地存储阵列，所述服务器盘控与本地存储阵列及网络交换模块相连接，两个服务器刀片相互连接并与网络交换模块相连接，所述时钟信号接收模块与其中一个服务器刀片相连接；两个单元服务器之间通过网络交换模块相连接并连接到外部局域网上；所述网络存储单元分别连接到每个单元服务器的网络交换模块上。

所述网络交换模块为两台网络交换机，两台网络交换机的四个端口两两聚合。

所述单元服务器通过dt-ring协议构建双单元服务器冗余网络系统。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明由机柜内部的双单元服务器和网络存储设备构成，具有数据库服务相关存储、传输功能，实现了舰载数值中心机柜对外提供高性能、高可靠性的数据库、文件、传输等应用和信息服务功能，具有实时性强、稳定性高、链路切换速度快等特点。

2、本发明采用dt-ring协议构建双环形网络，实现两个服务器间通讯的可靠性和主干冗余网络的强实时性交换功能，冗余倒换时间小于90ms，具有冗余环快速收敛、故障快速倒换、维护方便等特点，能够更好地满足各通信领域的需要。

附图说明

图1是本发明的系统连接示意图；

图2是本发明的正常数据流走向；

图3是本发明的链路切换示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

本发明的设计思想为：为满足双单元服务器对外提供强实时性、高可用性的网络共享服务，使用双环形网络拓扑整机网络链路，采用静态聚合的方式分别将两台交换机的四个端口两两进行汇聚，增加骨干网的带宽及保护功能；在整个网络拓扑的冗余保护中，采用dt-ring协议来实现全网的冗余保护功能，将环路网络修剪成一个无环的树型网络，避免报文在环路网络中的增生和无限循环。dt-ring协议实现对端口like状态快速检测，并通过小的协议报文来决定环和端口的状态，保证冗余网络不成环。

基于上述设计思想，本发明构建如图1所示的双单元服务器冗余网络系统，该系统使用双环形网络拓扑整机网络链路，包括两个单元服务器(服务器a和服务器b)和网络存储单元，每个单元服务器均包括二个服务器刀片、服务器盘控、时统信号接收模块(时统板)、网络交换模块(两台网络交换机)和本地存储阵列，其中服务器盘控与本地存储阵列及网络交换模块相连接，两个服务器刀片相互连接并与网络交换模块相连接，从而实现单元服务器内部的冗余互联功能，保证单个服务器内部通讯的高可用性。所述时钟信号接收模块(时统板)与其中一个服务器刀片相连接。两个单元服务器之间通过网络交换模块相连接并连接到外部局域网上。所述网络存储单元分别连接到每个单元服务器的网络交换模块上。

在本冗余网络系统中，为了增加骨干网的带宽及保护功能，采用静态聚合的方式分别将两台网络交换机的四个端口两两进行汇聚；在整个网络拓扑的冗余保护中，采用dt-ring协议来实现全网的冗余保护功能，将环路网络修剪成一个无环的树型网络，避免报文在环路网络中的增生和无限循环。端口聚合可将多物理连接当作一个单一的逻辑连接来处理，它允许两个交换机之间通过多个端口进行连接并同时传输数据以提供更高的带宽、更大的吞吐量和可恢复性的技术。

在本冗余网络系统中，如何实现两个服务器间通讯的可靠性和实时性对于整个数字机柜的整体性能指标至关重要。本发明采用基于dt-ring协议构建双环形网络实现主干冗余网络的强实时性交换的方案。从应用角度来说，双环形网络应具备各种数据的网络传输功能，对各个接入系统之间的数据进行转发，确保各系统的稳定运行，具体功能应有以下几点：具备网络链路冗余功能；具备单机抗毁功能；具备三层数据网关备份功能；具备网络安全控制、拓扑监控、网络升级功能。

图2和3给出了采用dt-ring的双环网络拓扑工作与切换的情况，下面以sw1为主站，sw2、sw3、sw4从站为例进行说明。系统链路全部连接情况聚合稳定后，dt-ring协议会逻辑断掉sw2和sw3之间的链路，数据流的方向如图2所示。当sw1和sw4之间的数据链路出现故障断开时，sw2和sw3的链路就会被迅速的打开，数据流转发的方向也会跟着相应进行改变，如图3所示。

由于dt-ring、stp/rstp/mstp协议均为网络冗余协议，都是在网环中选取一个节点并对这个节点采用物理上连接，软件断开的方式确保了网络中出现无环的现象，避免网络风暴的产生，当检测到网络中链路或者设备断开或者关闭的情况下，能迅速保证数据快速转发，确保系统的稳定。除了dt-ring为私有协议，其他网络协议均为标准网络协议，倒换时间均是秒级的。如采用标准网络协议stp倒换时间大约为30s、rstp和mstp倒换时间为几秒。

dt-ring协议能够实现对端口like状态快速检测，并通过小的协议报文来决定环和端口的状态，保证冗余网络不成环。采用基于dt-ring协议的双环形网络时，两个交换机之间的倒换时间目前最快能保证在50ms以内，基于双冗余网络驱动的终端与交换机之间倒换时间保证在90ms以内，这样整个系统的自愈时间能到达小于90ms的自恢复时间。

下面从技术角度分析本系统满足网络实时性的原理：

根据交换式以太网技术的特点，以千兆以太网端口对实时数据启用ieee802.1q，实时数据经过n台以太网交换设备组成的网络后，所产生的总延迟时间(σt)的计算方法如下式：

σt＝(ts&f×n)+(td×n)+tt×(n-1)

ts&f为单台千兆以太网交换机存储转发时间，对于我们的交换设备ts&f不大于5us。

td为等待队列中背景流量传输时间：

td＝(lb+β)×8bit/1000000000bps

tt为实时数据端到端的传输时间：

tt＝(lt+β)×8bit/1000000000bps

其中lb为背景报文长度，lt为实时报文长度，取值为常见报文长度64、128、256、512、1518字节。

β为ipv4帧头长度，取值为20。

此次项目双环形网络中采用了4台交换机组成网络，如果按最大传输设备计算，网络中出现设备最大值为4个，1518字节的报文最大延迟为0.02ms。由于当前以太网中普通报文最大长度为1518字节，该长度字节的报文时延最大，所以网络的时延为≤0.02ms。

从以上分析可以看出，本系统能够实现以太网冗余环快速收敛、故障快速倒换、维护方便，从而能够更好的满足各通信领域的需要。

本发明未述及之处适用于现有技术。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。