一种基于双向菊花链通讯网络拓扑的电源管理系统及方法

本发明涉及新一代信息，具体为一种基于双向菊花链通讯网络拓扑的电源管理系统及方法。

背景技术：

1、目前智能pdu(powerdistributionunit，电源配置单元)设备在大型数据中心机房的供电系统中应用广泛，运营维护人员可以利用网络通过pdu的以太网通讯接口，实现远程监测和控制，通过配置相应的远程电源管理软件，对分布在各地的机房、机柜内的多台设备用电状况进行检测、控制和管理，有效地节约人力成本。智能pdu的组网与智能化的电源管理解决方案的结合，让用户能够更精确有效地监控耗电量、进行设备运行管控及机房环境监测，实现了机房用电设备电源管理控制的集中化、网络化和精细化。目前智能pdu的组网主要有如下两种，但是当前这两种组网方式都存在一定的缺点：

2、1、两级总线方案，即将以太网作为一级总线接入一台pdu设备，再由这台pdu设备通过二级总线——rs485总线串联多台pdu设备。但受限于rs485总线的电气特性，其通讯速率较低，能串联节点数少。

3、2、以太网连接方案，近年来，以太网系统受到工业网络的高度重视，用户也不再满足于rs232或rs485数据传输，而是要求采用以太网连接，当前部分pdu设备能通过网络接入管理网络，其所处的网络通常采用星型拓扑结构，如图1所示。星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络，在星形拓扑结构中，网络中的各pdu设备采用点到点的方式通过交换机或路由器之类的网络结点设备连接到一个中央控制节点。整个网络由中央控制节点执行集中式通行控制管理，任何两个pdu设备要进行通信都必须经过网络结点设备至中央控制节点控制，为了使得每个pdu设备都能实现远程控制，就要消耗宝贵的交换机或路由器网口资源，这将增加数据中心的建设成本。因此这种组网方式对交换机或路由器的依赖较大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于双向菊花链通讯网络拓扑的电源管理系统及方法。该电源管理系统及方法基于pdu设备的标准双网口，通过软硬件协同工作，实现以太网双向菊花链式网络拓扑，实现机房用电设备电源管理控制的集中化、网络化和精细化。

2、一种基于双向菊花链通讯网络拓扑的电源管理系统，系统包括中央控制节点、网络结点设备和n个pdu设备，网络结点设备是交换机或路由器，2≤n≤64且n为正整数，每个pdu设备分别包括第一网口和第二网口；第i个pdu设备的第二网口连接第i+1个pdu设备的第一网口，i为参数，i≤n-1且i的起始值为1，第一个pdu设备的第一网口连接网络结点设备的一个网口，第n个pdu设备的第二网口连接网络结点设备的另一个网口，网络结点设备连接至中央控制节点。

3、优选的，每个pdu设备分别包括处理器、第一phy芯片、第二phy芯片、第一网口和第二网口，处理器包括rgmii接口和mii接口，处理器通过rgmii接口连接第一phy芯片，第一phy芯片连接第一网口，处理器通过mii接口连接第二phy芯片，第二phy芯片连接第二网口。

4、优选的，处理器为armcortexm-a5处理器。

5、一种基于双向菊花链通讯网络拓扑的电源管理系统的管理方法，每个pdu设备确定包含的第一网口和第二网口的网口状态，网口状态为链路接通状态或链路断开状态；当pdu设备检测到至少有一个网口处于链路接通状态时，pdu设备确定第一网口和第二网口的ip地址的获取途径，并根据第一网口和第二网口的ip地址的获取途径确定工作模式，工作模式是头节点工作模式、尾节点工作模式和中间节点工作模式中的任意一种；处于头节点工作模式的pdu设备发起组网请求，各个pdu设备通过网口连接关系依次转发并响应组网请求，直至完成自组网形成菊花链通讯网络拓扑；在电源管理系统的运行过程中，每个pdu设备分别获取组网信息和应用层信息，处于头节点工作模式的pdu设备通过第二网口将获取到的组网信息和应用层信息转发给后级pdu设备，处于尾节点工作模式的pdu设备通过第一网口将获取到的组网信息和应用层信息转发给前级pdu设备，处于中间节点工作模式的pdu设备将获取到的组网信息和应用层信息通过第一网口转发给前级pdu设备、通过第二网口转发给后级pdu设备。

6、优选的，确定包含的第一网口的网口状态，检测是否包括针对第一网口的用户配置信息，若检测到包括针对第一网口的用户配置信息，则结束流程；若未检测到针对第一网口的用户配置信息，则检测第一网口是否外接设备，若检测到第一网口未外接设备，则确定第一网口处于链路断开状态；若检测到第一网口外接设备，则检测dhcp服务器是否针对第一网口配置ip地址，若检测到dhcp服务器针对第一网口配置了ip地址，则结束流程；若未检测到dhcp服务器针对第一网口配置ip地址，则启动自组网功能，并等待前级pdu设备的通讯；在接收到前级pdu设备的通讯时，返回接收成功应答，并确定第一网口处于链路接通状态。

7、优选的，确定包含的第二网口的网口状态，检测是否包括针对第二网口的用户配置信息，若检测到包括针对第二网口的用户配置信息，则结束流程；

8、若未检测到针对第二网口的用户配置信息，则检测第二网口是否外接设备，若检测到第二网口未外接设备，则确定第二网口处于链路断开状态；

9、若检测到第二网口外接设备，则检测dhcp服务器是否针对第二网口配置ip地址，若检测到dhcp服务器针对第二网口配置了ip地址，则结束流程；若未检测到dhcp服务器针对第二网口配置ip地址，则启动自组网功能，向后级pdu设备发送握手指令，并等待后级pdu设备返回的应答；在接收到后级pdu设备返回的应答时，确定第二网口处于链路接通状态。

10、优选的，pdu设备确定第一网口和第二网口的ip地址的获取途径，对于第一网口和第二网口中的任意一个网口，检测是否包括针对网口的用户配置信息，若存在针对网口的用户配置信息，则确定网口的ip地址由用户配置信息配置；

11、若不存在针对网口的用户配置信息，则检测dhcp服务器是否针对网口配置了ip地址，若dhcp服务器针对网口配置了ip地址，则确定网口的ip地址由dhcp服务器配置；若dhcp服务器未针对网口配置ip地址，则确定网口的ip地址由自组网配置。

12、优选的，根据第一网口和第二网口的ip地址的获取途径确定工作模式进行判定，

13、若第一网口的ip地址由用户配置信息或dhcp服务器配置，且第二网口的ip由自组网配置，则确定pdu设备的工作模式为头节点工作模式；

14、若第一网口的ip地址由自组网配置，且第二网口的ip由用户配置信息或dhcp服务器配置，则确定pdu设备的工作模式为尾节点工作模式；

15、若第一网口和第二网口的ip地址均由自组网配置，则确定pdu设备的工作模式为中间节点工作模式。

16、优选的，处于头节点工作模式和尾节点工作模式的pdu设备启用pdu状态上报服务和pdu状态查询功能，处于中间节点工作模式的pdu设备启用pdu状态上报服务。

17、优选的，处于头节点工作模式的pdu设备通过第二网口发起状态查询请求，各个pdu设备通过网口连接关系依次转发并响应状态查询请求，进行状态上报；

18、或者，处于尾节点工作模式的pdu设备通过第一网口发起状态查询请求，各个pdu设备通过网口连接关系依次转发并响应状态查询请求，进行状态上报。

19、本发明的优点和技术效果是：

20、本发明的一种基于双向菊花链通讯网络拓扑的电源管理系统及方法，其基于pdu设备的标准双网口，通过软硬件协同工作，实现以太网双向菊花链式网络拓扑，能够有效的增加pdu设备在菊花链网络拓扑上的接入数量，增加网络链路冗余，减少交换机网口资源占用，节省通讯线缆物料及部署成本，实现机房用电设备电源管理控制的集中化、网络化和精细化。