双机交换系统和双机交换方法与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种双机交换系统和双机交换方法。

背景技术：

目前，交换系统对稳定要求越来越高，尤其用户的核心交换业务不能出错、异常或中断，因此交换系统需要冗余设计。

现有技术中一种方式是采用两个管理单元“互相备份”的冗余设计，通过总线通信实现这两个管理单元同步和数据交换，若两个管理单元均无故障时，由第一个管理单元控制第一个交换单元，由第二个管理单元控制第二个交换单元；若第一个管理单元故障时，由第二个管理单元立即接管第一个交换单元，反之亦然。但是该冗余设计同样未提供冗余供电，在系统掉电时会失效，难以保证冗余设计的可靠性。

另一种方式是将管理单元设计到除了交换机之外的另一个设备中，由该设备监控交换机工作状态，当正在工作的交换机发生异常时切换至冗余备份的交换机，但是该冗余设计同样未提供冗余供电，系统掉电时同样会失效，难以保证冗余设计的可靠性。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种双机交换系统和双机交换方法，用于解决现有交换机的在系统掉电或时冗余设计失效的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种双机交换系统，包括本端主机和对端主机，所述本端主机包括本端电源模块、本端交换供电接口模块、本端交换受电接口模块、本端物理链路层模块、本端交换模块、本端CPU管理模块和本端监控模块，所述CPU管理模块用于对所述本端交换模块进行管理和调度，所述对端主机包括对端电源模块、对端交换供电接口模块和对端交换模块，

所述本端交换受电接口模块与所述对端交换供电接口模块进行供电连接和数据连接，所述本端物理链路层模块与所述本端交换受电接口模块进行供电连接和数据连接，所述本端监控模块与所述本端交换受电接口模块进行供电连接，所述对端交换模块与所述对端交换供电接口模块进行数据连接；

当所述本端监控模块监控到所述本端CPU管理模块、所述本端交换模块或所述本端电源模块中的至少一个发生故障时，停止所述本端电源模块供电；接收由所述对端电源模块通过所述对端交换供电接口模块和所述本端交换受电接口模块之间的供电链路为所述本端物理链路层模块和所述本端监控模块供电；所述本端监控模块控制所述本端物理链路层模块对其中的数据报文添加标签以标识由所述对端交换模块进行处理；并且指示将所述数据报文通过所述本端交换受电接口模块和所述对端交换供电接口模块之间的数据链路转发给所述对端交换模块，由所述对端交换模块进行转发处理。

第二方面，提供了一种双机交换方法，包括：

当本端监控模块监控到本端主机的本端CPU管理模块、本端交换模块或本端电源模块中的至少一个发生故障时，

停止所述本端电源模块供电；

接收由对端主机的对端电源模块通过所述对端主机的对端交换供电接口模块和所述本端主机的本端交换受电接口模块之间的供电链路为所述本端主机的本端物理链路层模块和所述本端监控模块供电；

指示所述本端监控模块控制所述本端物理链路层模块对其中的数据报文添加标签以标识由所述对端主机的对端交换模块进行处理；

指示将所述数据报文通过所述本端交换受电接口模块和所述对端交换供电接口模块之间的数据链路转发给所述对端交换模块，由所述对端交换模块进行转发处理。

本发明的实施例提供的双机交换系统和双机交换方法，本端主机和对端主机均提供交换供电接口模块和交换受电接口模块，本端主机的交换供电接口模块与对端主机的交换受电接口模块相连；并且本端主机的本端交换模块与本端主机的本端交换供电接口模块相连，本端主机的本端物理链路层模块与本端主机的本端交换受电接口模块相连；并且对端主机的本端电源模块除了为对端各模块提供供电以外，还通过对端主机的对端交换供电接口模块和本端主机的本端交换受电接口模块为本端主机的本端监控模块和本端物理链路层模块提供冗余供电。当本端主机的电源模块故障(掉电)、本端主机的交换模块或CPU管理模块异常时，通过对端主机提供的冗余供电，使得本端主机的本端监控模块控制本端主机的本端物理链路层模块，将数据报文通过本端主机的本端交换受电接口模块和对端主机的对端交换供电接口模块转发给对端主机的对端交换模块用于转发，当对端主机发生同样问题时与之类似，从而实现双机交换可靠冗余。两台主机的CPU管理模块无需知道对端是否异常即实现了CPU无感知，当本端主机异常需要走对端数据报文通路时本端监控模块会切换通路同时在数据报文中添加标签，由对端主机识别到该标签直接转发。解决了现有交换机的在系统掉电或时冗余设计失效的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的双机交换系统的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的一种双机交换方法的流程示意图；

图3为本发明的实施例提供的另一种双机交换方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1、

本发明实施例提供了一种双机交换系统，参照图1中所示，该系统包括：本端主机11和对端主机12，其中，本端主机11与对端主机12的构成模块和电路连接关系相同，完全对等，即本端主机11也可以作为对端主机，此时对端主机12作为本端主机。

本端主机11包括本端电源模块1101、本端交换供电接口模块1102、本端交换受电接口模块1103、本端物理链路层模块1104、本端交换模块1105、本端CPU管理模块1106和本端监控模块1107。对端主机12包括对端电源模块1201、对端交换供电接口模块1202、对端交换受电接口模块1203、对端物理链路层模块1204、对端交换模块1205、对端CPU管理模块1206和对端监控模块1207。

本端交换供电接口模块1102与对端交换受电接口模块1203进行供电连接和数据连接。本端交换受电接口模块1103与对端交换供电接口模块1202进行供电连接和数据连接。

本端物理链路层模块1104与本端交换受电接口模块1103进行供电连接和数据连接，本端监控模块1107与本端交换受电接口模块1103进行供电连接，对端交换模块1205与对端交换供电接口模块1202进行数据连接。

对端物理链路层模块1204与对端交换受电接口模块1203进行供电连接和数据连接，对端监控模块1207与对端交换受电接口模块1203进行供电连接，本端交换模块1105与本端交换供电接口模块1102进行数据连接。

对于本端主机来说，本端监控模块1107用于监控本端CPU管理模块1106、本端交换模块1105或本端电源模块1101是否发生故障。

当本端CPU管理模块1106、本端交换模块1105或本端电源模块1101中的至少一个发生故障时，停止本端电源模块1101供电，接收由对端电源模块1201通过对端交换供电接口模块1202和本端交换受电接口模块1103之间的供电链路为本端物理链路层模块1104和本端监控模块1107供电，本端监控模块1107控制本端物理链路层模块1104对其中的数据报文添加标签以标识由对端交换模块1205进行处理，并且指示将该数据报文通过本端交换受电接口模块1103和对端交换供电接口模块1202之间的数据链路转发给对端交换模块1205，由对端交换模块1205进行转发处理。

具体的，本端监控模块1107具体用于：指示数据报文由本端物理链路层模块1104通过与本端交换受电接口模块1103之间的数据链路转发至本端交换受电接口模块1103；指示数据报文再由本端交换受电接口模块1103通过与对端交换供电接口模块1202之间的数据链路转发至对端交换供电接口模块1202；指示数据报文再由对端交换供电接口模块1202通过与对端交换模块1205之间的数据链路转发至对端交换模块1205。

可选的，当本端CPU管理模块1106、本端交换模块1105和本端电源模块1101均无故障或故障已恢复时，本端电源模块1101为本端物理链路层模块1104、本端交换模块1105、本端CPU管理模块1106和本端监控模块1107供电；本端监控模块1107不对本端物理链路层模块1104的数据报文的通路进行控制，指示数据报文从本端物理链路层模块1104转发至本端交换模块1105，由本端交换模块1105进行转发。

因此，本发明实施例实际效果是：对端电源模块1201通过对端交换供电接口模块1202和本端交换受电接口模块1103为本端物理链路层模块1104和本端监控模块1107提供冗余供电，也即在正常工作时，仍由本端电源模块1101为本端物理链路层模块1104和本端监控模块1107供电，仅当发生上述故障导致本端电源模块1101无法为本端物理链路层模块1104和本端监控模块1107供电时，切换至由端电源模块1201通过对端交换供电接口模块1202和本端交换受电接口模块1103为本端物理链路层模块1104和本端监控模块1107供电。

对于对端主机来说，与本端主机类似，对端监控模块1207用于监控对端CPU管理模块1206、对端交换模块1205或对端电源模块1201是否发生故障。

当对端CPU管理模块1206、对端交换模块1205或对端电源模块1201中的至少一个发生故障时，停止对端电源模块1201供电，接收由本端电源模块1101通过本端交换供电接口模块1102和对端交换受电接口模块1203之间的供电链路为对端物理链路层模块1204和对端监控模块1207供电，对端监控模块1207控制对端物理链路层模块1204对其中的数据报文添加标签以标识由本端交换模块1105进行处理，并且标识将该数据报文通过对端交换受电接口模块1203和本端交换供电接口模块1102之间的数据链路转发给本端交换模块1105，由本端交换模块1105进行转发处理。

具体的，对端监控模块1207具体用于：指示数据报文由对端物理链路层模块1204通过与对端交换受电接口模块1203之间的数据链路转发至对端交换受电接口模块1203；指示数据报文再由对端交换受电接口模块1203通过与本端交换供电接口模块1102之间的数据链路转发至本端交换供电接口模块1102；指示数据报文再由本端交换供电接口模块1102通过与本端交换模块1105之间的数据链路转发至本端交换模块1105。

可选的，当对端CPU管理模块1206、对端交换模块1205和对端电源模块1201均无故障或故障已恢复时，对端电源模块1201为对端物理链路层模块1204、对端交换模块1205、对端CPU管理模块1206和对端监控模块1207供电；对端监控模块1207不对对端物理链路层模块1204的数据报文的通路进行控制，指示数据报文从对端物理链路层模块1204转发至端交换模块1205，由对端交换模块1205进行转发。

另外，本端CPU管理模块1106和对端CPU管理模块1206负责交换管理，本端交换模块1105和对端交换模块1205包含三层交换报文处理、路由等转发；本端物理链路层模块1104和对端物理链路层模块1204包含模数处理、信号转换以及简单二层处理；本端监控模块1107和对端监控模块1207可以由单片机或DSP(英文全称：digital signal processing，中文全称：数字信号处理)、时钟等构成负责监控主机电源模块状态、CPU管理模块状态、交换模块状态以及物理链路层模块通路切换。物理链路层模块与监控模块由本端主机电源模块供电同时由对端主机通过对端主机的交换供电接口模块和本端主机的交换受电接口模块提供冗余电源，在本端主机断电时由对端主机的冗余电源供电，实现基础交换部分不掉电。

本端交换供电接口模块和对端交换供电接口模块还分别包括：交换接口部分、信号隔离变压器和网口连接器部分、高压供电控制电路部分、防雷电路部分。

本端交换受电接口模块和对端交换受电接口模块还分别包括：信号隔离变压器和网口连接器部分、防雷电路部分、取电分压部分、交换接口部分。

其中，高压供电控制电路部分可采用802.3协议POE(英文全称：power over Ethernet，中文全称：有源以太网)供电或非标供电，本端主机的电源模块受高压供电控制电路部分管理通过RJ45网口连接器、网线通路至对端主机的交换受电接口模块；交换受电接口模块中的取电分压部分由网桥、整形或滤波等构成，实现取电、分压后为基础交换部分中的物理链路层模块与监控模块稳定供电。模拟电路上支持本端主机的供电与对端主机冗余供电的均流、过流以及热拔插保护。

本发明实施例提供的双机交换系统，本端主机和对端主机均提供交换供电接口模块和交换受电接口模块，本端主机的交换供电接口模块与对端主机的交换受电接口模块相连；并且本端主机的本端交换模块与本端主机的本端交换供电接口模块相连，本端主机的本端物理链路层模块与本端主机的本端交换受电接口模块相连。当本端主机的电源模块故障(掉电)、本端主机的交换模块或CPU管理模块异常时，通过对端主机提供的冗余供电，使得本端主机的本端监控模块控制本端主机的本端物理链路层模块，将数据报文通过本端主机的本端交换受电接口模块和对端主机的对端交换供电接口模块转发给对端主机的对端交换模块用于转发，当对端主机发生同样问题时与之类似，从而实现双机交换可靠冗余。两台主机的CPU管理模块无需知道对端是否异常即实现了CPU无感知，当本端主机异常需要走对端数据报文通路时本端监控模块会切换通路同时在数据报文中添加标签，由对端主机识别到该标签直接转发。解决了现有交换机的在系统掉电或时冗余设计失效的问题。

实施例2、

本发明实施例提供了一种双机交换方法，应用于上述双机交换系统，参照图2中所示，该方法包括：

S101、本端主机的本端监控模块监控本端主机的本端CPU管理模块、本端交换模块或本端电源模块是否发生故障。

S102、当本端监控模块监控到本端主机的本端CPU管理模块、本端交换模块或本端电源模块中的至少一个发生故障时，停止本端电源模块供电；接收由对端电源模块通过对端交换供电接口模块和本端交换受电接口模块之间的供电链路为本端物理链路层模块和本端监控模块供电；本端监控模块控制本端物理链路层模块对其中的数据报文添加标签以标识由对端交换模块进行处理；并且指示将数据报文通过本端交换受电接口模块和对端交换供电接口模块之间的数据链路转发给对端交换模块，由对端交换模块进行转发处理。

具体的，步骤S102中所述的指示数据报文通过本端交换受电接口模块和对端交换供电接口模块之间的数据链路转发给对端交换模块，包括：指示数据报文由本端物理链路层模块通过与本端交换受电接口模块之间的数据链路转发至本端交换受电接口模块；指示数据报文再由本端交换受电接口模块通过与对端交换供电接口模块之间的数据链路转发至对端交换供电接口模块；指示数据报文再由对端交换供电接口模块通过与对端交换模块之间的数据链路转发至对端交换模块。

可选的，参照图2中所示，该方法还包括：

S103、当本端CPU管理模块、本端交换模块和本端电源模块均无故障或故障已恢复时，恢复由本端电源模块为本端物理链路层模块、本端交换模块、本端CPU管理模块和本端监控模块供电，并且接收由对端电源模块通过对端交换供电接口模块和本端交换受电接口模块之间的供电链路为本端物理链路层模块和本端监控模块提供冗余供电，指示将数据报文从本端物理链路层模块转发至本端交换模块，由本端交换模块进行转发。

由于本发明实施例中的双机交换方法可以应用于上述双机交换系统，因此，其所能获得的技术效果也可参考上述双机交换系统实施例，本发明实施例在此不再赘述。

实施例3、

本发明实施例提供了另一种双机交换方法，应用于上述双机交换系统，参照图3中所示，该方法包括：

S201、双机交换系统上电。

S202、双机交换系统正常运行。

S203、本端主机的本端监控模块监控本端主机的本端CPU管理模块、本端交换模块或本端电源模块是否发生故障。如果本端CPU管理模块、本端交换模块或本端电源模块中的至少一个发生故障则进行步骤S204，当本端CPU管理模块、本端交换模块和本端电源模块均无故障或故障已恢复时，进行步骤S210。

S204、本端主机的本端电源模块停止供电。

S205、对端主机的对端电源模块通过对端主机的对端交换供电接口模块和本端主机的本端交换受电接口模块为本端主机的本端物理链路层模块和本端监控模块供电。

S206、本端监控模块切换物理通路至对端交换供电接口模块。

S207、本端监控模块控制本端物理链路层模块对其中的数据报文添加标签以指示由对端主机的对端交换模块进行处理，并且将数据报文通过本端交换受电接口模块和对端交换供电接口模块转发给对端交换模块。

S208、对端交换模块识别标签信息并转发对端CPU管理模块处理。

S209、对端CPU管理模块解析标签信息后传给对端交换模块进行转发处理。

S210、本端电源模块为本端物理链路层模块、本端交换模块、本端CPU管理模块和本端监控模块供电，对端电源模块通过对端交换供电接口模块和本端交换受电接口模块为本端物理链路层模块和本端监控模块提供冗余供电。

S211、本端监控模块切换物理通路至本端交换模块。

S212、本端监控模块不对本端物理链路层模块的数据报文的通路进行控制，本端物理链路层模块的数据报文由本端交换模块和本端CPU管理模块进行处理。

由于本发明实施例中的双机交换方法可以应用于上述双机交换系统，因此，其所能获得的技术效果也可参考上述双机交换系统实施例，本发明实施例在此不再赘述。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称:read-only memory，英文简称：ROM)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。