一种双机热备份系统的制作方法

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种双机热备份系统。

背景技术：

风电场监控系统（SCADA）可以实现对风电场的风机、测风塔等进行远程实时监测、控制和诊断，实现风电场的优化运行，以及通过远程启动、停止、复位和标定，最大限度地减少劳动力密集型的现场考察和维护管理。一旦SCADA系统出现故障，在大风情况下，由于无法监控到风机的实时状态，一些通过SCADA系统对风机进行限电或者停机的操作都无法实现，将会导致一些本来可以避免的故障或者损失的发生。因此SCADA系统的可靠性与可用性非常重要。

为了最大程度保证SCADA系统可用性，目前很多厂家都采用双机热备份机制，双机热备份就是对于重要的服务，使用两台服务器，互相备份，共同执行同一服务。当一台服务器出现故障时，可以由另一台服务器承担服务任务，从而在不需要人工干预的情况下，自动保证系统能持续提供服务。双机热备由备用的服务器解决了在工作服务器故障时服务不中断的问题。

目前双机热备份普遍使用的方式是软件同步数据方式，即数据同时分别存放在一个工作服务器和一个备服务器中。主要包含数据模块、交换机、网络心跳信号、安装了双机热备软件的SCADA工作服务器、安装有双机热备软件的SCADA备用服务器。两台服务器中都安装有数据库软件，用于存储采集到的每台风机的实时数据，服务器中的数据包含存储于数据库中的实时数据和存储于服务器硬盘中的历史数据这两部分，所以同步即需要同步这两部分数据即可。两台服务器以一个虚拟的IP地址对外提供服务，服务请求发送给工作服务器承担。同时，两台服务器通过网络心跳线相互侦测彼此的工作状况。所谓“心跳”是指两台服务器均按照一定时间间隔发送给另一服务器通讯信号，通过另一服务器的回复情况判断是否需要备服务器接管工作服务器的全部业务。一旦备服务器根据心跳侦测出工作服务器故障，在较短时间内完成切换，接管工作服务器上的所有资源，成为新的工作服务器。软件同步数据方式即通过双机热备软件的镜像功能，将数据可以实时复制到另一台服务器上，这样同样的数据就在两台服务器上各存在一份。

但目前软件同步数据方式都普遍存在两个缺点：

一个缺点是当某台服务器出现故障或者中断，出现故障的服务器恢复正常之后，需要将数据备份成与无故障服务器中一模一样，两台服务器里所有的数据都要从头开始进行比对备份，不管是故障点前已经存储于该服务器硬盘中的历史数据，还是故障发生之后无故障服务器中运行至今的数据，都要一一进行比对和分析，之后再进行复杂的数据同步恢复工作。如果这个风电场运行的时间超过三年，数据已经有几百G容量，那通讯恢复后，进行数据比对和恢复数据的时间将非常长，一般都需要好几天的时间，这样做的后果是进行数据恢复同步备份的时间双机热备完全没有起到任何作用，极大浪费了服务器运行效率。

另一个缺点是在系统进行数据比对和恢复的这个时段，整个系统是处于无保护状态，系统安全性存在隐患。

技术实现要素：

为了克服以上缺陷，本发明提出一种可减少备份故障期间数据恢复时间、且更加安全可靠的双机热备份系统。

本发明的技术方案是，一种双机热备份系统，其包括数据模块、交换机、安装了双机热备软件的SCADA工作服务器、安装有双机热备软件的SCADA备用服务器、心跳信号，还包括数据比对模块。

所述数据比对模块设有监听信号单元，负责监听心跳信号；

所述数据比对模块设有数据库标志位写入单元，当监听信号单元检测到当前工作服务器故障时，在该服务器数据库内添加一个标志位，当该服务器故障消除时，需要与另一台服务器进行数据的同步恢复时，只需恢复同步标志位以后的实时数据；

所述数据比对模块设有故障时间记录单元，当监听信号单元检测到当前工作服务器故障时，在该服务器内记录故障发生的具体时间，当该服务器故障消除时，从此时间断点开始往后同步无故障的服务器中的历史数据；

所述数据比对模块设有数据比对分析恢复单元，当监听信号单元检测原工作服务器故障消除时，数据比对分析恢复单元即同步备份故障发生后到故障消除时这段时间内的同步标志位以后的实时数据和历史数据；

所述数据比对模块内设有安全告警信号单元，数据比对分析恢复单元对数据恢复备份过程中一旦检测到除了数据恢复备份外的其他操作，立即给出一个告警事件信息。

优选的，所述心跳信号为网络心跳信号。

优选的，所述心跳信号还包括串口心跳信号，所述串口心跳信号通过硬件串口线连接SCADA工作服务器和SCADA备用服务器。

本发明的有益技术效果是，由于在传统的双机热备份系统上增加了数据比对模块，数据比对模块同步备份故障发生后到故障消除时这段时间内的同步标志位以后的实时数据和历史数据，大大提高了工作效率；数据比对模块为纯软件，通过编程方式实现，无任何硬件成本上增加。特别是串口心跳信号使两条心跳信号相互备用，对系统来说是双重保障，减小了由于心跳信号误判而导致的系统没起作用和浪费的问题，本发明的双机热备份系统具有更高效率、更高安全性、更加稳定可靠的特点。

附图说明

图1为传统双机热备份系统框图；

图2为本发明实施例双机热备份系统框图。

具体实施方案

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

参照附图2，一种双机热备份系统，其包括数据模块1、交换机2、安装了双机热备软件的SCADA工作服务器4、安装有双机热备软件的SCADA备用服务器3、心跳信号，还包括数据比对模块7，所述数据比对模块7设有监听信号单元7-1，负责监听心跳信号；所述数据比对模块7设有数据库标志位写入单元7-3，当监听信号单元7-1检测到当前SCADA工作服务器4故障时，在该服务器数据库内添加一个标志位，当该服务器故障消除时，需要与另一台服务器进行数据的同步恢复时，只需恢复同步标志位以后的实时数据；所述数据比对模块7设有故障时间记录单元7-2，当监听信号单元7-1检测到当前SCADA工作服务器4故障时，在该服务器内记录故障发生的具体时间，当该服务器故障消除时，从此时间断点开始往后同步无故障的服务器中的历史数据；所述数据比对模块7设有数据比对分析恢复单元7-4，当监听信号单元7-1检测原SCADA工作服务器4故障消除时，数据比对分析恢复单元7-4即同步备份故障发生后到故障消除时这段时间内的同步标志位以后的实时数据和历史数据；恢复这段时间内的所有数据。恢复的数据包括两部分，一是通过FTP打包的历史数据，二是数据库中存储的数据。历史数据通过记录的时间点进行数据恢复。数据库中的数据通过记录的标志位进行数据同步备份工作。进行历史数据同步恢复时，只需要同步记录的时间点往后的历史数据即可，进行数据库数据同步恢复时，只需要将标志位以后的数据库中的数据同步到故障服务器中即可。大大节省了数据恢复的同步时间。所述数据比对模块7内设有安全告警信号单元7-5，数据比对分析恢复单元7-4对数据恢复备份过程中一旦检测到除了数据恢复备份外的其他操作，立即给出一个告警事件信息，所述心跳信号是网络心跳信号5和串口心跳信号6，所述串口心跳信号6通过硬件串口线连接SCADA工作服务器4和SCADA备用服务器3。

本发明数据比对模块7工作过程为：所述数据比对模块7的监听信号单元7-1始终处于工作状态，当该单元检测到串口心跳信号6异常时，则同时触发故障时间记录单元7-2和数据库标志位写入单元7-3，此时标志位写入单元在该服务器数据库内添加一个标志位，当该服务器故障消除时，需要与另一台服务器进行数据的同步恢复时，只需恢复同步标志位以后的实时数据，此时故障时间记录单元7-2在该服务器内记录故障发生的具体时间，当该服务器故障消除时，从此时间断点开始往后同步无故障的服务器中的历史数据，当该单元检测到串口心跳信号6正常后，则触发数据比对分析恢复单元7-4，数据比对分析恢复单元7-4即同步备份故障发生后到故障消除时这段时间内的同步标志位以后的实时数据和历史数据，历史数据通过故障时间记录单元7-2记录的时间点进行数据恢复。数据库中的实时数据通过数据库标志位写入单元7-3记录的标志位进行数据同步备份工作。由于进行历史数据同步恢复时，只需要同步记录的时间点往后的历史数据即可，进行数据库实时数据同步恢复时，只需要将标志位以后的数据库中的数据同步到故障服务器中即可。所述数据比对模块7内的安全告警信号单元7-5，由于进行数据比对和恢复的整个过程是处于无保护状态，则系统的安全性是亟需考虑的问题，安全告警信号单元7-5则完全解决了此隐患，该单元一旦检测到除了数据恢复备份外的其他操作，立即给出一个告警事件信息，该信息显示在SCADA工作服务器4主屏幕中且伴随报警声音提供现场工程师注意，大大提高了数据恢复过程中的安全性。

本发明说明书附图1为传统的双机热备份系统框图，具体包括：数据模块1、交换机2、安装了双机热备软件的SCADA工作服务器4、安装有双机热备软件的SCADA备用服务器3、网络心跳信号5，SCADA工作服务器4和SCADA备用服务器3硬件配置与安装的所有软件都完全相同，都安装有双机热备份软件，SCADA工作服务器4通过交换机2与SCADA备用服务器3相连，通过双机热备份软件的镜像功能，将数据可以实时复制到SCADA备用服务器3中，SCADA工作服务器4与SCADA备用服务器3之间通过网络心跳信号5侦测对方运行是否正常，一旦侦测到对方工作异常，则立马将对方工作接管过来，此时原SCADA备用服务器3变为主服务器，原来主服务器变为SCADA备用服务器3。这样可以继续支持信息运营，从而保证信息系统能够不间断运行。数据模块1包含此风电场所有风机数据采集单元采集的所有数据，以光纤环网1-1形式将所有采集到的数据传送给SCADA工作服务器4、SCADA备用服务器3。采用“心跳”方法保证SCADA工作服务器4系统与SCADA备用服务器3通讯。所谓“心跳”是指两台服务器均按照一定时间间隔发送给另一服务器通讯信号，通过另一服务器的回复情况判断是否需要SCADA备用服务器3接管SCADA工作服务器4的全部业务。一旦SCADA备用服务器3根据心跳侦测出SCADA工作服务器4故障，在较短时间内完成切换，接管SCADA工作服务器4上的所有资源，成为新的SCADA工作服务器4。软件同步数据方式即通过双机热备软件的镜像功能，将数据可以实时复制到另一台服务器上，这样同样的数据就在两台服务器上各存在一份。

本发明双机热备份系统的与传统的双机热备份系统相比，多加了一个数据比对模块7和一条串口心跳信号6。新增的串口心跳信号6通过硬件串口线连接。两条心跳信号相互备用，对系统来说是双重保障，系统只需要检测到有一条心跳信号存在，则不进行切机操作，只有两条信号都无法正常侦测到时，再进行切机接管工作，这样系统更加稳定可靠，减小了由于心跳信号误判而导致的系统没起作用和浪费的问题。

由于本发明在传统的双机热备份系统上增加了数据比对模块7和串口心跳信号6，数据比对模块7同步备份故障发生后到故障消除时这段时间内的同步标志位以后的实时数据和历史数据，大大提高了工作效率；数据比对模块7为纯软件，通过编程方式实现，无任何硬件成本上增加。串口心跳信号6使两条心跳信号相互备用，对系统来说是双重保障，减小了由于心跳信号误判而导致的系统没起作用和浪费的问题，本发明的双机热备份系统，具有更高效率、更高安全性、更加稳定可靠的特点。

以上只是本发明的一种实施方式，一个优选示范例，本发明申请请求保护的范围并不只限于所述实施方式，凡与本实施例等效的技术方案均属于本发明的保护范围。