專利名稱:通訊系統備份方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及計算機通訊技術，具體地說，涉及實現電信行業高可靠性局域網通訊鏈路冗余備份的一種通訊系統備份方法和設備。
背景技術：
從可靠性來看，網絡的通訊鏈路備份是提高網絡可靠性、降低網絡失效率的方法之一。通訊備份的思想是針對網絡通訊的鏈路提供冗余的線路和設備，以確保網絡通訊的正常進行。除了通訊鏈路備份，還有路徑冗余、設備冗余等。這些方面的設計已經有許多方法實現。如《計算機工程與應用》雜志上的論文“容錯冗余網絡適配器的實現”(1999，11，105-107頁)提出了一種冗余網絡適配器的實現方法，《艦船電子工程》的“一種高可用容錯服務器的設計”(1998，1，30-37)以及以下專利文獻也提出一些類似的解決方案。
中國發明專利公開CN1136250A“在嚴格實時條件下容錯通訊方法”提出一種總線冗余備份方式，它主要是通過對通訊鏈路的備份實現對局域網的鏈路備份。但該方式通過專用的CPU通訊控制器來實現主備鏈路的控制，增加了系統的額外開銷，同時該系統不能提供從客戶端到服務器通訊的全備份。中國發明專利公開CN1192094A“可擴展電信系統冗余度、交換容量擴展和故障隔離設備”提出一種對電信交換系統的備份方法，但沒有涉及對其維護系統的備份，對于要求實現無人值守的客戶端的備份也沒有提出解決方案。專利號為05227330A、名稱為“通信線路的備份”(BACKUP SYSTEM FORCOMMUNICATION LINE)的美國專利提出了一種針對通訊線的備份方式，也沒有提出針對整個系統的解決方法。
以上現有技術的方法都只是對路徑冗余或服務器設備冗余或通訊設備本身的冗余中的一種提出解決方法。另外，現實中，有時客戶端也需要具備高可靠性，具體地說，在通訊故障發生時，希望迅速檢測到故障并自動切換，從而實現無人值守。這樣就要求整個系統都具備高可靠性。目前尚沒有發現有文獻對這一實現提出一個可行的可靠的解決方案。
發明內容
本發明的目的在于提出一種通訊系統備份方法和設備，利用這種方法和設備，可以克服現有技術存在的冗余備份死角，針對高可靠性實時系統的通訊鏈路備份系統，提出一種解決方案，能夠實現軟件偵測倒換，服務器、客戶端及通訊鏈路的實時的全備份，當三者中任一個出現故障時均可快速恢復系統功能，從而使備份的可靠性達到進一步提高。
本發明的目的是這樣實現的，構造一種高可靠性的通訊系統備份方法，包括以下步驟由主用服務器的第一網絡檢測模塊檢測是否曾經與主用客戶機建立連接，如是則設置第一超時T1較小，即T1＝2.5*T，否則設置第一超時T1較大，即T1＝20*T；如果經過當前第一超時T1，主用服務器還不能與主用客戶機建立連接，則進行服務器主備份切換；在第二超時T2時間內，其中T2＝2.5*T，由備份服務器中的第二服務器主備狀態檢測模塊檢測是否與主用服務器建立“心跳”連接，如果未能建立連接則進行服務器主備份切換；由主用客戶機的第五網絡檢測模塊檢測是否曾經與主用服務器建立連接，如未建立連接則設置第三超時T3較大，即T3＝20*T，否則設置第三超時T3較小，即T3＝2*T＜T1；如果經過當前第三超時T3不能與主用服務器建立連接，則進行客戶機主備份切換；在較小第四超時T4時間內，其中T4＝2*T，由備份客戶機中的第二客戶端主備狀態檢測模塊檢測是否與主用客戶機建立“心跳”連接，如果未能建立則進行客戶機主備份切換；無論備份服務器還是備份客戶機，只要檢測到主用服務器或者主用客戶機主動要求主備切換，則將建立連接標志置為“未曾連接”標記；其中，T＝20s。
本發明的另一目的是這樣實現的，構造一種通信系統備份設備，包括主用客戶機和備份客戶機，分別通過網絡適配器接到集線器和備份集線器上，還包括主用服務器和備份服務器，所述服務器及備份服務器上分別有兩個網絡適配器，分別通過各個連線連接到集線器和備份集線器上，所述主備份客戶機之間有雙向通信鏈路，所述服務器和所述備份服務器分別連接到一個共享數據庫共享數據庫是一個磁盤陣列柜，具備磁盤的冗余能力，兩個集線器構成雙備份，兩臺客戶機構成對客戶機的雙備份，兩個服務器構成雙備份，同時網絡連線、服務器的網絡適配器也是雙備份的，整個系統都構成了一個全備份的架構。
本發明提供的設備，其中所述主用服務器中包括服務器主機管理模塊、第一服務器主備狀態檢測模塊、第一網絡檢測模塊和第二網絡檢測模塊，在所述備份服務器中包括服務器備份機管理模塊、第二服務器主備狀態檢測模塊、第三網絡檢測模塊和第四網絡檢測模塊，其中，所述第一網絡檢測模塊、第三網絡檢測模塊用于檢測主用服務器、備份服務器與主用客戶機的連接，所述第二網絡檢測模塊、第四網絡檢測模塊分別用于檢測主用服務器、備份服務器與備份客戶機的連接，所述主機管理模塊通過所述第一服務器主備狀態檢測模塊指示第一或第二網絡檢測模塊進行鏈路連接檢測；所述服務器備份機管理模塊通過所述第二服務器主備狀態檢測模塊指示第三或第四網絡檢測模塊進行鏈路連接檢測。其中，在主用客戶機中有客戶端服務器管理模塊、第一客戶端主備狀態檢測模塊以及第五網絡檢測模塊，在備份客戶機中有備份客戶服務器管理模塊、第二客戶端主備狀態檢測模塊以及第六網絡檢測模塊。
實施本發明提供的高可靠性通訊系統備份方法和設備，首先，能夠通過軟件方式及時發現鏈路或系統故障，并可定位故障發起源，并做出判斷，其故障判斷機制是通過駐留在服務器與客戶端的監測程序判斷系統通訊故障來實現的。其次，本發明的方法和設備，可以實現從客戶端到服務器的全備份通訊鏈路。保證了系統的完全的備份。最后，利用本發明的方法和設備，在通訊系統出現故障時能迅速恢復正常狀態，根據設計在系統故障發生后，系統一般可以在1分鐘以內恢復運行，從而滿足目前電信行業對通信設備的高可靠性的要求。
結合附圖和實施例，進一步說明本發明的特點。附圖中
圖1是本發明提供的備份設備的硬件實現連接圖。
圖2是基于圖1硬件實現本發明方法的軟件實現模塊圖。
圖3是本發明系統中服務器上雙網卡驅動程序設計框架。
圖4是第一網路斷處理流程。
圖5是服務器崩潰處理流程圖。
圖6是客戶機崩潰處理流程圖。
圖7是服務器兩條網絡線均出現故障的處理流程圖。
具體實施方式
在圖1示出的實現本發明方法的硬件實現結構示意圖中，設置有客戶機101和備份客戶機102，它們分別通過網絡適配器103、104接到集線器105和備份集線器106上。同樣，主用服務器107及備份服務器108上分別有兩個網絡適配器109、110和111、112，也分別通過網絡接到集線器105和備份集線器106上。這兩個集線器分別構成兩個網絡并互為備份。此處，兩個網絡互不相干，相互獨立。且對應的網卡適配器的IP的網段是相同的。但主用服務器107和備份服務器108共享一個數據庫113。圖中的虛線114、115、116、117、118、119表示連接消息通路，其中虛線114表示主用服務器與主用客戶機的消息通路；虛線115表示主用服務器與備份服務器的第一握手消息通路；虛線116表示主用服務器與備份客戶機的消息通路；虛線117表示備份服務器與主用客戶機的消息通路；虛線118表示主用服務器與備份服務器的第二握手消息通路；虛線119表示備份服務器與備份客戶機的消息通路，雙向信號線120表示主備份客戶機之間的通信雙鏈路。
在圖2示出的本發明方法的軟件實現框圖中，在主用服務器107中包括服務器主機管理模塊201、服務器主備狀態檢測模塊202、第一網絡檢測模塊203和第二網絡檢測模塊204，在備份服務器108中包括服務器備份機管理模塊205、服務器主備狀態檢測模塊206、第一網絡檢測模塊207和第二網絡檢測模塊208，在客戶機101中有客戶端服務器管理模塊209、客戶端主備狀態檢測模塊210以及網絡檢測模塊211，在客戶機102中有客戶端服務器管理模塊212、客戶端主備狀態檢測模塊213以及網絡檢測模塊214。圖2中還示出，主用服務器107、備份服務器108分別有線連接到主用集線器105、備用集線器106，而主用集線器105連接到主用客戶機101，備用集線器106連接到備用客戶機102。
結合以上設備組織的說明，進一步說明本發明的通信系統的備份方法。此處，主用服務器107軟件通過網絡TCP/IP與主用客戶機101實現程序相互收發測試幀，注意在TCP/IP連接實現上，主用服務器107的網絡模塊是主動進行網絡連接，主用客戶機101的網絡模塊是建立連接端口等待連接。起初，備份客戶機102與備份服務器108都是不工作的即不提供應用服務的，但隨時通過主備狀態檢測模塊213檢測主機的運行狀態。主用客戶機101和備份客戶機102通過通用的通訊鏈路120進行連接，如通過兩個串口，建立雙串口鏈路連接。服務器端通過線114、線116、主用集線器105、線115、線116、備用集線器106建立兩個通訊鏈路連接(也可以采用雙串口進行連接)。
主用服務器107端通過網絡檢測模塊203和204檢測與客戶機的連接。每個服務器上都有兩個檢測模塊，如203、204和207、208。備份服務器上的網絡檢測模塊207和208不工作。主用客戶機和備份客戶機分別有一個網絡檢測模塊211和214，用于檢測與服務器的連接，備份客戶機上的檢測模塊214不工作。
服務器主機管理模塊201對兩個網絡檢測模塊203、204和服務器主備狀態檢測模塊202進行綜合管理。根據以下判據來決定是否進行主備份切換、告警等，其中的時間設置，及參數可以根據實際需要進行改動。下列數字只是舉例說明。(所涉及的T，T1，T2，T3，T4適用下面所有的圖例)，下面，設置基本時間T＝20s，備份機從開始切換至切換完成時間＜0.2*T，則根據以下判據進行主備份切換如果主用服務器的網絡檢測模塊尚未與客戶機建立連接設置，那么超時設置為T1＝20*T，一旦網絡檢測模塊與客戶機建立連接，那么設置超時為T1＝2.5*T。如果經過T1不能與客戶機建立連接，則進行切換。此時主機變成備機，備機變成主機。
備份服務器發現超過T2＝2.5*T時間，主備狀態檢測模塊無法與主用服務器建立“心跳”連接，則自動切換成主用服務器。
客戶機網絡檢測模塊尚未與服務器建立連接，設置超時為T3＝20*T，否則T3＝2*T＜T1.如果經過T1不能與服務器建立連接，則進行切換。此時主機變成備機，備機變成主機。
備份客戶機發現經過超時T4＝2*T時間，主備狀態檢測模塊無法與主用客戶機建立“心跳”連接，則自動切換成主用客戶機。
無論備份服務器還是備份客戶機，只要檢測到主用服務器或者主用客戶機主動要求主備切換，則將曾經建立連接標志置為未曾連接的標記。
設置尚未連接超時時間相當大(20T)的原因在于防止主備份服務器，客戶機來回反復切換。
在圖3示出的服務器上雙網卡驅動模塊的結構中，雙網卡驅動程序采用兩個線程對兩個網卡分別檢測，網絡接口通路狀況檢測模塊對兩個網卡進行管理。
圖4在正常工作時，第一條網絡通路114斷，圖中，出現的4個“X”表示故障點。其他的線路及備份機一切正常。
客戶機經過T3時間后進行切換。切換時間為0.2*T，從鏈路斷至切換完成備份客戶機102切換，共2.2*T＜T1，主用服務器107不會切換。在備份客戶機102完成切換后，通過圖2的網絡檢測模塊204、網絡檢測模塊214以及備用集線器106，使得主用服務器107與客戶機重新建立連接，接管工作，同時告警。
在圖5示出主用服務器出現死機(圖5中用主用服務器方框中的“X”表示死機)的情況下，主用客戶機101在T3時間后先將曾經與服務器連接標記置為尚未連接標記，然后自動切換至備份客戶機，備份客戶機102成為主機后進入20*T時間的等待狀態。備份服務器108(圖1)的服務器主備狀態檢測模塊206(圖2)在T2時間發現無法與主用服務器連接，則自動切換成為主用服務器，此時備份服務器108與備份客戶機102通過圖2中的網絡檢測模塊208、網絡檢測模塊214及備用集線器106，連線219和221重新建立連接。
在圖6示出的主用客戶機101出現死機(圖中，用方框中的“X”表示死機)情況下，備份客戶機102經過T4時間后進行切換。切換時間為0.2*T，從鏈路斷至切換完成備份客戶機切換，共2.2*T＜T1，主用服務器107不會切換。在備份客戶機完成切換后，通過圖2的網絡檢測模塊204、網絡檢測模塊214、及備用集線器106、連線217和221，主用服務器107與備份客戶機重新建立連接，接管工作，同時告警。
圖7示出主用服務器107的兩條網絡線均出現故障的處理過程。如圖7所示，主用客戶機101如經過T3時間發現無法與主用服務器107建立連接后，先將曾經與主用服務器107連接標記置為“尚未連接”標記，然后自動切換至備份客戶機102，備份用客戶機102成為當前主用客戶機后進入20*T時間的等待狀態。如果服務器是通過兩條網絡建立狀態的相互檢測，那么隨后備份服務器108的主備狀態檢測軟件206在T2時間發現無法與主用服務器連接，(如果服務器是通過串口或其他通訊鏈路進行狀態檢測，在經過T1時間后發現無法與客戶機連接主動通過串口通知備份服務器要求切換)則自動切換成為當前主用服務器，此時備份服務器108與備份客戶機102通過圖2中的網絡檢測模塊208、網絡檢測模塊214及備用集線器106，連線219和221重新建立連接。
從上可見，無論是一個網絡通路發生故障(圖4)，還是主用服務器發生死機(圖5)，或者是主用客戶機出現死機(圖6)還是兩個網絡通路發生故障(圖7)，利用本發明提供的備份方法，均可方便快捷地實現主備份切換。
權利要求
1.一種通信系統備份方法，其特征在于，包括以下步驟，由主用服務器(107)的第一網絡檢測模塊(203)檢測是否曾經與主用客戶機建立連接，如是則設置第一超時T1較小，即T1＝2.5*T，否則設置第一超時T1較大，即T1＝20*T；如果經過當前第一超時T1，主用服務器還不能與主用客戶機建立連接，則進行服務器主備份切換；在第二超時T2時間內，其中T2＝2.5*T，由備份服務器(108)中的第二服務器主備狀態檢測模塊(206)檢測是否與主用服務器建立“心跳”連接，如果未能建立連接則進行服務器主備份切換；由主用客戶機(101)的第五網絡檢測模塊(211)檢測是否曾經與主用服務器建立連接，如未建立連接則設置第三超時T3較大，即T3＝20*T，否則設置第三超時T3較小，即T3＝2*T＜T1；如果經過當前第三超時T3不能與主用服務器建立連接，則進行客戶機主備份切換；在較小第四超時T4時間內，其中T4＝2*T，由備份客戶機(102)中的第二客戶端主備狀態檢測模塊(213)檢測是否與主用客戶機建立“心跳”連接，如果未能建立則進行客戶機主備份切換；無論備份服務器還是備份客戶機，只要檢測到主用服務器或者主用客戶機主動要求主備切換，則將建立連接標志置為“未曾連接”標記；其中，T＝20s。
2.根據權利要求
1所述方法，其特征在于，所述第一超時T1較小值等于所述第二超時T2，所述第三超時T3較小值小于所述第一超時T1較小值，所述第三超時T3較大值等于所述第一超時T1較大值，所述第三超時T3較小值小于所述第一超時較小值，所述第三超時T3較小值遠小于完成主備切換所需時間。
3.根據權利要求
1所述方法，其特征在于，所述第一超時T1較大值遠大于所述第一超時T1較小值，所述第三超時T3較大值遠大于所述第三超時T3較小值。
4.一種實現權利要求
1所述方法的備份設備，其特征在于，包括主用客戶機(101)和備份客戶機(102)，分別通過網絡適配器(103)、(104)接到集線器(105)和備份集線器(106)上，兩個集線器構成雙備份，兩臺客戶機構成對客戶機的雙備份，還包括主用服務器(107)和備份服務器(108)，所述主用服務器(107)及備份服務器(108)上分別有兩個網絡適配器(109)-(110)和(111)-(112)，兩個服務器構成雙備份，同時服務器的網絡適配器也是雙備份的，所述主用服務器(107)上的兩個網絡適配器(109)-(110)分別通過連線(216)-(217)鏈接到集線器(105)和備份集線器(106)上，所述備份服務器(108)上的兩個網絡適配器(111)-(112)分別通過連線(218)-(219)鏈接到集線器(105)和備份集線器(106)上，所述主備份客戶機之間有雙向通信鏈路(120)，網絡連線都是雙備份的，所述主用服務器(107)和所述備份服務器(108)分別連接到一個共享數據庫(113)，共享數據庫是一個磁盤陣列柜，具備磁盤的冗余能力，整個系統都構成了一個全備份的架構。
5.根據權利要求
4所述設備，其特征在于，在所述主用服務器(107)中包括服務器主機管理模塊(201)、第一服務器主備狀態檢測模塊(202)、第一網絡檢測模塊(203)和第二網絡檢測模塊(204)，在所述備份服務器(108)中包括服務器備份機管理模塊(205)、第二服務器主備狀態檢測模塊(206)、第三網絡檢測模塊(207)、第四網絡檢測模塊(208)，其中，所述第一網絡檢測模塊(203)、第三網絡檢測模塊(207)用于檢測主用服務器、備份服務器與主用客戶機(101)的連接，所述第二網絡檢測模塊(204)、第四網絡檢測模塊(208)分別用于檢測主用服務器、備份服務器與備份客戶機(102)的連接，所述服務器主機管理模塊(201)通過所述第一服務器主備狀態檢測模塊(202)指示第一或第二網絡檢測模塊進行鏈路連接檢測；所述服務器備份機管理模塊(205)通過所述第二服務器主備狀態檢測模塊(206)指示第三或第四網絡檢測模塊進行鏈路連接檢測。
6.根據權利要求
4所述設備，其特征在于，在主用客戶機(101)中有客戶端服務器管理模塊(209)、第一客戶端主備狀態檢測模塊(210)以及第五網絡檢測模塊(211)，在備份客戶機(102)中有備份客戶服務器管理模塊(212)、第二客戶端主備狀態檢測模塊(213)以及第六網絡檢測模塊(214)。
專利摘要
一種高可靠性通訊系統備份方法和設備，可通過軟件方式及時發現鏈路或系統故障，并可定位故障發起源，并做出判斷，其故障判斷機制是通過駐留在服務器與客戶端的監測程序判斷系統通訊故障來實現的。可以實現從客戶端到服務器的全備份通訊鏈路，保證了系統的完全的備份，在通訊系統出現故障時能迅速恢復正常狀態，根據設計在系統故障發生后，系統一般可以在短時間內恢復運行，從而滿足目前電信行業對通信設備的高可靠性的要求。
文檔編號H04B1/74GKCN1198406SQ00125043
公開日2005年4月20日 申請日期2000年9月2日
發明者丁貴祥, 杜元光 申請人:中興通訊股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan