CN101916096A

CN101916096A - 一种高效的双机热备切换的设计方法

Info

Publication number: CN101916096A
Application number: CN2010102392593A
Authority: CN
Inventors: 王有斌
Original assignee: SUNTEK TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUNTEK TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2010-12-15

Abstract

本发明提供了一种高效的双机热备切换的设计方法及其在轨道交通综合监控***(ISCS)中的应用，其特征在使用两个冗余FEP(FEP1和FEP2)，以主/备配置方式运行，这种使用双机热备切换的方法，可以使地铁ISCS得到稳定的数据，大大降低了FEP产生故障对整个***的影响。为ISCS***正常稳定的工作提供了保障。

Description

一种高效的双机热备切换的设计方法

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，特别涉及一种高效的双机热备切换的设计方法，及该方法在轨道交通综合监控***中的应用。

技术背景

随着城市建设快速发展，轨道交通已成为城市生活中最重要基础交通工具。轨道交通的运行关系城市正常运转，轨道交通综合监控***(ISCS)为轨道交通***提供了从列车、隧道、车站、电站及车辆段不同的子***采集现场输入信号和远程控制现场设备的途径，因此，***需要具备高效率和高可靠性特点。当前ISCS***主要采用RAID和数据备份等方法获取外部子***的数据信息。存在一定缺点：首先数据传输容易中断，不能实时的让***稳定运行；其次造成历史数据的丢失，对***的趋势分析与历史数据的查询带来了不便；最后出现故障后，***恢复时间较长。

随着科技的进步，设备成本的逐步降低，设计一种能够依托现有设备对轨道交通ISCS***复杂环境进行热备的方法，是相关部门所期待，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有轨道交通综合监控***缺乏稳定高效的数据采集和备份的问题，提供一种高效率、高稳定性、支持双机热切换备份功能于一体的解决方法，可以很好的保证ISCS***数据采集与监控的可靠性与高效性。

为了实现发明目的，采用的技术方案如下：

一种高效的双机热备切换的设计方法，使用两个冗余FEP(FEP1和FEP2)，以主/备配置方式运行。

综合监控***ISCS与各子***之间存在紧密的耦合关系，子***的数据处理、监控功能、人机界面均通过ISCS完成，正常情况下集成的相关***依赖ISCS实现正常操作功能。稳定持续的外部子***数据传输，是地铁ISCS***的重要需求。

前置处理机(FEP)用于处理ISCS与外部子***连接的接口工作，使用Modbus通信协议。数据通过FEP输入/输出到CISCS，DISCS和SISCS中。为满足地铁ISCS***高可靠性的需求，FEP是基于两个冗余FEP(FEP1和FEP2)，以主/备配置方式运行。外部子***通过LAN网路或串口方式连接。

主与备FEP是物理上分开的、由两个独立电源供电的设备。第一个FEP，即首先得电的FEP是备FEP，另一个FEP，则是主FEP。两个FEP可以通过LAN1或LAN2交换信息。FEP之间的数据交换是通过SCADA MODBUSTCP/IP协议实现的。主FEP总牵头建立与备FEP的通讯连接。备FEP是主FEP的从机。正常情况下当FEP1与FEP2的LAN2连接正常时，两个FEP之间的连接是通过LAN2实现的。如果两个FEP之间的LAN2通讯连接失败，FEP之间将通过LAN1交换数据。数据交换频率(500ms)可以在FEP配置文件中完全配置完成。主FEP可以发送控制命令将备FEP切换设置成主FEP。

主FEP读取备FEP标记法如图1所示，其中标号1为主FEP，标号2为备FEP，标号3表示主FEP与备FEP建立LAN连接，标号4表示备FEP回应主FEP建立的连接，标号5表示主FEP读取备FEP记法，标号6表示备FEP发送记法给主FEP，标号7表示备FEP收到命令，标号8表示主FEP轮询时间间隔。

当外部***失败时，为确定哪一个FEP更适合成为主FEP，将为与各外部***的连接指定一个权重记法。记法将取决于***自身。总体权重记法将取决于实际连接各权重记法的总和。各***的权重可以任意配置。当一个***通过多个冗余连接与FEP连接时，如果通讯节点投入工作则将其计入***的权重。FEP切换流程将选择权重记法更高的FEP为主FEP。

如图2所示，其中标号1为FEP启动，标号2为两个FEP是否连接，标号3为另一个FEP是否是主FEP，标号4为另一个FEP是否是备FEP，标号5为本FEP是主FEP，标号6为本FEP是备FEP。

如图3所示，其中标号1为本FEP是否是主FEP，标号2为两个FEP是否连接，标号3为读取备FEP的权重记法表，标号4为比较权重记法，标号5为本FEP权重记法大于另一个FEP，标号6为确认本地FEP权重记法大于另个FEP，标号7为改变状态与模式并通知备FEP变为主FEP，标号8为收到另一个FEP的回应，标号9为改变状态与模式，标号10为服务器连接是否正常，标号11为本FEP变为备FEP。

在以下情况(少有的情况)下，FEP1和FEP2都可能同时成为备FEP。如FEP1与FEP2之间的LAN1和LAN2通讯连接都失败。

如果服务器发现FEP1和FEP2都是备FEP，服务器将发送命令将其中一个FEP设置成主FEP。被选择成为主FEP的FEP，将扮演并继续负起主FEP的角色直到服务器发送切换FEP的命令，或者FEP1与FEP2之间的LAN1或LAN2通讯连接恢复正常，并且能够确定哪一个是主FEP。

附图说明

图1是本发明的主FEP读取备FEP标记法示意图；

图2是本发明的FEP初始化状态流程图；

图3是本发明的FEP切换过程流程图；

图4是本发明的FEP架构概要图；

图5是本发明的服务器读取FEP轮询表/状态表示意图；

图6是本发明的服务器发送命令控制外部***示意图。

具体实施方式

如图4所示。其中标号1为FEP1，标号2为FEP2，标号3～12分别为BAS、FAS、PSD、ACS、AFC、PIDS、CLK、TIS、PA、FG子***。标号13为LAN1，标号14为LAN2，标号15为串行通信。两个FEP以主备方式配置。两个FEP均通过LAN1和LAN2连接到外部***。通过LAN1连接，FEP可以与ISCS服务器通讯。通过LAN2(主连接)和LAN1(备连接)，FEP可以以主、热备方式通讯与运行。通过LAN2连接，FEP可以监视与控制通过LAN连接的子***。通过串行通讯连接，FEP可以监视串行连接的子***。

1)通讯原理

a)FEP从不发起和服务器的通讯。

b)主服务器总是发起和主或者从FEP的通讯。

c)一旦通讯已经建立，主服务器会从主FEP循环读取FEP轮询表。

d)一旦通讯已经建立，主服务器会从从FEP循环读取从FEP状态表。

e)FEP轮询表包括FEP状态表和其他所有外部***表。

f)每个FEP状态表表明它内部的操作状态和与外部***的链接状态。每个FEP都有一个认证码。

g)服务器和FEP之间的通讯有三种：

i.服务器下载一个文件，例如FEP配置文件用FTP协议下载到FEP。

ii.服务器通过TCP/IP协议读取FEP的FEP轮询表/FEP状态表。

iii.服务器通过专用链路使用TCP/IP MODBUS协议在主FEP表写入控制数去DO和D08。

h)读取FEP轮询表或者状态的比率可以通过交易配置编辑器设置。

i)主服务器通过主FEP发起和发送命令到外部***。

j)主服务器和主从FEP都建立TCP/IP连接。在任何时间下，一个FEP 可能和主服务器有多个链接建立。FEP不知道服务器IP地址。

k)包括状态数据的和主服务器的交换数据是通过主FEP进行的。

如图5所示，其中标号1为服务器，标号2为FEP，标号3表示服务器发送读取FEP中的轮询表/状态表的请求，标号4为FEP获取外部子***的数据信息，标号5为FEP将轮询表/状态表返回给服务器，标号6表示服务器轮询的时间间隔。

如图6所示，其中标号1为服务器，标号2为FEP，标号3为外部子***，标号4表示服务器发送控制命令给FEP，标号5表示FEP将来自服务器的控制命令转发给外部子***，标号6表示FEP收到外部子***对控制命令的确认消息，标号7表示FEP将来自外部子***的确认消息发给服务器。

在以下情况下FEP会回复服务器带有异常代码＝0x00的异常回复消息：

a)在发送服务器触发的控制命令后FEP没有收到外部***的回复命令。

b)FEP检测到外部***的回复消息的检校和错误。

c)FEP检测到来自外部***的回复消息的从机地址错误。

2)故障处理

故障类型：

FEP故障；

服务器故障；

外部***故障。

FEP故障：

主FEP故障：

◆从FEP检测到故障交换身份主FEP。

从FEP故障：

◆主FEP检测到故障但是不交换身份。

服务器故障：

◆FEP检测到服务器故障(和服务器的通讯连接故障)。

◆FEP关闭重新初始化FEP与服务器的通讯端口。

外部***故障：

◆当主FEP检测到和外部***链路故障。主FEP比较它与从FEP的标记。

◆如果从FEP的标记比较好，主FEP会命令从FEP成为主FEP。

◆如果主FEP的标记比较好，不会转变身份

本发明经在广州地铁三号线ISCS***中应用，取得了良好的效果。

Claims

1.一种高效的双机热备切换的设计方法，其特征在于由两个冗余FEP(FEP1和FEP2)，以主/备配置方式运行。

2.根据权利要求1所述的双机热备切换的设计方法，其特征在于用于地铁综合监控***中。

3.根据权利要求1所述的双机热备切换的设计方法，其特征在于两个FEP使用心跳提供***的检测功能。

4.根据权利要求1所述的双机热备切换的设计方法，其特征在于两个FEP使用较完善的切换流程。