一种基于机载设备板卡的冗余备份方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机载设备板卡的冗余备份方法，在系统包含两块设备板卡时，随机选择一块作为主板，另外一块为备板，主板进行系统业务处理，备板在主板故障后切换为主板，继续系统业务处理。本发明专利技术在单板启动、网络风暴异常、“心跳”引脚异常、主板故障等情况下，自动进行冗余备份自动切换，增加了主板的使用寿命，提高了系统的健壮性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机载设备板卡的冗余备份方法
本专利技术涉及通信设备的主备倒换技术，具体涉及一种基于机载设备板卡的冗余备份方法。
技术介绍
机载设备对于可靠性要求比较高，机载设备板卡一般采用两块设备板卡的形式，其中一块设备板卡作为另一块设备板卡的冗余，主板正常处理设备的任务，当主板发送故障了，备板在规定的时间内必须切换为主板，接替原来的主板继续完成设备的任务，但是每次启动固定主板和备板会影响板卡的使用寿命。此外，机载设备对于切换的时间有比较高的要求，一般在ms级时间内必须完成切换，否则会影响业务软件的正常运行，专利《通信设备的1+1冗余备份方法及系统》提供了通过网络方式发“心跳”，心跳异常时完成主备倒换，但是网络不是实时的，报文的到达时间不可控，无法保证机载设备在规定的ms级时间内完成主备切换。
技术实现思路
本专利技术的目的在于一种基于机载设备板卡的冗余备份方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于机载设备板卡的冗余备份方法，在系统包含两块设备板卡时，随机选择一块作为主板，另外一块为备板，主板进行系统业务处理，备板在主板故障后切换为主板，继续系统业务处理。进一步的，所述方法包括系统上电、板卡心跳包引脚检查、主备板选举及运行四个阶段，并在各阶段均进行板卡检测，发送检测结果消息码，包括：1:运行中该板发生故障瞬间重启2:该板是主板3:该板是备板4:该板是主板，备板发生了故障5:发生了切换6:该板坏了7:启动过程中备板坏了8:启动过程中主板坏了。更进一步的，系统有4个IP，IP_1是设备板卡A的过渡IP，IP_2是设备板卡B的过渡IP，IP_3是设备对外IP，IP_4是备板IP，其中IP_1和IP_2通过上电后两块板卡I/O口拉高和拉低的状态位去设置，如果I/O口读取的状态位为高，那么将IP设置为IP_1；如果I/O口读取的状态位为低，那么将IP设置为IP_2。更进一步的，在系统上电阶段，为了判断此次启动是否是因为运行过程中该板故障重启，检查系统中是否有IP_3设备的存在，如果存在那么发送消息码1(运行中发生故障瞬间重启)，退出冗余备份操作；如果不存在那么直接进行板卡心跳包引脚检查、主备板选举及运行。更进一步的，在主备板选举阶段，设备板卡A作为UDP(UserDatagramProtocol用户数据报文协议)的客户端，设备板卡B作为UDP的服务端；设备板卡A通过Rand()选举主板和备板，将选举结果发送给设备板卡B，如果选举设备板卡A作为主板，那么发送master；如果选举设备板卡A作为备板，那么发送slave；设备板卡B等待设备板卡A发送的选举结果，如果10.5s还没有收到设备板卡A发送来的选举结果，那么判断该板是否正常工作，如果是，将该板的IP切换成IP_3，发送消息8(启动过程中主板坏了)；如果否，发送消息6(该板坏了)；如果收到设备板卡A发送来的选举结果，回复设备板卡A应答ACK，如果收到的是master那么切换IP为IP_4，发送消息码3(该板是备板)；如果收到的是slave那么切换IP为IP_3，发送消息码2(该板是主板)；设备板卡A等待设备板卡B回复的应答ACK，如果10.5s还没有收到设备板卡B回复的ACK，那么进行超时处理，判断该板是否正常工作，如果是，则将该板的IP切换成IP_3，发送消息码7(启动过程中备板坏了)；如果否，发送消息码6(该板坏了)；如果设备板卡A收到设备板卡B回复的ACK，根据选举结果做进一步操作，如果是master，那么切换IP为IP_3，发送消息码2(该板是主板)；如果是slave，那么切换IP为IP_4，发送消息码3(该板是备板)。更进一步的，设备板卡A收到设备板卡B回复的ACK，创建心跳线程；同样设备板卡B收到设备板卡A发送的选举结果，也会创建心跳线程；心跳信号为方波信号，方波的周期为200ms。更进一步的，在数据处理板卡心跳包引脚检查阶段，如果设备板A检测心跳引脚异常，设备板B检测心跳引脚正常，设备A会等待13s，设备B不等待，进入准备接收设备板A发送的选举结果，如果在10.5s内设备板B未能够收到设备板A发送的选举结果，设备板B判断该板是否正常工作，如果是，设备板B切换成IP_3，并且发送消息码8(启动过程中主板坏了)，过了2.5s，设备板A发现IP_3存在，切换IP_1，发送消息码6(该板坏了)；如果否，设备板B切换成IP_2，发送消息码6(该板坏了)，过了2.5s，设备板A发现IP_3不存在，设备板A判断该板是否正常工作，如果是，切换IP为IP_3，并且发送消息码7(启动过程中备板坏了)，如果否，切换IP为IP_1，并且发送消息码6(该板坏了)；如果设备板A检测心跳引脚正常，设备板B检测心跳引脚异常，设备B会等待17s，设备A不等待，选举此次启动的主板和备板，将选举结果发送给设备B，如果在10.5s内设备板A未能够收到设备板B发送的应答ACK，设备板A判断该板是否正常工作，如果是，设备板A切换IP为IP_3，发送消息码7(启动过程中备板坏了)，过了6.5s，设备板B发现IP_3存在，切换IP为IP_2，发送消息码6(该板坏了)；如果否，设备板A切换IP为IP_1，发送消息码6(该板坏了)，过了6.5s，设备板B发现IP_3不存在，设备板B判断该板是否正常工作，如果是，切换IP为IP_3，并且发送消息码8(启动过程中主板坏了)，如果否，切换IP为IP_2，并且发送消息码6(该板坏了)；如果设备板A检测心跳引脚异常，设备板B检测心跳引脚异常，设备板A等待13s，设备板B等待17s，过了13s，设备板A发现IP_3不存在，判断该板是否正常工作，如果主板A正常工作，那么该板切换IP_3，同时发消息码7(启动过程中备板坏了)，过了4s，设备板B发现存在IP_3，切换自己的IP_2，发送消息码6(该板坏了)；如果主板A工作不正常，那么该板切换IP_1，同时发送消息码6(该板坏了)，过了4s，设备板B发现IP_3不存在，设备板B判断该板是否正常工作，如果是，切换IP为IP_3，并且发送消息码8(启动过程中主板坏了)，如果否，切换IP为IP_2，并且发送消息码6(该板坏了)；如果设备板A检测心跳引脚正常，设备板B检测心跳引脚正常，则直接进行主备板选举及运行。更进一步的，在运行阶段，如果设备板卡A接收设备板卡B的硬线心跳信号超时，设备板卡A判断是否是网络风暴引起的，如果是网络风暴引起的，那么判断该板是否是主板，如果是主板那么发送消息4(该板是主板，备板发生了故障)，否则切换IP为IP_1，并且发送消息6(该板坏了)；如果不是网络风暴引起的，判断该板是否正常工作，如果否，那么切换IP为IP_1，发送消息6(该板坏了)；如果该板还正常工作，判断该板是否为主板，如果是主板，那么发送消息4(该板是主板，备板发生了故障)，如果不是主板，切换IP为IP_3，并且发送消息5(发生了切换)；如果设备板卡B接收设备板卡A的硬线心跳信号超时，设备板卡B判断是否是网络风暴引起的，如果是那么判断该板是否是主板，如果是主板那么发送消息4(该板是主板，备板发生了故障)，否则切换IP为IP_2，并且发送消息6(该板坏了)；如果不是网络风暴引起的，判断该板是否正常工作，如果否，那么切换IP为IP_2，发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机载设备板卡的冗余备份方法，其特征在于，在系统包含两块设备板卡时，随机选择一块作为主板，另外一块为备板，主板进行系统业务处理，备板在主板故障后切换为主板，继续系统业务处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于机载设备板卡的冗余备份方法，其特征在于，在系统包含两块设备板卡时，随机选择一块作为主板，另外一块为备板，主板进行系统业务处理，备板在主板故障后切换为主板，继续系统业务处理。2.根据权利要求1所述的基于机载设备板卡的冗余备份方法，其特征在于，包括系统上电、板卡心跳包引脚检查、主备板选举及运行四个阶段，在各阶段均进行板卡故障检测，发送检测结果消息码，包括：1:运行中发生故障瞬间重启2:该板是主板3:该板是备板4:该板是主板，备板发生了故障5:发生了切换6:该板坏了7:启动过程中备板坏了8:启动过程中主板坏了。3.根据权利要求2所述的基于机载设备板卡的冗余备份方法，其特征在于，系统有4个IP，IP_1是设备板卡A的过渡IP，IP_2是设备板卡B的过渡IP，IP_3是设备对外IP，IP_4是备板IP，其中IP_1和IP_2通过上电后两块板卡I/O口拉高和拉低的状态位去设置，如果I/O口读取的状态位为高，那么将IP设置为IP_1；如果I/O口读取的状态位为低，那么将IP设置为IP_2。4.根据权利要求3所述的基于机载设备板卡的冗余备份方法，其特征在于，在系统上电阶段，检查系统中是否有IP_3设备的存在，如果存在那么发送消息码1，退出冗余备份操作；如果不存在那么直接进行板卡心跳包引脚检查、主备板选举及运行。5.根据权利要求4所述的基于机载设备板卡的冗余备份方法，其特征在于，在主备板选举阶段，设备板卡A作为UDP的客户端，设备板卡B作为UDP的服务端；设备板卡A通过Rand()选举主板和备板，将选举结果发送给设备板卡B，如果选举设备板卡A作为主板，那么发送master；如果选举设备板卡A作为备板，那么发送slave；设备板卡B等待设备板卡A发送的选举结果，如果10.5s还没有收到设备板卡A发送来的选举结果，那么判断该板是否正常工作，如果是，将该板的IP切换成IP_3，发送消息8；如果否，发送消息6；如果收到设备板卡A发送来的选举结果，回复设备板卡A应答ACK，如果收到的是master那么切换IP为IP_4，发送消息码3；如果收到的是slave那么切换IP为IP_3，发送消息码2；设备板卡A等待设备板卡B回复的应答ACK，如果10.5s还没有收到设备板卡B回复的ACK，那么进行超时处理，判断该板是否正常工作，如果是，则将该板的IP切换成IP_3，发送消息码7；如果否，发送消息码6；如果设备板卡A收到设备板卡B回复的ACK，根据选举结果做进一步操作，如果是master，那么切换IP为IP_3，发送消息码2；如果是slave，那么切换IP为IP_4，发送消息码3。6.根据权利要求5所述的基于机载设备板卡的冗余备份方法，其特征在于，设备板卡A收到设备板卡B回复的ACK，创建心跳线程；同样设备板卡B收到设备板卡A发送的选举结果，也会创建心跳线程；心跳信号为方波信号，方波的周期为200ms。7.根据权利要求5所述的基于机载设备板卡的冗余备份方法，其特征在于，在数据处理板卡心跳包引脚检查阶段，如果设备板A检测心跳引脚异常，...

【专利技术属性】
技术研发人员：符腾飞，李春芳，柏晓平，黄小亮，李曦雅，周长红，解小刚，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31