一种实现双系统槽的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实现双系统槽的装置与方法，通过在两系统槽之间建立三套ＰＣＩ总线，其中的一套用以交换两系统板的系统管理信息和备份数据，另外两套是系统板控制外围板的连线，并建立一套合理的主备倒换工作流程，使得主系统板发生故障时，备用系统板能及时接管各种任务处理，实现无缝倒换，主用系统板得到及时维修更换。本发明专利技术可广泛应用于通信和计算机控制领域的ＣＰＣＩ系统中，具有高可靠性和容错性，达到电信级的要求主备倒换水平。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信、计算机控制领域的小型PCI(Compact PCI，简称CPCI)系统的备份技术，具体涉及在CPCI系统中通过PCI总线实现可互相备份，内存共享以及快速交换数据的双系统槽的装置和方法。Compact PCI技术基于传统的桌面PCI技术，并针对工业和嵌入式应用需求在机械结构，高可靠性方面作了有益的改进。自Compact PCI规范(Compact PCI Specification，Revision 2.1)发布以来，基于CPCI的产品得到了广泛应用。为了指导CPCI技术的应用，PCIT业计算机行业协会(PICMG)也发布了许多相关规范，得到了业界的广泛认同。目前，CPCI系统在通信、计算机控制、工业控制等领域有着广泛的应用，但是，由于PICMG发布的规范中没有涉及到系统槽主备的相关技术，使得CPCI技术在需要高容错性能的电信级产品中的应用比较少见。目前，基于CPCI技术的产品当中，比较典型的设计是一个系统槽加上最多七个外围槽，系统槽上的控制板作为整个CPCI系统的控制核心，来协调其余外围板的工作，外围板能够做到备份，而核心控制板无法备份，这对电信用户来说，比较难以接受。在此基础上，PICMG又发布了CPCI双系统槽规范(PICMG2.7，Compact PCI 6U Dual System SlotSpecification)，业界也推出了双系统槽双CPCI总线的产品，至于两个系统槽之间如何备份，PICMG没有制定相关规范，因此，有的产品就通过I2C总线互连方式或以太网来实现系统槽的备份。两个系统槽之间的系统管理信息和备份数据均通过I2C总线或以太网来交换。电信产品要求系统主备倒换速度快，同时不能影响现有业务的处理，这就要求备用系统随时更新业务和状态数据，与主用系统保持同步，无论有无发生倒换都有大量的数据需要进行交换。I2C总线作为用于IC间通信的一种高速串行总线，其支持的最高速率在几Mbit/s数量级，很难满足这种电信级要求；更为严重的灾难是当主用系统板突然失效(如程序跑飞，对外界不作任何响应)，此时往往有大量的电信业务参数保存在主用系统内存中，备用系统板要接替失效的主用系统板继续工作，做到平滑倒换，就一定要获得这些电信业务参数数据，无论采用I2C还是以太网，因为由此两种技术完成通信功能还需要主控制器和程序代码的过多干预，当主控制器的失效时，无法得到这些关键的电信业务参数数据，不可避免地会在主备倒换过程中产生短时的业务失败，这当然不是最好的主备倒换解决方案。本专利技术的目的之一是提供一种应用于CPCI系统实现双系统槽的装置，使得互为主备的系统之间能够完全透明地访问对端系统的内存，无需对端主控制器和程序的干预，以满足电信级的设备的要求。本专利技术的目的之二在CPCI系统中实现双系统槽的方法，使互为主备的系统之间的倒换灵活方便，并具有高可靠性、高容错能力，达到满足电信级要求的主备系统槽实现方法。本专利技术提供了一种在双系统槽的Compact PCI系统中实现系统槽主备倒换的装置，该装置包含三套PCI总线和两块互为备份的系统板；Compact PCI总线A用于两块系统板(1和2)同外围板(1到6)互连，Compact PCI总线B用于两块系统板同外围板(7到12)互连，Compact PCI总线C用于两块系统板(1和2)之间的通讯；系统板1包含连接局部PCI总线和Compact PCI总线A的PCI透明桥1，连接局部总线和Compact PCI总线B的PCI透明桥2，完成外围板热拔插处理的热拔插控制器1(HSCl)，特殊的PCI总线中央资源控制器1(提供时钟、仲裁、复位)，PCI非透明桥1和总线开关1高阻复接在一起并连接于Compact PCI总线C与局部PCI总线之间，主控制器部分完成各种业务包括PCI总线资源的重新分配，PCI器件驱动程序的加载和卸载；系统板2包含连接局部PCI总线和Compact PCI总线A的PCI透明桥3，连接局部总线和Compact PCI总线B的PCI透明桥4，完成外围板热拔插处理的热拔插控制器2(HSC2)，特殊的PCI总线中央资源控制器2(提供时钟、仲裁、复位)，PCI非透明桥2和总线开关2高阻复接在一起并连接于Compact PCI总线C与局部PCI总线之间，主控制器部分完成各种业务包括PCI总线资源的重新分配，PCI器件驱动程序的加载和卸载。本专利技术实现双系统槽主备倒换的具体工作步骤如下第一步，系统上电，通过主备互控机制完成上电主备竞争，之后一块系统板工作于主用状态，另一块系统板工作于备用状态，两块系统板分别完成操作系统和应用业务软件加载，主用系统板负责对外围板进行资源配置和管理，系统进入正常工作状态，此时系统中与主备保护机制相关的功能模块主要完成以下功能主备系统板通过Compact PCI总线C与实现内存互访，随时更新业务数据，保持重要业务数据的同步；备用系统板实时侦测主用系统板的工作状态，力求在主用系统发生故障时，能及时接管各种任务处理，完成主备用系统的切换；第二步，当备用系统板检测到主用系统板处于故障状态时，将进行一系列主备倒换处理，系统进入主备倒换状态；主备倒换处理主要完成以下一些工作1)备用系统板通过Compact PCI总线C将主用系统板内存中的重要业务数据备份到自己的内存中；2)备用系统板等待Compact PCI总线A，B空闲，通过主备互控信号将主用系统板HSC及特殊的PCI总线中央资源控制器的功能禁止，同时启用备用系统板内的HSC及特殊中央资源控制器；3)备用系统板成为主用，开始响应新的业务请求；第三步，原主用系统板变为备用系统板，处于备用工作状态，此时可以对其热插拔，以便于更换维修。结合附图和实例进一步说明本专利技术的特点，在附图中附图说明图1是本专利技术实现双系统槽的装置的构成图；图2是本专利技术实现双系统槽的方法的工作步骤图；图3为实施本专利技术的CPCI系统各槽位连接信号及功能框图；图4为作备份通道的Compact PCI总线C实现主备切换的连接和功能示意图；图1的装置构成和图2的工作步骤流程在前面已经作了详细的说明，在此就不再赘述。如图3所示，背板设计成16个槽位和三套PCI总线，Compact PCI总线B用于两块系统板同右边六块外围板互连，Compact PCI总线A用于两块系统板同左边六块外围板互连，Compact PCI总线C(图示J3处)用于两块系统板之间的通讯。H.110 CT BUS总线/100BaseT以太网线主要用于CPCI系统与外部业务数据流的交互。本专利技术有两个具体特征第一个具体特征在于作为双系统槽的互连通道是PCI总线。两块系统板之间通过PCI总线进行信息交互，更为具体的表现就是左边系统板把板上部分(或全部)内存通过PCI总线映射到右边系统板可访问的内存空间里，这样，右边系统板的CPU就可以把这块内存当作是本板自带的内存进行直接操作；反之亦然。系统板内PCI总线和背板上Compact PCI总线C通过PCI桥及总线开关隔离，具体连接和功能示意如图4。左右边系统板均包含一个PCI桥和一个总线开关，高阻复接在一起连到背板Compact PCI总线C上，PCI桥为非透明桥。当左边系统板主用时，左板上的PCI桥由左系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现双系统槽的装置，包括：三套ＰＣＩ总线和两块互为备份的系统板； ＰＣＩ总线Ａ用于两块系统板（１和２）同一组外围板互连，ＰＣＩ总线Ｂ用于两块系统板同另一组外围板互连，ＰＣＩ总线Ｃ用于两块系统板（１和２）之间的通讯； 系统板１包含：连接局部ＰＣＩ总线和ＰＣＩ总线Ａ的ＰＣＩ透明桥１，连接局部总线和ＰＣＩ总线Ｂ的ＰＣＩ透明桥２，热拔插控制器１（ＨＳＣ１）完成外围板热拔插处理，提供各种中央资源的特殊的ＰＣＩ总线中央资源控制器１，ＰＣＩ非透明桥１和总线开关１高阻复接在一起并连接于ＰＣＩ总线Ｃ与局部ＰＣＩ总线之间，主控制器部分完成各种业务包括ＰＣＩ总线资源的重新分配，ＰＣＩ器件驱动程序的加载和卸载； 系统板２包含：连接局部ＰＣＩ总线和ＰＣＩ总线Ａ的ＰＣＩ透明桥３，连接局部总线和ＰＣＩ总线Ｂ的ＰＣＩ透明桥４，完成外围板热拔插处理的热拔插控制器２（ＨＳＣ２），提供各种中央资源的特殊的ＰＣＩ总线中央资源控制器２，ＰＣＩ非透明桥２和总线开关２高阻复接在一起并连接于ＰＣＩ总线Ｃ与局部ＰＣＩ总线之间，主控制器部分成各种业务包括ＰＣＩ总线资源的重新分配，ＰＣＩ器件驱动程序的加载和卸载。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王承忠，王欣，李光年，李牧，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]