一种系统级主备冗余通用控制方法

1.本发明涉及自动控制系统可靠性技术领域，具体涉及一种系统级主备冗余通用控制方法。


背景技术：

2.随着工业自动控制系统应用范围越来越广，并且越来越复杂，对控制系统自身的可靠性和安全性提出了越来越高的要求。系统级主备冗余作为提高系统可靠性的有效方法之一，很多学者和工程技术人员已在工业、电力和军工等行业中开展了广泛的应用研究，其中切换策略以及同步技术一直是研究的核心部分。核心控制系统作为工业生产的重要组成部分，是信息综合管理的核心，在高可靠性的前提下，需要采用了系统级主备冗余通用控制方法的容错技术，利用硬件冗余和软件冗余来应对故障宕机，提高系统可靠性。从某种意义上说，系统级主备冗余其设计质量决定了整个系统性能的好坏甚至成功与否，如何准确地进行双机/多机仲裁、逻辑切换、保持双机/多机软件任务同步运行，将对整个系统起到至关重要的作用。
3.系统级主备冗余就是对于重要的服务，使用两台加固计算机，互为备份，由主用机执行服务，即在同一时间内只有一台加固计算机提供服务。当其中主用的一台加固计算机出现故障宕机无法继续提供服务时，另一台热备加固计算机会自动替换主用加固计算机并继续提供服务，热备加固计算机自动切换为主用，从而在不需要人工干预的情况下，保证控制系统能持续提供服务。自动切换由软件控制，切换的延时取决于热备加固计算机软件何时检测到主用加固计算机出现宕机故障并升级或主用加固计算机检测到自身的系统故障而主动降级，并执行相应的切换策略。
4.为保证双机/多机热备份系统进行切换后业务程序不间断运行，还需要定时同步业务信息，这样，在热备加固计算机升为主用后才可继续执行业务，而不会因主备切换而引起业务处理中断。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种系统级主备冗余通用控制方法，在主用加固计算机发生宕机或系统故障时，备用加固计算机可以升为主用并继续处理业务，确保该系统级主备冗余系统可以不间断的完成相应功能。
6.为实现上述目的，本发明所涉及的一种系统级主备冗余通用控制方法，计算机系统设有若干台加固计算机和与所述加固计算机连接的下级设备，所述加固计算机通过业务信息同步模块同步状态信息，所述加固计算机基于所述状态信息进行故障判断并主动进行主机和备机的切换。
7.优选地，多台所述加固计算机启动时，均默认为备机，当其中一台所述加固计算机满足所述计算机系统最小工作单元时，进行故障判断，若本加固计算机无故障，其它加固计算机均不是主机时，本加固计算机切换为主机，可以极大提高处于主机和备机状态的加固
计算机的角色稳定性和减少角色切换的时延，避免在各下级设备通信正常的情况下，同一时刻出现双主机、双备机和主机备机乒乓切换的问题。
8.优选地，计算机系统在运行时，任意一台所述加固计算机通过所述状态信息监测到其它加固计算机均不是主机，进行故障判断，若本加固计算机无故障，并满足所述计算机系统最小工作单元，本加固计算机切换为主机，在处于主机状态的加固计算机故障后，处于备机状态的加固计算机可以快速升为主机，接管原处于主机状态的加固计算机的职责，实现用户体验不间断，提高切换速度。
9.优选地，计算机系统在运行时，任意一台所述加固计算机通过所述状态信息监测到其它任意一台加固计算机为主机时，本加固计算机切换为备机。
10.优选地，计算机系统在运行时，任意一台所述加固计算机通过故障判断判定本加固计算机发生故障时，本加固计算机切换为备机。
11.优选地，所述加固计算机切换自身状态后，对外发布本加固计算机的自身状态信息。
12.优选地，所述加固计算机的状态信息包括主机、备机、开机初始化及故障。
13.优选地，所述故障判断还包括下级设备上报的通信连接数检查、逻辑通信连接状态检查和本加固计算机redisserver的读写检查。
14.优选地，所述业务信息同步模块对所述加固计算机外发布流程信息，处于备机状态的加固计算机只保留未执行的流程信息，处于主机状态的加固计算机每执行一步，删掉执行过的流程信息的节点，同时同步其他加固计算机进行删除，处于备机状态的加固计算机切换为主机时，重新解析、加载并执行剩余的流程信息。
15.优选地，在需要时，人为手动切换所述加固计算机为备机或主机，可以平衡加固计算机的工作强度，提高加固计算机的使用寿命。
16.本发明与现有技术相比，具有以下优点：1、能够满足复杂大系统对系统可靠性和容错性的需求，实现动态判断并更新主备加固计算机工作状态；2、能够在不重启的前提下动态完成故障机未完成的工作；3、提供主备角色的人工控制，达到提高设备使用寿命的效果；4、处于主机状态的加固计算机发生故障时系统依然可以正常的运行，实现相应的业务功能，从而提高系统的可靠性。
附图说明
17.图1为本发明系统级主备冗余通用控制方法中加固计算机启动时的控制流程图。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
19.本发明一种系统级主备冗余通用控制方法，计算机系统设有若干台加固计算机和与加固计算机连接的下级设备，加固计算机通过业务信息同步模块同步状态信息，加固计算机基于状态信息进行故障判断并主动进行主机和备机的切换。
20.如图1所示，其中，多台加固计算机启动时，均默认为备机，当其中一台加固计算机
满足计算机系统最小工作单元时，进行故障判断，若本加固计算机无故障，其它加固计算机均不是主机时，本加固计算机切换为主机。
21.当计算机系统在运行时，任意一台加固计算机通过状态信息监测到其它加固计算机均不是主机，进行故障判断，若本加固计算机无故障，并满足计算机系统最小工作单元，本加固计算机切换为主机。
22.当计算机系统在运行时，任意一台加固计算机通过状态信息监测到其它任意一台加固计算机为主机时，本加固计算机切换为备机。
23.当计算机系统在运行时，任意一台加固计算机通过故障判断判定本加固计算机发生故障时，本加固计算机切换为备机。
24.加固计算机切换自身状态后，对外发布本加固计算机的自身状态信息，加固计算机的状态信息包括主机、备机、开机初始化及故障。
25.其中，故障判断还包括下级设备上报的通信连接数检查、逻辑通信连接状态检查和本加固计算机redisserver的读写检查。
26.另外，业务信息同步模块对加固计算机发布流程信息，处于备机状态的加固计算机只保留未执行的流程信息，处于主机状态的加固计算机每执行一步，删掉执行过的流程信息的节点，同时同步其他加固计算机进行删除，处于备机状态的加固计算机切换为主机时，重新解析、加载并执行剩余的流程信息。
27.最后，计算机系统在需要时，可人为手动切换加固计算机为备机或主机。
28.下面以某一台加固计算机为例，如图1所示，启动时，本加固计算机设为备机，此时，采用启动策略，即：所有加固计算机中，最早满足计算机系统最小工作单元的加固计算机进行故障判断，若该加固计算机无故障，且其它加固计算机均不是主机时，该本加固计算机切换为主机，本加固计算机若满足上述条件，切换为主机，否则保持备机状态，然后进入运行状态，切换自身状态后，对外发布本加固计算机的自身状态信息。
29.若本加固计算机为主机，在运行过程中，本加固计算机进行故障判断，若通过状态信息监测到其它任意一台加固计算机为主机时，本加固计算机切换为备机，若判定本加固计算机发生故障，本加固计算机切换为备机。
30.若本加固计算机为备机，在运行过程中，通过状态信息监测到其它加固计算机均不是主机，进行故障判断，若本加固计算机无故障，并满足计算机系统最小工作单元，本加固计算机切换为主机。
31.在上述故障判断中，其包括下级设备上报的通信连接数检查、逻辑通信连接状态检查和本加固计算机redisserver的读写检查，例如：故障判断在定时中断中执行，接收下级设备周期发送的通信连接数信息并保存通信连接数，同时进行超时计时，超时未收到信息，则对应下级设备的通信连接数清为0；逻辑通信连接状态由通信连接数确定，通信连接数为1或2时，逻辑通信连接状态为1，当通信连接数为0时，逻辑通信连接状态为0；接收其它加固计算机周期发布的状态信息并保存，同时进行超时计时，超时未收到信息，则该加固计算机的状态信息为故障。
32.在上述过程中，业务信息同步模块对加固计算机发布流程信息，处于备机状态的加固计算机只保留未执行的流程信息，处于主机状态的加固计算机每执行一步，删掉执行过的流程信息的节点，同时同步其他加固计算机进行删除，处于备机状态的加固计算机切
换为主机时，重新解析、加载并执行剩余的流程信息，保证计算机系统不会因为准备切换而引起业务处理中断。
33.本发明系统级主备冗余通用控制方法，能够满足复杂大系统对系统可靠性和容错性的需求，实现动态判断并更新主备加固计算机工作状态；能够在不重启的前提下动态完成故障机未完成的工作；提供主备角色的人工控制，达到提高设备使用寿命的效果；处于主机状态的加固计算机发生故障时系统依然可以正常的运行，实现相应的业务功能，从而提高系统的可靠性。