一种基于置信度的智能控制器主从角色判定方法及设备与流程

1.本发明涉及通信控制技术领域，具体涉及一种基于置信度的智能控制器主从角色判定方法及设备。


背景技术：

2.控制器的主从角色判定一般依赖于冗余控制器的故障情况，无故障的控制器较轻故障的优先为主角色，轻故障的控制器较重故障的控制器优先为从角色。但角色判定时采用实时的故障情况来判断，即某时刻谁的故障更大，则为从角色。这种模式下，当主控制器出现短时轻故障，即会触发冗余切换，而冗余切换是会给控制系统带来扰动的。当控制器的故障发生抖动，一会儿故障消失，一会儿故障产生，频繁的冗余切换可能导致冗余控制器短时失效。
3.如中国专利cn108881059a，公开日2018年11月23日，一种控制器角色确定方法、网络交换设备、控制器及网络系统，网络交换设备在识别到第一角色请求消息中角色信息为主控制器、优先级信息为第一控制器的优先级，且第一控制器的优先级高于第二控制器的优先级时，向第二控制器发送角色状态消息；当接收到第二控制器发送的第二角色请求消息的角色信息为从控制器时，更改本设备上第二控制器和第一控制器的角色，向第二控制器和第一控制器发送变更成功消息，通过在确定集群中原来作为主控制器的第二控制器申请成为从控制器后，再更改网络交换设备上各控制器的角色。其主要用于防止集群中同时存在多个主控制器，依旧存在主从控制器频繁切换导致冗余控制器短时失效的问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：目前的控制器角色判定方法存在易频繁触发冗余切换导致冗余控制器短时失效的技术问题。提出了一种能够增加控制器的抗抖动能力，从而防止出现频繁触发冗余切换情况的基于置信度的智能控制器主从角色判定方法及设备。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于置信度的智能控制器主从角色判定方法，包括如下步骤：对控制器的故障状态进行采集；对控制器的各种故障进行故障分值计算，计算出p值作为对应控制器的置信度；将两个控制器的p值进行主从角色判定，选择p值高的控制器作为控制器；当两个控制器的p值相同时，通过角色裁决因子辅助进行主从角色判定。
6.一种基于置信度的智能控制器主从角色判定方法，包括对控制器的各种故障进行故障分值设计；将控制器的故障设置为轻重两个级别，如果主设备出现重故障，则强制p值为较小值，立即触发主从切换；如果是轻故障，则按时间对故障分值进行积分，得出p值(置信度)；按两个冗余控制器的p值进行主从角色判定，p值高则为主；当p值相同时，依次采用故障总分、当前主控制器角色、控制器启动时间这三个因子进行主从角色判定，本方法能够增加控制器的抗抖动能力，提供总体工作健壮性，增加了时间因子后，冗余切换更平滑。有
效避免了频繁触发冗余切换冗余控制器短时失效的情况。
7.作为优选，所述角色裁决因子包括故障总分值、当前主控制器角色和控制器启动时间，主从角色判定的优先级由高到低依次为p值、故障总分值、当前主控制器角色和控制器启动时间。
8.工作/备用角色裁决的因子，按先后顺序如下所示：p值(置信度/可信度)；totalweight
‑‑
故障总分值；可将一段时间内记录的p值进行累加，作为控制器的故障总分；iswork
‑‑
是否为工作角色(前两项相同时优先保持原工作角色)；控制器的启动时间(前三项相同先启动的控制器优先为主)。
9.作为优选，所述控制器的故障状态包括无故障状态、轻故障状态和重故障状态。
10.轻故障：不影响控制器正常工作的故障，如单网故障、单路电源故障。但轻故障状态下，控制器的健壮性降低，如单网故障下，若剩余网络也故障，则转为重故障。
11.重故障：影响控制器正常工作的故障，如采集器等核心进程异常、双网故障。双网故障下，根据实际配置情况，可能体现为数据无法采集、发送，此时控制器计算的结果就是异常的。
12.作为优选，所述控制器的p值计算原理包括：控制器启动后，p值每秒累加，控制器在不同故障状态下的累加值不同，工作卡在轻故障的情况下的累加值小于工作卡在无故障的情况下的累加值，备用卡在轻故障的情况下的累加值小于备用卡在无故障的情况下的累加值，在相同故障状态下备用卡的累加值小于工作卡的累加值。
13.主控制器对应的工作卡和从控制器对应的备用卡在p值计算原理下进行p值计算，p值每秒累加，p值计算原理规定工作卡和备用卡在不同故障状态下的累加值大小关系，增加控制器的抗抖动能力的同时确保当两个控制器均轻故障运行时，保持原工作卡角色。
14.作为优选，工作卡在轻故障的情况下的累加值小于备用卡在无故障的情况下的累加值。确保当主控制器长期轻故障，而从控制器无故障时，也会触发主从角色切换，从而提高主控制器的稳定运行能力。
15.作为优选，所述控制器的p值计算原理包括；当控制器发生重故障时，强制p值保持为固定值d，固定值d分别小于工作卡在无故障的情况下的累加值和备用卡在无故障的情况下的累加值，固定值d分别小于工作卡在轻故障的情况下的累加值和备用卡在轻故障的情况下的累加值。
16.因为控制器启动后，p值每秒都在累加，则当控制器发生重故障时，强制p值保持为固定值d不变，且固定值d小于两种控制器在除重故障状态的其他情况下的累加值，使得启动后的控制器p值累加后一定大于固定值d。当某一控制器发生重故障时，对应的p值立即降为固定值d，并保持不变，另一个控制器经累加后的p值一定大于重故障的控制器p值。
17.当主控制器发生重故障时，强制其p值为较小值的机制可以确保控制器立即进行主从切换，保证系统正常工作。
18.作为优选，所述控制器的p值计算原理还包括：工作卡和备用卡的p值均具有累加上限，设定累加上限时间t，工作卡在无故障的情况下的累加上限为工作卡一直处于无故障的情况下从零开
始累加，经过累加上限时间t后的累加的p值；工作卡在轻故障的情况下的累加上限为工作卡一直处于轻故障的情况下从零开始累加，经过累加上限时间t后的累加的p值；备用卡在无故障的情况下的累加上限为备用卡一直处于无故障的情况下从零开始累加，经过累加上限时间t后的累加的p值；备用卡在轻故障的情况下的累加上限为备用卡一直处于轻故障的情况下从零开始累加，经过累加上限时间t后的累加的p值。
19.例如当设定累加上限时间t为一小时时，工作卡在无故障的情况下的累加上限为，工作卡在无故障的情况下的累加值乘以3600，比如启动后在无故障的情况下，工作卡的p值一直累加增长，p值增长到工作卡在无故障的情况下的累加值乘以3600这一数值后，p值达到上限不再增长。
20.作为优选，所述控制器的p值计算原理还包括：当工作卡从无故障变为轻故障时，若p值大于工作卡在轻故障的情况下的累加上限，则在工作卡处于轻故障的情况下，工作卡的p值每秒按工作卡在无故障的情况下的累加值递减，直到工作卡的p值减到工作卡在轻故障的情况下的累加上限为止；当备用卡从无故障变为轻故障时，若p值大于备用卡在轻故障的情况下的累加上限，则在备用卡处于轻故障的情况下，备用卡的p值每秒按工作卡在无故障的情况下的累加值递减，直到备用卡的p值减到备用卡在轻故障的情况下的累加上限为止。
21.控制器从无故障变为轻故障时，存在当前p值超过工作卡和备用卡对应的轻故障累加上限，即超过上限的情况，当工作卡和备用卡处在轻故障的情况下且p值超过了对应的累加上限，则两者均按工作卡在无故障的情况下的累加值每秒递减，直到将p值减到对应的累加上限。
22.工作卡在相同的故障状态下累加值大于备用卡，而工作卡和备用卡在超过上限的时候均按同样的递减幅度即工作卡在无故障的情况下的累加值每秒递减，这样即使工作卡和备用卡同样处于无故障和轻故障的波动状态，也能够确保工作卡的p值大于备用卡，增加了控制器的抗抖动能力。此外，根据不同的情况可设置p值在超过上限的情况下继续按照对应情况的累加值进行累加或停止累加，在超过上限的时候继续累加会使减幅变小，在超过上限的时候停止累加会更快减到累加上限，可根据需求进行选择设定。
23.作为优选，所述控制器的p值计算原理还包括：当工作卡和备用卡发生冗余切换后，原工作卡的p值按工作卡在无故障的情况下的累加值作为初始值，重新开始累加。
24.工作卡和备用卡发生冗余切换后，原工作卡的p值从初始值开始重新开始累加，初始值为工作卡在无故障的情况下的累加值，避免频繁发生冗余切换，且能够防止出现p值小于固定值d的情况，原备用卡的p值可以保留或者同样按其他不小于工作卡在无故障的情况下的累加值的数值作为初始值，重新开始累加。
25.一种基于置信度的智能控制器设备，利用上述方法，包括一对冗余控制器，每个冗余控制器上均设有指示灯、显示屏、光纤冗余口和若干个rj45网口，冗余控制器通过相应的光纤冗余口相互连接。
26.智能控制器自带四个rj45网口，两个光口；一对冗余控制器的两个光口直连；用四个rj45网口中的ab两个，和两个光口，进行冗余决策用途的数据通讯，数据包含p值、当前控
制器的总故障分、当前工作角色、启动时间。控制器的rj45网口可分别作为scnet通信口和对外通信口。
27.本发明的实质性效果是：本发明使用置信度即p值对冗余控制器的主从进行角色判定，先对控制器的各种故障进行故障分值设计，然后计算出当前p值，解决了当控制器的发生轻故障的抖动，一会儿轻故障消失，一会儿轻故障产生，频繁的冗余切换可能导致的冗余控制器短时失效问题，避免了重复切换带来的系统不稳定；当控制器发生重故障时，强制p值为较小值的机制确保控制器立即主从切换，保证系统正常工作。本方法能够增加控制器的抗抖动能力，提供总体工作健壮性，增加了时间因子后，冗余切换更平滑。有效避免了频繁触发冗余切换冗余控制器短时失效的情况。
附图说明
28.图1为本实施例的流程示意图；图2为本实施例的控制器示意图。
29.其中：1、指示灯，2、显示屏，3、光纤冗余口，4、rj45网口。
具体实施方式
30.下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
31.一种基于置信度的智能控制器设备，如图1、图2所示，包括一对冗余控制器，每个冗余控制器上均设有指示灯1、显示屏2、光纤冗余口3和若干个rj45网口4，冗余控制器通过相应的光纤冗余口相互连接。智能控制器自带四个rj45网口，两个光口；一对冗余控制器的两个光口直连；用四个rj45网口中的ab两个，和两个光口，进行冗余决策用途的数据通讯，数据包含p值、当前控制器的总故障分、当前工作角色、启动时间。控制器的rj45网口可分别作为scnet通信口和对外通信口。
32.一种基于置信度的智能控制器主从角色判定方法，包括如下步骤：对控制器的故障状态进行采集；所述控制器的故障状态包括无故障状态、轻故障状态和重故障状态。轻故障：不影响控制器正常工作的故障，如单网故障、单路电源故障。但轻故障状态下，控制器的健壮性降低，如单网故障下，若剩余网络也故障，则转为重故障。重故障：影响控制器正常工作的故障，如采集器等核心进程异常、双网故障。双网故障下，根据实际配置情况，可能体现为数据无法采集、发送，此时控制器计算的结果就是异常的。
33.对控制器的各种故障进行故障分值计算，计算出p值作为对应控制器的置信度；将两个控制器的p值进行主从角色判定，选择p值高的控制器作为控制器；当两个控制器的p值相同时，通过角色裁决因子辅助进行主从角色判定。
34.所述角色裁决因子包括故障总分值、当前主控制器角色和控制器启动时间，主从角色判定的优先级由高到低依次为p值、故障总分值、当前主控制器角色和控制器启动时间。
35.工作/备用角色裁决的因子，按先后顺序如下所示：p值(置信度/可信度)；totalweight
‑‑
故障总分值；可将一段时间内记录的p值进行累加，作为控制器的故障总分；iswork
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是否为工作角色(前两项相同时优先保持原工作角色)；控制器的启动时间(前三
项相同先启动的控制器优先为主)。
36.所述控制器的p值计算方法包括以下几点：1.控制器启动后，p值每秒累加，控制器在不同故障状态下的累加值不同，工作卡在轻故障的情况下的累加值小于工作卡在无故障的情况下的累加值，备用卡在轻故障的情况下的累加值小于备用卡在无故障的情况下的累加值，在相同故障状态下备用卡的累加值小于工作卡的累加值。主控制器对应的工作卡和从控制器对应的备用卡在p值计算原理下进行p值计算，p值每秒累加，p值计算原理规定工作卡和备用卡在不同故障状态下的累加值大小关系，增加控制器的抗抖动能力的同时确保当两个控制器均轻故障运行时，保持原工作卡角色。
37.工作卡在轻故障的情况下的累加值小于备用卡在无故障的情况下的累加值。确保当主控制器长期轻故障，而从控制器无故障时，也会触发主从角色切换，从而提高主控制器的稳定运行能力。
38.工作卡的p值p
主
和备用卡的p值p
从
可以通过下述计算式表示：可以通过下述计算式表示：xi＞gi＞yi，gi＞hi，gi＝kxi，hi＝kyi，0.5＜k＜1其中，xi为i时刻工作卡在无故障的情况下的累加值，即i时刻工作卡处于无故障的情况下xi为工作卡在无故障的情况下的累加值,i时刻工作卡处于其他故障状态下xi取0；yi为i时刻工作卡在轻故障的情况下的累加值，i时刻工作卡处于其他故障状态下yi取0；gi为i时刻备用卡在无故障的情况下的累加值，i时刻工作卡处于其他故障状态下gi取0；hi为i时刻备用卡在轻故障的情况下的累加值，i时刻工作卡处于其他故障状态下hi取0；k为比例系数，k小于1表示在相同故障状态下备用卡的累加值小于工作卡的累加值。
39.2.当控制器发生重故障时，强制p值保持为固定值d，固定值d分别小于工作卡在无故障的情况下的累加值和备用卡在无故障的情况下的累加值，固定值d分别小于工作卡在轻故障的情况下的累加值和备用卡在轻故障的情况下的累加值。因为控制器启动后，p值每秒都在累加，则当控制器发生重故障时，强制p值保持为固定值d不变，且固定值d小于两种控制器在除重故障状态的其他情况下的累加值，使得启动后的控制器p值累加后一定大于固定值d。当某一控制器发生重故障时，对应的p值立即降为固定值d，并保持不变，另一个控制器经累加后的p值一定大于重故障的控制器p值。当主控制器发生重故障时，强制其p值为较小值的机制可以确保控制器立即进行主从切换，保证系统正常工作。
40.3.工作卡和备用卡的p值均具有累加上限，设定累加上限时间t，工作卡在无故障的情况下的累加上限为工作卡一直处于无故障的情况下从零开始累加，经过累加上限时间t后的累加的p值；工作卡在轻故障的情况下的累加上限为工作卡一直处于轻故障的情况下从零开始累加，经过累加上限时间t后的累加的p值；备用卡在无故障的情况下的累加上限为备用卡一直处于无故障的情况下从零开始累加，经过累加上限时间t后的累加的p值；备
用卡在轻故障的情况下的累加上限为备用卡一直处于轻故障的情况下从零开始累加，经过累加上限时间t后的累加的p值。
41.例如当设定累加上限时间t为一小时时，工作卡在无故障的情况下的累加上限为，工作卡在无故障的情况下的累加值乘以3600，比如启动后在无故障的情况下，工作卡的p值一直累加增长，p值增长到工作卡在无故障的情况下的累加值乘以3600这一数值后，p值达到上限不再增长。
42.4.当工作卡从无故障变为轻故障时，若p值大于工作卡在轻故障的情况下的累加上限，则在工作卡处于轻故障的情况下，工作卡的p值每秒按工作卡在无故障的情况下的累加值递减，直到工作卡的p值减到工作卡在轻故障的情况下的累加上限为止；当备用卡从无故障变为轻故障时，若p值大于备用卡在轻故障的情况下的累加上限，则在备用卡处于轻故障的情况下，备用卡的p值每秒按工作卡在无故障的情况下的累加值递减，直到备用卡的p值减到备用卡在轻故障的情况下的累加上限为止。
43.控制器从无故障变为轻故障时，存在当前p值超过工作卡和备用卡对应的轻故障累加上限，即超过上限的情况，当工作卡和备用卡处在轻故障的情况下且p值超过了对应的累加上限，则两者均按工作卡在无故障的情况下的累加值每秒递减，直到将p值减到对应的累加上限。工作卡在相同的故障状态下累加值大于备用卡，而工作卡和备用卡在超过上限的时候均按同样的递减幅度即工作卡在无故障的情况下的累加值每秒递减，这样即使工作卡和备用卡同样处于无故障和轻故障的波动状态，也能够确保工作卡的p值大于备用卡，增加了控制器的抗抖动能力。此外，根据不同的情况可设置p值在超过上限的情况下继续按照对应情况的累加值进行累加或停止累加，在超过上限的时候继续累加会使减幅变小，在超过上限的时候停止累加会更快减到累加上限，可根据需求进行选择设定。
44.5.当工作卡和备用卡发生冗余切换后，原工作卡的p值按工作卡在无故障的情况下的累加值作为初始值，重新开始累加。工作卡和备用卡发生冗余切换后，原工作卡的p值从初始值开始重新开始累加，初始值为工作卡在无故障的情况下的累加值，避免频繁发生冗余切换，且能够防止出现p值小于固定值d的情况，原备用卡的p值可以保留或者同样按其他不小于工作卡在无故障的情况下的累加值的数值作为初始值，重新开始累加。
45.本实施例使用p值对冗余控制器的主从进行角色判定。先对控制器的各种故障进行故障分值设计，然后按时间对故障分值进行积分，计算出当前p值。本实施例解决了当控制器的发生轻故障的抖动，一会儿轻故障消失，一会儿轻故障产生，频繁的冗余切换可能导致的冗余控制器短时失效问题，避免了重复切换带来的系统不稳定；当主控制器长期轻故障，则也会触发主从角色切换，从而提高主控制器的稳定运行能力；当控制器发生重故障时，强制p值为较小值的机制确保控制器立即主从切换，保证系统正常工作。
46.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。