一種物聯網網關設備的備份方法
2023-05-13 19:44:51 3
一種物聯網網關設備的備份方法
【專利摘要】本發明公開了一種物聯網網關設備的備份方法。在物聯網網關中，放置兩塊核心板(ARM最小系統)，兩塊核心板採用Active/Standby工作模式，互為備份，共享系統總線和外部存儲，負責處理物聯網系統中的相關任務。邏輯控制單元負責接收核心板的心跳信號，分配總線控制權以及復位故障核心板。本發明將物聯網網關中最有可能出問題的部分獨立了出來，並將用戶關鍵數據存於外部存儲之上，採用雙核心互為備份的方式來降低系統的故障率，從而保證整個物聯網系統的可靠性和業務的連續性。
【專利說明】一種物聯網網關設備的備份方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及物聯網【技術領域】，具體涉及一種物聯網網關設備的備份方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著物聯網技術的高速發展，對物聯網系統的可靠性和有效性要求越來越高，作為物聯網核心的網關，其穩定性決定了整個物聯網系統的穩定性。
[0003]傳統的保證物聯網網關系統穩定性的方法往往基於硬體工程師的優秀的電路設計和軟體工程師優秀的代碼設計，但是這樣做依然不能保證物聯網網關不會發生故障，在一些關鍵的物聯網應用中，比如智能家居系統，一旦負責控制整個系統的網關設備發生故障，整個物聯網系統則處於癱瘓狀態，嚴重影響用戶體驗。
【發明內容】
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]本發明要解決的技術問題是:如何進一步提高物聯網網關的穩定性。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為解決上述技術問題，本發明提供了一種物聯網網關設備的備份方法，整個方法的設計思想是:
[0008]在優秀的物聯網網關軟硬體設計的條件下，將網關中有可能發生故障的部分獨立出來，即主備核心板(S101、S102)，採用雙備份的模式，減少系統故障的概率，提高系統穩定性；同時採用用戶數據共享的存儲方式，從而達到業務的連續性。
[0009]此備份方法中還有一個至關重要的部分是邏輯控制單元，它主要負責核心板工作狀態的監測和故障處理。如圖2所示，邏輯控制單元主要包括:復位模塊、核心板工作狀態監測模塊和系統總線控制模塊組成，下面分別闡述各個模塊的作用:
[0010]I)復位模塊，與邏輯控制單元中的核心板工作狀態監測模塊協同工作，負責復位故障核心板，並且移除非故障核心板的復位信號。當核心板工作狀態監測模塊檢測到當前核心板心跳信號丟失的時候，會通知復位模塊復位當前核心板，同時移除非故障核心板的復位信號，使其進入正常狀態，接替故障核心板工作。
[0011]2)核心板工作狀態監測模塊，與邏輯控制單元中的復位模塊和系統總線控制模塊協同工作。核心板工作狀態監測模塊監測來自當前工作核心板的心跳信號，如果在規定的時間內，沒有接收到當前工作核心板的心跳信號，則認為當前工作核心板發生故障，通知復位模塊復位故障核心板，並移除非故障核心板的復位信號使得非故障核心板接替故障核心板的工作，同時，通知系統總線控制模塊將系統總線的控制權移交給非故障核心板。
[0012]3)系統總線控制模塊，與核心板工作狀態監測模塊協同工作，負責將系統總線的控制權在兩塊核心板之間切換。
[0013]此外，將用戶數據保存在外部存儲之上是保證業務連續性的關鍵。外部存儲(如圖1中S108所示)被兩塊核心板共享，當其中一塊核心板由於故障無法繼續工作時，邏輯控制單元會啟動另外一塊核心板接替故障核心板工作，無縫的使用外部存儲上的用戶數據，保證業務的連續性。
[0014](三)有益效果
[0015]本發明的方法充分考慮了物聯網網關發生故障的原因，採用雙核心板互為備份的工作方式，共享系統總線和外部存儲，提高系統穩定性的同時保證了業務的連續性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的方法結構圖；
[0017]圖2為本發明的方法中邏輯控制單元結構圖；
【具體實施方式】
[0018]為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚,下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0019]本發明針對物聯網網關系統的穩定性和業務的連續性，提出了一種物聯網網關的備份方法。
[0020]首先，將物聯網網關中的ARM最小系統獨立出來，形成互為備份的主備核心板，這樣可以防止由於作業系統和應用軟體不穩定造成系統故障所帶來的系統穩定性下降。當一塊核心板故障時，另外一塊可以立刻接替其工作，從而保證系統穩定。
[0021]其次，使用FPGA或者CPLD實現邏輯控制單元的功能，將復位模塊，核心板工作狀態監測模塊和系統總線控制模塊置於同一片FPGA或者CPLD晶片中，用於監測核心板的運行狀態和處理故障。
[0022]最後，在系統運行過程中，將用戶數據存儲於外部存儲之上，比如SD卡或者EEPR0M，保證用戶數據的及時更新，從而不會因為某塊核心板故障引發業務間斷。
[0023]以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
【權利要求】
1.一種物聯網網關設備的備份方法，該備份方法由主核心板、備核心板、邏輯控制單元、系統總線和外圍設備組成。其特徵在於: S101、主核心板，硬體方面表現為ARM最小系統；軟體方面表現為系統邏輯核心，負責接收控制指令，根據指令對物聯網系統做出相應的控制。主核心板為默認核心板，首先參與整個系統工作，主核心板正常工作時，邏輯控制單元會復位備核心板，將系統總線的控制權交給主核心板； S102、備核心板，功能同主核心板，表現為主核心板的備份。邏輯控制單元在規定的時間內檢測不到主核心板的心跳信號時，會默認主核心板發生故障，此時邏輯控制單元復位主核心板,取消備核心板的復位信號，同時將系統總線交給備核心板； S103、邏輯控制單元，負責接收核心板的心跳信號以確定核心板的工作狀態，復位故障核心板，控制系統總線的所有權。噹噹前工作的核心板出現故障時，邏輯控制單元將故障核心板的復位信號置為有效，同時取消非故障核心板的復位信號，並將系統總線的控制權由故障核心板轉移至非故障核心板；邏輯控制單元主要包含以下模塊: 1)復位模塊，負責向發生故障的核心板發送復位信號； 2)核心板工作狀態監測模塊，負責接收核心板發來的心跳信號； 3)系統總線控制模塊，負責在主核心板和備核心板之間切換系統總線的控制權； S104、主核心板與邏輯控制單元間的通信總線，主要包括以下信號: 1)邏輯控制單元到主核心板的復位信號； 2)主核心板到邏輯控制單元的心跳信號； 3)主核心板與邏輯控制單元間的系統總線信號； S105、備核心板與邏輯控制單元間的通信總線，主要包括以下信號: 1)邏輯控制單元到備核心板的復位信號； 2)備核心板到邏輯控制單元的心跳信號； 3)備核心板與邏輯控制單元間的系統總線信號； S106、邏輯控制單元的總線出口，負責與物聯網網關設備上的系統總線連接； S107、系統總線，負責與系統內各個設備通信； S108、外部存儲，主備核心板都會將數據存於外部存儲之上。噹噹前核心板出現故障時，非故障核心板會接替故障核心板工作,並且保證數據的統一性。 S109、其他總線，包括音頻總線、視頻總線、串行通信總線等。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，將物聯網網關系統中使用兩塊ARM的最小系統作為主核心板(SlOl)和備核心板(S102)，將物聯網網關系統中極易發生故障的部分獨立出來。兩塊核心板採用Active/Standby模式,正常工作狀態下，有一個核心板工作，另外一個核心板處於復位狀態。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，邏輯控制單元(S103)負責整個物聯網網關系統的故障邏輯處理，邏輯控制單元主要包含以下模塊: 1)復位模塊，與邏輯控制單元中的核心板工作狀態監測模塊協同工作，負 責復位故障核心板，並且移除非故障核心板的復位信號。 2)核心板工作狀態監測模塊，接收核心板發來的心跳信號，以確定核心板的工作狀態，與復位模塊和系統總線控制模塊協同工作，在檢測到心跳信號丟失時，則認為當前核心板發生故障，通知復位模塊復位故障核心板，同時移除非故障核心板的復位信號使其進入正常工作狀態，並通知系統總線控制模塊將系統總線的控制權由故障核心板轉移至非故障核心板。 3)系統總線控制模塊，與核心板工作狀態監測模塊協同工作，負責將系統總線的控制權在兩塊核心板之間切換。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所有的用戶數據都存儲於外部存儲設備之上，兩塊核心板 共享相同的用戶數據，保證用戶數據的實時更新，在其中一塊核心板發生故障時，另外一塊核心板可以接管故障核心板繼續處理相關任務。
【文檔編號】H04L12/26GK103840956SQ201210478379
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月23日 優先權日:2012年11月23日
【發明者】於智為, 黃靜波 申請人:於智為, 黃靜波, 北京廣碩通科技有限公司