主備電路倒換設備及其方法
2023-05-03 02:40:06 1
專利名稱：主備電路倒換設備及其方法
技術領域：
本發明涉及一種主備電路倒換設備及方法，尤其涉及一種單板熱備份狀態下的主備電路倒換設備及方法。
在系統設計中採用主備熱備份冗餘設計技術能夠有效地提高系統運行的可靠性，其中主備熱備份是指兩塊相同的單板同時工作，一塊主用，另一塊備用。主用單板提供與該單板相連的控制信號，備用單板通過內部三態控制其輸出。這兩塊單板的主備互控信號藉助備用板連接，當主單板出現故障時，系統能夠自動實現倒換，保證可靠性。
通常的主備電路倒換方案主要有兩種一種是主倒備型，另一種是備倒主型。在
圖1和圖2中示出了這兩種主備電路倒換方案的示意電路圖。如圖1和2所示，這兩種方案的電路均採用R-S觸發器，通過板間互鎖信號來保證兩塊單板的主備信號互斥，從而達到主倒備或備倒主的目的。
雖然上面兩種倒換方案能實現主備電路倒換的目的，但它們仍存在不足，其表現為1.主倒備型只有先向主用板發出倒換命令才可實施倒換動作。如果主用板無法與後臺或主機建立通信，則無法實現倒換，需要電路具備硬體自動倒換功能或復位功能。
2.備倒主型只有先向備用板發出倒換命令，在備用板倒換為主用板後，原先的主用板才能倒換成備用板。這樣所產生的嚴重缺陷在於1)在拔插備用板時，由於備用板狀態不確定，會出現備搶主現象。備用板在插入過程中，一般不太穩定，此時如果作為主用可能會出現故障。
2)主用板一旦出現嚴重故障，就無法立即自動倒入備用板，必須通過主機或後臺來控制，這樣會出現較大的時間差，從而可能帶來無法預計的後果。
因此，為了解決以上兩種倒換方案的不足，本發明提出了一種新型的主用板倒換方案。
本發明的核心內容是一種基於如下主備電路倒換功能實現的新型主備電路倒換設備，它可具備後臺或主機倒換以及硬體自動倒換兩種功能1)在系統上電復位期間，兩板同時保持備用狀態，以避免主備競爭衝突。
2)在系統上電穩定後，保證主槽位單板取得主用權。
3)一旦檢測出任一單板硬體出現任何故障，可自動換到好板。表明系統上電後，主備用板處於對等的地位，它們都具有熱備份功能。單板硬體故障點檢測，提供了開放的板級狀態檢測機制。
4)後臺或主機發出倒換命令可實施倒換動作。提供系統對單板主備用狀態的軟體設置數據接口，具備操作維護功能。
5)帶電拔插時，後插上的單板不搶佔主用權。
6)對方板一旦拔出，本板無原則上升為主用。
依據本發明的一個發明，提供了一種用於在主用單板與備用單板之間進行倒換的主備電路倒換設備，其特徵在於包括用於檢測本板的工作狀態以產生本板工作狀態檢測信號的第一裝置；用於檢測對板的在位狀態以產生對板在位狀態檢測信號的第二裝置；用於檢測對板的主備用狀態以產生對板主備用狀態檢測信號的第三裝置；以及接收並根據分別來自所述第一、第二和第三裝置的所述本板工作狀態檢測信號、所述對板在位狀態檢測信號以及所述對板主備用狀態檢測信號，產生控制本板的主備用狀態用的本板主備用狀態控制信號的第四裝置。
依據本發明的另一個發明，提供了一種用於在主用單板與備用單板之間進行倒換的主備電路倒換方法，其特徵在於包括以下步驟檢測本板的工作狀態以產生本板工作狀態檢測信號；檢測對板的在位狀態以產生對板在位狀態檢測信號；檢測對板的主備用狀態以產生對板主備用狀態檢測信號；以及如果所述本板工作狀態檢測信號指示本板工作狀態正常，則產生控制本板主用的本板主備用狀態控制信號，如果所述本板工作狀態檢測信號指示本板工作狀態異常，且對板在位狀態檢測信號指示對板在位以及對板主備用狀態檢測信號指示對板備用，則產生控制本板備用的本板主備用狀態控制信號。
從以下附圖並結合對本發明較佳實施例的描述，將使本領域內的技術人員更好地理解本發明。
圖1是已有技術的主倒備型倒換電路的示意圖；圖2是已有技術的備倒主型倒換電路的示意圖；圖3是依據本發明的主備電路倒換設備的示意方框圖；圖4是依據本發明的主備電路倒換設備的邏輯電路圖；圖5是依據本發明的主備電路倒換設備的應用環境的示意圖6是示出依據本發明的主備電路倒換設備的操作的一個實施例的流程圖；以及圖7是示出依據本發明的主備電路倒換設備的操作的另一個實施例的流程圖。
以下將參考附圖來描述本發明的較佳實施例，但本領域內的技術人員應理解，這些附圖只是示意性的，而非對本發明的限制。
圖3示出依據本發明的一個較佳實施例的主備電路倒換設備100的示意方框圖。如圖3所示，主備電路倒換設備100主要包括本板工作狀態檢測裝置101、對板在位狀態檢測裝置102、對板主備用狀態檢測裝置103、檢測結果合併裝置106。
這裡，本板和對板是相對的概念，在進行主備電路倒換操作時，主用板與備用板各自的主備電路倒換設備100在主用板與備用板間之間互傳信號。
如圖3所示，本板工作狀態檢測裝置101接收來自本板的本板工作狀態指示，以檢測本板的工作狀態。本板工作狀態檢測裝置101將檢測到的本板工作狀態信號OS(即，本板工作狀態正常或本板工作狀態異常)輸出到檢測結果合併裝置106，以與來自對板在位狀態檢測裝置102以及對板主備用狀態檢測裝置103的檢測結果合併。
對板在位狀態檢測裝置102通過接收來自對板的在位狀態指示來檢測對板的在位狀態。同樣，對板在位狀態檢測裝置102將檢測到的對板在位狀態信號PS(即，對板在位或對板不在位)輸出到檢測結果合併裝置106。
對板主備用狀態檢測裝置103通過接收來自對板的主備用狀態指示來檢測對板的主備用狀態。然後，對板主備用狀態檢測裝置103將檢測到的對板主備用狀態信號QS(即，對板主用或對板備用)輸出給檢測結果合併裝置106。
最後，檢測結果合併裝置106根據來自這三個檢測裝置101、102和103的輸出信號OS、PS和QS，產生用於控制本板操作的本板主備用狀態控制信號RS。例如，當主用板工作狀態正常時，無論對板主備用狀態和對板在位狀態如何，檢測結果合併裝置106所產生的本板主備用狀態控制信號RS都控制本板主用。而當主用板工作狀態異常，對板在位且備用時，檢測結果合併裝置106所產生的本板主備用狀態控制信號RS控制本板備用。相應地，原先備用的對板變為主用。
例如，假設本板正常操作時本板工作狀態信號OS為『1』；而本板工作狀態異常時本板工作狀態信號OS為『0』。此外，假設對板在位時對板在位狀態信號PS為『0』；反之，如果對板不在位，則對板在位狀態信號PS為『1』。如果對板備用，則對板主備用狀態信號QS為『1』。如果對板主用，則對板主備用狀態信號QS為『0』。如果本板主備用狀態控制信號RS為『1』，則控制本板為備用。如果本板主備用狀態控制信號RS為『0』，則控制本板為主用。本領域內的技術人員可以理解，本發明所使用的信號及其邏輯狀態不限於此。
例如，如果本板工作狀態信號OS為『1』，指示本板工作狀態正常，則無論其它兩個信號如何，檢測結果合併裝置106輸出的本板主備用狀態控制信號RS為『0』，繼而控制本板為主用。
另一方面，如果本板工作狀態信號OS為『0』，指示本板工作狀態異常，則當對板在位且對板備用(即，對板在位狀態信號PS為『0』，對板主備用狀態信號QS為『1』)時，檢測結果合併裝置106輸出的本板主備用狀態控制信號RS為『1』，繼而控制本板為備用。在此情況下，原先備用的對板變為主用。
為了使主備電路倒換設備100能更好地執行倒換功能，該主備電路倒換設備100經由一CPU控制接口105與一CPU(未示出)相連。從而，CPU可通過CPU控制接口105屏蔽/開放主備電路倒換設備100內各檢測裝置的操作，從而由CPU下發控制命令控制是否屏蔽/開放自動倒換操作。
此外，主備用倒換電路100還可設有緩啟動控制裝置104。緩啟動控制裝置104可產生至檢測結果合併裝置106的一緩啟動控制信號，從而保證單板在帶電拔插時，後插入機框的單板不搶佔原單板的主用權，即如果原單板正常工作，即使後插的單板的本板主備用狀態控制信號RS指示本板主用，後插的單板也不工作，從而後插的單板不會搶佔主用權。
以下，參考圖4來詳細地描述主備電路倒換設備上電/復位期間以及異常工作狀態下的倒換動作。其中圖4示出依據圖3所示實施例的主備電路倒換設備100的一個例子。如下所述，定義了本發明的主備電路倒換設備所需的一些參數的具體例子，但本發明不限於此。本領域內的技術人員可根據需要以其它參數來確定主備電路的倒換。
在圖4中/RS單板上電復位信號；
ID單板所屬槽位(即，單板在機框中的物理位置)號；ID＝1本板所屬槽位為1#；ID＝0本板所屬槽位為0#；D1和D0後臺/主機設置單板主備用狀態數據位；D0＝1後臺/主機設置單板主備用狀態，屏蔽單板硬體自動倒換功能；D1＝1本板主用；D1＝0本板備用；D0＝0開放單板硬體自動倒換功能；此時D1數據位狀態與單板主備用狀態無關；ADDR後臺/主機地址信號；/WR後臺/主機讀寫信號；L_Status單板工作狀態有效性指示；L_Status＝1單板工作狀態正常；L_Status＝0單板工作狀態異常；C_/MS對板主備用狀態指示；C_/MS＝1對板備用；C_/MS＝0對板主用；C_DACM對板在位狀態指示；C_DACM＝1對板不在位；C_DACM＝0對板在位；L_/MS本板主備用狀態指示；L_/MS＝1本板備用；L_/MS＝0本板主用；該電路按如下次序啟動倒換流程1)剛上電時，觸發器D3被復位信號/RS置位為『1』，使主用信號L_/MS為『1』，由緩啟動控制信號(Start)解除對L_/MS的封鎖，即是否對該信號的鉗位作用，因為剛上電時，該信號被鉗位到『1』電平。上電片刻，在單板狀態還不穩定時，兩部分都不主用。
2)ID與/RS共同作用，使觸發器D2輸出信號，對於0#板為『0』，對於1#板為『1』，觸發器D1輸出『1』。上電一段時間後，當主/備兩塊板均在位時，C_DACM＝『0』，C_/MS＝『1』。產生的L_/MS，對於0#板為『0』，對於1#板為『1』，保證上電後0#板主用，1#板備用。
3)開放硬體自動倒換功能時，D0位輸出『0』，將與門AND1封鎖，L_Status為本板狀態信號，板正常時為『1』，一旦本板故障，或非門NOR輸出『1』，或門OR4輸出『1』，使L/MS＝『1』，這時如果備用板正常，自動使備用板的L_/MS＝『0』，從而備用板變為主用。L_Status＝『0』時，L_/MS無條件為『1』(即，主用板備用)。
4)帶電拔插時，由於觸發器D3的作用，後插的單板剛插入時被鉗位到『1』電平，處於備用狀態，因此不會使已處於主用狀態的單板誤進入備用狀態。
5)對方板一旦拔出，C_DACM＝『1』，L_/MS無條件為『0』，本板無原則主用。
6)當D0位輸出『1』時，自動倒換功能被屏蔽，只能通過後臺/主機下發命令讓單板發生倒換，倒換命令通過D1位下發。
如上所述，圖4的電路實現了本發明的主備電路倒換功能。本領域內的技術人員可以理解，本發明不限於這裡所描述的特殊例子，而可以實現相同功能的其它電路來替換。
本發明的主備電路倒換設備和方法可適用於基帶操作/維護/定時單板的主備電路倒換策略。在圖5中示出了本發明所適用的設計環境配置。如圖5所示，該配置包括線路接口單元2、操作維護單元5(包括主處理器單元3)和主時鐘單元4三個相對獨立的功能單元，本發明中所描述的主備電路倒換功能在部件1中實現，主備電路倒換的裁決結果通過信號E表示，A、B、C分別代表鏈路原因倒換、OMU原因倒換和時鐘原因倒換檢測結果，D代表後臺/主機數據接口。
以下，參考圖6和7來描述依據本發明的主備電路倒換設備的操作，其中圖6示出主備電路倒換設備的操作的一個實施例，圖7示出其操作的另一個實施例。
如圖6所示，首先，主備電路倒換設備100檢測本板的工作狀態(步驟S1)。如果在步驟S1中檢測到本板工作狀態正常，則產生本板主備用狀態控制信號控制本板主用(步驟S2)，繼而結束主備電路倒換設備100的操作(步驟S6)。
如果在步驟S1中檢測到本板工作狀態異常，則繼續檢測對板的在位狀態(步驟S3)。如果在步驟S3中檢測到對板不在位，則結束主備電路倒換設備100的操作(步驟S6)。或者，也可在結束操作前，將此結果通知CPU，以將此結果通知用戶。
如果在步驟S3中檢測到對板在位，則繼續檢測對板的主備用狀態(步驟S4)。如果在步驟S4中檢測到對板主用，則結束主備電路倒換設備100的操作(步驟S6)。或者，也可在結束操作前，將此結果通知CPU，以將此結果通知用戶。
如果在步驟S3中檢測到對板備用，則產生本板主備用狀態控制信號而執行本板對板倒換操作(S5)，然後，結束主備電路倒換設備100的操作(步驟S6)。
在圖7中示出依據本發明的主備電路倒換設備100的操作的另一個實施例。
如圖7所示，首先，分別檢測本板工作狀態信號OS(步驟S11)、對板在位狀態信號PS(S12)和對板主備用狀態QS(步驟S13)。注意，這裡，這三個檢測步驟S11、S12和S13可以按某一順序依次進行，也可以是同步進行的。即，在檢測本板工作狀態的同時，檢測對板在位狀態和對板主備用狀態。
然後，判斷檢測到的本板工作狀態信號OS、對板在位狀態信號PS和對板主備用狀態信號QS，以產生控制信號(步驟S14)。如果在步驟S14檢測到OS＝1，即本板工作正常，則產生本板主備用狀態控制信號控制本板主用(步驟S15)，然後，結束主備電路倒換設備100的操作(S17)。或者，也可在結束操作前，將此結果通知CPU，以將此結果通知用戶。
如果在步驟S14檢測到OS＝0且PS＝1或QS＝0，即本板工作異常且對板不在位或對板主用，則結束主備電路倒換設備100的操作(S17)。或者，也可在結束操作前，將此結果通知CPU，以將此結果通知用戶。
如果在步驟S14檢測到OS＝0且PS＝0，QS＝1，即本板工作異常且對板在位和對板備用，則主備電路倒換設備100執行本板對板倒換操作(步驟S16)，然後，結束操作(S17)。
如上所述，在主備電路倒換設備的操作中，在執行本板對板的倒換操作前，可加上一緩啟動控制信號，以緩啟動該倒換操作。
根據本發明的主備電路倒換設備和方法，在電路中引入復位信號及緩啟動信號有效避免了復位期間的主備用板狀態衝突，及對所屬系統的影響。
雖然通過舉例並參考特定實施例描述了本發明，但可理解，可進行修改和/或改進，而不背離所附權利要求書的範圍。
權利要求
1.一種用於在主用單板與備用單板之間進行倒換的主備電路倒換設備，其特徵在於包括用於檢測本板的工作狀態以產生本板工作狀態檢測信號的第一裝置；用於檢測對板的在位狀態以產生對板在位狀態檢測信號的第二裝置；用於檢測對板的主備用狀態以產生對板主備用狀態檢測信號的第三裝置；以及接收並根據分別來自所述第一、第二和第三裝置的所述本板工作狀態檢測信號、所述對板在位狀態檢測信號以及所述對板主備用狀態檢測信號，產生控制本板的主備用狀態用的本板主備用狀態控制信號的第四裝置。
2.如權利要求1所述的主備電路倒換設備，其特徵在於還包括連到所述第四裝置的緩啟動裝置，所述緩啟動裝置用於產生緩啟動主備電路倒換操作的緩啟動信號。
3.如權利要求1或2所述的主備電路倒換設備，其特徵在於還包括分別連到所述第一、第二和第三裝置的CPU控制接口，所述CPU控制接口根據來自一CPU的指令屏蔽或開放主備電路倒換設備的主備電路倒換操作。
4.一種用於在主用單板與備用單板之間進行倒換的主備電路倒換方法，其特徵在於包括以下步驟檢測本板的工作狀態以產生本板工作狀態檢測信號；檢測對板的在位狀態以產生對板在位狀態檢測信號；檢測對板的主備用狀態以產生對板主備用狀態檢測信號；以及如果所述本板工作狀態檢測信號指示本板工作狀態正常，則產生控制本板主用的本板主備用狀態控制信號，如果所述本板工作狀態檢測信號指示本板工作狀態異常，且對板在位狀態檢測信號指示對板在位以及對板主備用狀態檢測信號指示對板備用，則產生控制本板備用的本板主備用狀態控制信號。
5.如權利要求4所述的主備電路倒換方法，其特徵在於同步執行所述本板工作狀態檢測信號檢測步驟、所述對板在位狀態檢測信號從步驟和所述對板主備用狀態檢測信號檢測步驟。
6.如權利要求4或5所述的主備電路倒換方法，其特徵在於還包括根據來自CPU的控制信號，屏蔽/執行所述本板工作狀態檢測信號檢測步驟、所述對板在位狀態檢測信號從步驟和/或所述對板主備用狀態檢測信號檢測步驟。
7.如權利要求4或5所述的主備電路倒換方法，其特徵在於還包括根據一緩啟動信號，緩啟動主用單板與備用單板之間的倒換操作。
8.如權利要求6所述的主備電路倒換方法，其特徵在於還包括根據一緩啟動信號，緩啟動主用單板與備用單板之間的倒換操作。
全文摘要
一種新型的主備電路倒換設備，包括用於檢測本板的工作狀態以產生本板工作狀態檢測信號的裝置；用於檢測對板的在位狀態以產生對板在位狀態檢測信號的裝置；用於檢測對板的主備用狀態以產生對板主備用狀態檢測信號的裝置；以及根據所述本板工作狀態檢測信號、所述對板在位狀態檢測信號以及所述對板主備用狀態檢測信號，產生控制本板的主備用狀態用的本板主備用狀態控制信號的裝置。本發明還提供了一種新型的主備電路倒換方法。
文檔編號G06F1/00GK1393748SQ0112197
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月22日 優先權日2001年6月22日
發明者張雲 申請人:華為技術有限公司