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CN107071189A - 一种通讯设备物理接口的连接方法 - Google Patents

一种通讯设备物理接口的连接方法 Download PDF

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CN107071189A CN201611066016.8A CN201611066016A CN107071189A CN 107071189 A CN107071189 A CN 107071189A CN 201611066016 A CN201611066016 A CN 201611066016A CN 107071189 A CN107071189 A CN 107071189A
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Abstract

本发明主要是介绍一种通讯设备物理接口的连接方法,主要包括以下操作:通过物理线路的分插头将主设备和从设备连接;通过高可用性物理接口两端的驱动使能状态来确保同一时刻线路信号来源只会被主设备使用;当该主设备异常无法继续服役时,集群中的从设备通过获取该主设备异常状态做相应处理,重新确认网络集群中的新主设备。本发明方案取代现有的FOS设计,将信号来源线路通过物理线路的分插头直接插到主从设备上,主从设备通过自己的高可用性物理接口的相应接口驱动是否使能来确保线路信号同一时刻只会被主设备使用。另外,本发明虽增加设备节点,因有这种高可用性的物理接口的存在,不会消耗过多的成本,并且可靠性极高,减少故障风险。

Description

一种通讯设备物理接口的连接方法
技术领域
本发明应用于硬件设备通讯领域,主要应用在传统的电话线主分机的连接,并可应用到计算机集群设备的连接。
背景技术
集群(cluster)是一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机,它们构成了一个组,并以单一系统的模式加以管理。一个客户与集群相互作用时,集群像是一个独立的服务器。集群配置是用于提高可用性和可缩放性。
当集群中的一个系统发生故障时,集群软件迅速做出反应,将该系统的任务分配到集群中其它正在工作的系统上执行。考虑到计算机硬件和软件的易错性,高可用性集群的主要目的是为了使集群的整体服务尽可能可用。如果高可用性集群中的主节点发生了故障,那么这段时间内将由次节点代替它。次节点通常是主节点的镜像。当它代替主节点时,它可以完全接管其身份,因此使系统环境对于用户是一致的。
HA(High Available),高可用性集群,是保证业务连续性的有效解决方案,一般有两个或两个以上的节点,且分为活动节点及备用节点。通常把正在执行业务的称为活动节点,而作为活动节点的一个备份的则称为备用节点。当活动节点出现问题,导致正在运行的业务(任务)不能正常运行时,备用节点此时就会侦测到,并立即接续活动节点来执行业务。从而实现业务的不中断或短暂中断。
目前很多主从设备的连接方式是通过HA(High Available)来管理,HA一般又是基于Fail-Over-Switch来实现的,例如传统的电话线等PSTN物理接口的HA是基于一台FOS来实现的,集群中的主从设备均需要与这台FOS进行心跳连接,线路的切换由FOS来进行,并且每增加一个设备节点就导致更高的维护成本及故障风险,这样的设计成本较高,后期可维护性较差,有较大的故障风险。
发明内容
本发明提供目的在于提供一种通讯设备物理接口的连接方法,用于连接集群网络中的主设备和从设备,并通过实时更新接口的状态,可以保证线路的信号同一时刻只会被主设备处理。
为了实现上述发明目的,本发明的一种通讯设备物理接口的连接方法,主要包括以下操作:通过物理线路的分插头将主设备和从设备连接;通过高可用性物理接口两端的驱动使能状态来确保同一时刻线路信号来源只会被主设备使用;当该主设备异常无法继续服役时,集群中的从设备通过获取该主设备异常状态做相应处理,重新确认网络集群中的新主设备。
优选的,所述高可用性物理接口存储有四个状态标志位:
(1)供电状态:1表示正常,0表示异常
(2)主芯片正常与否:1表示正常,0表示异常
(3)主从设备的角色状态:1表示主设备,0表示从设备
(4)高可用性物理接口的使能状态:1表示使能,0表示未使能。
同时,主设备定期扫描自身的功能状态,维护这些状态标志位,并定期向集群网络中发送自身状态。
优选的,当主设备和从设备通过物理线路分插头连接好后,接上电源供电,当初始状态为1100,则确定为所述从设备,高可用性物理接口未使能状态;通过选举机制确定为所述主设备,此时,所述角色状态标志位置为1,所述高可用性物理接口使能并置1,所述集群网络中的其他从设备会保持起机状态。
优选的,主设备的高可用性物理接口会定期向从设备发送自身状态,从设备会接收并解析该状态命令:
(1)若主设备的状态是:1111,则表明一切正常并可继续进行服役,从设备会依然保持待准备状态;
(2)若主设备的状态是:1110,则会重新触发选举机制确定网络设备中的主从角色;
(3)若主设备的状态是:1101,则集群网络中的主从角色混乱,会触发选举机制重新确定主从关系;
(4)若主设备的状态是:1011,则主设备的芯片功能异常,但此时高可用物理接口依然处于使能状态,但是明显不能继续服役,此时从设备会发送命令将主设备的高可用性物理接口关闭,并重新触发选举机制重新确定网络中主从角色。
优选的,若主设备异常宕机,从设备在一定的时间期限收不到主设备的状态更新,就会发送命令向主设备获取状态,若此时无响应则确认主设备已经宕机会触发选举机制重新选举正常的设备充当新主设备继续服役。
优选的,实现方法还包括:当主设备在正常服役时,从设备会实时获取主设备的状态,实时检查主设备的状态并更新自己的状态,主设备还会发送notifyDataStatus命令更新网络中的从设备的数据信息,以便保证从设备随时做好进入服役状态。
优选的,当主设备宕机后也就是心跳超时后,集群网络中最先发现这一情况的从设备会发起新一次选举,其余从设备只需要更新自己当前的状态。
优选的,高可用性物理接口可进行命令交互,状态获取、检查并实时更新,可以保证同一时刻网络集群中只有一个高可用性物理接口处于使能状态,保证只有一台设备真正处于服役功能。
优选的,该连接方法还包括:设备起机时高可用性物理接口的功能寄存器默认是0即不开启,则该设备不会利用该高可用性物理接口接收线路的信号,与该线路的连接是无效的,所以起机时该高可用性物理接口的四个状态标志位是1100。
优选的,上述网络集群中的选举模块确认某一设备为主设备时,会通知该设备,其高可用性物理接口功能模块的寄存器值将置1即开启高可用性物理接口的功能,此时的连接是成功并且该设备是可以利用高可用性物理接口接收信号并且处理信号。
本发明方案摒弃了目前市面上的FOS设计,当发现设备异常时可及时重新确认主从设备关系,保证可以正确维护集群网络中的主从关系。同时,有了这种高可用性物理接口,可以减少网络集群中的设备连接成本,并且降低故障风险。
附图说明
图1为现有技术中主从设备FOS设计连接图;
图2为本发明具体实施例中高可用性物理接口的连接方式图;
图3为本发明具体实施例中选举模块工作的功能示意图。
具体实施方式
本发明的基本原理:目前主从设备的连接是通过HA(High Available)来管理,HA一般又是基于Fail-Over-Switch(简称FOS)来实现的,所有的主从设备都需要与FOS进行心跳连接,线路的切换都是通过FOS来进行,每增加一个设备节点,需要增加维护成本并提高故障风险,这样的方案成本较高。本发明方案就是在设备上实现一个高可用性的物理接口,主从设备间连接可以直接去除FOS,使用物理线路的分插头,将主从设备直接连接,由主从设备两端的相应物理接口驱动是否使能来保证线路同时仅会被主设备使用,这样的设计成本及其低廉,风险性较低,拓展性较高,并且可以应用到很多领域。
为了更清楚地说明本发明实例的技术方案,下面将结合示例图对本发明的实施进行详细的介绍,下面的描述仅仅是本发明的一些实施例。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些实施例获得本发明的其他实施方式。
在本发明具体实施例中,集群网络中一般先是通过选举模块通过选举机制确认某一台设备是主设备,其他设备是从设备,主设备的高可用性物理接口会使能,从设备的高可用性物理接口不进行使能,此时会保证该网络集群中只有主设备会在服役。
选举机制是通过考量各设备的CPU,内存,磁盘空间,当前连接数等等因素计算出一个权重,各个设备会传递这些权重值进行对比,直到比出最大值的设备,则该设备会变成主设备。
设备的高可用性物理接口一般会存储四个状态标志位:电源的供电情况、主芯片的功能是否正常、设备的角色,以及设备的高可用性物理接口是否使能。集群中的设备会通过维护这些状态来保证网络中只会有主设备处理线路的来源信号。从设备会从主设备获取数据信息更新自己的数据库。
设备起机时高可用性物理接口的功能寄存器默认是0即不开启,则该设备不会利用该高可用性物理接口接收线路的信号,与该线路的连接是无效的,所以起机时该高可用性物理接口的四个状态标志位是1100。当网络集群中的选举模块确认某一设备是主设备时,会通知该设备,该设备会将高可用性物理接口功能模块的寄存器值置1即开启高可用性物理接口的功能,此时的连接是成功并且该设备是可以利用高可用性物理接口接收信号并且处理信号。
主设备在正常服役时会向集群网络中更新自己的各个功能模块的状态,以及自身的数据状态。网络中的其他从设备会通过主设备的状态来监测和判断主设备是否可以正常服役。若主设备的状态一切正常,从设备会根据主设备的数据信息更新自己的数据状态。若主设备异常,处于非normal状态,此时需要进行新的选择,从设备也需要计算最近一段时间内自己的状态值以便为下一次选举做准备。同时将主设备放入冷却池,等它恢复到normal级别,再放入可用池。
设备的异常有很多种,通过高可用性物理接口都可以采取相应措施进行解除。若主设备的高可用性物理接口异常关闭,从设备通过可用性物理接口触发选举机制进行唤醒,若唤醒失败会将主设备杀死放入冷却池,选举模块会重新选举确认主设备。若主设备的主芯片功能异常,从设备会直接将主设备杀死,选举模块会重新选举确认主设备。若主设备异常宕机,从设备也会触发选举模块重新进行选举。通过对主设备的状态监测,保证主设备可以处于正常服役。
图2为本发明具体实施例中高可用性物理接口的连接方式图,如图可知,使用物理线路的分插头将信号来源的线路直接连接到多个设备的高可用性物理接口上。各个设备供电之后,初始状态是:1100, 集群网络中的选举模块会首先选出主设备,主设备首先会修改自己的角色为主设备并让自己的高可用性物理接口的功能模块的寄存器写1,主设备的状态变为:1111,表明设备各个模块一切正常,集群网络中的其他设备都会保持起机状态并作为从设备随时准备服役。
图3为本发明具体实施例中选举模块工作的功能示意图。由图所示,选举模块是通过与网络集群中的各个设备进行连接,实时获取各个设备的数据信息包括设备的cpu资源,磁盘使用资源以及高可用性物理接口的使能状态等等,选举模块会通过这些信息进行权重计算,选出网络集群中性能最优的设备进行服役。
主从角色确定之后,集群网络中的主设备会正常进行服役,并通过高可用性网络接口定时向集群中发送当前各个模块的功能状态及数据信息:
发送各个功能模块的状态消息命令如下:
<xml version="1.0" encoding="utf-8" >
<request>
<request_type>self_status</request_type>
<status_flag>1111</status_id>
</request>
发送主设备的数据信息命令如下:
<xml version="1.0" encoding="utf-8" >
<request>
<request_type>data_information</request_type>
<encode_method>base64</encode_method>
<data>..............</data>
</request>
集群网络中的从设备会接收并解析该数据信息命令,解析数据信息之后并更新自己的数据库。
从设备接收并解析主设备的功能状态命令,随时监测主设备的功能是否异常。
若解析到主设备的状态是: 1111,则表明主设备的状态一切正常。
若解析到主设备的状态是: 1110,则表明主设备的高可用性物理接口异常关闭,则此时集群网络中是没有设备处理信号的,此时是主设备异常,网络中的从设备会触发选举机制唤醒主设备的高可用性物理接口,一般是由集群中最先发现主设备心跳timeout的从设备发起,在唤醒过程中由选举模块同时告知其他从设备,已经有设备正在进行唤醒。若唤醒成功,主设备会继续服役,若唤醒失败,由该从设备发起新的选举。
Kill命令:
<xml version="1.0" encoding="utf-8" >
<request>
<request_type>abnormal_notify</request_type>
<attribute>kill</attribute>
</request>
若解析到主设备的状态是:1101,则表明主设备的角色异常,需要重新确认角色,从设备会触发选举机制重新确认集群网络中的主从角色。
若解析到主设备的状态是:1011,则表明主设备的功能模块异常,此时主设备的高可用性物理接口虽然正常进行,但明显是不能再继续服役的。此时会发送kill命令将主设备杀死,主设备会被放入冷却池。选举机制会重新确认集群网络中的主从设备。
当主设备异常宕机,网络中的从设备会在定时时间之内没有收到主设备的状态更新。则会主动发送getStatus命令获取主设备的状态:
getStatus命令如下:
<xml version="1.0" encoding="utf-8" >
<request>
<request_type>get_status</request_type>
<need_response>true</need_response>
</request>
此命令是需要主设备响应的,主设备由于宕机而无法响应,此时选举机制会将主设备放入冷却池,重新选角确认网络中的主设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通讯设备物理接口的连接方法,用于连接集群网络中的主设备和从设备,其特征在于,主要包括以下操作:
通过物理线路的分插头将所述主设备和所述从设备连接;
通过高可用性物理接口两端的驱动使能状态来确保同一时刻线路信号来源只会被所述主设备使用;
当所述主设备异常无法继续服役时,集群网络中的所述从设备通过获取所述主设备异常状态做相应处理,重新确认所述集群网络中的新主设备。
2.根据权利要求1所述的连接方法,其特征在于,所述高可用性物理接口存储有四个状态标志位:供电状态、主芯片正常与否、主从设备的角色状态、高可用性物理接口的使能状态,所述主设备定期扫描自身的功能状态,维护所述状态标志位,并定期向所述集群网络中发送自身状态。
3.根据权利要求1所述的实现方法,其特征在于,所述方法还包括:当所述主设备和所述从设备通过所述物理线路分插头连接好后,接上电源供电,确定所述从设备,此时所述高可用性物理接口未使能状态;通过选举机制确定为所述主设备,设置角色状态标志位置数值,所述高可用性物理接口使能并设置对应数值,所述集群网络中的其他从设备会保持起机状态。
4.根据权利要求3所述的实现方法,其特征在于,所述主设备的高可用性物理接口会定期向所述从设备发送自身状态,所述从设备会接收并解析不同状态命令:(1)一切正常并可继续进行服役,所述从设备会依然保持待准备状态;(2)重新触发选举机制确定网络设备中的主从角色;(3)所述集群网络中的主从角色混乱,会触发选举机制重新确定主从关系;(4)所述主设备的芯片功能异常,但此时所述高可用物理接口依然处于使能状态,但是明显不能继续服役,此时所述从设备会发送命令将所述主设备的高可用性物理接口关闭,并重新触发选举机制重新确定网络中主从角色。
5.根据权利要求4所述的实现方法,其特征在于,若所述主设备异常宕机,所述从设备在一定的时间期限收不到主设备的状态更新,就会发送命令向所述主设备获取状态,若此时无响应则确认所述主设备已经宕机会触发选举机制重新选举正常的设备充当新主设备继续服役。
6.根据权利要求5所述的实现方法,其特征在于,所述实现方法还包括:当所述主设备在正常服役时,所述从设备会实时获取所述主设备的状态,实时检查所述主设备的状态并更新自己的状态,所述主设备还会发送设备状态通知(notifyDataStatus)命令更新网络中的从设备的数据信息,以便保证所述从设备随时做好进入服役状态。
7.根据权利要求6所述的实现方法,其特征在于,当所述主设备宕机后也就是心跳超时后,所述集群网络中最先发现这一情况的从设备会发起新一次选举,其余从设备只需要更新自己当前的状态。
8.根据权利要求7所述的实现方法,其特征在于,所述实现方法还包括:所述高可用性物理接口可进行命令交互,状态获取、检查并实时更新,可以保证同一时刻网络集群中只有一个高可用性物理接口处于使能状态,保证只有一台设备真正处于服役功能。
9.根据权利要求8所述的实现方法,其特征在于,所述实现方法还包括:设备起机时高可用性物理接口的功能寄存器默认是0即不开启,则该设备不会利用该高可用性物理接口接收线路的信号,与该线路的连接是无效连接。
10.根据权利要求9所述的实现方法,其特征在于,所述网络集群中的选举模块确认某一设备为主设备时,会通知所述某一设备,其高可用性物理接口功能模块的寄存器值将置1即开启高可用性物理接口的功能,此时的连接是成功并且该设备是可以利用高可用性物理接口接收信号并且处理信号。
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