[发明专利]一种高端数据通信设备中的主备倒换方法

说明书

技术领域：

本发明涉及数据通信和分布式实时系统控制的技术领域，具体涉及一种高端数据通信设备中的主备倒换方法。

背景技术：

交换机(博达S6508、S8508)和路由器(R7608)作为高端数据通信产品，位于网络的核心层或者其边缘。从物理架构上讲，高端数据通信设备大多属于多处理器设备，系统可以包含一个或多个主控板卡以及若干处理业务的线卡，每个主控板卡和每个线卡都有各自的处理器，各个板卡之间通过内部网络相连。

高端数据通信产品的一项重要要求是高可靠性，要求系统能够承受繁忙业务的压力，并且在出现故障时能够自我恢复。因此，很多通信设备厂商的高端设备都采用了同时运行两个主控板的方法，一块主控板在平时作为另一块的备份，在出现故障时，备用状态的主控板接替原来的主控板继续工作。

然而，上述技术方案中所采用的同时运行两个主控板必然会增加系统的复杂程度，解决这个问题的关键是通过技术手段在高端数据通信设备中对两块主控板以及主控板与线卡之间的状态进行控制。

技术名词解释：

MSU--主控板，在系统中处于主控位置的线卡，具有协调整个系统运作、控制线卡功能和保存配置等功能。

LineCard--线卡，在系统中处于从属位置的线卡，主要用于系统IO控制。

HG--HiGig Port。线卡之间互连并承载业务的端口。在HG端口上传递业务是交换芯片独立于线卡CPU完成的。

发明内容：

鉴于上述技术问题和原理分析，本发明的目的是提供一种高端数据通信设备中通用而可靠的主备倒换方法。该方案中所涉及的主备倒换的技术核心以提供双主控单元的硬件为前提，通过软件的一系列控制，使系统所包含的其它设备在某个主控单元失效的情况下，能够无缝地启用另外一个备用主控单元，从而保证了设备系统整体的继续运行。

下面对该方法进行具体的描述：

本发明所述的高端数据通信设备中的主备倒换方法，在硬件环境上适用于采用双主控单元的高端交换机或路由器设备。该设备系统包含两个充当控制单元的主控板(板卡)以及复数个线卡(业务板卡)；两个主控板(下称主板和备板)之间通过各自所设有的千兆全双工接口以信号线(2根)实现数据通信；主控板上还设有用来与线卡通信的交换芯片，线卡也设有用来与两个主控板通信的交换芯片。

方法中的具体步骤包括：

(1)主板和备板之间心跳控制机制；

(2)主板失效时备板倒换为主板机制；

(3)备板失效时主板发出告警机制；

(4)主板和备板信息同步机制；

主要内容是在主板和备板上通过各自设置主备倒换模块来互相探测对方主控板的状态；主备倒换模块同时提供一组应用程序接口以支持各业务模块的信息同步；在处于活动状态的主控板出现故障时，备用状态的主控板在不影响业务的时限内倒换为新的活动主控板，各业务模块在新的主控板上也从倒换前的状态继续开始工作。

具体机制描述如下：

(1)主板和备板之间心跳控制机制；

主备板之间采取定期的探测报文来判断对方是否正常工作；这种报文不区分主备，两者的关系是对等的，接收方必须响应；目的是备板探测到主板出现故障时，主动升级为新的主板；主板探测到备板出现故障时，发出告警，并尝试复位备板。主备板间探测报文发送的时间间隔是小于MSU启动时间，否则可能发生漏检情况。

(2)主板失效时备板倒换为主板机制；

备用主板通过探测保温发现原主板失效时实施主备倒换；备用主板向所有在位线卡发送建链请求；线卡识别出主控发来的建链请求时，若线卡已经注册成功，则接受注册请求；若线卡尚未注册成功，则自行重启；此时原主控板重启。

系统发生主备倒换时满足以下几个时限需求：

1、识别出原主控失效到新主控与线卡建链的时间应该小于线卡链路层超时的时间，否则线卡将认为与主控断链而自我重启。特别的，如果链路层在某个定时器几次超时后认为链路断开，则上述时间应该小于该定时器一次超时的周期；

2、线卡应该在原主控的交换矩阵复位之前完成倒换，否则系统跨板交换将出现中断现象。

关于主备倒换的时限要求：

备板倒换为新的主板不会造成业务的中断。应防止备板倒换为主板的过程中原来的主板也抢占为主板。也就是说备板检测到主板失效加上倒换为主板的时间小于原主板启动时间。线卡识别出原主控失效到与新主板建立链路的时间小于线卡链路层协议超时的时间。线卡能够在原主控的交换矩阵复位之前完成倒换，以保证系统跨板交换不会中断现象。