[发明专利]基于硬件的主备倒换仲裁方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于硬件的主备倒换仲裁方法。

背景技术

在数据通信系统中，越来越多的高端客户要求产品支持主备倒换来增强系统的可靠性，由此可见主备倒换技术的重要性。所谓主备倒换技术就是指相同的两个单元同时工作，一个为主用，一个为备用，由主用单元输出有效控制信号或总线信号，备用单元输出的控制信号或总线信号处于无效或者关闭状态。当主用单元发生故障时，系统可靠地平滑到无故障的备用单元上。主备倒换设计必须具备两个基本功能：对单板状态进行监测和保证单板可靠的硬件切换，以保证倒换机制的完善并具有对异常的处理功能。

在现代系统中，串行总线速率(目前通用的Serdes速率最低也在1.25Gbps，最高已经达到6.25Gbps)和串行数据总线带宽(目前高速总线最小带宽1.25Gbps，最大带宽已经达到100Gbps)在不断提高，系统中无论是控制层还是数据层，都要通过这些高速总线进行通信。因此如果要想实现传统意义上的主备倒换，即主用单元数据和控制总线完全打开，备用单元数据和控制总线完全关闭，需要很高速率的逻辑器件控制，而这种器件从价格上来说无疑是非常高的，同时也会给设计者带来极大的困难。

图1示出了现有技术一的基于软件的主备倒换系统的结构示意图。图1所示的是大多数主备倒换解决方案，整个主备倒换过程由软件实现：软件同时定期不断地通过两边CPU接收的状态字，来判断对端CPU的状态，同时控制主备状态指示信号。整个主备倒换过程全部都由软件实现，硬件只提供辅助通道的信息，例如状态字串并转换模块、定时电路、比较电路等。然而，现有技术一的基于软件的主备倒换仍然存在以下问题：控制模块有一根强制倒换的控制线引入到背板的连接器上，在插入过程中，因接触或上电等原因，可能会出现瞬间插入多次的情况，这样会产生争夺主用权现象；在程序跑飞，且看门狗(Watchdog)不正常工作的情况下，有可能会出现主控程序出错导致无法倒换的情况；当发生热插拔倒换的时候，软件需要检测单板是否正常工作，且根据情况分配主备信息。如果单板发生连续多次插拔抖动，软件需要处理多次这种中断，这样就会降低整个系统的性能；由于主备倒换主要依靠软件，所以无法实现快速纳秒级别的快速倒换；单板电路复杂，需要多个芯片进行协作，可靠性差。

图2示出了现有技术二的基于软件的主备仲裁算法的应用电路示意图。在该方法中，由后端的CPU系统判断两边的主备状态，根据实际情况分配主备。在这种方式中，CPU系统需要不断读取两边系统的工作状态，当处于主用的单板打算进行主备倒换时，将更换自身的主备信号，这时，处于备用的单板接收到这样的情况后，发生主备倒换。然而，现有技术二的基于软件的主备仲裁算法仍然存在以下问题：没有心跳检测机制，不知道对端设备是否正常运转，当软件主动进行命令行倒换的时候，会出现整个系统被挂死的风险；本方案至少需要两个逻辑器件和若干外围器件辅助，增加故障点，降低可靠性。

针对相关技术的无法保证主备倒换的快速性和稳定性的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种基于硬件的主备倒换仲裁方法，以解决现有技术中无法保证主备倒换的快速性和稳定性的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于硬件的主备倒换仲裁方法。该方法包括：热插拔单元对第一控制板和第二控制板进行检测，并将检测结果发送给主备倒换单元；主备倒换单元根据第一控制板的CPU和第二控制板的CPU各自的准备信号以及检测结果确定第一控制板和第二控制板的主备资格，并将主备资格发送给主备倒换仲裁器；主备倒换仲裁器根据主备资格自动执行对第一控制板和第二控制板的主备分配。

进一步地，热插拔单元对第一控制板和第二控制板进行检测包括：检测第一控制板和第二控制板是否在位，若是，则使能第一控制板和第二控制板的电源，并检测第一控制板和第二控制板的电源是否正常。

进一步地，在热插拔单元完成对第一控制板和第二控制板进行的检测后，第一控制板的CPU和第二控制板的CPU执行软件初始化，并将各自的准备信号发送给主备倒换单元。

进一步地，确定第一控制板和第二控制板的主备资格包括：当检测结果为第一控制板和第二控制板在位信号有效、电源正常信号有效、且各自的准备信号有效时，则根据各自的准备信号发送的先后顺序确定主备资格，先发送准备信号的控制板为主用控制板。