[发明专利]一种管理单元和交换单元双冗余的交换机

说明书

技术领域

本发明涉及一种管理单元和交换单元双冗余的交换机，特别涉及一种基于PCIE接口的管理单元和交换单元双冗余的交换机。

背景技术

工业以太网交换机以其开放的网络标准，稳定的性能以及优异的电磁兼容性能，逐渐被工业控制自动化、轨道交通控制自动化、楼宇控制网络等用户认可与应用。随着这些应用逐渐增多，人们对网络的可靠性、稳定性要求越来越高。而普通的网管型工业交换机往往只有一个管理单元与交换单元，在设备运行过程中，如遇到某条链路异常、管理单元宕机或重启失效、交换单元停止工作等情况时，往往会给整个网络造成损害，影响人们的生产生活，甚至会造成生命财产危害。

普通的网管型工业以太网交换机可在线升级软件，但如果设备硬件需要升级、换代时，往往需要断电进行，这样往往造成大面积断网，给用户的实际使用造成困扰。交换机出现断网现象大致有如下几种情况：

1、交换机软、硬件故障，造成一定时间的断网，使用户无法正常访问各种网络设备，给生产、生活造成干扰；例如：

（1）     交换机长期运行时，会出现系统错误、假死机等情况。虽然连接正常，但网络链路已经断开，造成无法进行数据交换和控制管理。虽然重启交换机能够恢复网络链接，但仍会造成一定时间的断网。

（2）     器件老化、焊接不良、批次不良等硬件问题，会让交换机的管理单元与交换单元出现永久性的失效，即使重启交换机仍无法恢复链路，造成网络大面积、长时间的瘫痪。

（3）     当网络病毒攻击时，造成交换机内部被大量数据淹没，导致无法进行数据交换。而查杀病毒仍需要一定时间，没有一个配置方案一致的交换机及时的弥补因查杀病毒而耽误的时间。

2、交换机软件升级出现升级失败，硬件升级需切断电源，均会造成一定时间的断网；

（1）     在交换机进行软件升级时，如发生升级失败的情况，虽然有办法可以将交换机内部系统重新恢复，但恢复系统、重新配置均需一定时间，就会造成一定时间的断网。

（2）     交换机硬件如果发生老化、焊接不良问题，只能采取断电的方法更换；另外为了解决已知的硬件设计问题、提升硬件性能，也需要断电来解决。这些操作都会给网络造成中断，给客户带来使用上的不便。

而目前采用的通过多台交换机做双链路的方式，虽然实现了冗余的效果，但其增加了交换机数量以及网卡数量，让整个系统比较复杂，稳定性下降，成本也会提升。

因此，如何克服上述问题成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种管理单元和交换单元双冗余的交换机，该交换机实现了交换机管理单元、交换单元的双冗余，提升了交换机的可靠性；且冗余单元自动切换，避免了断网现象的发生；此外，该交换机硬件升级换代操作简单，板卡式连接，无需替换整个交换机，从而为用户节约了成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种管理单元和交换单元双冗余的交换机，所述交换机包括管理交换板、背板和接口板；其中，

所述管理交换板与所述背板连接，用于实现网络数据的交换和交换机的管理；

所述接口板与所述背板连接，用于将网络差分信号从背板引出，并通过变压器连接至网口连接器；

所述背板用于信号互联，完成PCIE信号、网络差分信号和多路选择器控制信号与管理交换板、接口板的连接通信。

进一步，所述管理交换板包括主交换板和从交换板，所述主交换板和从交换板都设置有CPU和SWITCH芯片，主交换板和从交换板之间电连接；主交换板的CPU实时监控主交换板的SWITCH芯片状态，当发现SWITCH芯片工作异常时，立即将数据交换功能转移到从卡的SWITCH芯片，并通知从交换板的CPU已经将数据交换功能转移到了从交换板的SWITCH芯片，此时主交换板的CPU将控制从卡的SWITCH芯片接管主交换板的SWITCH芯片的工作，从而实现了交换单元的冗余；主交换板的CPU定时的将心跳信号发送给从交换板的CPU，从交换板的CPU实时监控此信号；当发现主交换板心跳信号异常时，从交换板的CPU将接管主交换板的CPU控制管理功能，从而实现了管理单元的冗余。

进一步，所述背板中设置有主交换板高速连接器和从交换板高速连接器，背板可同时插入同样的管理交换板，通过背板上的槽位区分电路来区分主、从交换板。