[发明专利]一种空管自动化系统的双网热备冗余实现方法

说明书

技术领域

本发明属于航空自动控制技术领域，特别是涉及一种空管自动化系统的双网热备冗余实现方法。

背景技术

在航空领域，对系统的稳定性和安全性的要求非常高，有的时候甚至可以牺牲一定的效率来换取性能的稳定。网络是连接空管自动化系统各数据处理节点的信息通道，是将这个分布式系统连接成一个整体的基本媒介。因此，解决网络中数据传输的可靠性是通信过程中非常重要的问题。为防止软件、硬件或线路故障带来的通讯中断和系统崩溃，目前基本上所有的类似系统都采用双网结构，保证任何一个网络出现故障的情况下，不会对空管自动化系统造成影响。这要求通信模块提供一个支持冗余的通信方式，当发现单网故障的情况下无缝地切换到另一个网络。

现在一般的服务器都有多块网卡，一些操作系统如IBM、HP-UX、Windows2000/XP等都可以使用自带的软件将网卡聚合，达到双网热备冗余的目的。但是，这些聚合软件实现双网冗余的配置方法，网络切换速度及丢包情况等方面都各不相同，且需要依赖操作系统的支持，甚至需要依靠交换机的支持。同时，目前大部分其它的双网方案均采用通过单网发送和接收数据。当网络发生故障时，同时又切到另一个网络发送和接收。由于网络故障的判断需要时间，从而导致在判断期间发送数据的大量丢失，比如不带重传机制的UDP传输。如果切换后，网络将未传输的数据重新发送，比如带重传机制的UDP传输和TCP传输，会导致接收方在短时间内处理大量数据，这些数据可能已经是接收方不关心的过时数据。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种空管自动化系统的双网热备冗余实现方法。

为了达到上述目的，本发明提供的空管自动化系统的双网热备冗余实现方法包括：第一步、建立网络硬件连接拓扑，第二步、在每台机器控制程序的应用层建立网络状态监控流程，第三步、在每台机器的网络监控流程中建立工作网切换控制流程，第四步、在每台机器的数据发送端建立冗余发送操作流程，第五步、在每台机器的接收端建立数据过滤控制流程，第六步、建立网络状态监控终端；其中：

第一步、建立网络硬件连接拓扑：建立双网热备冗余网络，该网络主要包括：多台机器A1、A2…An，交换机J1和交换机J2，主网L1和备网L2以及网络状态监控终端B；其中：

机器A1、A2…An为网络内部的多台计算机，每台机器都配置两块网卡，两块网卡分别通过主网L1和备网L2与交换机J1和交换机J2相连接；

交换机1和交换机2：为两个三层交换机，支持路由功能，且相互级联，实现主网L1和备网L2的互通；

网络状态监控终端B为专门用来监控主网L1和备网L2工作状态的计算机，其配置两块网卡，两块网卡分别通过主网L1和备网L2与交换机J1和交换机J2相连接；

第二步、在每台机器控制程序的应用层建立网络状态监控流程：网络状态监控流程能够通过主网L1和备网L2向对应的三层交换机发送ICMP请求报文，同时接收交换机的ICMP应答报文，如果机器的某个网络连续未接收ICMP应答报文或接收ICMP错误应答报文的个数超过设置的阈值时，判断出该机器的这个网络发生故障，发出网络故障告警通知；

第三步、在每台机器的网络监控流程中建立工作网切换控制流程：当网络发生故障或网络恢复正常时，工作网切换控制流程能够根据要求实施工作网的自动切换；

第四步、在每台机器的数据发送端建立冗余发送操作流程：发送端在数据发送前先对数据进行封装，添加数据编号和时间戳；然后通过工作网向接收端的主备网同时发送数据，实现发送数据的主备冗余；

第五步、在每台机器的接收端建立数据过滤控制流程：接收端从主备网同时接收数据，并通过数据的编号和时间戳过滤数据，保证只接收一份数据，避免数据的重收和漏收；

第六步、建立网络状态监控终端：设计网络状态监控终端接收和显示每台机器发送的流量信息及网络状态信息；网络管理员通过网络状态监控终端获得网络中主备网的负载状况和每台机器的网络状态；如果管理员发现某个网络所连接的交换机负载过重，通过网络状态监控终端发送网络切换命令，强制某台机器进行网络切换，实现网络的负载均衡。

在第二步中，所述的网络状态监控流程包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、判断是否退出网络监控流程的S201阶段：判断当前是否存在退出网络监控流程的指令，如果判断结果为“是”，则退出本流程；否则下一步进入S202阶段；

步骤二、定时发送ICMP请求报文的S202阶段：定时向每个网卡所对应的三层交换机发送ICMP请求报文，监控主网L1和备网L2的工作状态；