一种基于双机热备份的同步监听值守策略设计

提出一种基于双机热备份的设计方法，采用双机热备份主从工作模式，并通过一定的表决算法，模拟实现双机热备的全双工工作模式。从故障检测、控制表决、数据同步、监听值守等方面进行双机热备设计，在不增加硬件的基础上，尽可能地提高系统可靠性，保证系统的不间断运行。经验证，在主控计算机功能全部或部分失效时，备控计算机能够快速、“无缝”地进行功能控制。 【双机热备份技术详解】 双机热备份是一种常见的计算机系统冗余策略，旨在提高系统的稳定性和可用性，尤其在关键任务系统中至关重要。在航空航天领域，由于对系统可靠性的极高要求，双机热备份成为了确保任务连续性的有效手段。本文提出的同步监听值守策略就是基于这种需求设计的。 该策略采用的是双机热备份主从工作模式，即一台计算机（主控计算机）作为主用设备，另一台（备控计算机）作为备用设备，两者实时同步。在正常情况下，主控计算机执行所有的功能，备控计算机则处于待命状态，时刻准备在主控计算机发生故障时接管工作。这种模式的优点在于，当主控计算机出现问题时，备控计算机能够在短时间内无中断地接管，确保系统的连续运行。 为了实现这一目标，设计中涉及了四个关键方面：故障检测、控制表决、数据同步和监听值守。 故障检测是双机热备份的基础，通过软件自检测和心跳检测来监测系统的运行状态。自检测检查硬件和软件组件的健康状况，如CPU、I/O、内存和进程状态。心跳检测则通过双冗余机制，利用CAN总线和千兆以太网相互验证对方的状态。如果心跳询问失败，系统能够根据心跳状态判断是总线故障还是软件处理故障。 控制表决是决定主备控制权的关键步骤。当检测到故障时，故障处理机制会根据预设的流程进行操作，如故障关联、识别和定位，以便确定是否需要切换控制权。故障管理器会根据健康监控器报告的事件作出决策，输出相应的状态。 数据同步确保备控计算机始终拥有与主控计算机一致的信息，这样在主控计算机失效时，备控计算机才能立即接管并继续执行任务。这一过程通常通过实时复制数据和更新来实现，以达到近乎“无缝”的切换效果。 监听值守则是在系统运行期间，备控计算机持续监控主控计算机的状态，一旦发现异常，即可迅速响应。通过设置心跳询问和超时周期，可以及时发现并处理通信中断或其他异常情况。 这种基于双机热备份的同步监听值守策略在不增加额外硬件的情况下，提升了系统可靠性，降低了因单点故障导致的系统停机风险。对于那些要求高度可靠性和连续性的系统，如航空航天的综合CNI系统，这种设计是极具价值的。通过优化故障检测和控制表决机制，可以进一步增强系统的容错能力，确保在各种复杂环境下的稳定运行。