專利名稱：即時無縫備援系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種備援系統(tǒng)。更詳細(xì)地說，是關(guān)于一種包含兩個以上的主機(jī)并隨機(jī)選擇一個主機(jī)為正常運(yùn)作狀態(tài)的即時無縫備援系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
任何系統(tǒng)運(yùn)作時，都會存在硬件失效的風(fēng)險，當(dāng)硬件失效時，原本正在系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)作的指令與操作，將會無法順利運(yùn)作，而影響系統(tǒng)功效。因此，為降低硬件失效風(fēng)險，一般作法是利用并聯(lián)備援硬件的架構(gòu)，從而在硬件失效時，使備援硬件繼續(xù)執(zhí)行操作。常見的備援系統(tǒng)架構(gòu)，包含多個主機(jī)，通常狀態(tài)下，所有主機(jī)同時運(yùn)作所有的指令與操作。在各主機(jī)間，具有一個判斷機(jī)制，當(dāng)這些主機(jī)產(chǎn)生的運(yùn)作結(jié)果相異時，該判斷機(jī)制判斷哪一個為正確結(jié)果，然后賦予產(chǎn)生正確結(jié)果的主機(jī)繼續(xù)保有執(zhí)行運(yùn)作的控制權(quán)。即發(fā)生錯誤的主機(jī)將被判斷為失效，且其控制權(quán)將被停止。此外上述備援系統(tǒng)，不外乎是硬件容錯系統(tǒng)搭配上軟件容錯系統(tǒng)，且該判斷機(jī)制要用來連接所有的主機(jī)，通常會十分復(fù)雜，才能構(gòu)成一個極佳的容錯系統(tǒng)。此類備援系統(tǒng)通常被應(yīng)用在需要極高的安全性以及機(jī)密性的領(lǐng)域，例如衛(wèi)星，導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)，潛艇，飛機(jī)，航天飛機(jī)等等，其成本相當(dāng)昂貴，而無法被應(yīng)用于一般的生產(chǎn)設(shè)備或控制儀器上。另一種常見的備援系統(tǒng)，包含兩個主機(jī)，且兩個主機(jī)運(yùn)行相同的所有指令與操作，為便于說明，將其中一個主機(jī)命名為主要主機(jī)，另外一個主機(jī)命名為備援主機(jī)。通常狀態(tài)下，主要主機(jī)與備援主機(jī)同時運(yùn)作所有的指令與操作。在主要主機(jī)與備援主機(jī)之間，具有一個判斷機(jī)制，例如兩個主機(jī)都連接到一個判斷模塊，與上述備援系統(tǒng)的運(yùn)作方式的不同之處，在于該判斷機(jī)制使主要主機(jī)具有優(yōu)先控制權(quán)；當(dāng)主要主機(jī)發(fā)生錯誤時，該判斷機(jī)制賦予備援主機(jī)優(yōu)先控制權(quán)。即具有優(yōu)先控制權(quán)的主機(jī)失效時，判斷機(jī)制將優(yōu)先控制權(quán)轉(zhuǎn)移到另一主機(jī)。上述備援系統(tǒng)至少需要兩個主機(jī)同時運(yùn)行，故常見的備援系統(tǒng)至少需要消耗兩個主機(jī)的硬件資源。且當(dāng)移除其中一個主機(jī)時，備援系統(tǒng)將無法工作，連帶使得另一主機(jī)也無法工作。因此無法任意增減備援系統(tǒng)中的硬件。這是由于常見的判斷機(jī)制以及容錯系統(tǒng)是針對整個系統(tǒng)來設(shè)計，所以具有不可分割性。由上述描述可知，現(xiàn)今依然缺少一個可以任意增減硬件，且仍然能保持系統(tǒng)運(yùn)作的備援系統(tǒng)，來提供給一般生產(chǎn)設(shè)備或控制儀器。因此，如何提供具有上述優(yōu)點的備援系統(tǒng)仍為目前業(yè)界亟待克服的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種即時無縫備援系統(tǒng)，包含兩個以上的主機(jī)并隨機(jī)選擇一個主機(jī)為正常運(yùn)作狀態(tài)。該即時無縫備援系統(tǒng)中的其他主機(jī)為待命狀態(tài)，且該正常運(yùn)作的主機(jī)可通過匯流排控制其他主機(jī)以及與其他主機(jī)連接的周邊硬件。一種即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于，包含二個以上的主機(jī)，所述主機(jī)通過至少一個匯流排互相連接；每個主機(jī)包含一個系統(tǒng)錯誤邏輯模塊，連接至其他主機(jī)的系統(tǒng)錯誤邏輯模塊，用以該備援系統(tǒng)啟動后隨機(jī)選擇一個主機(jī)為正常運(yùn)作狀態(tài)，判斷該主機(jī)的工作狀態(tài)并根據(jù)判斷結(jié)果決定是否轉(zhuǎn)移該主機(jī)的控制權(quán)；一個記憶體，用來儲存該主機(jī)的運(yùn)作資料；以及一個控制模塊，用來控制該主機(jī)的運(yùn)作；其中，所述處于正常運(yùn)作狀態(tài)的主機(jī)通過所述匯流排控制其他主機(jī)以及與其他主機(jī)連接的周邊硬件。所述系統(tǒng)錯誤邏輯模塊具有至少一個錯誤邏輯來源，用以判斷所述主機(jī)的工作狀態(tài)。所述錯誤邏輯來源包含主機(jī)內(nèi)部錯誤來源以及主機(jī)外部錯誤來源。所述錯誤邏輯來源包含無效控制碼、看守碼、系統(tǒng)重設(shè)、軟件控制信號、手動切換信號以及系統(tǒng)運(yùn)作信號。所述不同主機(jī)的系統(tǒng)錯誤邏輯模塊間以閂鎖邏輯方式互相連接。所述匯流排是全局匯流排或者標(biāo)準(zhǔn)匯流排。所述主機(jī)為是一個電腦系統(tǒng)、一個電腦主機(jī)、一個包含多個晶片的電路板或者一個系統(tǒng)的晶片模塊。 所述匯流排是三態(tài)匯流排。所述記憶體包含一個雙埠記憶模塊。所述記憶體包含一個單埠記憶模塊以及一個仲裁模塊，用以仲裁該單埠記憶模塊的存取優(yōu)先權(quán)。所述主機(jī)通過區(qū)域匯流排與周邊硬件連接。所述處于正常運(yùn)作狀態(tài)的主機(jī)的控制模塊，利用中央處理模式及/或直接內(nèi)存存取模式，通過匯流排控制其他主機(jī)以及與其他主機(jī)連接的周邊硬件。本實用新型具有即時無縫備援系統(tǒng)僅運(yùn)行主機(jī)的其中一個，且能夠任意增減備援系統(tǒng)中主機(jī)數(shù)量的優(yōu)點。

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本實用新型的限定。在附圖中圖I為即時無縫備援系統(tǒng)的第一實施例結(jié)構(gòu)圖；圖2為第一實施例中兩個系統(tǒng)錯誤邏輯模塊的連接示意圖；圖3為第一實施例中記憶模塊的示意圖；圖4為即時無縫備援系統(tǒng)的第二實施例結(jié)構(gòu)圖；圖5為即時無縫備援系統(tǒng)的第三實施例結(jié)構(gòu)圖。11...第一主機(jī)12...第二主機(jī)13...匯流排[0036]14..區(qū)域匯流排[0037]15..標(biāo)準(zhǔn)匯流排[0038]111..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0039]112..記憶模塊[0040]113..CPU[0041]114..周邊界面[0042]115..周邊硬件[0043]121..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0044]122..記憶模塊[0045]123..CPU[0046]311..仲裁模塊[0047]312..單埠記憶模塊[0048]41..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0049]42..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0050]43..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0051]44..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0052]45..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0053]401..或閘[0054]51..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0055]52..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0056]53..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0057]54..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊[0058]55..系統(tǒng)錯誤邏輯模塊
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施方式和附圖，對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本實用新型的示意性實施方式及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。圖I顯示了即時無縫備援系統(tǒng)的第一實施例，是包含兩個可以互相溝通的主機(jī)(host)所構(gòu)成的一個備援系統(tǒng)。當(dāng)其中一個主機(jī)發(fā)生異常時，另一主機(jī)可以取代該異常主機(jī)原來的運(yùn)作，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)作。在本實用新型中，主機(jī)是能執(zhí)行指令，且能與其他主機(jī)相互溝通的電子硬件。因此，可以是一個電腦系統(tǒng)、一個電腦主機(jī)、一個包含多個晶片的電路板或者僅為一個系統(tǒng)的晶片模塊。在第一個實施例中，該備援系統(tǒng)包含第一主機(jī)11和第二主機(jī)12,任何一個時刻,僅有其中一個主機(jī)處于運(yùn)作狀態(tài)，另一主機(jī)則處于待命狀態(tài)。該第一主機(jī)11包含一個系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111、一個記憶體(例如記憶模塊112)及一個控制模塊(例如CPU 113)。而該第二主機(jī)12包含一個系統(tǒng)錯誤邏輯模塊121、一個記憶體(例如記憶模塊122)及一個控制模塊(例如CPU 123)。本實施例顯示了通過中央處理模式執(zhí)行指令的主機(jī)，在其他情況下，備援系統(tǒng)也可以包含直接內(nèi)存存取器(direct memory access, DMA)的主機(jī),通過直接內(nèi)存存取模式來執(zhí)行指令。系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111與系統(tǒng)錯誤邏輯模塊121通過匯流排13互相連接，匯流排13主要提供硬件間的連接。因此，該匯流排13可以是全局匯流排(global bus)或者標(biāo)準(zhǔn)匯流排(standard bus)或者其他系統(tǒng)定義可互相連接傳遞數(shù)據(jù)的匯流排。一般而言全局匯流排可為PCI、ISA、UART, parallel port格式或任何匯流排格式，而標(biāo)準(zhǔn)匯流排則可為PCI、ISA格式或其他標(biāo)準(zhǔn)匯流排格式。記憶模塊112、122用來儲存主機(jī)的運(yùn)作資料。該記憶模塊112、122可以是內(nèi)部記憶體，例如RAM或者其他可以儲存資料的記憶模塊，也可以是外部記憶體。在本實施例中，記憶模塊112是一個內(nèi)部記憶體，而記憶模塊122是一個外部記憶體。CPU 113,123則用來控制各自主機(jī)的運(yùn)作，例如在本實施例中CPU 113通過周邊界面114連接區(qū)域匯流排(local bus) 14，再與周邊硬件115連結(jié)。同時，CPU 113與CPU123在運(yùn)作狀態(tài)時，可通過標(biāo)準(zhǔn)匯流排15控制處于待命狀態(tài)的另一個主機(jī)。系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111與系統(tǒng)錯誤邏輯模塊121是用來確保該備援系統(tǒng)啟動后可隨機(jī)選擇第一主機(jī)11或第二主機(jī)12為正常運(yùn)作狀態(tài)；并判斷所屬主機(jī)的工作狀態(tài)，同時根據(jù)判斷結(jié)果決定是否轉(zhuǎn)移該主機(jī)的控制權(quán)。以系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111為例，其接收多個錯誤邏輯來源(fail source)來判斷第一主機(jī)11的工作狀態(tài)。錯誤邏輯來源可分為主機(jī)內(nèi)部錯誤來源(internal fail source)以及主機(jī)外部錯誤來源(external fail source)。圖2是系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111與112的連接示意圖。以系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111為例，內(nèi)部錯誤來源包含無效控制碼(invalid opcode)21、看守碼(watchdog) 22、軟件控制信號(software control signal) 23 與系統(tǒng)運(yùn)作信號(system — B active — in signal) 24 而,外部錯誤來源包含系統(tǒng)重設(shè)25與手動切換信號(manual switch signal) 26。本實施例中，系統(tǒng)錯誤邏輯模塊112包含與系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111相同的錯誤邏輯來源，故不再贅述。圖2顯示的連接示意圖是一個閂鎖邏輯(latch — up logic))的連接方式，以下舉例說明系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111與112的運(yùn)作。其中系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111或112是利用一個或非門(NOR gate)來實現(xiàn)。以系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111為例，其包含一個或非門211，具有六個輸入端，分別接收上述六個錯誤邏輯來源。當(dāng)任何一個錯誤邏輯來源顯示為邏輯高位(logic HIGH)時，則系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111的輸出信號201會輸出邏輯低位(logicLOW)，代表系統(tǒng)錯誤，即第一主機(jī)11無法正常運(yùn)作，需將系統(tǒng)控制權(quán)轉(zhuǎn)移到第二主機(jī)12。同時系統(tǒng)錯誤邏輯模塊111輸出一個三態(tài)使能(tri — state enable)信號202至標(biāo)準(zhǔn)匯流排15與第一主機(jī)11的相連部分，將標(biāo)準(zhǔn)匯流排15與第一主機(jī)11之間的連接關(guān)系變?yōu)槿龖B(tài)狀態(tài)，即第一主機(jī)11僅能接受由標(biāo)準(zhǔn)匯流排15所傳輸?shù)男盘?，而無法通過標(biāo)準(zhǔn)匯流排15傳遞信號。圖I中，該三態(tài)使能信號202也會輸出到周邊界面114，將區(qū)域匯流排14與第一主機(jī)11之間的連接關(guān)系變?yōu)槿龖B(tài)狀態(tài)。此時通過閂鎖邏輯運(yùn)行，系統(tǒng)錯誤邏輯模塊112可保持正常運(yùn)作狀態(tài)，同時第二主機(jī)12可通過標(biāo)準(zhǔn)匯流排15,利用中央處理模式及/或直接內(nèi)存存取(direct memoryaccess, DMA)模式控制第一主機(jī)11，以及與第一主機(jī)11連結(jié)的周邊硬件或者第一主機(jī)11內(nèi)部的硬件，例如記憶模塊112。系統(tǒng)錯誤邏輯模塊也可利用與非門(NAND gate)來實現(xiàn)，并不會影響兩系統(tǒng)錯誤邏輯模塊連接所形成的閂鎖邏輯的運(yùn)行。在本實施例中，當(dāng)?shù)谝恢鳈C(jī)11因為錯誤邏輯而由運(yùn)作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇鼱顟B(tài)時，由于錯誤來源包含系統(tǒng)重設(shè)25與手動切換信號26，因此可通過重新設(shè)定系統(tǒng)或者手動強(qiáng)制切換的操作，改變第一主機(jī)11的待命狀態(tài)，而重新恢復(fù)為運(yùn)作狀態(tài)。由于閂鎖邏輯僅會使其中一個系統(tǒng)錯誤邏輯模塊輸出邏輯高位，因此當(dāng)系統(tǒng)啟動時，可隨機(jī)選擇第一主機(jī)11或第二主機(jī)12為正常運(yùn)作狀態(tài)。圖3進(jìn)一步解釋了記憶模塊112。在本實施例中，該記憶模塊112可包含一個仲裁模塊311以及一個單埠記憶模塊312。由于單埠記憶模塊312在同一時間僅能接受一個存取信號控制，當(dāng)主機(jī)11處于待命狀態(tài)時，單埠記憶模塊312可能接收來自第一主機(jī)11的內(nèi)部存取信號301，以及來自第二主機(jī)12的外部存取信號302，要求存取儲存于內(nèi)部的數(shù)據(jù)。此時存取信號均須先經(jīng)過仲裁模塊311仲裁，以決定存取信號301與存取信號302對單埠記憶模塊312的存取優(yōu)先權(quán)。同理，記憶模塊122也可包含一個單埠記憶模塊以及一個仲裁模塊。記憶模塊112也可以是一個雙埠記憶模塊，這樣，第一主機(jī)11和第二主機(jī)12可同時對記憶模塊112進(jìn)行存取操作。本實用新型的第二個實施例，是一個備援系統(tǒng)，包含五個主機(jī)。圖4顯示了五個主機(jī)的系統(tǒng)錯誤邏輯模塊間的邏輯連接關(guān)系。其中系統(tǒng)錯誤邏輯模塊41、42、43、44及45利用五個或門(OR gate)相互連接，每一個或門具有四個輸入端。以或門401為例，其四個輸入端分別接收除了系統(tǒng)錯誤邏輯模塊42以外的每一個系統(tǒng)錯誤邏輯模塊的輸出信號，而后將或門401的輸出信號輸出到系統(tǒng)錯誤邏輯模塊42。依此類推，使每一個系統(tǒng)錯誤邏輯模塊僅接收一個由外部進(jìn)來的錯誤邏輯來源，也就是等同于兩個主機(jī)對接的效果。同理，當(dāng)N個主機(jī)相連，且N大于3時，這些主機(jī)需要通過N個或門互相連接，其中每個或門具有(N — I)個輸入端，連接方式實質(zhì)上相同于圖4所示方式。本實用新型的第三實施例，是一個備援系統(tǒng)，包含五個主機(jī)。圖5顯示五個主機(jī)的系統(tǒng)錯誤邏輯模塊51、52、53、54及55之間的邏輯連接關(guān)系。本實施例中不需要額外的邏輯門，直接將每一個主機(jī)的系統(tǒng)錯誤邏輯模塊的輸出互相連接，同時所有主機(jī)均通過共用的匯流排互相連接，使每一個主機(jī)都可接收所有主機(jī)的系統(tǒng)錯誤信號，同樣地可以實現(xiàn)如同兩個主機(jī)對接時的所有功能。同理，當(dāng)N個主機(jī)相連時，這些主機(jī)也可直接通過系統(tǒng)錯誤邏輯模塊的輸出互相連接。第二實施例于第三實施例的主機(jī)與系統(tǒng)錯誤邏輯模塊相同于第一實施例中所描述的主機(jī)與系統(tǒng)錯誤邏輯模塊，在此不再贅述。由上述可知，本實用新型具有備援系統(tǒng)僅運(yùn)行其中一個主機(jī)，且能夠任意增減備援系統(tǒng)中主機(jī)數(shù)量的優(yōu)點。上述實施例只是舉例說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此項技術(shù)的人員均可在不違背本實用新型的技術(shù)原理和思想的情況下，對上述實施例進(jìn)行修改及變化。因此本實用新型的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)如前所述的權(quán)利要求所列。
權(quán)利要求1.一種即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于，包含二個以上的主機(jī)，所述主機(jī)通過至少一個匯流排互相連接；每個主機(jī)包含一個系統(tǒng)錯誤邏輯模塊，連接至其他主機(jī)的系統(tǒng)錯誤邏輯模塊，用以該備援系統(tǒng)啟動后隨機(jī)選擇一個主機(jī)為正常運(yùn)作狀態(tài)，判斷該主機(jī)的工作狀態(tài)并根據(jù)判斷結(jié)果決定是否轉(zhuǎn)移該主機(jī)的控制權(quán)；一個記憶體，用來儲存該主機(jī)的運(yùn)作資料；以及一個控制模塊，用來控制該主機(jī)的運(yùn)作；其中，所述處于正常運(yùn)作狀態(tài)的主機(jī)通過所述匯流排控制其他主機(jī)以及與其他主機(jī)連接的周邊硬件。
2.如權(quán)利要求I所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)錯誤邏輯模塊具有至少一個錯誤邏輯來源，用以判斷所述主機(jī)的工作狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述錯誤邏輯來源包含主機(jī)內(nèi)部錯誤來源以及主機(jī)外部錯誤來源。
4.如權(quán)利要求2所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述錯誤邏輯來源包含無效控制碼、看守碼、系統(tǒng)重設(shè)、軟件控制信號、手動切換信號以及系統(tǒng)運(yùn)作信號。
5.如權(quán)利要求I所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述不同主機(jī)的系統(tǒng)錯誤邏輯模塊間以閂鎖邏輯方式互相連接。
6.如權(quán)利要求I所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述匯流排是全局匯流排或者標(biāo)準(zhǔn)匯流排。
7.如權(quán)利要求I所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述主機(jī)為是一個電腦系統(tǒng)、一個電腦主機(jī)、一個包含多個晶片的電路板或者一個系統(tǒng)的晶片模塊。
8.如權(quán)利要求I所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述匯流排是三態(tài)匯流排。
9.如權(quán)利要求I所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述記憶體包含一個雙埠記憶豐吳塊。
10.如權(quán)利要求I所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述記憶體包含一個單埠記憶模塊以及一個仲裁模塊，用以仲裁該單埠記憶模塊的存取優(yōu)先權(quán)。
11.如權(quán)利要求I所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述主機(jī)通過區(qū)域匯流排與周邊硬件連接。
12.如權(quán)利要求I所述的即時無縫備援系統(tǒng)，其特征在于所述處于正常運(yùn)作狀態(tài)的主機(jī)的控制模塊，利用中央處理模式及/或直接內(nèi)存存取模式，通過匯流排控制其他主機(jī)以及與其他主機(jī)連接的周邊硬件。
專利摘要本實用新型是一種備援系統(tǒng)，包含二個以上主機(jī)并隨機(jī)選擇一個主機(jī)為正常運(yùn)行狀態(tài)。該備援系統(tǒng)中的其他主機(jī)為待命狀態(tài)，且正常運(yùn)作的主機(jī)可通過匯流排控制其他主機(jī)以及與其他主機(jī)連接的周邊硬件。本實用新型具有備援系統(tǒng)僅運(yùn)行其中一個主機(jī)，且能夠任意增減備援系統(tǒng)中主機(jī)數(shù)量的優(yōu)點。
文檔編號G06F11/07GK202748776SQ201220329419
公開日2013年2月20日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月9日
發(fā)明者楊美饒, 邱偉宏 申請人:海南芯力高新技術(shù)有限公司