本发明公开了一种单板主备倒换的方法及装置，为了解决多个要求避免同时主用的功能单元和多个要求避免同时备用的功能单元的系统中无法实现主备倒换的问题，本发明公开的方法包括：将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态；将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态；将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态；将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态，正是由于按不同类型的功能模块依次倒换，使得在多个要求避免同时主用的功能单元和多个要求避免同时备用的功能单元的系统中可以实现主备倒换。
将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态，所述第一类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第一工作状态；将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态；其中，所述第一工作状态为主用和第二工作状态为备用，或所述第二工作状态为主用和第一工作状态为备用；
将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态，所述第二类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第二工作状态；将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态步骤前还包括：确定第一工作状态单板可进行倒换并发送第一倒换通知；
将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态具体为：
根据第一倒换通知将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态；
将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态具体为：
根据第一倒换通知将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态；
将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态步骤前还包括：
确定第二工作状态单板可进行倒换并发送第二倒换通知；
将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态具体为：
根据第二倒换通知将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态；
将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态具体为：
根据第二倒换通知将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定第一工作状态单板可进行倒换后，进行倒换屏蔽，禁止响应新的倒换请求。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态，将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态后还包括：将第一工作状态单板上第三类功能模块倒换为第二工作状态，将第二工作状态单板上第三类功能模块倒换为第一工作状态，所述第三类功能模块同时在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上处于第一工作状态或第二工作状态，或所述第三类功能模块在第一工作状态单板上处于第一工作状态，第二工作状态单板上处于第二工作状态，或所述第三类功能模块在第一工作状态单板上处于第二工作状态，第二工作状态单板上处于第一工作状态；
将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态，将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态后还包括：将第二工作状态单板上第三类功能模块倒换为第一工作状态，将第一工作状态单板上第三类功能模块倒换为第二工作状态。
第一倒换执行模块：用于将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态，所述第一类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第一工作状态，将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态；其中，所述第一工作状态为主用和第二工作状态为备用，或所述第二工作状态为主用和第一工作状态为备用；
第二倒换执行模块：用于将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态，所述第二类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第二工作状态，将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，第一倒换执行模块：用于将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态，所述第一类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第一工作状态，将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态，所述第一工作状态为主用和第二工作状态为备用，或所述第二工作状态为主用和第一工作状态为备用；
第二倒换执行模块：用于将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态，所述第二类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第二工作状态，将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：控制模块：用于确定第一工作状态单板可进行倒换并发送第一倒换通知，确定第二工作状态单板可进行倒换并发送第二倒换通知；
所述第一倒换执行模块：还用于根据第一倒换通知将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态，根据第一倒换通知将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态；
所述第二倒换执行模块：还用于根据第二倒换通知将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态，根据第二倒换通知将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，控制模块：用于确定第一工作状态单板可进行倒换后，进行倒换屏蔽，禁止响应新的倒换请求。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，第一倒换执行模块：还用于将第一工作状态单板上第三类功能模块倒换为第二工作状态，将第二工作状态单板上第三类功能模块倒换为第一工作状态，所述第三类功能模块同时在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上处于第一工作状态或第二工作状态，或所述第三类功能模块在第一工作状态单板上处于第一工作状态，第二工作状态单板上处于第二工作状态，或所述第三类功能模块在第一工作状态单板上处于第二工作状态，第二工作状态单板上处于第一工作状态；
第二倒换执行模块：还用于将第二工作状态单板上第三类功能模块倒换为第一工作状态，将第一工作状态单板上第三类功能模块倒换为第二工作状态。
一种单板主备倒换的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明属于通信技术领域，特别涉及一种单板主备倒换的方法及装置。
背景技术
[0002] 电信网络要求通讯设备能为用户提供高可靠性的不间断的服务，所以在通讯系统中，常采用冗余备份和负荷分担的办法来增强设备的可靠性。冗余备份是指采用多个相同功能的设备进行替换工作，特别是在主用设备出现故障或需要维护升级的情况下，备用设备接替主用设备继续工作，从而保证通讯系统的不中断运行。负荷分担也是基于类似的原理，利用多个设备的交替工作或协同工作，提高系统的可靠性。
[0003] 对于采用冗余备份的组件，必须提供主备倒换的机制以实现可靠性和可维护性的要求。常见的冗余备份和主备倒换技术有以下几种模式：1+1、1:1、1:N等。其中，1+1备份是指主备用单元同时工作，主用单元承担正常的工作，备用单元则要保持各功能模块和主用单元的一致性；在出现异常情况触发倒换时，由备用单元接替原主用单元的所有工作。而对于1:1和1:N备份，备用单元只是在主用单元出现故障后才开始工作。
[0004] 通常，一个复杂的电信设备包含了多个处理单元，这些单元需要协同工作，所以各单元之间需要通信，互相之间的连接关系也较为复杂多样。而采用主备保护的单板，通常都是和其他单板之间的连接关系较多，其地位是非常重要的。所以保护倒换机制一定要具备很高的可靠性，以便在倒换过程中做到对业务的损伤最小。根据倒换触发的原因不同，通常可以分为人工倒换、自动倒换、强制倒换等不同的种类。本发明对倒换的原因并不关注。
[0005] 目前对于单一功能的主备功能单元的保护倒换方法很多，图1给出了一种主备用单板倒换系统的典型结构包括：主用板和备用板，其中主用板包括：主用功能单元、主用控制单元和互连信号接口，备用板包括：备用功能单元、备用控制单元和互连信号接口。但是，当今的电信设备的复杂度也越来越高，有时基于某种考虑，系统设计者会将互相独立的多个功能单元集成在一块单板上。那么这块单板的主备倒换的要求将会比只有单一主用功能单元和单一备用功能单元的主备倒换要更高。
[0006] 对于一个包括多功能单元的单板主备倒换系统来讲，如果这些功能单元对主备状态的要求是相同的，例如都要求避免同时处于主用状态，但可以短期同时处于备用状态，那么问题还不大，可以要求主用板的所有功能单元先倒换到备用状态之后，再通知备用板将所有单元再倒换到主用状态即可。但是，如果这些功能单元在倒换过程中对主备状态的要求各不相同的话，情况将完全不同了。举例来讲，主备单板上的功能单元A要求不能有同时出现主用状态的时刻，否则将引起业务中断；但可以在短期内同时处于备用状态。例如以太网功能单元，如果同时出现主用状态的话，将引起成环的严重后果。目前大多数功能单元都是属于这一类情况。而功能单元B则要求，不能有同时出现备用状态的时刻，否则也会引起业务损伤；但可以在短期内同时处于主用状态；例如对于主备时钟单元而言，备用的时钟单元要抽取主用时钟单元的时钟，从而同步到主用时钟单元上面；如果两个都是备用状态，则互相抽时钟，将引起时钟失锁的严重后果。如果系统设计的要求是，将功能单元A和B集成在同一块单板上，还要求能够安全实现主备倒换，使用传统的倒换办法顾此失彼，显然不能满足要求。对于更加复杂的系统来说，例如包括多个要求避免同时主用的功能单元和多个要求避免同时备用的功能单元的系统，现有技术无法实现主备倒换。
发明内容
[0007] 为了解决在包括多个要求避免同时主用的功能单元和多个要求避免同时备用的功能单元的系统中，无法实现主备倒换的问题，本发明实施例提供了一种单板主备倒换的方法，包括：
[0008] 将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态，所述第一类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第一工作状态；
[0009] 将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态；
[0010] 将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态，所述第二类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第二工作状态；
[0011] 将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态。
[0012] 同时本发明实施例还提供一种单板主备倒换的装置，包括：
[0013] 第一倒换执行模块：用于将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态，所述第一类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第一工作状态，将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态；
[0014] 第二倒换执行模块：用于将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态，所述第二类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第二工作状态，将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态。
[0015] 由上述本发明提供的具体实施方案可以看出，正是由于按不同类型的功能模块依次倒换，使得在多个要求避免同时主用的功能单元和多个要求避免同时备用的功能单元的系统中可以实现主备倒换。
附图说明
[0016] 图1为现有技术中主备倒换系统结构图；
[0017] 图2为本发明提供的第一实施例中系统结构图；
[0018] 图3为本发明提供的第一实施例方法流程图；
[0019] 图4为本发明提供的第二实施例方法流程图；
[0020] 图5为本发明提供的第三实施例装置结构图。
具体实施方式
[0021] 为了解决在包括多个要求避免同时主用的功能单元和多个要求避免同时备用的功能单元的系统中，无法实现主备倒换，本发明提供的第一实施例是一种单板主备倒换的方法，采用该方法的主备倒换系统的组成单元见图2。作为完整系统来说，包含了主备两块单板，它们内部的结构完全相同，下面以其中一块单板为例对组成模块进行说明。
[0022] 控制模块MSC：由硬件单元构成，其作用是对倒换触发信号作出响应，完成预倒换处理，所谓预倒换处理就是指用于预判断倒换的条件是否具备，并提供初步处理后的控制信号给后级的执行模块；
[0023] 倒换执行模块：由软硬件单元共同构成，包括2个子模块，即控制不能同时主用的功能模块进行倒换的倒换执行模块A，控制不能同时主用的功能模块进行倒换的倒换执行模块B。
[0024] 功能模块：包括多个不同的功能模块a1，a2，...am，b1，b2，...bn，在图2中，将不能同时主用的功能模块a1，a2，...am划分为一类模块组a；将不能同时备用的功能模块b1，b2，...bn划分为一类模块组b；在实际应用中，最精简的实施例可以只有a1和b1。
[0025] 主备单板之间的互连信号接口：通常分为输入输出两组互连信号接口，为主备两块单板的控制模块MSC提供连接。
[0026] 采用本实施例的方法的主备倒换系统，在进行主备倒换前，主用板上的模块组a和模块组b都为主用，备用板上的模块组a和模块组b都为备用，倒换后，主用板上的模块组a和模块组b都为备用，备用板上的模块组a和模块组b都为主用，具体的倒换过程将分为以下步骤：
[0027] 1、主用板控制模块完成预倒换处理；
[0028] 2、主用板的模块组a倒换为备用；
[0029] 3、通知备用板，主用板的模块组a已完成倒换；
[0030] 4、备用板的控制模块完成预倒换处理；
[0031] 5、备用板的模块组a倒换为主用；
[0032] 6、备用板的模块组b倒换为主用；
[0033] 7、通知主用板，备用板的模块组b已完成倒换；
[0034] 8、主用板的模块组b倒换为备用；
[0035] 9、完成倒换过程。
[0036] 本实施例的方法流程如图3所示，包括：
[0037] 步骤101：主用单板M的控制模块对输入的触发消息作出反应，判断系统是否满足倒换条件，包括对端单板是否可以正常工作等，以提高系统的稳定性。如果不满足倒换条件，则在此处就将中止倒换过程；如果满足倒换条件，则将完成预倒换处理，并将生成的次级控制信号作为消息，通知倒换执行模块A。
[0038] 说明：在步骤101之前要进行倒换触发：当某个外部或内部触发条件发生变化时，触发倒换过程，触发消息先传入到控制模块，而且是由主用板M的控制模块首先启动倒换操作。当然也可以是由备用板的控制模块首先启动倒换操作。
[0039] 倒换预处理开始后，可以开启倒换屏蔽功能，保证倒换过程没有彻底完成之前，不再响应新的倒换请求。
[0040] 步骤102：在倒换执行模块A的处理之下，主用板M将完成不能同时为主用的功能模块的倒换，将a1，a2，...am依次或同时切换为备用状态，并在所有a1～am的功能模块都完成状态切换之后，产生下一级控制信号，送给控制模块。
[0041] 步骤103：控制模块将会把倒换执行模块A送来的信息，通过主备用单板间的互连信号接口，送给备用板S的控制模块，主用板的模块组a已倒换为备用。
[0042] 步骤104：备用板S的控制模块，将完成预倒换处理，并生成次级控制信号，通知备用板的倒换执行模块A。
[0043] 步骤105：在备用板S的倒换执行模块A控制下，备用板S的a1，a2，...am功能模块将依次切换为主用状态，并在所有这些功能模块完成状态切换后，产生下一级控制信号，送给控制模块。
[0044] 说明：在主用板M的a1，a2，...am切换为备用状态后，到备用板S的a1，a2，...am切换为主用状态之间的一段时间内，两块板的这些单元同时处于备用状态。
[0045] 步骤106：控制模块收到a1，a2，...am已经转为备用状态后，会发消息通知倒换执行模块B。倒换执行模块B会负责将备用板的b1，b2，...bn功能模块依次或同时转换为主用状态。并在所有这些功能模块都切换为主用状态之后，产生下一级控制信号，通知控制模块。
[0046] 步骤107：备用板S的控制模块收到b1，b2，...bn已切换为主用状态的消息后，将通过板间互连信号接口通知到对端单板(主用板M)的控制模块。至此，备用板S的所有功能模块已经初步完成状态切换，稳定在主用状态。
[0047] 步骤108：主用板M的控制模块将通知倒换执行模块B执行倒换。倒换执行模块B负责将b1，b2，...bn功能模块依次切换为备用状态，并在所有这些功能模块完成状态切换后，产生下一级控制信号，回送给预倒换控制模块。
[0048] 说明：在备用板S的b1，b2，...bn切换为主用状态后，到主用板M的b1，b2，...bn切换为备用状态之间的一段时间内，两块板的这些单元同时处于主用状态。
[0049] 步骤109：主用板M的控制模块根据回送的信号，判断倒换过程完成，将所有状态稳定下来，如果开启了倒换屏蔽机制的，应恢复到正常状态。
[0050] 对于倒换过程中出现的异常情况，可按下法处理：倒换执行到中间过程，发现当前的状态不能继续倒换下去，将会严格按照逆序执行的方式恢复到倒换之前的状态。
[0051] 对于更加复杂的系统，如果还包括了一些功能模块c1，c2，...cx，它们并没有主备状态的要求，例如功能模块c1c1，c2，...cx可以在主板和备板中同为主用状态或备用状态，或在主板中为主用状态，在备板中为备用状态，还可以是在主板中为备用状态，在备板中为主用状态。则可以有两种方式进行处理，一是按照倒换执行模块A的方式处理，二是按倒换执行模块B的方式处理。
[0052] 如果是按倒换执行模块A的方式处理，即按避免双主用的方式处理，则会在步骤102和105里，切换完成a1，a2，...am之后，继续切换c1，c2，...cx的主备状态即可。
[0053] 如果是按照倒换执行模块B的方式处理，即按避免双备用的方式处理，则会在步骤106和108里，在完成b1，b2，...bn的状态切换之后，继续切换c1，c2，...cX的主备状态即可。
[0054] 本方案的适用范围，包括最简单的两模块组成系统，乃至多模块组成的复杂系统，均可以保证安全实现主备倒换。只要按照功能要求的不同，将这些模块划分为避免双主用的模块组、避免双备用的模块组之后，就可按照本方案描述的方法，安全实现逐级倒换。
[0055] 当然也可以是由备用板的控制模块首先启动倒换操作，为此本发明提供第二实施例，方法流程如图4所示，包括：
[0056] 步骤201：备用板S的控制模块对输入的触发消息作出反应，判断系统是否满足倒换条件，包括对端单板是否可以正常工作等，以提高系统的稳定性。如果不满足倒换条件，则在此处就将中止倒换过程；如果满足倒换条件，则将完成倒换预处理即预倒换，并将生成的次级控制信号作为消息，通知倒换执行模块B。
[0057] 步骤202：倒换执行模块B会负责将备用板的b1，b2，...bn功能模块依次或同时转换为主用状态。并在所有这些功能模块都切换为主用状态之后，产生下一级控制信号，通知控制模块。
[0058] 步骤203：备用板S的控制模块收到b1，b2，...bn已切换为主用状态的消息后，将通过板间互连信号接口通知到对端单板(主用板M)的控制模块。
[0059] 步骤204：主用单板M的控制模块对输入的触发消息作出反应，判断系统是否满足倒换条件，包括对端单板是否可以正常工作等，以提高系统的稳定性。如果不满足倒换条件，则在此处就将中止倒换过程；如果满足倒换条件，则将完成倒换预处理即预倒换，并将生成的次级控制信号作为消息，通知倒换执行模块B。
[0060] 步骤205：主用板M的倒换执行模块B负责将b1，b2，...bn功能模块依次切换为备用状态，并在所有这些功能模块完成状态切换后，产生下一级控制信号，回送给预倒换控制模块。控制模块收到b1，b2，...bn已经转为备用状态后，会发消息通知倒换执行模块A。
[0061] 步骤206：在倒换执行模块A的处理之下，主用板M将完成不能同时为主用的功能模块的倒换，将a1，a2，...am依次或同时切换为备用状态，并在所有a1～am的功能模块都完成状态切换之后，产生下一级控制信号，送给控制模块。至此，主用板M的所有功能模块已经初步完成状态切换，稳定在备用状态。
[0062] 步骤207：控制模块将会把倒换执行模块A送来的信息，通过主备用单板间的互连信号接口，送给备用板S的控制模块，主用板的模块组a已倒换为备用。
[0063] 步骤208：在备用板S的倒换执行模块A控制下，备用板S的a1，a2，...am功能模块将依次切换为主用状态，并在所有这些功能模块完成状态切换后，产生下一级控制信号，送给控制模块。
[0064] 步骤209：备用板S的控制模块根据回送的信号，判断倒换过程完成，将所有状态稳定下来，如果开启了倒换屏蔽机制的，应恢复到正常状态。
[0065] 本发明提供的第三实施例是一种单板主备倒换的装置，如图5所示，包括：
[0066] 第一倒换执行模块301：用于将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态，所述第一类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第一工作状态，将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态；
[0067] 第二倒换执行模块302：用于将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态，所述第二类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第二工作状态，将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态。
[0068] 进一步，第一倒换执行模块301：用于将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态，所述第一类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第一工作状态，将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态，所述第一工作状态为主用、第二工作状态为备用，或所述第二工作状态为主用、第一工作状态为备用；
[0069] 第二倒换执行模块302：用于将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态，所述第二类功能模块在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上不能同时处于第二工作状态，将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态。
[0070] 进一步，还包括：
[0071] 控制模块303：用于确定第一工作状态单板可进行倒换并发送第一倒换通知，确定第二工作状态单板可进行倒换并发送第二倒换通知；
[0072] 第一倒换执行模块301：还用于根据第一倒换通知将第一工作状态单板上第一类功能模块倒换为第二工作状态，根据第一倒换通知将第二工作状态单板上第一类功能模块倒换为第一工作状态；
[0073] 第二倒换执行模块302：还用于根据第二倒换通知将第二工作状态单板上第二类功能模块倒换为第一工作状态，根据第二倒换通知将第一工作状态单板上第二类功能模块倒换为第二工作状态。
[0074] 进一步，控制模块303：用于确定第一工作状态单板可进行倒换后，进行倒换屏蔽，禁止响应新的倒换请求。
[0075] 进一步，第一倒换执行模块301：还用于将第一工作状态单板上第三类功能模块倒换为第二工作状态，将第二工作状态单板上第三类功能模块倒换为第一工作状态，所述第三类功能模块同时在第一工作状态单板上和第二工作状态单板上处于第一工作状态或第二工作状态，或所述第三类功能模块在第一工作状态单板上处于第一工作状态，第二工作状态单板上处于第二工作状态，或所述第三类功能模块在第一工作状态单板上处于第二工作状态，第二工作状态单板上处于第一工作状态
[0076] 第二倒换执行模块302：还用于将第二工作状态单板上第三类功能模块倒换为第一工作状态，将第一工作状态单板上第三类功能模块倒换为第二工作状态。
[0077] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
