Резервированное серверное устройство
Изобретение относится к области информационных технологий, а именно к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении надежности работы сервера. Резервированное серверное устройство, содержащее процессорный модуль, модуль дисковой памяти, блок питания, а также включает установочную платформу, к которой посредством разъемов подключены, по меньшей мере, один модуль дисковой памяти и, по меньшей мере, два процессорных модуля, соединенные между собой и с модулями дисковой памяти, при этом один из процессорных модулей имеет статус основной, а другие процессорные модули имеют статус резервные, и статус процессорного модуля меняется посредством программного обеспечения, установленного на процессорном модуле, и процессорные модули выполнены с возможностью резервировать друг друга и передавать между собой с заданной частотой информационное сообщение о своем статусе и о своей работоспособности. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Заявляемое изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении отказоустойчивых серверных устройств различного назначения в структуре распределенного вычислительного комплекса, объединенного в локальную вычислительную сеть, для систем автоматизации, диспетчеризации и других систем.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В различных системах диспетчеризации и автоматизации для повышения надежности системы используется резервирование серверов. В таких схемах серверы могут работать независимо друг от друга, ведут независимый опрос нижнего уровня, каждый сервер имеет свою базу данных. В процессе работы системы ее встроенные механизмы контролируют наличие связи с контроллерами, модулями ввода/вывода и вспомогательными системами. В случае отказа одного сервера средства резервирования позволяют переключиться на второй сервер. При этом клиентские рабочие станции, подключенные к отказавшему серверу, также автоматически переводятся на работающий. С одной стороны, такой способ организации работы может показаться самым надежным, однако он имеет определенные технические особенности, в частности, все оборудование нижнего уровня должно позволять вести опрос несколькими серверами одновременно. Серверы ведут независимый опрос, поэтому данные с разных машин могут поступать в систему с разными метками времени, что значительно усложняет работу. Процедура синхронизации базы данных (БД) может привести к дублированию, а значит, искажению реальной картины, поэтому требует специальных методов проверки (принятия решения). Усложняется работа клиентов, поскольку становится неочевидным, к какому из равноправных серверов им следует обращаться.
Для решения указанных особенностей серверам присваиваются статусы основной и резервный. Они постоянно ведут обмен данными и контролируют статусы друг друга. Если резервный сервер не обнаруживает в сети сервера со статусом основной, то он меняет свой статус на основной. Сервер со статусом основной ведет опрос контроллеров, систем ввода вывода и другого оборудования и передает эти данные резервному с теми же метками времени, которые имеет сам. В результате оба сервера имеют идентичные данные с одинаковыми метками времени. Кроме того, основной сервер передает на резервный сервер данные, которые формируются в процессе управления, расчетов или вводятся операторами. Они должны быть синхронизированы между серверами для безударности переключения при отказе основного сервера. Клиенты по сети автоматически подключаются к серверу со статусом основной. Если такой сервер сломался, то клиенты после переключения резервного сервера в статус основной подключаются к нему.
Существенным для повышения надежности системы управления является время переключения с основного на резервный сервер при отказе первого. В этот промежуток времени операторы теряют контроль над объектом управления и над работой всей системы, а также не выполняется опрос контроллеров и систем ввода/вывода и не ведется архивирование опрашиваемых данных, что может быть критично, если будут пропущены события, которые могут привести к развитию аварии на управляемом объекте.
Наличие двух серверов со статусом основной в системе недопустимо по причинам, которые были указаны ранее. Поэтому резервный сервер должен надежно идентифицировать отказ основного сервера перед переключением своего статуса. Если это два отдельных компьютера в сети, то надежная идентификация отказа основного сервера может занять значительное время (по всем доступным сетевым адаптерам надо послать запросы и выждать тайм-ауты). При этом длительный промежуток времени определения отказа основного сервера может повлиять на безударность переключения и явиться причиной сбоев в работе всей системы управления и управляемого объекта. Для обеспечения полной безударности время переключения серверов должно быть меньше или сопоставимо с циклом опроса контроллеров и модулей ввода/вывода.
Кроме того, очень важным параметром с точки зрения надежности системы управления является скорость восстановления работоспособности вышедшего из строя сервера, поскольку в это время работающий сервер не имеет резерва и при его выходе из строя останавливается работа всей системы. Если сервер - это отдельный компьютер, установленный в стойку, то его извлечение и ремонт или замена на другой с настройкой и установкой нужного программного обеспечения займет довольно много времени.
Из уровня техники известно резервированное запоминающее устройство, описанное в патенте США №10,255,149, G06F 11/20, опубл. 09.04.2019. Оно включает первый порт; второй порт, отличный от первого порта; первое запоминающее устройство, подключенное к первому порту и второе запоминающее устройство, подключенное ко второму порту. Первое запоминающее устройство изменяет режим работы второго запоминающего устройства с режима ожидания на активный режим с использованием внутренней связи. На базе данного резервированного запоминающего устройства выполнен сервер.
Недостатком такого устройства можно считать отсутствие резервированного сервера, что снижает надежность устройства.
Из уровня техники также известно резервированное серверное устройство по патенту РФ №117199, G06F 15/16, опубл. 20.06.2012 (аналог заявляемого решения).
Резервированный сервер содержит блок общей памяти и два канала резервирования, каждый из которых включает ЭВМ, при этом блок общей памяти выполнен в виде двух резервированных модулей дисковой памяти, а ЭВМ связаны между собой через выделенные резервированные каналы межмашинного обмена и подключены через шины управления и соответствующие интерфейсы к каждому модулю дисковой памяти.
Недостатком такого сервера является наличие отдельных ЭВМ для каждого серверного устройства, а также обязательно общая дисковая память для обеих ЭВМ, что ограничивает надежность устройства.
Для преодоления недостатков систем и устройств, известных из уровня техники есть необходимость в надежном отказоустойчивом оборудовании, таком как резервированный сервер, который может быть реализован с использованием, по меньшей мере, двух процессорных модулей с возможностью их горячей замены, по меньшей мере, одного устройства дисковой памяти с возможностью горячей замены и по меньшей мере одного блока питания, выполненных в виде единого устройства.
Техническим результатом заявляемого изобретения является предоставление надежного сервера, обеспечивающего отказоустойчивость созданных с его применением систем различного назначения, в том числе систем автоматизации и диспетчеризации.
Технический результат достигается за счет резервированного серверного устройства, содержащего процессорный модуль, модуль дисковой памяти, блок питания, при этом оно включает установочную платформу, к которой посредством разъемов подключены, по меньшей мере, один модуль дисковой памяти и, по меньшей мере, два процессорных модуля, выполненные с возможностью резервировать друг друга с передачей информации о своей работоспособности, и соединенные между собой и модулями дисковой памяти посредством разъемов установочной платформы. Где один из процессорных модулей имеет статус основной, а другие процессорные модули имеют статус резервные, при этом статус процессорного модуля меняется посредством программного обеспечения, установленного на процессорном модуле.
В одном частном случае выполнения устройства каждый процессорный модуль может взаимодействовать, по меньшей мере, с одним модулем дисковой памяти, к которому у других процессорных модулей нет доступа. В другом частном случае выполнения устройства процессорный модуль может быть объединен с модулем дисковой памяти в единый модуль. На установочной платформе посредством разъемов может быть установлен, по меньшей мере, один коммуникационный модуль. При этом процессорный модуль и коммуникационный модуль могут быть обеспечены разъемами для подключения внешних устройств. Кроме того, внешние устройства могут быть подключены к установочной платформе посредством разъемов. Для взаимодействия с внешними устройствами процессорный и коммуникационный модули могут быть оборудованы радио интерфейсами: wi-fi, Bluetooth и др.
Модуль дисковой памяти содержит, по меньшей мере, один накопитель. Все модули, установленные на установочной платформе, а также накопители, могут быть выполнены с возможностью их горячей замены.
Для демонстрации своей работоспособности каждый процессорный модуль формирует, по меньшей мере, один аналоговый, дискретный, частотный или иной физический сигнал, который контролируется другими процессорными модулями либо каждый процессорный модуль, по выделенному для этого интерфейсу, инициативно или по запросу передает информационное сообщение остальным процессорным модулям.
Блок питания может быть установлен на установочной платформе посредством разъема или объединен с установочной платформой. Блок питания может быть выполнен с возможностью горячей замены.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Заявляемое техническое решение может быть проиллюстрировано следующими фигурами чертежей, где
на фиг. 1 представлена общая схема предпочтительного варианта выполнения резервированного серверного устройства;
на фиг. 2 представлена схема частного случая выполнения резервированного серверного устройства;
на фиг. 3 представлена схема частного случая примера реализации резервированного серверного устройства;
на фиг. 4 представлена схема еще одного частного случая примера реализации резервированного серверного устройства.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - установочная платформа (УП);
2 - процессорные модули (ПМ);
3 - модули дисковой памяти (ДМ);
4 - блоки питания (БП);
5 - разъемы интерфейсов связи с внешними устройствами;
6 - разъемы для подключения питания;
7 - установочный разъем для процессорного модуля 2 (ПМ);
8 - установочный разъем для модуля дисковой памяти 3 (ДМ);
9 - установочный разъем для блока питания 4(БП);
10 - коммуникационные модули (КМ);
11 - установочный разъем для коммуникационного модуля 10 (КМ);
12, 13, 14 - монитор, компьютерная клавиатура, компьютерная мышь;
15 - контроллер;
16 - компьютер клиента;
17 - модуль ввода/вывода;
18, 19, 20 - разъемы для подключения внешних устройств.
СУЩЕСТВО ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Указанный технический результат достигается благодаря разработке резервированного серверного устройства, имеющего несколько частных случаев выполнения.
Так в предпочтительном варианте выполнения, резервированное серверное устройство (фиг. 1) содержит установочную платформу 1 (УП), на которой посредством разъемов 7 установлены, по меньшей мере, два процессорных модуля 2 (ПМ), посредством разъемов 8 установлен, по меньшей мере, один модуль дисковой памяти 3 (ДМ) и посредством разъемов 9 установлен, по меньшей мере, один блок питания 4 (БП). На установочной платформе 1 также предусмотрены разъемы 5 для подключения внешних устройств, таких как компьютеры клиентов, контроллеры, модули и системы ввода/вывода, мониторы, компьютерные клавиатуры, манипуляторы (например, компьютерная мышь), принтеры и др., по проводным интерфейсам, таким как, например, Ethernet, ВОЛС, USB, HDMI, RS-232, RS-485 и другие. Данные с проводных интерфейсов через разъемы 5 установочной платформы 1 (УП) передаются на процессорные модули 2 (ПМ) через разъемы 7.
Имеется, как минимум, один разъем 6 для подключения питания.
Установочная платформа 1 (УП) может иметь крейтовое исполнение.
Один из установленных процессорных модулей 2 (ПМ) имеет статус основной, который в совокупности с другими модулями, входящими в серверное устройство, выполняет возложенные на серверное устройство вычислительные, коммуникационные, архивные и иные функции. Остальные процессорные модули 2 (ПМ) находятся в горячем резерве и имеют статус резервный, с возможностью контроля работоспособности и статуса остальных процессорных модулей 2 (ПМ), синхронизации данных с основным процессорным модулем 2 (ПМ) и возможностью переключения в статус основной при обнаружении отказа функционирования основного процессорного модуля 2 (ПМ). При отказе функционирования основного процессорного модуля 2 (ПМ) один из резервных процессорных модулей 2 (ПМ) переключается в статус основного. Принципы выбора резервного процессорного модуля 2 (ПМ) для назначения его основным при использовании трех и более процессорных модулей 2 (ПМ) в одном серверном устройстве могут быть разными. Например, приоритет по назначению основным может иметь процессорный модуль 2 (ПМ), установленный в тот или иной разъем 7 установочной платформы 1 (УП). В случае замены вышедшего из строя процессорного модуля 2 (основного или резервного) (ПМ) при работающем серверном устройстве, программное обеспечение вновь установленного процессорного модуля 2 (ПМ) может запросить у основного процессорного модуля 2 (ПМ) все необходимые для запуска задачи управления файлы, данные и настройки, выполнить запуск задачи управления и только после этого установить статус резервный у этого вновь установленного процессорного модуля 2 (ПМ).
Процессорные модули 2 (ПМ) могут отличаться друг от друга по своим характеристикам, например, типу и частоте процессора, объему ОЗУ и др., но при этом они обязательно должны иметь возможность выполнять возложенный на них набор функций. То есть, в статусе основной каждый из них мог бы выполнять набор функций, возложенных на данный резервированный сервер, а при статусе резервный мог бы выполнять функции по контролю работоспособности основного процессорного модуля и по синхронизации данных с ним.
Решение о присвоении или изменении статуса процессорных модулей 2 (ПМ) принимает программное обеспечение, установленное в них.
Для идентификации работоспособности процессорные модули 2 (ПМ) могут передавать друг другу информацию в виде физических сигналов, например, импульсов с заданной частотой (например, 1 кГц). Отсутствие импульсов в течение заданного времени (например, 100 мс) означает отказ данного процессорного модуля 2 (ПМ). Для формирования физических сигналов каждый процессорный модуль 2 (ПМ) должен иметь дискретный, аналоговый или иной выход, в зависимости от которого формируется тип сигнала. Кроме того, для контроля физических сигналов, формируемых другими процессорными модулями 2 (ПМ), каждый процессорный модуль 2 (ПМ) должен иметь физические входы, соответствующие типу выхода. Количество входов должно быть на единицу меньше числа процессорных модулей 2 (ПМ), устанавливаемых на установочной платформе 1 (УП). Физические сигналы от выхода одного процессорного модуля 2 (ПМ) ко входам остальных процессорных модулей 2 (ПМ) могут передаваться, например, через контакты на разъемах 7 установочной платформы 1 (УП), предназначенных для подключения процессорных модулей 2 (ПМ).
Другим способом передачи информации о работоспособности процессорных модулей (ПМ) может быть использование интерфейсов, например, Ethernet. В этом случае каждый процессорный модуль 2 (ПМ) может, например, посылать другим процессорным модулям 2 (ПМ) с заданной частотой информационное сообщение о своей работоспособности и своем статусе. Отсутствие нескольких таких сообщений подряд может восприниматься как выход из строя данного процессорного модуля 2. Важно чтобы используемый для передачи сообщений о работоспособности процессорных модулей 2 (ПМ) интерфейс применялся только для функций резервирования процессорных модулей 2 (ПМ) и не участвовал в обмене данными с внешними устройствами, чтобы работа внешних устройств никак не могда повлиять на резервирование. Это позволяет существенно сократить время для принятия решения о работоспособности процессорных модулей и обеспечить безударность переключения, тем самым обеспечить надежную работу устройства и всей системы, с которой он взаимодействует.
К установочной платформе 1 (УП) посредством разъемов 8 может быть подключен, по меньшей мере, один модуль дисковой памяти 3 (ДМ). Он предназначен для хранения архивов значений технологических параметров, получаемых от контроллеров, других компьютеров, модулей ввода/вывода, другого внешнего оборудования или заносимых оператором. Кроме того, на этот модуль дисковой памяти 3 (ДМ) могут сохраняться журналы событий и информационной безопасности, отчеты и другие документы и базы данных, которые может генерировать или использовать система управления, построенная на базе заявляемого резервированного серверного устройства. С этого модуля дисковой памяти 3 (ДМ) процессорные модули 2 (ПМ) могут считывать необходимые архивные, справочные и другие данные для их последующей обработки или передачи, подключенным к серверу компьютерам клиента.
Модули дисковой памяти 3 (ДМ) могут быть созданы на базе разных накопителей данных, например, магнитных дисков HDD, твердотельных дисков (SSD) или любых других накопителей. Каждый модуль дисковой памяти 3 (ДМ) должен содержать, по меньшей мере, один накопитель. При использовании в модуле дисковой памяти 3 (ДМ) двух и более накопителей, их память может использоваться либо как отдельные диски, либо как общее пространство для хранения данных, либо один из накопителей используется для резервного хранения данных других накопителей, например, модуль дисковой памяти 3 (ДМ) пишет все поступающие ему данные параллельно на два накопителя, что предотвращает потерю данных в случае отказа одного из накопителей.
Модули дисковой памяти 3 (ДМ) могут быть выполнены с возможностью их горячей замены, а также с возможностью горячей замены их накопителей, тем самым обеспечить надежную работу заявляемого устройства и всей системы, с которой они взаимодействует.
Если на установочную платформу 1 (УП) установлен только один модуль дисковой памяти 3 (ДП), то к нему обеспечивается доступ от всех установленных на установочной платформе 1 (УП) процессорных модулей 2 (ПМ).
В частном случае выполнения резервированного серверного устройства для каждого процессорного модуля 2 (ПМ) устанавливается, по меньшей мере, один модуль дисковой памяти 3 (ДМ), доступный только данному процессорному модулю 2 (ПМ). В этом случае, в конструкции установочной платформы 1 (УП) предусматривается, что каждый разъем 7 для процессорного модуля 2 (ПМ) соединен с одним конкретным (конкретными) разъемом (разъемами) 8 для модуля дисковой памяти 3 (ДМ). Процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом основной сохраняет данные на свой модуль дисковой памяти 3 (ДМ) и передает те же данные на другие процессорные модули 2 (ПМ), чтобы они сохраняли эти данные на соответствующие им модули дисковой памяти 3 (ДМ).
Еще в одном частном случае выполнения резервированного серверного устройства, может быть объединение процессорного модуля 2 (ПМ) и модуля дисковой памяти 3 (ДМ) в единый модуль. Такой подход имеет свои преимущества, поскольку упрощается конструкция установочной платформы 1 (УП), но не позволяет проводить независимую замену процессорного модуля 2 (ПМ) и модуля дисковой памяти 3 (ДМ) в случае отказа любого из них.
Еще в одном частном случае выполнения резервированного серверного устройства (см. фиг. 2) на установочную платформу 1 (УП) посредством разъемов 11 может быть установлен, по меньшей мере, один коммуникационный модуль 10 (КМ), обеспечивающий дополнительные возможности связи с внешним оборудованием и резервирование этих связей при установке двух и более коммуникационных модулей 10 (КМ). В этом случае коммуникационный модуль 10 (КМ) может соединяться с внешними устройствами, как через стандартные проводные интерфейсы посредством установленных на нем разъемов 5, так и через беспроводные интерфейсы. В качестве проводных интерфейсов могут использоваться такие как, например, Ethernet, ВОЛС, USB, HDMI, RS-232, RS-485 и другие, а в качестве беспроводных - Wi-fi, Bluetooth и другие. Для обмена данными между процессорными модулями 2 (ПМ) и коммуникационными модулями 10 (КМ) может использоваться любой интерфейс (например, Ethernet), обеспечивающий необходимую пропускную способность по обмену данными со всеми подключенными к коммуникационному модулю 10 (КМ) внешними устройствами. Соединение процессорных модулей 2 (ПМ) с коммуникационными модулями 10 (КМ) выполняется через их установочные разъемы 7 и 11 соответственно.
Процессорные модули 2 (ПМ) также могут быть оборудованы проводными и беспроводными интерфейсами для связи с внешним оборудованием. Для связи с внешним оборудованием через проводные интерфейсы процессорные модули 2 (ПМ) могут быть оборудованы разъемами 5.
В случае, когда каждому процессорному модулю 2 (ПМ) поставлен в соответствие один модуль дисковой памяти 3 (ДМ) или при объединении процессорного модуля 2 (ПМ) с модулем дисковой памяти 3 (ДМ) для синхронизации данных на модулях дисковой памяти 3 (ДМ) может использоваться либо внутренний интерфейс обеспечения резервирования, по которому передаются признаки состояния процессорного модуля 2 (ПМ), либо внешний проводной интерфейс через разъемы 5 на установочной платформе 1 (УП), процессорных модулях 2 (ПМ) или коммуникационных модулях 10 (КМ), либо беспроводной интерфейс процессорных модулей 2 (ПМ).
В состав резервированного серверного устройства входит, по меньшей мере, один блок питания 4 (БП). Он преобразует напряжение питания, например, 220 волы, в уровни напряжения, необходимые для работы всех установленных на установочной платформе 1 (УП) модулей, и обеспечивая каждому из них необходимую мощность. Эти напряжения подаются на процессорные модули 2 (ПМ), модули дисковой памяти 3 (ДМ) и коммуникационные модули 10 (КМ) через разъемы 7, 8, и 11 соответственно, посредством которых они подключены к установочной платформе 1 (УП).
Блок питания 4 (БП) может быть выполнен либо встроенным в установочную платформу 1 (УП), либо подключаемым к установочной платформе 1 (УП) посредством разъемов 9. Съемные блоки питания 4 (БП) выполняются таким образом, чтобы при наличии резервного блока питания 4 (БП) основной блок питания 4 (БП) можно было отключить от установочной платформы 1 (УП) не останавливая работы серверного устройства, обеспечивая тем самым их горячую замену.
Для подключения напряжения питания к установочной платформе 1 (УП) должен быть предусмотрен, как минимум, один разъем 6. Чтобы обеспечить резервирование подаваемого напряжения на установочной платформе 1 (УП) может быть предусмотрено более одного разъема питания 6. Напряжение с этих разъемов подается одновременно на все блоки питания 4 (БП), встроенные в установочную платформу (УП) или установленные на ней.
Указанные выше признаки обеспечивают различные варианты выполнения надежного резервированного серверного устройства, обеспечивающего отказоустойчивость созданных с его применением систем различного назначения, в том числе систем автоматизации и диспетчеризации.
Работа заявляемого резервированного серверного устройства может быть рассмотрена на неисчерпывающих примерах.
Пример 1
На фиг. 3 представлено схематическое изображение резервированного серверного устройства, состоящего из установочной платформы 1 (УП), двух процессорных модулей 2 (ПМ), двух модулей дисковой памяти 3 (ДМ) и двух блоков питания 4 (БП). Все перечисленные элементы устройства монтируются на установочную платформу 1 (УП) посредством соответствующих установочных разъемов. Процессорные модули 2 (ПМ), модули дисковой памяти 3 (ДМ) и блоки питания 4 (БП) выполнены с возможностью их горячей замены.
Каждый процессорный модуль 2 (ПМ) через установочные разъемы соединен с одним модулем дисковой памяти 3 (ДМ).
На установочной платформе 1 (УП) имеются четыре разъема 5 для подключения к сети Ethernet. Каждый процессорный модуль 2 (ПМ) через установочный разъем 7 соединен с двумя разъемами 5 Ethernet, при этом один из разъемов 5 используется для подключения к сети контроллеров 15, а второй разъем 5 используется для доступа к нему со стороны компьютера клиентов 16.
Кроме того, на установочной платформе 1 (УП) выполнен разъем 20 интерфейса RS-485, который подключен к обоим процессорным модулям 2 (ПМ) через их установочные разъемы 7 и используется для связи с модулями ввода/вывода 17. Опрос по RS-485 может вести только процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом основной.
Каждый процессорный модуль 2 (ПМ) имеет один разъем 18 HDMI для подключения монитора 12 и по меньшей мере, три разъема 19 USB для подключения компьютерной клавиатуры 13, компьютерной мыши 14 и других внешних устройств.
Также на установочной платформе 1 (УП) имеется разъем 6 для подключения к сети 220 вольт переменного тока. Напряжение с этого разъема 6 подается одновременно на оба блока питания 4 (БП) через установочные разъемы.
Каждый из двух блоков питания 4 (БП) работает независимо и может обеспечивать питание всех элементов резервированного серверного устройства через их установочные разъемы при неработающем втором блоке питания 4 (БП).
Процессорные модули 2 (ПМ) могут находиться в статусах основной и резервный. Причем статусы процессорных модулей 2 (ПМ) не, могут быть одинаковыми. Процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом основной получает данные от контроллеров 15 и модулей ввода/вывода 17 через интерфейсы Ethernet и RS-485, сохраняет полученные данные в базу данных на подключенный к нему через установочный разъем модуль дисковой памяти 3 (ДМ), передает полученные данные и данные, хранящиеся в базе данных модуля дисковой памяти 3 (ДМ), на компьютеры клиентов 16, подключенные к процессорному модулю 2 (ПМ) через интерфейс Ethernet, и процессорному модулю 2 (ПМ) со статусом резервный. Процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом резервный получает данные от процессорного модуля 2 (ПМ) со статусом основной и сохраняет их в базу данных на подключенный к нему модуль дисковой памяти 3 (ДМ). Для передачи данных между процессорными модулями 2 (ПМ) используется сеть Ethernet.
Для передачи информации о своей работоспособности каждый процессорный модуль 2 (ПМ) формирует один выходной дискретный сигнал типа TTL, который через установочные разъемы передается на другой процессорный модуль 2 (ПМ) и контролируется другим процессорным модулем 2 (ПМ) посредством дискретного входа. Программное обеспечение каждого процессорного модуля 2 (ПМ) формирует на выходном дискретном сигнале импульсы с частотой 1 кГц и контролирует наличие импульсов на дискретном входе процессорного модуля 2 (ПМ). Отсутствие импульсов в течение 100 мс считается признаком отказа работы процессорного модуля 2 (ПМ), который должен их формировать. Если отказал процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом основной, то процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом резервный переключает свой статус из резервного в основной. Если отказал процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом резервный, то никаких переключений не выполняется. Отказавший процессорный модуль 2 (ПМ) удаляют с установочной платформы 1 (УП) и заменяют его на исправный процессорный модуль 2 (ПМ), а информация об отказе работы процессорного модуля 2 (ПМ) передается на компьютеры клиентов 16 и фиксируется в базе данных модуля дисковой памяти 3 (ДМ) процессорного модуля 2 (ПМ) со статусом основного.
Пример 2
На фиг. 4 представлено схематическое изображение резервированного серверного устройства, состоящего из установочной платформы 1 (УП), выполненной в виде крейта, двух процессорных модулей 2 (ПМ), каждый из которых объединен с модулем дисковой памяти 3 (ДМ) в единый модуль, двух коммуникационных модулей 10 (КМ) и двух блоков питания 4 (БП). Все перечисленные элементы устройства монтируются в крейт 1 с помощью разъемов. Процессорные модули 2 (ПМ), объединенные с модулем дисковой памяти 3 (ДМ) в единый модуль, коммуникационные модули 10 (КМ) и блоки питания 4 (БП) выполнены с возможностью их горячей замены.
На установочной платформе (крейте) 1 (УП) имеются четыре разъема 5 для подключения к сети Ethernet. Коммуникационные модули 10 (КМ) взаимодействуют с процессорными модулями 2 (ПМ) посредством их установочных разъемов по интерфейсу Ethernet и обеспечивают четыре независимых порта Ethernet для подключения к разъемам 5. Благодаря указанному все четыре разъема 5 Ethernet являются равноценными с точки зрения взаимодействия с процессорными модулями 2 (ПМ). Два из четырех разъемов 5 используются для обеспечения резервированной связи с контроллерами 15, а другие два - для резервированной связи с компьютерами клиентов 16.
Коммуникационные модули 10 (КМ) резервируют работу друг друга. Соединение с разъемами 5 получает тот коммуникационный модуль, который находится в состоянии основной. Управление состоянием коммуникационных модулей 10 (КМ) выполняет процессорный модуль 2 (ПМ), который находится в статусе основной. Для этого он формирует два дискретных сигнала, по одному для каждого из коммуникационных модулей 10 (КМ). Через указанные сигналы выполняется переключение состояния коммуникационных модулей 10 (КМ).
Кроме того, на установочной платформе (крейте) 1(УП) имеется разъем 20 интерфейса RS-485. Этот разъем подключен к обоим процессорным модулям 2 (ПМ). Он обеспечивают связь с модулями ввода/вывода 17. Опрос по RS-485 может вести только процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом основной.
Каждый процессорный модуль 2 (ПМ) имеет один разъем 18 HDMI для подключения монитора 12 и три разъема 19 USB для подключения компьютерной клавиатуры 13, компьютерной мыши 14 и других внешних устройств.
Также на установочной платформе 1 (УП) имеется два разъема 6 для подключения к сети 220 вольт переменного тока. Напряжение от разъемов 6 подается на оба блока питания 4 (БП) через установочные разъемы. Это позволяет резервировать питание серверного устройства, подавая на разъемы 6 напряжение от разных фидеров.
Каждый из двух блоков питания 4 (БП) работает независимо и может обеспечивать питание всех элементов серверного устройства через их установочные разъемы при неработающем втором блоке питания 4 (БП).
Каждый процессорный модуль 2 (ПМ) имеет два интерфейса Ethernet. Один из них используется для связи с коммуникационными модулями 10 (КМ), а другой -для взаимодействия со вторым процессорным модулем 2 (ПМ). Подключение к этим интерфейсам выполняется через установочные разъемы.
Процессорные модули 2 (ПМ) могут находиться в статусах основной и резервный. Причем статусы процессорных модулей 2 (ПМ) не могут быть одинаковыми. Процессорный модуль 2 со статусом основной получает данные от контроллеров 15 и модулей ввода/вывода 17 через интерфейсы Ethernet и RS-485, сохраняет их в базу данных на встроенный в него модуль дисковой памяти 3 (ДМ), передает полученные данные от контроллеров 15 и модулей ввода/вывода 17 и данные из базы данных, хранящихся на модуле дисковой памяти 3 (ДМ), на компьютеры клиентов 16 и процессорному модулю 2 (ПМ) со статусом резервный по выделенному для взаимодействия процессорных модулей 2 (ПМ) интерфейсу Ethernet. Процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом резервный получает данные от процессорного модуля 2 (ПМ) со статусом основной и сохраняет их в базу данных на встроенный в него модуль дисковой памяти 3 (ДМ).
Для передачи информации о своей работоспособности каждый процессорный модуль 2 (ПМ) по интерфейсу Ethernet, предназначенному для взаимодействия со вторым процессорным модулем 2 (ПМ), с частотой 30 мс передает информационные сообщения. Программное обеспечение каждого процессорного модуля 2 (ПМ) контролирует наличие этих сообщений. Отсутствие трех таких сообщений подряд считается признаком отказа процессорного модуля. Если отказал процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом основной, то процессорный модуль 2 (ПМ) со статусом резервный переключает свой статус из резервного в основной. Если отказал процессорный модуль 2 (ПМ) в статусе резервный, то никаких переключений не выполняется. Отказавший процессорный модуль 2 (ПМ) удаляют с установочной платформы 1 (УП) и заменяют его на исправный процессорный модуль 2 (ПМ), а информация об отказе передается на компьютеры клиентов 16 и пишется в базу данных на модуль дисковой памяти 3 (ДМ), объединенный с процессорным модулем 2 (ПМ) со статусом основной.
Приведенные примеры не являются исчерпывающими, но они показывают, что заявляемое резервированное серверное устройство является надежным, обеспечивающим отказоустойчивость созданных с его применением систем различного назначения, в том числе систем автоматизации и диспетчеризации.
1. Резервированное серверное устройство, содержащее процессорный модуль, модуль дисковой памяти, блок питания, отличающееся тем, что оно включает установочную платформу, к которой посредством разъемов подключены, по меньшей мере, один модуль дисковой памяти и, по меньшей мере, два процессорных модуля, соединенные между собой и с модулями дисковой памяти посредством разъемов установочной платформы, где один из процессорных модулей имеет статус основной, а другие процессорные модули имеют статус резервные, при этом статус процессорного модуля меняется посредством программного обеспечения, установленного на процессорном модуле, и процессорные модули выполнены с возможностью резервировать друг друга и передавать между собой с заданной частотой информационное сообщение о своем статусе и о своей работоспособности в виде выходного физического сигнала или посредством выделенного интерфейса, которое контролируется другими процессорными модулями.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что процессорный модуль может взаимодействовать, по меньшей мере, с одним модулем дисковой памяти, к которому у других процессорных модулей нет доступа.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что процессорный модуль может быть объединен с, по меньшей мере, одним модулем дисковой памяти в единый модуль.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на установочной платформе посредством разъемов установлен, по меньшей мере, один коммуникационный модуль.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что процессорный модуль и коммуникационный модуль обеспечены разъемами для подключения внешних устройств.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внешние устройства подключены к установочной платформе посредством разъемов.
7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что для взаимодействия с внешними устройствами процессорный и коммуникационный модули могут быть оборудованы радио интерфейсами: wi-fi, Bluetooth и др.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модуль дисковой памяти содержит, по меньшей мере, один накопитель.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что накопитель выполнен с возможностью горячей замены.
10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модули, установленные на установочной платформе, выполнены с возможностью их горячей замены.
11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что физический сигнал, который формирует каждый процессорный модуль для демонстрации своей работоспособности, это, по меньшей мере, один аналоговый, дискретный, частотный или иной физический сигнал, который контролируется другими процессорными модулями.
12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок питания может быть установлен на установочной платформе посредством разъема или объединен с установочной платформой.
13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок питания выполнен с возможностью горячей замены.
