[发明专利]一种VxWorks系统下的多网卡双冗余装置及系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机网络领域，尤其涉及一种VxWorks系统下的多网卡双冗余装置及系统。

背景技术

随着网络技术的成熟，具有价格低廉、连接方便等优点的以太网已成为各种控制系统接口互连的主要媒介。它作为一种通用网络数据通信系统，在全球计算机网络领域已经得到了广泛的应用。同时，随着以太网的稳定性、抗干扰性和带宽问题的逐步改善，以太网正在大规模进入工业控制领域。用于工业过程控制、通信、航天器和导航系统中的网络不但要求信息传输速度快，抗干扰能力强，还要求网络具有高稳定性和高可靠性，在网络局部故障或受损时，全系统不至于瘫痪失效。

双冗余设计作为一种提高系统可靠性的有效方法，已经得到了广泛的应用。对于网络系统中的单个节点，常常需要对网卡进行双冗余备份，即每个节点都采用两个网络接口，两个网络接口间用两个集线器或交换机互连，当正常通信的网卡或线路出现故障时该节点能自动地切换到备份网卡进行通信。

VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(Real Time Operation System，RTOS)，是嵌入式开发环境的关键组成部分，具有良好的持续发展能力、高性能的内核、高可靠性和卓越的实时性，被广泛应用在通信、军事、航空、航天等精尖技术及实时性要求极高的领域中。VxWorks操作系统支持多网卡，但非双冗余设计，每块网卡都有独立的物理地址和IP地址，以独立的形式供应用系统使用。

理论上讲，双冗余网卡技术可以在开放系统互连参考模型(Open SystemInterconnection Reference Model，OSI)各层中实现，而且越在底层实现，检测和切换的速度越快，效果越好。

在应用层中实现双冗余设计，主要方法是在程序中发起任务，以查询的方式不断对当前工作网卡的工作状态进行判断，当判断出当前使用的网卡处于非正常状态时，将删除当前网卡的路由，在主机列表中删除当前主机名，并解除网卡与协议的绑定，然后进行备份网卡的配置，为备份网卡绑定协议，设置子网掩码和IP地址。在驱动层中实现双冗余设计，主要方法是在网卡的底层驱动中根据网卡的链路连接状态来交换默认网卡及备份网卡的句柄来实现双冗余切换，在软件上需要修改网卡底层的驱动代码，实现比较复杂，兼容性及可移植性较差。

因此，在应用层中实现双冗余网卡的方法比较简单，容易实现，但网卡的切换速度较慢，不利于网络的可靠性和实时性。在驱动层中实现双冗余设计切换速度较快，但需要对网卡的底层驱动修改较多，实现比较复杂，兼容性及可移植性较差。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种VxWorks系统下的多网卡双冗余装置，使得多网卡双冗余设计容易实现，切换速度快，具有良好的兼容性及可移植性。

本发明实施例是这样实现的，一种VxWorks系统下的多网卡双冗余装置，所述装置包括：

虚拟网卡，配置于MUX层与网卡驱动层之间，用于管理两个互为冗余的物理网卡，将链路连接良好的物理网卡句柄传递到网卡驱动层，使用链路连接良好的物理网卡收发数据；

链路监测单元，用于对物理网卡的链路连接状态进行监测，在链路切换条件满足时，输出链路切换通知；以及

链路切换单元，用于根据所述链路切换通知，将链路连接故障的物理网卡切换到链路连接良好的物理网卡；

所述虚拟网卡与其管理的两个互为冗余的物理网卡对外呈现相同的MAC地址和IP地址。

本发明实施例的另一目的在于提供一种网络数据通信系统，所述系统包括：

多个虚拟网卡，配置于MUX层与网卡驱动层之间，分别用于管理两个互为冗余的物理网卡，将链路连接良好的物理网卡句柄传递到网卡驱动层，使用链路连接良好的物理网卡收发数据；

多个与每个虚拟网卡对应的链路监测单元，用于对相应虚拟网卡所管理的物理网卡的链路连接状态进行监测，在链路切换条件满足时，输出链路切换通知；以及

多个与每个虚拟网卡对应的链路切换单元，用于根据所述链路切换通知，将相应虚拟网卡所管理的链路连接故障的物理网卡切换到链路连接良好的物理网卡；

所述每个虚拟网卡与其管理的两个互为冗余的物理网卡对外呈现相同的MAC地址和IP地址。

本发明实施例在VxWorks系统的MUX层与网卡驱动层之间配置一个虚拟网卡，利用虚拟网卡管理两个物理网卡，实现多网卡双冗余架构，并实现了多网卡双冗余机制，支持多种类型的体系结构及网卡，可以满足不同系统对双冗余功能的要求。

附图说明