VxWorks中主备数据一致性功能组件的设计与实现

　　1 引言

　　在电信、电力、国防等应用领域中，其所用设备必须确保有极高的可靠性。为了达到此目的，很多设备都采用主备用结构，当主用设备发生故障时，备用设备可马上接替主用工作，这就要求主用与备用数据要保持高度的一致性。vxWorks是在电信、电力、国防等应用领域中广泛使用的实时操作系统，它提供全开放的寻址空间，多任务内核(wind)，基于优先级进行任务调度，具有快的上下文切换和低的中断等待特点。但考察目前运行的基于vxWorks的系统，在实现主备用数据一致性方面，还没有一个优雅高效的方法。作者在开发国家863计划项目—“中国第三代移动通信系统”CDMA2000系统集成项目过程中，研究开发了一个主备数据一致性功能组件(下简称一致性组件)，可实现主备设备间内存数据的自动同步。一致性组件结合MOTOROLA PowerPC 系列RISC CPU的特点，并利用vxWorks操作系统的异常处理机制，使得主备数据的一致性操作自动化。

　　2 目前主备用系统的一致性解决方案及其不足

　　在目前的主备用系统中，为了保证主备之间数据一致性，代码多呈如下样式。

　　主用：

　　L1:修改数据

　　L2:将更新数据发送到备用

　　…

　　L1:修改数据

　　L2:将更新数据发送到备用

　　备用：

　　获取主用数据并进行数据同步

　　在上面的流程中，主用的L1语句是具体的业务逻辑处理代码，有可能触发数据更新操作(如赋值语句)。频繁的在业务逻辑处理中加入L2语句(为实现一致性功能)，导致整个代码显得凌乱，可读性不高;又因为主备系统常用于实时环境中，还经常需要获取更新数据的数值及其在物理内存中的位置(用于日志登记或标记更新页面)，而这些烦琐的底层操作极易产生错误。所以，非常需要一种简便高效的方法，可以将L2语句从L1语句间剥离出来，使程序员专注于业务逻辑的处理，同时也使程序代码清晰化。一致性组件解决了以上问题。

　　图一：主用端程序模块组成

　　3 一致性组件的整体结构设计

　　为了实现数据一致性操作的自动化，一致性组件由以下几个功能模块组成：

　　1) 初始化模块。用来启动组件功能，只在主用设备上运行。

　　2) 写操作监视功能模块。主要用来发现数据的更新操作，只在主用设备上运行。

　　3) 更新数据截取模块。主要用来提取更新数据，只在主用设备上运行。

　　4) 数据同步任务模块。用来进行主备用数据间的一致性同步，主备设备都要运行。