基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，屬于服務(wù)器安全【技術(shù)領(lǐng)域】。系統(tǒng)包括下位機(jī)和上位機(jī)，其中，下位機(jī)包括數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、溫度傳感器、電網(wǎng)電壓傳感器和繼電器組，溫度傳感器、電網(wǎng)電壓傳感器連接在數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)上，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)與繼電器組相連，繼電器組采用UPS電源供電。上位機(jī)由服務(wù)器集群運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)組成，下位機(jī)由一臺(tái)IBM?server組成，上、下位機(jī)之間通過(guò)RS-232總線相連，與服務(wù)器集群之間通過(guò)以太網(wǎng)相連。本發(fā)明可以達(dá)到保護(hù)服務(wù)器數(shù)據(jù)及設(shè)備安全的目的，同時(shí)大大減輕技術(shù)管理人員的工作負(fù)擔(dān)。
【專利說(shuō)明】基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，屬于服務(wù)器安全【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在高校的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理是由服務(wù)器集群來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于教學(xué)和科研的需要，要求這種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是全天候的，即全年365天每天24小時(shí)不間斷服務(wù)。為此，服務(wù)器集群也必須全天候工作，而且要保障設(shè)備無(wú)故障、連續(xù)可靠運(yùn)行。如何保障服務(wù)器集群連續(xù)、可靠運(yùn)行除設(shè)備本身的因素外，運(yùn)行環(huán)境至關(guān)重要。運(yùn)行環(huán)境中最重要的兩個(gè)因素是電網(wǎng)供電和環(huán)境溫度，因?yàn)楫惓Ｍｋ姇?huì)造成服務(wù)器數(shù)據(jù)丟失，而高溫會(huì)使服務(wù)器設(shè)備癱瘓或損壞。因此，幾乎在所有的服務(wù)器集群的運(yùn)行環(huán)境中，大功率UPS電源和精密制冷空調(diào)是必須的配套設(shè)備。
[0003]但在實(shí)際應(yīng)用中，一些突發(fā)因素仍然會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)據(jù)丟失甚至造成設(shè)備損壞。根據(jù)對(duì)西北農(nóng)林科技大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心服務(wù)器集群10多年的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，概率最高的兩個(gè)因素是電網(wǎng)異常停電和空調(diào)故障。這里要特別強(qiáng)調(diào)一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)，因?yàn)榭照{(diào)是感性負(fù)載，UPS電源不能給感性負(fù)責(zé)提供電力，也就是當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，空調(diào)也會(huì)停止工作。因此，當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，雖然服務(wù)器集群有UPS供電仍能正常工作，但由于空調(diào)停止工作，服務(wù)器集群自身工作所產(chǎn)生的熱量使運(yùn)行環(huán)境的溫度會(huì)越來(lái)越高，高溫最終會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器癱瘓，并引起數(shù)據(jù)丟失甚至造成設(shè)備損壞。
[0004]因此，當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)異常停電、空調(diào)故障時(shí)，如何保護(hù)服務(wù)器設(shè)備，需要重點(diǎn)予以關(guān)注。目前市場(chǎng)上成熟的技術(shù)和產(chǎn)品是基于GSM的短信報(bào)警系統(tǒng)，即當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定的上限值時(shí)，將環(huán)境溫度以手機(jī)短信形式發(fā)給技術(shù)管理者，以便管理人員能及時(shí)地處置問(wèn)題。但在長(zhǎng)期的應(yīng)用中，也發(fā)現(xiàn)了其存在一些弊端，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
[0005]①在晚上一些時(shí)段，即使報(bào)警短信發(fā)給技術(shù)管理人員，但由于大家都在熟睡，短信可能被忽略。
[0006]②遇到雙休日、節(jié)假日，技術(shù)管理人員可能遠(yuǎn)離設(shè)備所在地，當(dāng)收到報(bào)警短信時(shí)，問(wèn)題很難及時(shí)處置。特別是在高校的寒、暑假期間，這種問(wèn)題表現(xiàn)得最為突出。
[0007]③短信報(bào)警方式實(shí)質(zhì)上是“無(wú)線報(bào)警技術(shù)+人力保障”的技術(shù)管理模式，這種管理方式本身就存在漏洞。因?yàn)閷?duì)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心而言，服務(wù)器集群的規(guī)模相對(duì)較小(幾十臺(tái)服務(wù)器)，因此往往不安排技術(shù)管理人員24小時(shí)值班，所以“人力保障”本身就存在不確定性和響應(yīng)效率低下的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
[0008]④可能造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。一般情況下，計(jì)算機(jī)服務(wù)器與交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都集中安裝在中心機(jī)房，而且這些設(shè)備價(jià)值比較高，一旦出現(xiàn)以上異常情況，如果處置不及時(shí)而造成設(shè)備損壞，其損失往往較大。我們自己就曾因此造成了一臺(tái)價(jià)值12萬(wàn)元的防火墻設(shè)備損壞，其原因是雷雨天導(dǎo)致半夜突然停電，而高溫報(bào)警的短信未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
[0009]以上問(wèn)題是基于GSM的短信報(bào)警技術(shù)本身無(wú)法解決的。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)服務(wù)器集群的運(yùn)行環(huán)境參數(shù)(電網(wǎng)電壓、環(huán)境溫度)，當(dāng)環(huán)境參數(shù)異常并達(dá)到設(shè)定的上限值時(shí)，在保證服務(wù)器數(shù)據(jù)安全的情況下，自動(dòng)停止服務(wù)器集群的運(yùn)行，防止高溫?fù)p壞設(shè)備；當(dāng)環(huán)境參數(shù)恢復(fù)正常時(shí)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟服務(wù)器集群，恢復(fù)服務(wù)器集群的服務(wù)功能。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
[0012]一種基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，包括下位機(jī)和上位機(jī)，其中，下位機(jī)包括數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、溫度傳感器、電網(wǎng)電壓傳感器和繼電器組，溫度傳感器、電網(wǎng)電壓傳感器連接在數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)上，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)與繼電器組相連。上位機(jī)由服務(wù)器集群運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)組成，上位機(jī)由一臺(tái)IBM server組成，與下位機(jī)之間通過(guò)RS-232總線相連，與服務(wù)器集群之間通過(guò)以太網(wǎng)相連。上、下位機(jī)采用UPS電源供電。
[0013]下位機(jī)的功能可以使用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合傳感器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其各部分功能電路如下:
[0014]①數(shù)據(jù)采集與控制電路:選擇美國(guó)Silicon Laboratories公司的C8051F340來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制。C8051F340使用Silicon Labs的專利CIP-51微控制器內(nèi)核，具有片內(nèi)上電復(fù)位、電壓調(diào)整器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器等功能電路，是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。CIP-51采用流水線結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的8051結(jié)構(gòu)相比指令執(zhí)行速度有很大的提高。FLASH存儲(chǔ)器具有在系統(tǒng)重新編程能力，用戶軟件能對(duì)所有外設(shè)進(jìn)行完全控制。
[0015]②電網(wǎng)電壓采集電路:使用直流穩(wěn)壓電源作為電網(wǎng)電壓傳感器，即可對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用DC+5V穩(wěn)壓電源。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)電壓檢測(cè)端的測(cè)試，即可判斷電網(wǎng)供電是否正常。
[0016]③溫度檢測(cè)電路:通過(guò)對(duì)環(huán)境溫度的檢測(cè)來(lái)判斷空調(diào)是否正常工作，環(huán)境溫度可通過(guò)溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的DS18B20作為溫度傳感器。
[0017]④繼電器組控制電路:繼電器組的主要功能是接受C8051F340單片機(jī)發(fā)出的命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器供電的控制。
[0018]該發(fā)明中，上位機(jī)通過(guò)運(yùn)行設(shè)計(jì)的服務(wù)器自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的分析，并當(dāng)環(huán)境參數(shù)異常并達(dá)到設(shè)定的閥值時(shí)，通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送控制命令，關(guān)閉服務(wù)器集群，當(dāng)服務(wù)器集群關(guān)閉后，再通過(guò)控制下位機(jī)切斷服務(wù)器的供電電源；當(dāng)環(huán)境參數(shù)恢復(fù)正常時(shí)，開啟服務(wù)器并恢復(fù)其正常的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。從而達(dá)到自動(dòng)保護(hù)服務(wù)器集群及自動(dòng)管理的目的。
[0019]該發(fā)明的有益效果在于:在服務(wù)器集群的管理中，由于空調(diào)故障、電網(wǎng)停電等突發(fā)因素不可避免，而這些因素可能造成服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓甚至設(shè)備損壞，嚴(yán)重影響服務(wù)器的安全可靠運(yùn)行。再者，由于服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的核心位置，且設(shè)備價(jià)值較高，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不但損失大、而且造成影響也很大。因此，對(duì)服務(wù)器集群進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)具
有重要意義。[0020]本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)實(shí)需要，以解決服務(wù)器集群在日常運(yùn)行和管理中存在的問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)服務(wù)器集群的運(yùn)行環(huán)境因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并當(dāng)環(huán)境因素異常時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)服務(wù)器集群及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保護(hù)；同時(shí)，當(dāng)環(huán)境因素恢復(fù)正常時(shí)，恢復(fù)服務(wù)器集群原有的功能。即達(dá)到保護(hù)服務(wù)器數(shù)據(jù)及設(shè)備安全的目的，同時(shí)大大減輕技術(shù)管理人員的工作負(fù)擔(dān)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成框圖。
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中系統(tǒng)電路組成框圖。
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)采集與控制電路圖。
[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中電網(wǎng)電壓采集電路圖。
[0025]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中溫度采集電路圖。
[0026]圖6是本發(fā)明實(shí)施例中繼電器控制電路圖。
[0027]圖7是本發(fā)明實(shí)施例中上位機(jī)連接框圖。
[0028]圖8是本發(fā)明實(shí)施例中上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便更好的理解本發(fā)明。
[0030]如圖1所示，基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，包括下位機(jī)和上位機(jī)，其中，下位機(jī)包括數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、溫度傳感器、電網(wǎng)電壓傳感器和繼電器組，溫度傳感器、電網(wǎng)電壓傳感器連接在數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)上，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)與繼電器組相連，繼電器組采用UPS電源供電。下位機(jī)的功能是對(duì)服務(wù)器集群的運(yùn)行環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將采集的數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)；同時(shí)接收上位機(jī)發(fā)送的控制命令，控制服務(wù)器集群供電。上位機(jī)由服務(wù)器集群運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)組成，其功能是接收下位機(jī)采集的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)數(shù)據(jù)異常并達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的閥值時(shí)，關(guān)閉服務(wù)器并切斷服務(wù)器的供電；當(dāng)環(huán)境參數(shù)恢復(fù)正常后，恢復(fù)服務(wù)器集群的正常服務(wù)功能。本發(fā)明實(shí)施例中，系統(tǒng)電路組成框圖如圖2所示。
[0031]下位機(jī)的功能可以使用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合傳感器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。各部分功能電路如下:
[0032]①數(shù)據(jù)采集與控制電路:由于S0C(System on a chip)單片機(jī)在一個(gè)芯片中集成了構(gòu)成教據(jù)采集和控制系統(tǒng)所需的幾乎所有數(shù)字、模擬接口和功能部件，而且具有與MCS-51內(nèi)核及指令完全兼容的微控制器，因此選擇美國(guó)Silicon Laboratories公司的C8051F340來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制。C8051F340使用Silicon Labs的專利CIP-51微控制器內(nèi)核，具有片內(nèi)上電復(fù)位、電壓調(diào)整器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器等功能電路，是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。CIP-51采用流水線結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的8051結(jié)構(gòu)相比指令執(zhí)行速度有很大的提高。FLASH存儲(chǔ)器具有在系統(tǒng)重新編程能力，用戶軟件能對(duì)所有外設(shè)進(jìn)行完全控制。因此，采用C8051F340為核心的單片機(jī)能更好地完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)預(yù)期的功能，也能大大提高系統(tǒng)開發(fā)的效率。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的C8051F340的外圍引腳及信號(hào)定義如圖3所示。
[0033]②電網(wǎng)電壓采集電路:使用直流穩(wěn)壓電源作為電網(wǎng)電壓傳感器，即可對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用DC+5V穩(wěn)壓電源，采集電路如圖4所示。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)電壓檢測(cè)端的測(cè)試，即可判斷電網(wǎng)供電是否正常。
[0034]③溫度檢測(cè)電路:通過(guò)對(duì)環(huán)境溫度的檢測(cè)來(lái)判斷空調(diào)是否正常工作，環(huán)境溫度可通過(guò)溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的DS18B20作為溫度傳感器。溫度采集電路如圖5所示。其中，DQ為溫度檢測(cè)端，與C8051F340的P2.2端口相連接，實(shí)現(xiàn)溫度的采集。
[0035]④繼電器組控制電路:繼電器組的主要功能是接受C8051F340單片機(jī)發(fā)出的命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器供電的控制。為盡量減化電路的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中，將服務(wù)器集群及其附屬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分為3組，分別由3組繼電器進(jìn)行控制。繼電器控制電路如圖6所示。
[0036]上位機(jī)由一臺(tái)IBM server組成,與下位機(jī)之間通過(guò)RS-232總線相連,與服務(wù)器集群之間通過(guò)以太網(wǎng)相連，如圖7所示。
[0037]上位機(jī)通過(guò)運(yùn)行設(shè)計(jì)的服務(wù)器自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的分析，當(dāng)環(huán)境參數(shù)異常并達(dá)到設(shè)定的閥值時(shí)，通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送控制命令，關(guān)閉服務(wù)器集群，當(dāng)服務(wù)器集群關(guān)閉后，再通過(guò)控制下位機(jī)切斷服務(wù)器的供電電源；當(dāng)環(huán)境參數(shù)恢復(fù)正常時(shí)，開啟服務(wù)器并恢復(fù)其正常的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。從而達(dá)到自動(dòng)保護(hù)服務(wù)器集群及自動(dòng)管理的目的。上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖8所示。
[0038]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，包括下位機(jī)和上位機(jī)，其特征在于:所述下位機(jī)包括數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、溫度傳感器、電網(wǎng)電壓傳感器和繼電器組，溫度傳感器、電網(wǎng)電壓傳感器連接在數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)上，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)與繼電器組相連；所述上位機(jī)由服務(wù)器集群運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)組成，所述上位機(jī)由一臺(tái)IBM server組成，與下位機(jī)之間通過(guò)RS-232總線相連，與服務(wù)器集群之間通過(guò)以太網(wǎng)相連；上、下位機(jī)采用UPS電源供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)選擇美國(guó)Silicon Laboratories公司的C805IF340來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述電網(wǎng)電壓采集電路使用直流穩(wěn)壓電源作為電網(wǎng)電壓傳感器，即可對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用DC+5V穩(wěn)壓電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器為美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的DS18B20。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境參數(shù)的服務(wù)器集群自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述繼電器組主要是接受C8051F340單片機(jī)發(fā)出的命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器供電的控制。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103760838SQ201310573173
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】張曉峰, 牛亞斌, 張荷, 仵亞偉 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)