CN102761439A - Pon接入***中基于看门狗的异常检测记录装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PON接入***中基于看门狗的异常检测记录装置及方法，装置包括硬件看门狗、软件看门狗、日志记录模块和CLI，软件看门狗包括与配置管理模块、任务状态检测模块和CPU利用率检测模块，任务状态检测模块与日志记录模块相连，用于轮询***任务状态；CPU利用率检测模块与硬件看门狗相连，用于检测***CPU利用率，任务状态检测模块与CPU利用率检测模块之间通过管道通信的方式进行通信；软件看门狗定时向硬件看门狗定时器输出复位信号；检测到异常时置位标志位，日志记录模块记录异常信息后停止喂狗，复位主控盘并触发倒换。本发明在主控盘异常时自动复位主盘，恢复***业务，在复位前异常数据，有利于定位故障。
Description
技术领域
本发明涉及PON(Passive Optical Network，无源光网络)接入***领域，特别是涉及一种PON接入***中基于看门狗的异常检测记录装置及方法。
背景技术
看门狗分硬件看门狗和软件看门狗。硬件看门狗是一个定时器电路，其定时输出端连接到电路的复位端，程序在一定时间范围内对定时器清零(俗称“喂狗”)。程序正常工作时，定时器不能溢出，也就不能产生复位信号。如果程序出现故障，不在定时周期内复位看门狗，就使得看门狗定时器溢出，产生复位信号并重启***。软件看门狗原理上一样，只是将硬件的定时器电路用处理器的内部定时器代替，可简化硬件电路设计，但在可靠性方面不如硬件定时器，例如***内部定时器自身发生故障就无法检测到。还有同时通过硬件看门狗和软件看门狗相互监视，不仅加大***开销，也不能解决全部问题，例如中断***故障导致定时器中断失效。
看门狗本身不是用来解决***出现的问题，在调试过程中发现的故障应该要查改设计本身的错误。加入看门狗的目的是对一些程序潜在错误和恶劣环境干扰等因素导致***死机而在无人干预情况下自动恢复***正常工作状态，看门狗也不能完全避免故障造成的损失，毕竟从发现故障到***复位恢复正常这段时间内怠工。
在应用看门狗功能的保护***中，如何在出现故障时及时复位来快地恢复***业务一般是设计这种保护机制的重点，而往往忽略了问题的本身。随着EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)设备的广泛应用，设备的应用环境也越来越复杂，一旦由于某些原因导致设备异常，在主控盘异常时无需无人为干预的情况下，例如网管脱管、协议处理异常等，看门狗自动复位主盘，复位只是恢复***的一种方法，往往破坏了故障现场的数据，不利于程序开发人员查看现象并定位故障，这样带来的后果就是不能彻底解决出现的问题，使得已出现过的问题反复出现，影响***使用。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种PON接入***中基于看门狗的异常检测记录装置及方法，在主控盘异常时无需无人为干预的情况下自动复位主盘，及时恢复***业务，降低用户损失，且在触发复位之前记录问题出现时的现场数据，有利于软件开发人员分析现象并定位故障，为分析和解决问题提供了重要的依据，有利于提高软件的质量。
本发明提供的PON接入***中基于看门狗的异常检测记录装置，包括硬件看门狗定时器和软件看门狗中断定时器，还包括日志记录模块和命令行界面，所述软件看门狗中断定时器包括配置管理模块、分别与配置管理模块相连的任务状态检测模块和CPU利用率检测模块，配置管理模块与命令行界面相连，任务状态检测模块与日志记录模块相连，用于轮询***任务状态；CPU利用率检测模块与硬件看门狗定时器相连，用于检测***CPU利用率，任务状态检测模块与CPU利用率检测模块之间通过管道通信的方式进行通信；喂狗时通过软件看门狗中断定时器定时向硬件看门狗定时器输出一次复位信号；在检测到***异常时置位一个标志位，日志记录模块记录***的异常信息后，停止喂狗，复位主控盘并触发倒换。
基于上述装置，本发明提供的PON接入***中基于看门狗的异常检测记录方法，包括以下步骤：S1、初始化时创建软件看门狗中断定时器和监视任务，定时向硬件看门狗定时器输出复位信号，并使能硬件看门狗定时器开始工作；监视任务定时轮询***任务的状态，检测到挂起的异常任务时，记录异常日志和任务挂起前的任务调用函数轨迹，停止“喂狗”标志位置位，使硬件看门狗定时器超时并重启主控盘触发倒换；S2、软件看门狗中断定时器定时检测***CPU利用率，如果CPU利用率为100％的时间超过配置的时间门限，则记录异常日志和任务挂起前的任务调用函数轨迹，再控制主盘重启触发主备倒换。
在上述技术方案中，步骤S1中所述软件看门狗中断定时器每隔0.5秒向硬件看门狗定时器输出一次复位信号。
在上述技术方案中，步骤S1中所述监视任务每隔3分钟轮询一次***任务的状态。
在上述技术方案中，步骤S1中所述轮询***任务的状态的流程如下：延时3分钟，选择操作，比较选择操作返回值的大小，若选择操作返回值等于0，则轮询任务状态，有任务挂起时，记录任务轨迹，停止喂狗标志位置位，进入下一次循环；没有任务挂起时，进入下一次循环；若选择操作返回值大于0，读取管道获取异常任务的ID，记录任务的名字和任务轨迹，停止喂狗标志位置位，进入下一次循环；若选择操作返回值小于0，则判定选择出错，进入下一次循环。
在上述技术方案中，步骤S2中***任务异常长期占据CPU资源不释放，导致低优先级任务无法获得CPU资源完成相应功能时，***软件提供高优先级的任务来检测***CPU利用率。
在上述技术方案中，步骤S2中所述检测***CPU利用率的流程如下：重启软件看门狗定时器，若喂狗标志位不为0，则停止喂狗，待硬件看门狗定时器超时，主控重启后结束；若喂狗标志位为0，则喂狗复位硬件看门狗定时器，若全局变量发生变化，则计数器清零，重新开始计数，等待软件看门狗定时器超时，软件看门狗定时器超时后重启软件看门狗定时器，进入下一次循环；若全局变量不变，则计数器加1，若计数器值达到阈值，则查看CPU当前任务ID，挂起该任务同时通知任务状态检测模块，等待软件看门狗定时器超时，软件看门狗定时器超时后重启软件看门狗定时器，进入下一次循环；若计数器值没有达到阈值，等待软件看门狗定时器超时，软件看门狗定时器超时后重启软件看门狗定时器，进入下一次循环。
在上述技术方案中，步骤S2中检测***CPU利用率时，每隔0.5s检查全局变量“innerIDLE”的变化情况，如果该全局变量在0.5秒内发生变化，则将记录CPU利用率持续100％的时间变量置零，重新开始记录。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明不仅在主控盘异常时无需无人为干预的情况下(例如网管脱管、协议处理异常等)自动复位主盘，从而及时恢复***业务，降低用户损失，而且在触发复位之前记录问题出现时的现场数据，有利于软件开发人员查看现象并定位故障，为分析和解决问题提供了重要的依据，有利于提高软件的质量。
附图说明
图1是本发明实施例中PON接入***中基于看门狗的异常检测记录装置的结构框图。
图2是本发明实施例中轮询***任务状态的流程图。
图3是本发明实施例中检测CPU利用率的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示，本发明实施例中PON接入***中基于看门狗的异常检测记录装置，包括硬件看门狗定时器、软件看门狗、日志记录模块和CLI(Command-Line Interface，命令行界面)，软件看门狗包括配置管理模块、分别与配置管理模块相连的任务状态检测模块和CPU(Central Processing Unit，中央处理器)利用率检测模块，配置管理模块与CLI相连，任务状态检测模块与日志记录模块相连，用于轮询***任务状态；CPU利用率检测模块与硬件看门狗定时器相连，用于检测***CPU利用率，任务状态检测模块与CPU利用率检测模块之间通过管道通信的方式进行通信。通过软件看门狗中断定时器每隔0.5s向硬件看门狗定时器输出一次复位信号；同时在检测到***异常时通过置位一个标志位，来控制程序停止“喂狗”，以达到复位主控盘并触发倒换的目的。复位是恢复业务的快捷方式，不能彻底解决问题，为了能够帮助软件开发人员更好地定位问题，本发明实施例在复位前日志记录模块还要记录***的异常信息。
本发明实施例提供一种PON接入***中基于看门狗的异常检测记录装置及方法，包括以下步骤：
S1、在***初始化时，创建软件看门狗中断定时器，每隔0.5s向硬件看门狗定时器输出一次复位信号，同时使能硬件看门狗定时器，使之开始工作。主控盘硬件提供硬件看门狗定时器电路，在一段时间内不“喂狗”的情况下，能复位主控盘。主控盘的软件通过***软件看门狗定时器定时输出“喂狗”信号，给硬件看门狗定时器进行复位，保证在***正常时不触发复位。软件看门狗定时器是***的一个中断定时器，能够保证在***忙时也能够及时“喂狗”。在***初始化时创建一个监视任务，该监视任务每隔3分钟轮询一次***中所有任务的状态，如果发现有任务异常，则将停止“喂狗”标志位置位，以控制软件停止“喂狗”，从而使硬件看门狗定时器超时并重启主控盘。某些任务在运行的过程中出现异常而挂起，不能再响应用户的请求或者正确处理协议报文时，在一段时间后检测到异常任务，并触发倒换。
S2、检测***CPU利用率。软件看门狗中断定时器中除了要定时“喂狗”以外，还要检测主控盘CPU利用率，防止***由于某种异常导致CPU利用率长期处于100％，而影响***功能。CPU利用率100％的时间门限，可以根据具体***的情况配置，如果CPU利用率为100％的时间超过配置的时间门限，则控制主盘重启触发主备倒换。***某些任务异常而长期占据CPU资源不释放，导致低优先级任务无法获得CPU资源完成相应功能的情况时，软件提供高优先级的任务来进行检测，采用***中断定时器定时检测CPU利用率。
检测***CPU利用率时，每隔0.5s检查全局变量“innerIDLE”的变化情况，如果该全局变量在0.5秒内发生变化，则将记录CPU利用率持续100％的时间变量置零，重新开始记录。“innerIDLE”变量是在***空闲任务(优先级为255)中被加1，如果该任务长期得不到CPU资源，说明***繁忙。
S3、在检测到***异常并重启主控盘来触发倒换之前，尽可能多的记录问题日志，详细记录任务挂起前的任务调用函数轨迹，能方便开发人员查找问题，是方便定位故障的最好途径。
参见图2所示，轮询***任务状态的流程如下：
步骤101、延时3分钟；
步骤102、选择操作；
步骤103、比较选择操作返回值的大小，若等于0，则转到步骤104；若大于0，则转到步骤109；若小于0，则转到步骤111；
步骤104、若选择操作返回值等于0，则轮询任务状态；
步骤105、判断是否有任务处于挂起状态，如果有，则转到步骤106；否则转到步骤108；
步骤106、记录任务轨迹，转到步骤107；
步骤107、停止喂狗标志位置位，转到步骤108；
步骤108、进入下一次循环，转到步骤101；
步骤109、若选择操作返回值大于0，则读取管道获取异常任务的ID，转到步骤110；
步骤110、记录任务的名字，转到步骤106；
步骤111、若选择操作返回值小于0，则判定选择出错，转到步骤108。
参见图3所示，检测***CPU利用率的流程如下：
步骤201、重启软件看门狗定时器；
步骤202、判断喂狗标志位是否为0，若喂狗标志位不为0，则转到步骤203；若喂狗标志位为0，则转到步骤205；
步骤203、若喂狗标志位不为0，则停止喂狗，转到步骤204；
步骤204、硬件看门狗定时器超时，主控重启，结束；
步骤205、若喂狗标志位为0，则喂狗复位硬件看门狗定时器，转到步骤206；
步骤206、判断全局变量是否变化，若全局变量发生变化，则转到步骤207；若全局变量不变，则转到步骤208；
步骤207、若全局变量发生变化，则计数器清零，重新开始计数，转到步骤211；
步骤208、若全局变量不变，则计数器加1，转到步骤209；
步骤209、判断计数器值是否达到阈值，若计数器值达到阈值，则转到步骤210；若计数器值没有达到阈值，则转到步骤211；
步骤210、若计数器值达到阈值，则查看CPU当前任务ID，挂起该任务同时通知任务状态检测模块，转到步骤211；
步骤211、等待软件看门狗定时器超时，转到步骤212；
步骤212、软件看门狗定时器超时，返回步骤201。
复位前的异常日志记录为分析问题提供了的重要依据，在设备保护中起着相当重要的作用。下面从***任务异常和CPU利用率异常两个方面说明复位前异常日志记录的具体实现：
(1)任务状态检测模块检测到***中有任务异常时(任务处于“挂起”状态)，记录该任务ID，同时调用任务轨迹跟踪函数记录任务执行轨迹，通过这种方式获取的任务轨迹能够非常清晰地反映出该任务在“挂起”前的执行函数轨迹，这些轨迹信息正是程序开发人员定位问题所需的重要信息。获取到任务轨迹后，再调用***日志模块的写日志接口，将该任务的轨迹信息写入FLASH(闪存)，这样就能保证***复位后错误信息不会丢失。待该盘复位重启后通过FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议)方式导出FLASH中的日志信息，就能方便了解任务异常时的函数调用轨迹，为分析问题提供重要依据。
(2)CPU利用率检测模块检测到CPU利用率处于100％的时间超过设置的门限值时，通过***调用可以方便地获取占用CPU资源的异常任务ID，在获取到异常任务的ID后，将该任务挂起，以恢复***CPU利用率到正常的值，目的是防止该任务优先级过高，导致任务检测模块不能获得CPU资源，而无法记录该任务的异常信息，同时将该任务的ID写到预先开辟好的管道中，以方便任务检测模块能够通过管道获取到异常任务ID。任务状态检测模块读取到管道中异常任务的ID后，将该任务的名字和轨迹记录到FLASH。记录任务名字信息是为了区别任务挂起时的日志信息，让程序开发人员知道是何种异常，方便故障的定位。
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，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，则本发明包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种PON接入***中基于看门狗的异常检测记录装置，包括硬件看门狗定时器和软件看门狗中断定时器，其特征在于：还包括日志记录模块和命令行界面，所述软件看门狗中断定时器包括配置管理模块、分别与配置管理模块相连的任务状态检测模块和CPU利用率检测模块，配置管理模块与命令行界面相连，任务状态检测模块与日志记录模块相连，用于轮询***任务状态；CPU利用率检测模块与硬件看门狗定时器相连，用于检测***CPU利用率，任务状态检测模块与CPU利用率检测模块之间通过管道通信的方式进行通信；喂狗时通过软件看门狗中断定时器定时向硬件看门狗定时器输出一次复位信号；在检测到***异常时置位一个标志位，日志记录模块记录***的异常信息后，停止喂狗，复位主控盘并触发倒换。
2.一种基于权利要求1所述装置的PON接入***中基于看门狗的异常检测记录方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、初始化时创建软件看门狗中断定时器和监视任务，定时向硬件看门狗定时器输出复位信号，并使能硬件看门狗定时器开始工作；监视任务定时轮询***任务的状态，检测到挂起的异常任务时，记录异常日志和任务挂起前的任务调用函数轨迹，停止“喂狗”标志位置位，使硬件看门狗定时器超时并重启主控盘触发倒换；
S2、软件看门狗中断定时器定时检测***CPU利用率，如果CPU利用率为100％的时间超过配置的时间门限，则记录异常日志和任务挂起前的任务调用函数轨迹，再控制主盘重启触发主备倒换。
3.如权利要求2所述的PON接入***中基于看门狗的异常检测记录方法，其特征在于：步骤S1中所述软件看门狗中断定时器每隔0.5秒向硬件看门狗定时器输出一次复位信号。
4.如权利要求3所述的PON接入***中基于看门狗的异常检测记录方法，其特征在于：步骤S1中所述监视任务每隔3分钟轮询一次***任务的状态。
5.如权利要求4所述的PON接入***中基于看门狗的异常检测记录方法，其特征在于：步骤S1中所述轮询***任务的状态的流程如下：延时3分钟，选择操作，比较选择操作返回值的大小，若选择操作返回值等于0，则轮询任务状态，有任务挂起时，记录任务轨迹，停止喂狗标志位置位，进入下一次循环；没有任务挂起时，进入下一次循环；若选择操作返回值大于0，读取管道获取异常任务的ID，记录任务的名字和任务轨迹，停止喂狗标志位置位，进入下一次循环；若选择操作返回值小于0，则判定选择出错，进入下一次循环。
6.如权利要求2所述的PON接入***中基于看门狗的异常检测记录方法，其特征在于：步骤S2中***任务异常长期占据CPU资源不释放，导致低优先级任务无法获得CPU资源完成相应功能时，***软件提供高优先级的任务来检测***CPU利用率。
7.如权利要求6所述的PON接入***中基于看门狗的异常检测记录方法，其特征在于：步骤S2中所述检测***CPU利用率的流程如下：重启软件看门狗定时器，若喂狗标志位不为0，则停止喂狗，待硬件看门狗定时器超时，主控重启后结束；若喂狗标志位为0，则喂狗复位硬件看门狗定时器，若全局变量发生变化，则计数器清零，重新开始计数，等待软件看门狗定时器超时，软件看门狗定时器超时后重启软件看门狗定时器，进入下一次循环；若全局变量不变，则计数器加1，若计数器值达到阈值，则查看CPU当前任务ID，挂起该任务同时通知任务状态检测模块，等待软件看门狗定时器超时，软件看门狗定时器超时后重启软件看门狗定时器，进入下一次循环；若计数器值没有达到阈值，等待软件看门狗定时器超时，软件看门狗定时器超时后重启软件看门狗定时器，进入下一次循环。
8.如权利要求7所述的PON接入***中基于看门狗的异常检测记录方法，其特征在于：步骤S2中检测***CPU利用率时，每隔0.5s检查全局变量“innerIDLE”的变化情况，如果该全局变量在0.5秒内发生变化，则将记录CPU利用率持续100％的时间变量置零，重新开始记录。
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