CN106293986A - 一种基于虚拟中断的故障监控处理装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于虚拟中断的故障监控处理装置与方法，对于安全关键***，为了让计算机使用者能够在处理器的用户态进行处理器异常后的故障处理，本发明提出了一种基于虚拟中断的故障监控处理装置，包括：故障监控上报模块，***级故障调度模块，***级缺省故障处理模块，分区虚拟中断控制器模块，分区故障处理表，分区缺省故障处理模块，任务故障处理表，任务故障处理模块，用户级故障调度模块。当***运行出现故障，在确定为用户故障的情况下，通过查询任务故障处理表与分区故障处理表，确定使用的故障处理模块，并将该故障处理模块作为分区的虚拟中断处理函数，进入处理器用户态进行相应的故障处理。
Description
技术领域
本发明属于嵌入式计算机的使用技术，具体涉及一种基于虚拟中断的故障监控处理装置与方法。
背景技术
对于安全关键***，操作***的一个重要作用，是进行故障的隔离和恢复，让用户应用的任务，在发生故障的情况下，故障不会蔓延以致对***造成影响，同时为用户提供故障恢复的手段。
故障的隔离，可以由操作***的时间确定性和空间隔离性来实现。时间确定性保证了任务运行超时不会影响其它任务；空间隔离性则保证任务操作非法地址不会影响其它任务的空间。
以上两个特性，其着眼点仅在于隔绝任务故障的蔓延，将其控制在一定的范围内，对发生故障的任务本身并没有进行处理。故障的处理，则是在发现故障的基础上，让用户可以有机会对***进行部分重启和重新部署，从而恢复***的功能，或者使***降级使用。
操作***的健康监控功能，就是操作***针对***运行中发生的各种异常，提供的各种处理及恢复机制。通常的异常处理，对于某一种硬件异常，仅具有唯一的处理方式。而通过操作***对任务的时间和空间都进行了隔离后，就可以分层次，分任务地进行相应异常处理。
对于安全关键***，其健康监控应该达到以下几个目标：
1.)异常的处理可分层级来完成，若内核态运行代码导致异常，应该由在内核态下的***级处理来完成；而如果是用户任务引发的异常，可以在用户态下由用户挂接响应函数进行处理；
2.)任务级的异常处理不会影响***按照时间规划的正常调度，如果异常的发生仅影响某个任务，则应该在不影响其它任务的情况下对此任务故障进行处理和恢复；
3.)***级的故障处理方式可以根据具体要求，进行***重启、关闭或降级重构处理，而对任务级异常，可能的处理方式包括：忽略、记录、重启、挂起及任务替换。
针对以上的需求，需要提出一种方法，能够实现操作***的任务级和***级健康监控功能，达到安全关键***对于任务故障恢复功能的要求，最终提升***的整体性能。
发明内容
本发明的目的是：对于安全关键***，为了让计算机使用者能够在处理器的用户态进行处理器异常后的故障处理，提出了一种基于虚拟中断的用户级故障处理技术。
本发明的技术方案：
一种基于虚拟中断的故障监控处理装置，其特征在于，包括：故障监控上报模块，***级故障调度模块，***级缺省故障处理模块，分区虚拟中断控制器模块，分区故障处理表，分区缺省故障处理模块，任务故障处理表，任务故障处理模块，用户级故障调度模块；
所述的故障监控上报模块，是在***运行过程中，能够发现***发生的故障，并上报***级故障调度模块；
所述的***级故障调度模块，是***发生了故障后，用来判断当前故障是***级故障还是用户级故障；
所述的***级缺省故障处理模块用于处理***故障；
所述的分区虚拟中断控制器模块，用于在发生用户级故障时，产生分区内虚拟中断，使得用户能够在用户态进行故障处理；
所述的分区故障处理表，每一个表项对应分区虚拟中断控制器的一个分区内虚拟中断的处理函数；
所述的分区缺省故障处理模块，根据分区故障处理表的定义，执行分区缺省的故障处理程序；
所述的任务故障处理表，当任务运行过程中出现故障后，由该表决定需要的任务故障处理模块；
所述的任务故障处理模块，根据任务模块处理表的定义，执行任务故障处理程序；
所述的用户级故障调度模块，在发生用户级故障时，根据分区故障处理表以及任务故障处理表，对故障处理模块进行选择。
一种基于虚拟中断的故障监控处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在***运行分区初始化过程中，分区级用户定义缺省的分区级故障处理模块，由分区级用户选择适当的分区级故障处理模块，将分区级故障处理模块地址填入到分区故障处理表中；任务级用户定义任务的故障处理模块，并在任务初始化过程中，填入到任务故障处理表中；
步骤二：在用户级任务运行过程中发生故障后，由故障监控上报模块中断当前的***运行过程，进入***级故障调度模块；
步骤三：***级故障调度模块判断当前发生的故障是否为用户级故障，若是，则进入步骤四，若否进入步骤八；
步骤四：用户级故障调度模块检查发生故障的任务所处分区是否具备有效的分区虚拟中断控制器模块，若存在，则进入步骤五，否则进入步骤八；
步骤五 用户级故障调度模块检查发生故障任务是否具备有效的任务故障处理表，若具备，则将任务故障处理表中的所存储的任务故障处理模块地址，填充在分区内虚拟中断控制器相应的分区虚拟中断响应函数地址上，并转入步骤七，否则进入步骤六；
步骤六：用户级故障调度模块检查发生故障任务所在的分区是否具备有效的分区故障处理表，若具备，则将分区故障处理表中所存储的分区缺省故障处理模块地址，填充在分区内虚拟中断控制器相应的分区虚拟中断响应函数地址上，并转入步骤七，否则转入步骤八；
步骤七：用户级故障调度模块正常返回，转入处理器用户态使用分区内虚拟中断控制器相应分区虚拟中断响应函数中，进行相应的用户级故障处理；
步骤八：使用***级缺省故障处理模块进行故障处理。
本发明的有益效果：用户可以安全的在处理器的用户态，进行用户级故障后的处理，而不会因为用户级故障中的缺陷，而导致整个***运行的失效，提高了整个***的可靠性，同时基于虚拟中断的方式，用户级故障处理的设计易于实现，且处理过程对整个***的调度影响较小，减少了***的复杂度。
附图说明
图1为一种基于虚拟中断的故障监控处理装置的示意图；
图2为一种基于虚拟中断的故障监控处理方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，提出一种基于虚拟中断的故障监控处理装置，其特征在于，包括：故障监控上报模块，***级故障调度模块，***级缺省故障处理模块，分区虚拟中断控制器模块，分区故障处理表，分区缺省故障处理模块，任务故障处理表，任务故障处理模块，用户级故障调度模块；
所述的故障监控上报模块，是在***运行过程中，能够发现***发生的故障，并上报***级故障调度模块；在本实施例中，故障发现的机制可以包括处理器硬件中断和内部异常、操作***中的***运行检测模块，以及用户应用的故障检测模块；
所述的***级故障调度模块，是***发生了故障后，用来判断当前故障是***级故障还是用户级故障；
所述的***级缺省故障处理模块用于处理***故障；
所述的分区虚拟中断控制器模块，用于在发生用户级故障时，产生分区内虚拟中断，使得用户能够在用户态进行故障处理；
所述的分区故障处理表，每一个表项对应分区虚拟中断控制器的一个分区内虚拟中断的处理函数；
所述的分区缺省故障处理模块，根据分区故障处理表的定义，执行分区缺省的故障处理程序；在本实施例中，分区缺省故障处理模块的处理方式可为忽略本次故障，仅记录故障，分区重启等方式；
所述的任务故障处理表，当任务运行过程中出现故障后，由该表决定需要的任务故障处理模块；
所述的任务故障处理模块，根据任务模块处理表的定义，执行任务故障处理程序；在本实施例中，任务故障处理模块的处理方式可为忽略本次故障，仅记录故障，任务重启，任务挂起，分区重启等方式；
所述的用户级故障调度模块，在发生用户级故障时，根据分区故障处理表以及任务故障处理表，对故障处理模块进行选择。
如图2所示，提出一种基于虚拟中断的故障监控处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在***运行分区初始化过程中，分区级用户定义缺省的分区级故障处理模块，由分区级用户选择适当的分区级故障处理模块，将分区级故障处理模块地址填入到分区故障处理表中；任务级用户定义任务的故障处理模块，并在任务初始化过程中，填入到任务故障处理表中；
步骤二：在用户级任务运行过程中发生故障后，由故障监控上报模块中断当前的***运行过程，进入***级故障调度模块；
步骤三：***级故障调度模块判断当前发生的故障是否为用户级故障，若是，则进入步骤四，若否进入步骤八；
步骤四：用户级故障调度模块检查发生故障的任务所处分区是否具备有效的分区虚拟中断控制器模块，若存在，则进入步骤五，否则进入步骤八；
步骤五 用户级故障调度模块检查发生故障任务是否具备有效的任务故障处理表，若具备，则将任务故障处理表中的所存储的任务故障处理模块地址，填充在分区内虚拟中断控制器相应的分区虚拟中断响应函数地址上，并转入步骤七，否则进入步骤六；
步骤六：用户级故障调度模块检查发生故障任务所在的分区是否具备有效的分区故障处理表，若具备，则将分区故障处理表中所存储的分区缺省故障处理模块地址，填充在分区内虚拟中断控制器相应的分区虚拟中断响应函数地址上，并转入步骤七，否则转入步骤八；
步骤七：用户级故障调度模块正常返回，转入处理器用户态使用分区内虚拟中断控制器相应分区虚拟中断响应函数中，进行相应的用户级故障处理；
步骤八：使用***级缺省故障处理模块进行故障处理。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (2)
1.一种基于虚拟中断的故障监控处理装置，其特征在于，包括：故障监控上报模块，***级故障调度模块，***级缺省故障处理模块，分区虚拟中断控制器模块，分区故障处理表，分区缺省故障处理模块，任务故障处理表，任务故障处理模块，用户级故障调度模块；
所述的故障监控上报模块，是在***运行过程中，能够发现***发生的故障，并上报***级故障调度模块；
所述的***级故障调度模块，是***发生了故障后，用来判断当前故障是***级故障还是用户级故障；
所述的***级缺省故障处理模块用于处理***故障；
所述的分区虚拟中断控制器模块，用于在发生用户级故障时，产生分区内虚拟中断，使得用户能够在用户态进行故障处理；
所述的分区故障处理表，每一个表项对应分区虚拟中断控制器的一个分区内虚拟中断的处理函数；
所述的分区缺省故障处理模块，根据分区故障处理表的定义，执行分区缺省的故障处理程序；
所述的任务故障处理表，当任务运行过程中出现故障后，由该表决定需要的任务故障处理模块；
所述的任务故障处理模块，根据任务模块处理表的定义，执行任务故障处理程序；
所述的用户级故障调度模块，在发生用户级故障时，根据分区故障处理表以及任务故障处理表，对故障处理模块进行选择。
2.一种基于虚拟中断的故障监控处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在***运行分区初始化过程中，分区级用户定义缺省的分区级故障处理模块，由分区级用户选择适当的分区级故障处理模块，将分区级故障处理模块地址填入到分区故障处理表中；任务级用户定义任务的故障处理模块，并在任务初始化过程中，填入到任务故障处理表中；
步骤二：在用户级任务运行过程中发生故障后，由故障监控上报模块中断当前的***运行过程，进入***级故障调度模块；
步骤三：***级故障调度模块判断当前发生的故障是否为用户级故障，若是，则进入步骤四，若否进入步骤八；
步骤四：用户级故障调度模块检查发生故障的任务所处分区是否具备有效的分区虚拟中断控制器模块，若存在，则进入步骤五，否则进入步骤八；
步骤五用户级故障调度模块检查发生故障任务是否具备有效的任务故障处理表，若具备，则将任务故障处理表中的所存储的任务故障处理模块地址，填充在分区内虚拟中断控制器相应的分区虚拟中断响应函数地址上，并转入步骤七，否则进入步骤六；
步骤六：用户级故障调度模块检查发生故障任务所在的分区是否具备有效的分区故障处理表，若具备，则将分区故障处理表中所存储的分区缺省故障处理模块地址，填充在分区内虚拟中断控制器相应的分区虚拟中断响应函数地址上，并转入步骤七，否则转入步骤八；
步骤七：用户级故障调度模块正常返回，转入处理器用户态使用分区内虚拟中断控制器相应分区虚拟中断响应函数中，进行相应的用户级故障处理；
步骤八：使用***级缺省故障处理模块进行故障处理。
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