一種避免cpu被耗盡導致看門狗重啟的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及EOC局端設備流量報文處理領域，尤其是一種避免CPU被耗盡導致看門狗重啟的方法。
【背景技術】
[0002]EOC原文是“Ethernet over Coax”，也就是以太網信號在同軸電纜上的一種傳輸技術。
[0003]EOC分為EOC局端設備和EOC終端設備，EOC終端設備直接連接到用戶，EOC局端設備則連接到數據網絡，如圖1所示，用戶通過EOC終端和局端設備與數據網絡進行通信。
[0004]看門狗技術被廣泛應用于嵌入式軟件系統，充當系統“警察”的角色，當系統發生嚴重錯誤(比如程序進入死循環或者其它異常狀態)不能恢復的時候，看門狗能重啟系統，避免
系統在無人干預被長時間掛起或處于嚴重異常的狀態。看門狗技術在嵌入式系統中實現有多種方法，在采用嵌入式Linux的EOC系統中，通常在用戶態APP中創建一個看門狗應用程序，它定時調用內核接口去對看門狗內核標志位進行置位，告知看門狗內核程序進行喂狗，避免看門狗計數器溢出導致系統復位。
[0005]如果EOC局端在某段時間(超過定時喂狗周期)內持續進行大量數據報文轉發，使得CPU被內核轉發完全占據(因為其收發包使用軟中斷優先級很高，用戶態程序無法獲取CPU)，用戶態看門狗應用程序由于無法獲得CPU，不能調用看門狗內核接口進行喂狗操作，導致在正常高速數據轉發中，系統誤以為異常而被看門狗重啟。現有技術方案一般是采取一次收發處理完上限個數的報文，內核轉發主動退出以釋放CPU，這種技術降低了突發流量處理能力。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術中EOC局端在某時間段因為大流量報文轉發導致CPU被耗盡導致看門狗重啟的問題，本發明提供了一種避免CPU被耗盡導致看門狗重啟的方法，其在內核轉發模塊進行檢測并幫助看門狗應用程序喂狗，當出現用戶態看門狗程序沒有正常喂狗時候，內核轉發模塊進入檢測狀態，在檢測時間內統計報文個數，如果報文個數超過定義閥值(該值即CPU轉發報文最大臨界值，可動態配置)，則認為系統進入了 CPU被內核轉發耗盡的狀態，內核轉發模塊代替用戶態看門狗程序執行內核喂狗，避免看門狗重啟系統。而報文個數未超過定義閥值，則不屬于CPU被轉發耗盡狀態，而是系統出現了異常，看門狗重啟系統。在該方案中，內核轉發模塊與看門狗內核程序交互作用，很好地解決前面場景出現的問題。
[0007]本發明采用的技術方案如下:
一種避免CPU被耗盡導致看門狗重啟的方法包括:
步驟1:用戶態看門狗內核定時器初始化，設置喂狗時間周期等相關參數，開啟周期檢測任務；
步驟2:內核定時器周期t檢測用戶態看門狗模塊能否獲得CPU調度，若能獲得CPU調度，則系統正常，用戶態看門狗模塊喂狗正常；否則，執行步驟3 ;
步驟3:內核轉發模塊延遲看門狗的重啟，并在延遲的時間周期內進行轉發報文統計；若在延遲的時間周期P內統計轉發報文個數達到閥值S，則CPU被轉發耗盡，內核轉發模塊幫助喂狗，執行步驟4;否則，用戶態看門狗模塊未獲得CPU調度，系統異常，用戶態看門狗豐吳塊重新啟動；
步驟4:判斷內核轉發模塊幫助喂狗持續時間m是否達到上限，若是達到上限，則系統異常，用戶態看門狗模塊重啟；否則，內核轉發模塊幫助喂狗，執行步驟5 ;
步驟5:當用戶態看門狗模塊得到CPU調度，則結束內核轉發模塊幫助喂狗狀態，將內核轉發模塊相關數據和狀態清除，重新進入用戶態喂狗的初始狀態。
[0008]進一步的，所述步驟I中內核定時器周期t檢測用戶態看門狗模塊能否獲得CPU調度的判斷依據:根據用戶態看門狗模塊喂狗周期時間到達時，喂狗狀態標志是否置位判斷，若置位，則表示用戶態看門狗模塊獲得CPU調度，否則，表示用戶態看門狗模塊未獲得CHJ調度。
[0009]進一步的，所述t范圍是1s到20s，所述m范圍是100s到1500s。
[0010]進一步的，所述P范圍是3s到5s。
[0011]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是:
本方法采用內核轉發模塊與看門狗交互判斷CPU當前狀態，簡單有效的解決EOC局端在某時間段因為大流量報文轉發導致CPU被耗盡導致看門狗重啟的問題。
[0012]使用該方法，不會影響當前數據轉發性能和突發。
【附圖說明】
[0013]本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1為EOC典型場景；
圖2為本方法流程圖。
【具體實施方式】
[0014]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0015]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0016]本專利相關說明:
用戶態看門狗模塊指的是用戶態看門狗程序能正常得到CPU調度，調用看門狗內核程序進行喂狗處理。
[0017]本方法中使用到的一些檢測參數，包括內核定時器檢測周期t，延遲狀態報文轉發統計周期P，報文個數閾值S與設備使用的CPU有很大的關系，CPU處理能力越強，那么這些參數值和范圍越小。要確立這些參數值，需要在具體設備上進行測試驗證，獲取穩定的測試數據后進行設置。筆者在使用Intel IXP420和PPC405EP兩款CPU的EOC產品上，內核定時器對用戶態看門狗喂狗檢測周期t為10秒，延遲狀態報文轉發統計周期P為3秒，延遲狀態內報文個數閾值S為27000個(9000個/秒)
工作原理:
用戶態看門狗程序能正常得到CPU調度，調用看門狗內核程序進行喂狗處理，該情況無需內核轉發模塊參與。當用戶態看門狗模塊無法得到CPU調度，看門狗內核定時器周期檢測，發現缺省喂狗時間周期到達而內核喂狗狀態標志未置位(即未能喂狗將執行重啟)，此時看門狗不立即執行重啟，而是進入內核轉發模塊臨界檢測，在檢測周期(一般3-5秒)內統計轉發報文個數是否達到定義的閥值，若是則認為系統進入CPU被轉發耗盡狀態，此種情況由內核轉發模塊幫助喂狗避免重啟；否則認為系統進入異常狀態，看門狗重啟系統。內核轉發模塊持續幫助喂狗最長時間應有上限，作為系統參數該閥值可配置，當超過閥值則認為這種較長時間CPU被轉發耗盡狀態也屬于異常狀態，需要重啟；在內核轉發模塊幫助喂狗持續時間未超過上限閥值的過程中，一旦用戶態看門狗模塊得到CPU調度，則結束內核轉發模塊幫助喂狗狀態，將內核轉發模塊相關數據和狀態清除，重新進入用戶態喂狗的初始狀態。
[0018]【具體實施方式】:如圖2所述，
1.看門狗內核定時器初始化，設置喂狗時間周期等相關參數，開啟周期檢測任務。
[0019]2.用戶態看門狗模塊是否獲得CPU調度判斷邏輯，根據喂狗周期時間到達時喂狗狀態標志是否置位判斷，若置位則表示獲得CPU調度，否則表示未獲得CPU。
[0020]3.用戶態看門狗模塊獲得CPU調度，看門狗對系統進行了正常的喂狗操作；
4.用戶態看門狗模塊不能獲得CPU調度，進入內核轉發模塊臨界檢測處理。
[0021]5.內核轉發模塊臨界檢測處理延遲看門狗的重啟，在延遲的時間周期內進行轉發報文統計，根據統計的轉發報文個數進行CPU是否進入轉發耗盡狀態的判定。
[0022]6.CPU是否被轉發耗盡判定，臨界檢測周期內轉發報文個數達到定義的閥值，則認為CPU進入轉發耗盡狀態；否則未進入轉發耗盡狀態。
[0023]7.CPU未進入轉發耗盡狀態，用戶態看門狗應用程序也未獲得調度，系統異常，看門狗重啟系統。
[0024]8.CPU進入轉發耗盡狀態狀態，檢測到當前為止內核轉發模塊持續幫助喂狗時間是否達到上限閥值。
[0025]9.CPU在轉發耗盡狀態下，內核轉發模塊幫助看門狗喂狗持續時間達到上限閥值，認為系統處于異常狀態，不再幫助喂狗，而是由看門狗重啟系統。
[0026]10.CPU在轉發耗盡狀態下，內核轉發模塊幫助看門狗喂狗持續時間在規定門限內，內核轉發模塊幫助看門狗喂狗。
[0027]本發明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權項】
1.一種避免CPU被耗盡導致看門狗重啟的方法，其特征在于包括: 步驟1:用戶態看門狗內核定時器初始化，設置喂狗時間周期等相關參數，開啟周期檢測任務； 步驟2:內核定時器周期t檢測用戶態看門狗模塊能否獲得CPU調度，若能獲得CPU調度，則系統正常，用戶態看門狗模塊喂狗正常；否則，執行步驟3 ; 步驟3:內核轉發模塊延遲看門狗的重啟，并在延遲的時間周期內進行轉發報文統計；若在延遲的時間周期P內統計轉發報文個數達到閥值S，則CPU被內核轉發耗盡，內核轉發模塊幫助喂狗，執行步驟4 ;否則，用戶態看門狗模塊未獲得CPU調度，系統異常，用戶態看門狗模塊重新啟動； 步驟4:判斷內核轉發模塊幫助喂狗持續時間m是否達到上限，若是達到上限，則系統異常，用戶態看門狗模塊重啟；否則，內核轉發模塊幫助喂狗，執行步驟5 ; 步驟5:當用戶態看門狗模塊得到CPU調度，則結束內核轉發模塊幫助喂狗狀態，將內核轉發模塊相關數據和狀態清除，重新進入用戶態喂狗的初始狀態。2.根據權利要求1所述的一種避免CPU被耗盡導致看門狗重啟的方法，其特征在于所述步驟I中內核定時器周期t檢測用戶態看門狗模塊能否獲得CPU調度的判斷依據:根據用戶態看門狗模塊喂狗周期時間到達時，喂狗狀態標志是否置位判斷，若置位，則表示用戶態看門狗模塊獲得CPU調度，否則，表示用戶態看門狗模塊未獲得CPU調度。3.根據權利要求1所述的一種避免CPU被耗盡導致看門狗重啟的方法，其特征在于所述t范圍是1s到20s，所述m范圍是100s到1500s。4.根據權利要求1所述的一種避免CPU被耗盡導致看門狗重啟的方法，其特征在于所述P范圍是3s到5s。
【專利摘要】本發明涉及EOC局端設備流量報文處理領域，尤其是一種避免CPU被耗盡導致看門狗重啟的方法。本發明針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種避免CPU被耗盡導致看門狗重啟的方法，內核轉發模塊與看門狗內核程序交互作用，很好地解決前面場景出現的問題。本發明技術方式當出現用戶態看門狗程序沒有正常喂狗時候，內核轉發模塊進入檢測狀態，在檢測時間內統計報文個數，如果報文個數超過定義閥值，則系統進入了CPU被內核轉發耗盡的狀態，內核轉發模塊代替用戶態看門狗程序執行內核喂狗，避免看門狗重啟系統。而報文個數未超過定義閥值，則不屬于CPU被轉發耗盡狀態，而是系統出現了異常，看門狗重啟系統。
【IPC分類】G06F11/07
【公開號】CN105224411
【申請號】CN201510612825
【發明人】王飛
【申請人】成都廣達新網科技股份有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月24日