CN102073572B - 用于多核处理器的监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多核处理器的监控方法及系统，其中，该方法包括：监控VCPU定期通知多个被监控VCPU修改运行正常标志；监控VCPU定期轮询多个被监控VCPU的运行正常标志，根据轮询结果判断被监控VCPU是否正常运行。根据本发明，能够简捷、清晰地实现多核处理器的监控，并节约了系统资源。

Description

用于多核处理器的监控方法及系统

技术领域

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种用于多核处理器的监控方法及系统。

背景技术

目前，硬件看门狗是常用的CPU运行异常监控手段，需要软件周期发给看门狗一个信号(称作喂狗)，一旦超过规定时间没有提供喂狗信号，看门狗就会复位整个系统；但对于多核处理器，多个核是同时独立运行的，硬件上不可能给每个核都配备一个看门狗芯片，可能某个核工作异常停止运行了，而别的核还在正常工作。硬件上不可能给每个核都配备一个看门狗芯片，这就需要软件监控来辅助保证每个工作的核都在正常运行。

图1示出了一种多核处理器架构，它采用多线程技术(Multi-thread)实现，每个线程相当于一个CPU，各自可独立运行；四个线程共享一级指令高速缓冲(I-Cache)和数据高速缓冲(D-Cache)，并组成一个核(Core)，一个处理器可包含多个核。本文把该处理器的线程称作VCPU(Virtual CPU，虚拟CPU)。

在多核处理器的工作场景中，如果某一工作VCPU发生程序跑飞等异常而导致无法正常工作，整个系统都可能会瘫痪，因此需要快速捕捉到发生异常的VCPU，进行错误处理并恢复系统。用软件模拟看门狗功能是一个基本解决思路，如图2所示，在某个VCPU(VCPUm，即监控VCPU)上驻留一段监控代码，扫描其它的工作VCPU(VCPU1，VCPU2…VCPUn，即被监控VCPU)，若发现某个VCPU运行异常，则进行相应的处理，而“监控VCPU”本身可以由硬件看门狗来监视。

目前，软件模拟看门狗的实现方法通常有以下两种：

一、给每个VCPU配备一个硬件定时器，当发生定时中断时，VCPU置某些标志，相当于喂狗；由监控VCPU上驻留的监控任务来扫描这些标志，若发现一定时间内某个VCPU的标志未改变，则认为该VCPU异常，便进行相应的处理。

二、每个VCPU的程序中增加一喂狗任务，依靠软件延时来定时置某些标志；监控VCPU上驻留的监控任务循环扫描这些标志，若发现一定时间内某个VCPU的标志未改变，则认为该VCPU异常，便进行相应的处理。

上述两种方法各有其不足：对于方法一，动作准确、CPU开销小，但每个VCPU需要一个额外硬件定时器资源来支持，增加了硬件开销；对于方法二，多任务的操作系统环境下，喂狗任务会因被中断或高优先级的任务抢占而错过喂狗时机，控制准确性差，还存在严重的VCPU处理能力浪费问题，原因是延时期间VCPU在做无用功。

因此，针对上述的多核处理器中VCPU监控开销大或者控制性差的问题，现有技术中尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于多核处理器的监控方法及系统，以解决现有技术中监控开销大或者控制性差的问题。

本发明提供一种用于多核处理器的监控方法，该多核处理器包括一个监控虚拟CPU VCPU和多个被监控VCPU，该方法包括：

监控VCPU定期通知多个被监控VCPU修改运行正常标志；监控VCPU定期轮询多个被监控VCPU的运行正常标志，根据轮询结果判断被监控VCPU是否正常运行。其中，所述监控功能由一个空闲的监控VCPU或非空闲的业务VCPU来完成，具体为：

若所述多核处理器中有空闲的监控VCPU，则由所述空闲的监控VCPU由指定被监控VCPU唤醒后进行监控；

若没有空闲的监控VCPU，则由业务VCPU进行监控；

为所述监控VCPU分配一个栈空间，用于各个VCPU的运行正常标志作为全局数据变量保存到共享内存中。

优选地，监控VCPU采用以下方式之一通知多个被监控VCPU修改运行正常标志：中断方式、消息方式。

优选地，在监控VCPU通知多个被监控VCPU修改运行正常标志之后，方法进一步包括：多个被监控VCPU分别根据该通知执行修改运行正常标志的处理。

优选地，监控VCPU由预先设置的硬件看门狗监控其是否正常运行。

本发明还提供一种用于多核处理器的监控系统，包括：一个监控VCPU和多个被监控VCPU，其中，所述系统包括：所述监控VCPU，用于定期通知多个被监控VCPU修改运行正常标志；所述监控VCPU，还用于定期轮询多个被监控VCPU的运行正常标志，根据轮询结果判断被监控VCPU是否正常运行；

其中，所述监控功能由一个空闲的监控VCPU或非空闲的业务VCPU来完成，具体为：

若所述多核处理器中有空闲的监控VCPU，则由所述空闲的监控VCPU由指定被监控VCPU唤醒后进行监控；

若没有空闲的监控VCPU，则由业务VCPU进行监控；

为所述监控VCPU分配一个栈空间，用于各个VCPU的运行正常标志作为全局数据变量保存到共享内存中。

优选地，监控VCPU采用以下方式之一通知多个被监控VCPU修改运行正常标志：中断方式、消息方式。

优选地，多个被监控VCPU，用于接收来自监控VCPU的修改运行正常标志的通知，并根据该通知修改运行正常标志。

优选地，该系统进一步包括：硬件看门狗，用于监控监控VCPU是否正常运行。

根据本发明实施例的技术方案，通过监控VCPU通知多个被监控VCPU修改运行正常标志，轮询多个被监控VCPU的运行正常标志，并根据轮询结果判断被监控VCPU是否正常运行，能够简捷、清晰地实现多核处理器的监控，在不需要额外硬件资源支持的情况下，达到了最佳的监控效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的多核处理器架构图；

图2是根据现有技术的VCPU监控模型的示意图；

图3是根据本发明实施例的监控方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的采用VCPU间中断通知方式的监控方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的采用VCPU间消息通知方式的监控方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的监控系统的结构框图。

具体实施方式

本发明的主要思想主要在于，本发明主要应用在某通讯系统中，该系统采用多核处理器，每个工作VCPU运行一套多任务操作系统。若处理器还有空闲未用的VCPU，则使用该空闲的VCPU专门进行监控处理。监控VCPU初始化完毕后进入休眠等待状态，当所有被监控VCPU都运行起来后，由其中指定的被监控VCPU(可以任意指定)唤醒该监控VCPU，监控VCPU退出休眠，进行监控处理；若处理器无空闲VCPU时，则由某个业务VCPU(非空闲)来进行监控处理，该业务VCPU可以直接运行监控程序。另外，需要为监控VCPU专门分配一块程序运行的栈空间，各个VCPU的运行正常标志作为全局数据变量保存到共享内存中。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。

根据本发明的实施例，提出了一种用于多核处理器的监控方法。

图3是根据本发明实施例的监控方法的流程图，如图3所示，该方法包括：

步骤S302，监控VCPU定期通知多个被监控VCPU修改运行正常标志；

步骤S304，监控VCPU定期轮询多个被监控VCPU的运行正常标志，根据轮询结果判断被监控VCPU是否正常运行。

在实际应用中，监控功能可以用由一个空闲的监控VCPU或业务VCPU(非空闲)来完成。若由空闲的监控VCPU来完成，指定的被监控VCPU需要唤醒该监控VCPU，并通知监控VCPU监控程序的地址以及给它分配的栈空间地址，监控VCPU才能设置程序栈空间并运行监控程序(参考步骤S302和步骤S304)；若VCPU都要运行业务而无空闲VCPU时，也可由某个业务VCPU(非空闲)来完成，这就不需要分配堆栈和唤醒，该业务VCPU可以直接运行监控程序。

在步骤S302之后并且在步骤S304之前，多个被监控VCPU接收到修改运行正常标志的通知后，分别根据该通知执行修改运行正常标志的处理。其中，监控VCPU采用以下方式之一通知多个被监控VCPU修改运行正常标志：中断方式、消息方式。

需要说明，运行正常标志是保存在共享空间的变量，每个被监控VCPU独有自己的标志，被监控VCPU接收到来自监控VCPU的通知后，可以将该标志的值加一；监控VCPU在通知完被监控VCPU修改标志后，等待一段时间，再查看每个被监控VCPU的标志的值是否改变，如果改变，则认为相应的被监控VCPU工作正常，否则即发生异常。

此外，监控VCPU由预先设置的硬件看门狗进行监控，以监控该监控VCPU是否正常运行。

区别于现有技术，本发明实施例由监控VCPU周期性主动通知所有被监控VCPU喂狗，就像是一个定时器，定时要求被监控VCPU修改运行正常标志。被监控VCPU只有在收到这个通知后，才进入分支处理程序完成标志修改操作；监控VCPU在通知完所有被监控VCPU后开始循环扫描各个VCPU的运行正常标志，若是在设定时间内，有某个VCPU的标志还没有改变，可以认为该VCPU运行发生异常，需要进行异常错误处理。被监控VCPU只需要增加一个收到通知后的分支处理程序，来完成运行标志修改，平时就不用运行专门任务来进行喂狗。另外监控VCPU还负责给硬件看门狗提供喂狗信号，以监控自身的运行是否正常。

本发明能够应用在某移动通讯系统的核心控制板的软件监控，该控制板采用多核处理器，对各工作VCPU功能作了划分，预留有空闲的VCPU用于软件监控。根据本发明实施例，监控VCPU可以采用以下的方式通知被监控VCPU进行修改运行正常标志：VCPU间中断方式或VCPU间消息方式，下面结合图4和图5分别进行描述。

图4是根据本发明实施例的采用VCPU间中断通知方式的监控方法的流程图，如图4所示，包括：

步骤S402，指定的VCPU将监控程序和栈地址发给监控VCPU并唤醒该监控VCPU；

步骤S404，监控VCPU设置程序栈空间，执行监控程序。

步骤S406，监控VCPU定时给被监控VCPU发中断，通知监控VCPU修改运行正常标志(喂狗)。

步骤S408，被监控VCPU收到中断后，执行标志修改中断处理程序。

步骤S410，监控VCPU轮询被监控VCPU运行正常标志是否修改，根据轮询结果判断被监控VCPU是否正常运行。监控VCPU给硬件看门狗喂狗，以监控该监控VCPU是否正常运行。

通过VCPU间中断的通知方式，使得被监控VCPU响应更加及时，提高了监控效率。

图5是根据本发明实施例的采用VCPU间消息通知方式的监控方法的流程图，如图5所示，包括：

步骤S502，指定的VCPU将监控程序和栈地址发给监控VCPU并唤醒该监控VCPU；

步骤S504，监控VCPU设置程序栈空间，执行监控程序。

步骤S506，监控VCPU定时给被监控VCPU发消息，通知监控VCPU修改运行正常标志(喂狗)。

步骤S508，被监控VCPU收到消息后，解析消息进标志修改分支处理程序。

步骤S510，监控VCPU轮询被监控VCPU运行正常标志是否修改，根据轮询结果判断被监控VCPU是否正常运行。监控VCPU给硬件看门狗喂狗，以监控该监控VCPU是否正常运行。

通过VCPU间消息的通知方式，能够在消息中包含复杂的信息，便于今后功能扩展。

系统实施例

根据本发明的实施例，还提供了一种用于多核处理器的监控系统。

图6是根据本发明实施例的多核处理器的结构框图，如图6所示，该多核处理器包括：一个监控VCPU 10和多个被监控VCPU 20，其中：

监控VCPU 10，包括：通知模块，用于定期通知多个被监控VCPU 20修改运行正常标志；轮询模块，用于轮询多个被监控VCPU 20的运行正常标志，根据轮询结果判断被监控VCPU 20是否正常运行。监控VCPU 10采用以下方式之一通知多个被监控VCPU 20修改运行正常标志：中断方式、消息方式。

需要说明的是，在实际应用中，该监控VCPU可以为空闲的监控VCPU或业务VCPU(非空闲)，若该监控VCPU为空闲的监控VCPU，指定的被监控VCPU需要唤醒该监控VCPU，并通知监控VCPU监控程序的地址以及给它分配的栈空间地址，监控VCPU才能设置程序栈空间并运行监控程序；若该监控VCPU为业务VCPU，则不需要分配堆栈和唤醒，该业务VCPU可以直接进行监控处理。

多个被监控VCPU 20，用于接收来自监控VCPU 10的修改运行正常标志的通知，并根据该通知修改运行正常标志。

并且，该监控系统还包括：硬件看门狗，用于监控监控VCPU 10是否正常运行。

综上所示，根据本发明实施例的监控方法及系统，在不需要额外硬件资源支持的情况下，达到了最佳的监控效果，简捷、清晰，且易于实现，可以作为多核处理器场景下的通用监控方法，进行广泛应用。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种用于多核处理器的监控方法，所述多核处理器包括一个监控虚拟CPU VCPU和多个被监控VCPU，其特征在于，所述方法包括：

所述监控VCPU定期通知所述多个被监控VCPU修改运行正常标志；

所述监控VCPU定期轮询所述多个被监控VCPU的运行正常标志，根据轮询结果判断被监控VCPU是否正常运行；

若所述多核处理器中有空闲的VCPU，则由所述空闲的VCPU由指定被监控VCPU唤醒后进行监控；

若没有空闲的VCPU，则由业务VCPU进行监控；

为所述监控VCPU分配一个栈空间，用于各个VCPU的运行正常标志作为全局数据变量保存到共享内存中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监控VCPU采用以下方式之一通知所述多个被监控VCPU修改运行正常标志：

中断方式、消息方式。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述监控VCPU通知所述多个被监控VCPU修改运行正常标志之后，所述方法进一步包括：

所述多个被监控VCPU分别根据该通知执行修改运行正常标志的处理。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监控VCPU由预先设置的硬件看门狗监控其是否正常运行。

5.一种用于多核处理器的监控系统，所述多核处理器包括一个监控VCPU和多个被监控VCPU，其特征在于，所述系统包括：

第一模块，用于使所述监控VCPU定期通知所述多个被监控VCPU修改运行正常标志；

第二模块，用于使所述监控VCPU定期轮询所述多个被监控VCPU的运行正常标志，根据轮询结果判断所述被监控VCPU是否正常运行；

第三模块，用于若所述多核处理器中有空闲的VCPU，则由所述空闲的VCPU由指定被监控VCPU唤醒后进行监控；

若没有空闲的VCPU，则由业务VCPU进行监控；

第四模块，用于为所述监控VCPU分配一个栈空间，其用于各个VCPU的运行正常标志作为全局数据变量保存到共享内存中。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述第一模块是用于，使所述监控VCPU采用以下方式之一通知所述多个被监控VCPU修改运行正常标志：

中断方式、消息方式。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

第五模块，使所述多个被监控VCPU接收来自所述监控VCPU的修改运行正常标志的通知，并根据该通知修改运行正常标志。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

第六模块，用于设置硬件看门狗来监控所述监控VCPU是否正常运行。