CN101118514A

CN101118514A - 一种用于分析软件系统cpu占用率的方法及存储器

Info

Publication number: CN101118514A
Application number: CNA2007100769856A
Authority: CN
Inventors: 林晓翰; 陈路远
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: CN100501693C

Abstract

本发明公开了一种用于分析软件系统CPU占用率的方法及存储器，所述方法包括如下步骤：设备上电初始化存储器时，在所述存储器上设置一预留内存；在所述设备上设置一用于对软件系统定时采样的时钟中断服务程序；监控程序对所述设备上CPU的运行状态实施周期性监控，并在所述预留内存上记录该CPU的运行信息；所述CPU过载，所述设备向网管系统上报该CPU的过载信息；所述网管系统接收到所述CPU的过载信息后，向所述CPU输出复位信号，之后进行CPU过载复位；所述网管系统取出保存在所述预留内存的所述CPU过载时的运行信息并分析。采用本发明，软件系统能够自动捕捉CPU过载信息，将过载信息上报到网管系统，供软件开发者分析。

Description

一种用于分析软件系统CPU占用率的方法及存储器

技术领域

本发明涉及软件系统领域，尤其是一种用于分析软件系统的CPU占用率的方法及存储器。

背景技术

软件系统运行于个人电脑环境或嵌入式环境，如果某一部分程序的执行效率低，或者业务量过大，会导致CPU占用率过高，也称为CPU过载。这时需要软件开发者分析代码的哪些部分被频繁调用或运行时间过长，对这部分程序进行优化。目前解决软件系统运行的这些问题，有以下几种方法：

1、在个人电脑环境运行相同的业务，使用个人电脑平台下的覆盖率统计工具，统计代码的执行次数和执行时间，据此估算哪一部分程序执行效率低；

2、当软件系统运行过程中发生CPU过载的时候，派人到现场查看导致CPU占用率高的任务的函数调用关系，从而获知哪一部分程序执行效率低。

然而，上述方法中，第一种方法的不足之处在于：只能适用于个人电脑环境的软件系统，如果软件系统运行于嵌入式环境，就需要维护个人电脑环境和嵌入式环境两套程序，增加了工作量，而且个人电脑环境与嵌入式环境毕竟有区别，有时并不能真正找到嵌入式软件系统的瓶颈；第二种方法的不足之处在于：必须有人在现场蹲点，守候CPU过载的时刻，费时费力，如果错过了这个时刻，就无法分析。

因此，现有技术还有待于完善和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于分析软件系统CPU占用率的方法，该方法可以在CPU过载时自动记录并保存最后一次过载时的信息；为此，本发明还提供了一种用于分析软件系统CPU占用率的存储器。

为解决上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

A、在设备的存储器上设置一预留内存，初始化所述存储器；

B、时钟中断服务程序定期采集所述设备上的CPU运行信息，并保存到所述预留内存上；

C、监控程序周期性的监控CPU的运行状态，当判断出所述CPU过载时，将监控周期内对应的所述时钟中断服务程序所记录的CPU运行信息重新保存到所述预留内存中；

D、网管系统获取所述CPU的过载信息；

E、所述网管系统向所述CPU输出复位信号后，进行CPU过载复位；

F、所述网管系统取出保存在所述预留内存的所述CPU过载时的运行信息并分析。

其中，所述步骤A中，所述预留内存包括：主内存区、备内存区、过载区、首地址区及标志区；所述首地址区还包括主内存区首地址、备内存区首地址及过载区首地址。

其中，所述步骤A中包括：所述设备初始化程序时，系统程序检查所述标志区是否都是已经发生CPU过载的标志，是则保持所述主内存区、备内存区、过载区、首地址区及标志区的赋值不变，否则划分所述主内存区、备内存区、过载区、首地址区及标志区并清空，及对所述首地址区赋初值。

其中，所述步骤B中，所述时钟中断程序包括一个写指针，该写指针指向所述主内存区首地址。

其中，所述步骤B中还包括：每当时钟中断发生，所述时钟中断程序就将采集的当前设备运行信息存入到所述预留内存。

其中，所述步骤C还包括：当所述监控程序在监控周期内没有监控到所述CPU过载时，所述监控程序将无需重新保存所述时钟中断服务程序所记录的CPU运行信息。

其中，所述步骤D包括：当所述CPU过载后，所述设备判断是否接入所述网管系统，是则所述设备向所述网管系统上报所述CPU的过载信息，否则所述设备自动保存最后一次过载时所述CPU的运行信息，且在所述设备接入所述网管系统后，所述网管系统自动向所述设备查询上一次该CPU的过载信息。

本发明还提供一种用于分析软件系统CPU占用率的存储器，包括一预留内存，用于存储时钟中断服务程序定期采集CPU的运行信息，及监控程序监控到的该CPU的过载信息。

其中，所述存储器，所述预留内存包括主内存区、备内存区、过载区、首地址区及标志区；所述主内存区用于存储当前监控周期内监控程序监控到的时钟中断服务程序定期采集的CPU运行信息；所述备内存区用于存储前一次监控周期内监控程序监控到的时钟中断服务程序定期采集的CPU运行信息；所述过载区用于存储CPU过载时所述时钟中断服务程序所记录的CPU运行信息；标志区用于存储并显示CPU是否过载的标志；所述首地址区包括主内存区首地址、备内存区首地址及过载区首地址，该首地址区用于存储所述主内存区首地址、备内存区首地址及过载区首地址。

其中，所述存储器，所述存储器为随机存储器，该随机存储器是非易失性存储器。

与现有技术相比，采用本发明方法，本发明还具有以下优点：

1、软件系统能够自动捕捉CPU过载信息，仅增加很少量的运行负荷就可以将过载信息上报到网管系统；

2、CPU过载后，如果发生因软件、看门狗故障、CPU复位管脚收到复位信号导致的复位，过载信息不丢失；

3、通过分析CPU过载信息，为设计者优化软件的执行效率提供依据。

附图说明

图1是本发明方法的实现流程图；

图2是本发明方法设备上电后，标志区不是“已经发生CPU过载”标志，主内存区、备内存区、过载区、首地址区、标志区的划分情况示意图；

图3是本发明方法的在上一个监控周期内CPU不过载，或者上一个监控周期内CPU过载，上上一个监控周期内CPU也过载，原备内存区与主内存区交换后分配状况示意图；

图4是本发明方法的在上一个监控周期内发生了CPU过载，且上上一个监控周期CPU不过载，表明CPU的负荷从不过载变化为过载，原备内存区就变为主内存区，原主内存区变为过载区，原过载区变为备内存区，将标志区写满“已经发生CPU过载”标志的情况；

图5是本发明方法向网管系统上报CPU过载信息后的情况。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

本发明提供了一种用于分析软件系统CPU占用率的存储器，本实施例中，所述存储器为随机存储器，也可以是非易失性存储器。所述存储器包括一预留内存，用于存储时钟中断服务程序定期采集CPU的运行信息，及监控程序监控到的该CPU的过载信息，不被其它写入操作所访问，因此，该预留内存区域又称为黑匣子。

其中，所述预留内存包括主内存区、备内存区、过载区、首地址区及标志区；如图2至5所示，所述主内存区用于存储当前监控周期内监控程序监控到的时钟中断服务程序定期采集的CPU运行信息；所述备内存区用于存储前一次监控周期内监控程序监控到的时钟中断服务程序定期采集的CPU运行信息；所述过载区用于存储CPU过载时所述时钟中断服务程序所记录的CPU运行信息；标志区用于存储并显示CPU是否过载的标志；所述首地址区包括主内存区首地址、备内存区首地址及过载区首地址，该首地址区用于存储所述主内存区首地址、备内存区首地址及过载区首地址。

所述预留内存的大小由实际需要和物理内存决定；并定义“已经发生CPU过载”标志，如：

#define CPU_OVERLOAD_HAPPENED(unsigned char)0xaa。

本发明还提供了一种用于分析软件系统CPU占用率的方法，该方法可以根据软件系统的运行状况采用不同的实现流程，如实施例一和二：

实施例一

在本实施例中，该方法用于嵌入式设备软件系统的CPU占用率分析，参阅附图1所示，其分析流程步骤如下：

110、设备上电初始化存储器时，在所述存储器上划出一块用于记录所述设备的运行信息的预留内存；

120、时钟中断服务程序提供一个精确的时钟中断过程，其所对应的时钟中断周期必须足够短，以保证对软件系统CPU运行信息定时采样，并将采取的CPU运行信息保存到所述预留内存上；

130、监控程序周期性的监控CPU的运行状态，并判断出所述CPU过载时，将监控周期内对应的所述时钟中断服务程序所记录的CPU运行信息重新保存到所述预留内存中；其中，监控周期大于所述时钟中断周期，以利于对所述时钟中断服务程序记录保存的多个CPU运行信息试样进行重新保存；

140、当所述CPU过载后，网管系统获取该CPU的过载信息；

150、所述网管系统向所述CPU输出复位信号后，进行CPU过载复位；

160、所述网管系统取出保存在所述预留内存的所述CPU过载时的运行信息并分析。

其中，步骤110中，在所述嵌入式设备在初始化时，系统程序将检查标志区是否都是“已经发生CPU过载”标志，如果否，则划分上述5个区域并清空，并对首地址区赋初值；如果是，则保持上述5个区域的赋值不变，也无需清空。

上述方法步骤120中，所述时钟中断程序(ISR)包括一个写指针，该写指针始终指向预留内存的主内存区首地址；且每当时钟中断发生，该写指针就将当前任务的程序计数器(Program Counter，PC)存入预留内存的主内存区，将采取的当前设备运行信息存入到所述预留内存的主内存区。

其中，步骤130中，所述监控程序的优先级高于所有其它业务任务，并在每隔一段时间运行一次；且运行过程中，当所述监控程序在监控周期内没有监控到所述CPU过载时，所述监控程序将无需重新保存所述时钟中断服务程序所记录的CPU运行信息。

当监控程序运行时，如果监控到：

1)、上一个监控周期内CPU不过载，或者上一个监控周期内CPU过载，再上一个监控周期内CPU也过载。在这一情形下，所述监控程序判断CPU不过载，无需重新保存时钟中断程序采样时保存的CPU运行信息，如图3所示，同时，由于时钟中断程序采样后，需要保存CPU运行信息，所述预留内存的主内存区和备内存区之间的位置相应交换，并在主内存区和备内存区同时写入CPU运行信息，则

a)、首地址区记录的主内存区首地址赋值为原备内存首地址，同时原备内存区就变为主内存区；

b)、首地址区记录的备内存区首地址赋值为原主内存首地址，同时原主内存区就变为备内存区；

2)、上一个监控周期内发生了CPU过载，且再上一个监控周期内CPU不过载，表明CPU的负荷从不过载变化为过载。在这一情形下，所述监控程序判断CPU过载，需重新保存时钟中断程序采样时保存的CPU运行信息，即将CPU过载时的设备运行信息保存到过载区内，并将“已经发生CPU过载”标志保存到标志区，同时在主内存区和备内存区内写入CPU运行信息，如图4所示，由于这一情形是由CPU不过载变为过载，则

b)、首地址区记录的过载区首地址赋值为原主内存区首地址，同时原主内存区就变为过载区；

c)、首地址区记录的备内存区首地址赋值为原过载区首地址，同时原过载区就变为备内存区；

d)、标志区写满CPU_OVERLOAD_HAPPENED标志。

其中，步骤140中，当嵌入式设备发生CPU过载后，如果所述嵌入式设备接入所述网管系统时，该嵌入式设备向网管系统上报CPU过载告警，并从所述首地址区取出过载区首地址，将过载区的内容作为告警的附加参数上报，同时网管系统将过载区的信息记录下来，并发送回应消息给嵌入式设备；所述嵌入式设备收到回应消息后，将过载区和标志区清空，如图5所示。

如果嵌入式设备发生CPU过载时，网管系统并没有接入到所述嵌入式设备上，当网管系统接入后，该网管系统自动向嵌入式设备发送“查询上一次CPU过载”的消息，该嵌入式设备接收到查询消息后，先检查标志区是否都是“已经发生CPU过载”标志，是则向网管系统上报CPU过载告警，并从首地址区取出过载区首地址，将过载区内容作为告警的附加参数上报，网管系统将过载区的信息记录下来，发送回应消息给嵌入式设备，嵌入式设备收到回应消息后，将过载区、标志区清空，如图5所示；否则不向网管系统上报告警事件。

其中，步骤150中，所述网管系统接收到所述CPU过载信息后并向看门狗程序、软件系统程序和CPU复位管脚发送复位信号并进行复位，同时预留内存的内容保持不变，仍然能够记录上一次CPU过载的信息。当网管系统重新接入时，所述网管系统仍然可以获得上一次的CPU过载信息。

当CPU过载时，如果发生所述嵌入式设备硬件掉电并复位后，将会导致随机存储器(RAM)器件的存储内容变为随机值，这时标志区不会都是CPU_OVERLOAD_HAPPENED标志，在所述网管系统重新接入到所述嵌入式设备时，也就不获得上一次的CPU过载信息。

其中，步骤160中，所述网管系统取出CPU过载信息进行分析所采用的方式是：该网管系统取出PC值，分析嵌入式软件映像的函数符号表，随后得出在CPU过载时正在运行的函数，进而了解软件系统CPU占用率。

实施例二

本实施例与实施例一不同之处在于：

本实施例中，该方法用于分析基于消息驱动的状态机系统的CPU占用率，是基于消息驱动的状态机系统，该状态机软件系统可以运行于个人电脑平台或嵌入式CPU上，其所有行为都由消息所触发，一个进程只有收到消息后，才能运行，这种状态机系统很常见，为了分析CPU过载时的运行情况，必须记录进程号和消息号。其中，相对于实施例一而言，本实施例将实施例一中的步骤160改为：

所述网管系统取出保留在所述预留内存的进程号和消息号，作出统计分析，得出哪些消息的处理过程会导致CPU过载，进而了解软件系统CPU占用率。

综上所述，采用本发明方法，具有以下优点：

总之，本发明并不限于上述实施方式，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，都应该落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于分析软件系统CPU占用率的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、在设备的存储器上设置一预留内存，初始化所述存储器；

D、网管系统获取所述CPU的过载信息；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述预留内存包括主内存区、备内存区、过载区、首地址区及标志区；所述首地址区还包括主内存区首地址、备内存区首地址及过载区首地址。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A中包括：所述设备初始化程序时，系统程序检查所述标志区是否都是已经发生CPU过载的标志，是则保持所述主内存区、备内存区、过载区、首地址区及标志区的赋值不变，否则划分所述主内存区、备内存区、过载区、首地址区及标志区并清空，及对所述首地址区赋初值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述时钟中断程序包括一个写指针，该写指针始终指向所述主内存区首地址。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中包括：每当时钟中断发生，所述时钟中断程序就将采集的当前设备运行信息存入到所述预留内存。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C还包括：当所述监控程序在监控周期内没有监控到所述CPU过载时，所述监控程序将无需重新保存所述时钟中断服务程序所记录的CPU运行信息。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D包括：当所述CPU过载后，所述设备判断是否接入所述网管系统，是则所述设备向所述网管系统上报所述CPU的过载信息，否则所述设备自动保存最后一次过载时所述CPU的运行信息，且在所述设备接入所述网管系统后，所述网管系统自动向所述设备查询上一次该CPU的过载信息。

8.一种用于分析软件系统CPU占用率的存储器，其特征在于，所述存储器包括一预留内存，用于存储时钟中断服务程序定期采集CPU的运行信息，及监控程序监控到的该CPU的过载信息。

9.根据权利要求8所述的存储器，其特征在于，所述预留内存包括主内存区、备内存区、过载区、首地址区及标志区；所述主内存区用于存储当前监控周期内监控程序监控到的时钟中断服务程序定期采集的CPU运行信息；所述备内存区用于存储前一次监控周期内监控程序监控到的时钟中断服务程序定期采集的CPU运行信息；所述过载区用于存储CPU过载时所述时钟中断服务程序所记录的CPU运行信息；标志区用于存储并显示CPU是否过载的标志；所述首地址区包括主内存区首地址、备内存区首地址及过载区首地址，该首地址区用于存储所述主内存区首地址、备内存区首地址及过载区首地址。

10.根据权利要求8或9所述的存储器，其特征在于，所述存储器为随机存储器，该随机存储器是非易失性存储器。