CN101373450A - 处理cpu异常的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理CPU异常的方法，包括以下步骤：在操作系统接管CPU异常之前，判断该异常是否可以修复，若是，修复异常，否则，备份数据；在修复异常或备份数据之后，返回到操作系统。本发明在OS处理CPU异常之前，对异常进行全面分析，对可修复的异常进行修复，对不可修复的异常进行备份，从而避免给用户带来蓝屏和丢失数据的损失。与上述方法相对应，本发明还提供一种处理CPU异常的系统。

Description

处理CPU异常的方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机操作系统技术领域，尤其涉及一种处理CPU异常的方法及系统。

背景技术

用户对数据操作时经常会发生意想不到的情况，比如系统篮屏(bluescreen)或者自动重启，所有这些现象都是因为操作系统内核发生了“异常”。异常是一个同步事件，它是由CPU执行了某些特定代码产生的，重新执行相同的代码会重复产生特定的异常。异常种类很多，比如存储器存取违规、除0或者执行特定调试指令等。

参见图1，为现有操作系统(Operation System，OS)处理CPU异常的流程图，包括:

1、CPU产生异常；

2、OS接管异常；

3、判断异常来源，如果是内核异常，执行步骤4分支，如果是用户模式异常，执行步骤9分支；

4、分派异常，即调用负责分派内核态异常的KiDispatchException函数；

5、搜索内核态的异常处理链表(Structured Exception Handling，SEH)；

6、是否搜索到该异常的处理例程，若是，执行步骤7，否则，执行步骤8；

7、运行异常处理例程，然后执行步骤14；

8、篮屏；

9、分派异常，即调用负责分派用户态异常的UserExceptionDispatch函数；

10、搜索用户态的SEH；

11、是否搜索到该异常的处理例程，若是，执行步骤12，否则，执行步骤13；

12、运行异常处理例程，然后执行步骤14；

13、关闭应用程序，然后执行步骤14；

14、返回OS。

可见，现有异常处理方法是首先按照内核态和用户态对异常进行区分，继而采用不同的方式处理。然而，上述处理方法存在一些不合理之处，比如，对于内核态异常，会经常出现篮屏，造成数据的丢失，而且需要重启计算机，给用户带来不便；对于用户态异常，当关闭应用程序时，也会同样造成数据的丢失。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种处理CPU异常的方法，用以解决现有方案易蓝屏和数据丢失的问题。

为此，本发明实施例采用如下技术方案:

一种处理CPU异常的方法，包括:在操作系统接管CPU异常之前，判断该异常是否可以修复，若是，修复异常，否则，备份数据；在修复异常或备份数据之后，返回到操作系统。

如果所述异常为软件异常，查找预置的异常处理例程，如果查到，则确定该异常可以修复，否则确定该异常不可修复。

上述方法还包括:对所述软件异常进一步判断是否为正常异常，若是，直接返回操作系统。

如果所述异常为硬件异常，则确定该硬件异常不可以修复。

返回到操作系统之后，操作系统对所述硬件异常按照现有方式再进行处理。

除了所述操作系统外，还运行一个后台操作系统，该后台操作系统监控操作系统与计算机硬件的通信；所述修复异常和备份数据是通过所述后台操作系统完成的。

通过以下步骤完成修复异常:在所述操作系统与计算机硬件通信时，所述后台操作系统存储一份内存数据；所述后台操作系统分析所述异常类型，在预置的处理例程中查找该异常对应的处理例程；所述后台操作系统运行所述处理例程，获知修复异常所需要的内存数据，并所获知的内存数据发送给所述操作系统；所述操作系统利用所接收的内存数据清除异常。

通过以下步骤完成备份数据:在所述操作系统与计算机硬件通信时，所述后台操作系统存储一份内存数据和用户数据；后台操作系统将存储的内存数据和用户数据发送给所述操作系统。

一种处理CPU异常的系统，包括面向用户的操作系统，还包括后台操作系统，该后台操作系统包括:接口模块，负责后台操作系统与外部的通信，其中包括在所述操作系统之前接管CPU异常；分析模块，用于分析异常是否可修复；修复模块，当所述分析模块确定异常可修复时，负责对异常进行修复；备份模块，当所述分析模块确定异常不可修复时，负责对异常进行备份。

所述分析模块包括:第一判断单元，用于判断异常是否为硬件异常，若是，确定异常不可修复，发出备份通知；第二判断单元，在所述第一判断单元确定不是硬件异常时，用于判断该软件异常是否为正常异常，若是，直接返回操作系统；第三判断单元，在所述第二判断单元确定不是正常异常时，用于判断所述后台操作系统是否预置有该异常的处理例程，若存在，确定异常不可修复，则发出修复通知，否则，确定异常可修复，发出备份通知；通知单元，用于将所述备份通知发送给所述备份模块，将所述修复通知发送给所述修复模块。

所述修复模块包括:存储单元，用于存储所述操作系统与计算机硬件通信时运行的内存数据；例程运行单元，在接收到修复通知后，用于运行所述后台操作系统中预置的所述异常对应的处理例程，从而获知修复异常所需要的内存数据，并通过所述接口模块发送给所述操作系统。

所述备份模块用于存储所述操作系统与计算机硬件通信时运行的内存数据和用户数据，并在接收到备份通知后，用于通过所述接口模块将内存数据和用户数据发送给所述操作系统。

对于上述技术方案的技术效果分析如下:

本发明在OS处理CPU异常之前，对异常进行全面分析，对可修复的异常进行修复，对不可修复的异常进行备份，从而避免给用户带来蓝屏和丢失数据的损失。

本发明涵盖了各种异常的处理情况，对于硬件异常，为了避免数据丢失，及时进行数据备份，对于软件异常，则是进一步分析类型，对于可修复的进行修复处理，对于不可修复的进行备份数据，对于正常异常，则直接返回到OS。应用本发明，能够减少蓝屏次数，而且能够在OS崩溃之前，帮助用户采取有效措施，避免数据丢失。

附图说明

图1为现有技术处理CPU异常的流程图；

图2为现有技术处理CPU异常系统示意图；

图3为本发明处理CPU异常系统示意图；

图4为本发明处理CPU异常的流程图；

图5为本发明修复数据的流程图；

图6为本发明后台操作系统总体结构示意图；

图7为本发明后台操作系统详细结构示意图。

具体实施方式

本发明重点改进在于，在OS处理CPU异常之前，对异常进行全面分析，对可修复的异常进行修复，对不可修复的异常进行备份。

正如前面介绍，现有OS处理方案中，当出现CPU异常时，OS直接进行接管和处理，参见图2，为现有OS处理CPU异常的系统示意图。

而在本发明中，引入一个后台操作系统(后文称之为SOS)，在OS之前，由SOS接管异常。参加图3，为本发明处理CPU异常的系统示意图，其中，SOS、OS以及计算机硬件之间通过统一的管理接口(Hypervisor)通信，该Hypervisor负责监控系统所有底层硬件设备的通信操作，捕获CPU异常。SOS提供所有后台服务操作，对用户是不可见的。由于OS和SOS彼此独立，当出现影响OS正常运行的异常时，SOS还可正常运行，本发明正是利用这一特点，通过SOS对异常进行修复或备份，概括而言，在OS接管CPU异常之前，SOS判断该异常是否可以修复，若是，修复异常，否则，备份数据；在SOS修复异常或备份数据之后，返回到OS，从而避免蓝屏或数据的丢失。

参见图4，为本发明处理CPU异常的详细流程图。包括:

步骤401:CPU出现异常；

步骤402:hypervisors捕获异常，并交付给SOS；

步骤403:SOS对异常进行分析，判断是否为硬件异常，若是，执行步骤404分支，否则，执行步骤407分支；

其中，哪些异常属于硬件异常在现有技术中有统一判断标准，比如，总线异常属于硬件异常，而除0显然不属于硬件异常，属于软件异常。

步骤404:备份数据；

步骤405:返回OS，OS对异常按照现有方案处理；

OS对异常的处理参见背景技术及图1，不再赘述。

步骤406:分派异常，

步骤407:判断是否为正常异常，若是，执行，执行步骤412，否则，执行步骤408；

本领域技术人员都了解，软件异常中有一部分是属于正常的，这类正常异常类似于硬件中断功能，负责对某些事件的触发。例如，负点运算、除0运算和内核服务历程调用等都属于系统可以处理的正常异常。

步骤408:搜索SOS预置的异常处理例程列表；

步骤409:是否搜索到，若是，执行步骤410，否则，执行步骤411；

步骤410:修复异常；

步骤411:备份数据；

步骤412:返回OS。

实际上，内核态异常包括硬件异常和软件异常，对于硬件的内核态异常，现有方案只能蓝屏，容易造成内存数据和用户数据的丢失，对于软件的内核态异常，很有可能由于没有处理例程也以蓝屏处理。而本发明中，对于硬件异常，执行备份数据的操作，防止数据丢失；对于软件异常，则进一步区分类型，对于能修复的，执行修复操作，对于不能修复的，执行备份操作，而不是简单的蓝屏，从而保证系统正常运行和数据的安全性。

对于SOS完成的修复数据和备份数据的功能，是本发明中新引入的，下面分别详细介绍。

如图3所示，SOS通过Hypervisor监控OS与计算机硬件的通信。

参见图5，为修复异常流程图。

步骤501:在OS与计算机硬件通信时，所述SOS存储一份OS运行的内存数据；

步骤502:SOS分析所述异常类型，在预置的处理例程中查找该异常对应的处理例程；

步骤503:SOS运行所述处理例程，获知修复异常所需要的内存数据，并所获知的内存数据发送给OS；

步骤504:OS利用所接收的内存数据清除异常。

下面，以一个具体异常的修复过程来进一步描述。

假设Hypervisor捕获到KERNEL-DATA-INPAGE-ERROR异常，该异常表现为无法从分页文件将内核数据所需的页面读取到内存中，通常是由于OS在硬盘中的分页文件损坏造成的。

Hypervisor将捕获到的KERNEL-DATA-INPAGE-ERROR异常交接给SOS后，SOS执行以下步骤实现修复异常:

1、SOS分析该异常类型，确定为可修复的软件类异常；

2、调用KERNEL-DATA-INPAGE-ERROR异常对应的异常处理例程:KeDataInpageErrHandler；

3、处理例程KeDataInpageErrHandler负责分析异常产生原因，通过对数据结构CONTEXT的分析可以定位OS将要读取的地址，这个地址是数据在Pagefile中的文件偏移地址；

4、查找SOS存储区中预置的Pagefile文件，从中读取出相应的数据，并发送给OS；

5、OS内存接收到数据后，填充CONTEXT结构和ExceptionRecord结构中，消除异常标志，读取分页文件中的内核数据，继续进行后续正常工作。

从图4中可知，对于硬件异常以及不可修复的软件异常，都需要作备份处理。备份的数据包括两部分，一部分是内存数据，另一部分是用户数据。

本发明提供的备份机制包括:

1)在OS与计算机硬件通信时，SOS存储一份OS运行的内存数据和用户数据；

2)当确定所述异常无法修复时，SOS将存储的内存数据和用户数据发送给OS。

本发明中，是通过SOS在后台对异常进行分析和处理，不影响用户正常操作，特别是对于可恢复的异常，SOS在后台自行可以解决，用户甚至不知道曾经出现过异常，而不会像现有方案那样经常出现蓝屏，影响用户的正常操作。

与上述方法相对应，本发明还提供一种处理CPU异常的系统，参见图3。如前已述，该系统与现有系统最大不同在于，在OS接管异常之前，由SOS对异常进行修复或备份。

参见图6，为SOS内部结构示意图。SOS包括接口模块601、分析模块602、修复模块603和备份模块604，下面分别介绍:

接口模块601主要负责SO与外部的通信，也即与Hypervisor的通信，其中包括在OS之前接管CPU异常；

分析模块602用于分析异常是否可修复；

修复模块603当所述分析模块602确定异常可修复时，负责对异常进行修复；

备份模块604当所述分析模块602确定异常不可修复时，负责对异常进行备份。

参见图7，为SOS各模块内部示意图。

其中，分析模块601包括:

第一判断单元6011，用于判断异常是否为硬件异常，若是，确定异常不可修复，发出备份通知；

第二判断单元6012，在第一判断单元6011确定不是硬件异常时，用于判断该软件异常是否为正常异常，若是，直接返回OS；

第三判断单元6013，在第二判断单元6012确定不是正常异常时，用于判断SOS是否预置有该异常的处理例程，若存在，确定异常不可修复，则发出修复通知，否则，确定异常可修复，发出备份通知；

通知单元6014，用于将备份通知发送给备份模块604，将所述修复通知发送给修复模块603。

修复模块603包括:

存储单元6031，用于存储OS与计算机硬件通信时运行的内存数据；

例程运行单元6032，在接收到修复通知后，用于运行SOS中预置的所述异常对应的处理例程，从而获知修复异常所需要的内存数据，并通过所述接口模块发送给OS。

备份模块604用于存储OS与计算机硬件通信时运行的内存数据和用户数据，并在接收到备份通知后，用于通过接口模块601将内存数据和用户数据发送给OS。

对于本发明提供的处理CPU异常的系统的一些具体细节，参见方法实施例，在此不再赘述。

本发明涵盖了各种异常的处理情况，对于硬件异常，为了避免数据丢失，及时进行数据备份，对于软件异常，则是进一步分析类型，对于可修复的进行修复处理，对于不可修复的进行备份数据，对于正常异常，则直接返回到OS。应用本发明，能够在OS崩溃之前，帮助用户采取有效措施，避免数据丢失。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种处理CPU异常的方法，其特征在于，包括：

在操作系统接管CPU异常之前，判断该异常是否可以修复，若是，修复异常，否则，备份数据；

在修复异常或备份数据之后，返回到操作系统。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，如果所述异常为软件异常，查找预置的异常处理例程，如果查到，则确定该异常可以修复，否则确定该异常不可修复。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，还包括：对所述软件异常进一步判断是否为正常异常，若是，直接返回操作系统。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，如果所述异常为硬件异常，则确定该硬件异常不可以修复。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，返回到操作系统之后，操作系统对所述硬件异常按照现有方式再进行处理。

6.根据权利要求1至5任一项所述方法，其特征在于，除了所述操作系统外，还运行一个后台操作系统，该后台操作系统监控操作系统与计算机硬件的通信；所述修复异常和备份数据是通过所述后台操作系统完成的。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，通过以下步骤完成修复异常：

在所述操作系统与计算机硬件通信时，所述后台操作系统存储一份内存数据；

所述后台操作系统分析所述异常类型，在预置的处理例程中查找该异常对应的处理例程；

所述后台操作系统运行所述处理例程，获知修复异常所需要的内存数据，并所获知的内存数据发送给所述操作系统；

所述操作系统利用所接收的内存数据清除异常。

8.根据权利要求6所述方法，其特征在于，通过以下步骤完成备份数据：

在所述操作系统与计算机硬件通信时，所述后台操作系统存储一份内存数据和用户数据；

后台操作系统将存储的内存数据和用户数据发送给所述操作系统。

9.一种处理CPU异常的系统，包括面向用户的操作系统，其特征在于，还包括后台操作系统，该后台操作系统包括：

接口模块，负责后台操作系统与外部的通信，其中包括在所述操作系统之前接管CPU异常；

分析模块，用于分析异常是否可修复；

修复模块，当所述分析模块确定异常可修复时，负责对异常进行修复；

备份模块，当所述分析模块确定异常不可修复时，负责对异常进行备份。

10.根据权利要求9所述系统，其特征在于，所述分析模块包括：

第一判断单元，用于判断异常是否为硬件异常，若是，确定异常不可修复，发出备份通知；

第二判断单元，在所述第一判断单元确定不是硬件异常时，用于判断该软件异常是否为正常异常，若是，直接返回操作系统；

第三判断单元，在所述第二判断单元确定不是正常异常时，用于判断所述后台操作系统是否预置有该异常的处理例程，若存在，确定异常不可修复，则发出修复通知，否则，确定异常可修复，发出备份通知；

通知单元，用于将所述备份通知发送给所述备份模块，将所述修复通知发送给所述修复模块。

11.根据权利要求9或10所述系统，其特征在于，所述修复模块包括：

存储单元，用于存储所述操作系统与计算机硬件通信时运行的内存数据；

例程运行单元，在接收到修复通知后，用于运行所述后台操作系统中预置的所述异常对应的处理例程，从而获知修复异常所需要的内存数据，并通过所述接口模块发送给所述操作系统。

12.根据权利要求9或10所述系统，其特征在于，所述备份模块用于存储所述操作系统与计算机硬件通信时运行的内存数据和用户数据，并在接收到备份通知后，用于通过所述接口模块将内存数据和用户数据发送给所述操作系统。

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