CN104734979A - 一种路由器外接存储设备的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种路由器外接存储设备的控制方法，该方法利用linux udev体系和hotplug热插拔机制对存储设备进行监控，当存储设备接入或者移除路由器系统时，驱动路由器系统初始化并触发内核的hotplug事件，内核通过netlink socket与用户态hotplugd进程进行通信，storaged进程在hotplugd进程设置回调钩子，每当有存储设备事件发生就通知storaged进程，storaged进程执行存储设备的磁盘格式化、将存储设备自动挂载到路由器、或将存储设备卸载。
Description
技术领域
本发明属于路由器的技术领域，具体地涉及一种路由器外接存储设备的控制方法。
背景技术
传统的路由器，大部分既没有内置的存储，也没有外接的硬件接口来安装扩展存储设备，因此不具备数据存储能力。这种路由器功能简单，可扩展性差。
少量的传统路由器具备扩展接口，比如USB接口，但是对存储设备只有最基本的控制能力，且对于存储设备的使用也没有明确的规范，用户可操作性和可控制性很弱，无法确切知道存储设备的相关状态，也没有控制接口对其进行操作，比如想取出存储设备，就只能强制拔出而无法安全卸载存储设备，这样很容易对存储设备造成损坏。而且无法对存储设备进行一些高级操作，比如文件系统进行检查和格式化。因此这种路由器不能对存储设备进行妥善控制和有效利用。
目前市面上常见的外接存储设备，比如SD卡、U盘，有一定的损坏率和故障率，且故障发生原因多样，难以检测，当存储设备出现异常时，会对系统性能造成严重影响。
路由器是嵌入式系统，硬件资源较少，如果存储设备发生异常，会造成进程因等待IO等而挂死的情况，可能严重影响系统主机的性能，而嵌入式系统上存储设备出现故障的几率相对较高。
传统的查询存储设备信息的方式是直接调用底层接口，然而不同的存储设备有不同的命令，且由于写命令执行时间较长，每次直接调用时响应速度较慢。
传统的存储设备控制方式也是直接调用底层控制接口，可能会造成多个操作同时进行的结果，比如同时执行格式化和卸载操作，这样有可能对存储设备造成损坏。
发明内容
本发明要解决的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种路由器外接存储设备的控制方法，其能够对路由器外接存储设备进行统一控制，保证路由器系统的稳定性和存储设备的稳定性，提供完整的操作接口并提升对存储设备的利用率。
本发明的技术解决方案是：这种路由器外接存储设备的控制方法，该方法利用linux udev体系和hotplug热插拔机制对存储设备进行监控，当存储设备接入或者移除路由器系统时，驱动路由器系统初始化并触发内核的hotplug事件，内核通过netlink socket与用户态hotplugd进程进行通信，storaged进程在hotplugd进程设置回调钩子，每当有存储设备事件发生就通知storaged进程，storaged进程执行以下步骤：
(1)接收存储设备插入路由器的信息；
(2)判断存储设备的磁盘是否需要格式化，是则执行步骤(3)，否则执行步骤(9)；
(3)磁盘未格式化；
(4)是否确认格式化，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(3)；
(5)将磁盘格式化；
(6)磁盘正在格式化；
(7)判断格式化是否成功，是则执行步骤(9)，否则执行步骤(8)；
(8)格式化失败，跳转到步骤(15)；
(9)将存储设备自动挂载到路由器；
(10)判断是否挂载成功，是则执行步骤(11)，否则执行步骤(15)；
(11)存储设备被挂载；
(12)判断存储设备是否移除，是则执行步骤(13)；否则执行步骤(11)；
(13)将存储设备卸载，跳转到步骤(15)；
(14)挂载失败，跳转到步骤(15)；
(15)结束。
本发明通过storaged进程在hotplugd进程设置回调钩子，每当有存储设备事件发生就通知storaged进程，storaged进程执行格式化存储设备的磁盘、挂载存储设备、卸载存储设备，所以能够对路由器外接存储设备进行统一控制，保证路由器系统的稳定性和存储设备的稳定性，提供完整的操作接口并提升对存储设备的利用率。
附图说明
图1示出了根据本发明的路由器外接存储设备的控制方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，这种路由器外接存储设备的控制方法，该方法利用linuxudev体系和hotplug热插拔机制对存储设备进行监控，当存储设备接入或者移除路由器系统时，驱动路由器系统初始化并触发内核的hotplug事件，内核通过netlink socket与用户态hotplugd进程进行通信，storaged进程在hotplugd进程设置回调钩子，每当有存储设备事件发生就通知storaged进程，storaged进程执行以下步骤：
(1)接收存储设备插入路由器的信息；
(2)判断存储设备的磁盘是否需要格式化，是则执行步骤(3)，否则执行步骤(9)；
(3)磁盘未格式化；
(4)是否确认格式化，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(3)；
(5)将磁盘格式化；
(6)磁盘正在格式化；
(7)判断格式化是否成功，是则执行步骤(9)，否则执行步骤(8)；
(8)格式化失败，跳转到步骤(15)；
(9)将存储设备自动挂载到路由器；
(10)判断是否挂载成功，是则执行步骤(11)，否则执行步骤(15)；
(11)存储设备被挂载；
(12)判断存储设备是否移除，是则执行步骤(13)；否则执行步骤(11)；
(13)将存储设备卸载，跳转到步骤(15)；
(14)挂载失败，跳转到步骤(15)；
(15)结束。
本发明通过storaged进程在hotplugd进程设置回调钩子，每当有存储设备事件发生就通知storaged进程，storaged进程执行格式化存储设备的磁盘、挂载存储设备、卸载存储设备，所以能够对路由器外接存储设备进行统一控制，保证路由器系统的稳定性和存储设备的稳定性，提供完整的操作接口并提升对存储设备的利用率。
优选地，该控制方法还包括状态监测和自动故障排除步骤：在存储设备驱动中设置统计机制，当发现存储设备读写报错达到指定次数的时候，通过hotplug通知storaged，storaged取出对应的消息类型和故障原因，将设备重新挂载成ro类型的分区或者卸载并禁用，以避免继续对磁盘进行操作造成更大的危害。
优选地，所述状态监测和自动故障排除步骤还包括：storaged定期对存储设备进行扫描，调用文件系统检查工具对文件系统进行扫描，如果发现超级块损坏，则自动卸载存储设备并执行修复；如果修复成功则重新挂载存储设备的磁盘，如果修复失败则记录相关状态。
优选地，该控制方法还包括对外提供查询和操作接口步骤：数据以json格式输出，方便解析和处理；通过storaged对存储设备状态进行查询；对storaged下发指令完成对存储设备的卸载、弹出、格式化，storaged对接收到的指令进行控制，按照时间顺序维护一个链表，每次只调用一个接口，一个动作执行完成之后，再调用下一个接口，实现接口调用的序列化。
优选地，该控制方法还包括防止自身被磁盘异常阻塞步骤：storaged在执行命令时先检测是否有同样的指令被阻塞住，如果有，则返回相应的错误码。
优选地，所述防止自身被磁盘异常阻塞步骤还包括：storaged先调用叉子函数fork生成一个子进程，由子进程来调用相关操作指令，父进程对子进程进行监控，读取子进程的标准输出stdout和标准错误输出stderr，如果子进程超过预先设定的时间依然没有退出，则杀进程指令kill杀死子进程，并记录错误状态。
以下给出一个具体实施例。
本发明在系统中设计了一个守护进程storaged，由storaged完成对存储设备的各种管理功能，storaged会维护设备的不同的状态，如图1所示。
1，设备自动发现和管理。
系统利用linux udev体系和hotplug热插拔机制对存储设备进行监控。当存储设备接入或者移除系统时，驱动程序初始化并触发内核的hotplug事件，内核通过netlink socket与用户态hotplugd程序进行通信，storaged会在hotplugd设置回调钩子程序，每当有存储设备事件发生就会通知storaged，storaged收到消息开始自动对设备进行管理。storaged收到设备插入消息后，第一步首先对磁盘状态进行检测，如发现磁盘处于不正常状态(比如是否被锁定)。然后对文件系统进行检测，如果发现文件系统有异常(比如有坏块)，则调用修复指令进行修复。最终达到稳定状态时会将设备统一挂载到文件系统的目录/tmp/storage/$storagename下，并在存储数据区中新建一些基本目录和文件。当接收到存储设备移除消息时，会自动清理系统中残留的相关数据。这些操作执行过程中都会更新设备链表中的状态信息。
2，状态监测和自动故障排除。
存储设备不稳定会对系统造成极大危害，但是存储系统的不稳定和不确定性因素较多，设计了多种机制以对存储设备的状态进行检测。首先，在存储设备驱动中设置了统计机制，当发现设备读写报错达到一定次数的时候，会通过hotplug通知storaged，storaged取出对应的消息类型和故障原因，会将设备重新mount成ro类型的分区或者卸载并禁用，以避免继续对磁盘进行操作造成更大的危害。其次，storaged会定期对设备进行扫描，调用文件系统检查工具对文件系统进行扫描，如果发现有严重异常，比如超级块损坏，则自动卸载设备并执行修复程序，如果修复成功则重新挂载磁盘，如果修复失败，则记录相关状态。
3，对外提供接口。
storaged同时对外提供基于unixsocket的设备信息的查询和操作接口。数据以json格式输出，方便解析和处理。用户可以通过storaged对存储设备状态进行查询，也可以对storaged下发指令完成对存储设备的卸载、弹出、格式化等操作，避免直接操作存储设备造成的不可预知的后果。storaged对接收到的操作请求进行管理，在内部按照时间顺序维护一个链表，每次只调用一个接口，一个动作执行完成之后，再调用下一个接口，实现接口调用的序列化，保证同一时刻对某个设备只有一个操作，防止同时对设备进行操作造成不可知的结果。storaged维护了设备的相关状态，这样可以加快接口查询的速度。
4，防止自身被磁盘异常阻塞
当存储设备损坏时，如果对存储设备进行一些操作，比如读取信息，查看状态等，进程可能被卡主，这样就无法实现对设备的管理，自身也会成为系统的负担。为解决该问题，storaged中专门设计了一个防止被阻塞的机制，storaged在执行命令时会先检测同样的指令是否有被阻塞住，如果有，则直接返回相应的错误码，这样可以保证系统中同样的指令只有一个会被阻塞住；另一方面，storaged先fork一个子进程，由子进程来调用相关操作指令，父进程对子进程进行监控，读取子进程的标准输出stdout和标准错误输出stderr，如果子进程超过预先设定的时间依然没有退出，则对子进程发送kill信号，并记录错误状态。这个部分可以保证storaged能够对外提供服务，而不会自己被卡住。
更进一步的说明如下：
1.系统运行在申请人的路由器上，该系统包含一个sd卡扩展口和USB扩展口
2.路由器启动时自动启动守护进程storaged，storaged负责对设备进行管理和状态维护。
3.storaged会定期对设备状态进行扫描，保证存储设备工作在正常状态，如果发现异常则迅速作出处理。
4.storaged保证自身不会被阻塞，并可对外提供服务。
5.路由器后台界面通过调用storaged提供的接口来展示存储设备的大小，文件系统类型等信息。通过调用storaged的接口来对存储设备进行操作，比如安全弹出，格式化等。
本发明的有益效果体现在：
1.自动存储管理的方便性。用户插入设备后，正常情况下，storaged会完成所有的初始化工作，使得存储设备直接即可使用。
2.问题发现及时性。系统通过多种机制对存储设备的工作状态进行监测，发现异常马上采取措施。
3.保证路由器系统工作的稳定性。storaged发现系统异常之后，会采取相关措施降低或者消除对系统的影响。
4.接口调用的便捷性和易用性。storaged对外提供基于unixsocket的接口调用机制，并封装了一个调用工具storage.sh用户可根据需要调用接口通知storaged，由storaged负责完成系统的操作任务，避免误操作。
5.系统的健壮性。storaged设计了防止自身阻塞和超时退出的机制，保证自身工作的稳定可靠。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种路由器外接存储设备的控制方法，其特征在于：该方法利用linuxudev体系和hotplug热插拔机制对存储设备进行监控，当存储设备接入或者移除路由器系统时，驱动路由器系统初始化并触发内核的hotplug事件，内核通过netlink socket与用户态hotplugd进程进行通信，storaged进程在hotplugd进程设置回调钩子，每当有存储设备事件发生就通知storaged进程，storaged进程执行以下步骤：
(1)接收存储设备插入路由器的信息；
(2)判断存储设备的磁盘是否需要格式化，是则执行步骤(3)，否则执行步骤(9)；
(3)磁盘未格式化；
(4)是否确认格式化，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(3)；
(5)将磁盘格式化；
(6)磁盘正在格式化；
(7)判断格式化是否成功，是则执行步骤(9)，否则执行步骤(8)；
(8)格式化失败，跳转到步骤(15)；
(9)将存储设备自动挂载到路由器；
(10)判断是否挂载成功，是则执行步骤(11)，否则执行步骤(15)；
(11)存储设备被挂载；
(12)判断存储设备是否移除，是则执行步骤(13)；否则执行步骤(11)；
(13)将存储设备卸载，跳转到步骤(15)；
(14)挂载失败，跳转到步骤(15)；
(15)结束。
2.根据权利要求1所述的路由器外接存储设备的控制方法，其特征在于：该控制方法还包括状态监测和自动故障排除步骤：在存储设备驱动中设置统计机制，当发现存储设备读写报错达到指定次数的时候，通过hotplug通知storaged，storaged取出对应的消息类型和故障原因，将设备重新挂载成ro类型的分区或者卸载并禁用，以避免继续对磁盘进行操作造成更大的危害。
3.根据权利要求2所述的路由器外接存储设备的控制方法，其特征在于：所述状态监测和自动故障排除步骤还包括：storaged定期对存储设备进行扫描，调用文件系统检查工具对文件系统进行扫描，如果发现超级块损坏，则自动卸载存储设备并执行修复；如果修复成功则重新挂载存储设备的磁盘，如果修复失败则记录相关状态。
4.根据权利要求1所述的路由器外接存储设备的控制方法，其特征在于：该控制方法还包括对外提供查询和操作接口步骤：数据以json格式输出，方便解析和处理；通过storaged对存储设备状态进行查询；对storaged下发指令完成对存储设备的卸载、弹出、格式化，storaged对接收到的指令进行控制，按照时间顺序维护一个链表，每次只调用一个接口，一个动作执行完成之后，再调用下一个接口，实现接口调用的序列化。
5.根据权利要求1所述的路由器外接存储设备的控制方法，其特征在于：该控制方法还包括防止自身被磁盘异常阻塞步骤：storaged在执行命令时先检测是否有同样的指令被阻塞住，如果有，则返回相应的错误码。
6.根据权利要求5所述的路由器外接存储设备的控制方法，其特征在于：所述防止自身被磁盘异常阻塞步骤还包括：storaged先调用叉子函数fork生成一个子进程，由子进程来调用相关操作指令，父进程对子进程进行监控，读取子进程的标准输出stdout和标准错误输出stderr，如果子进程超过预先设定的时间依然没有退出，通过杀进程指令kill杀死子进程，并记录错误状态。
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