CN105224411B - 一种避免cpu被耗尽导致看门狗重启的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及EOC局端设备流量报文处理领域，尤其是一种避免CPU被耗尽导致看门狗重启的方法。本发明针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种避免CPU被耗尽导致看门狗重启的方法，内核转发模块与看门狗内核程序交互作用，很好地解决前面场景出现的问题。本发明技术方式当出现用户态看门狗程序没有正常喂狗时候，内核转发模块进入检测状态，在检测时间内统计报文个数，如果报文个数超过定义阀值，则系统进入了CPU被内核转发耗尽的状态，内核转发模块代替用户态看门狗程序执行内核喂狗，避免看门狗重启系统。而报文个数未超过定义阀值，则不属于CPU被转发耗尽状态，而是系统出现了异常，看门狗重启系统。

Description

一种避免CPU被耗尽导致看门狗重启的方法

技术领域

本发明涉及EOC局端设备流量报文处理领域，尤其是一种避免CPU被耗尽导致看门狗重启的方法。

背景技术

EOC原文是“Ethernet over Coax”，也就是以太网信号在同轴电缆上的一种传输技术。

EOC分为EOC局端设备和EOC终端设备，EOC终端设备直接连接到用户，EOC局端设备则连接到数据网络，如图1所示，用户通过EOC终端和局端设备与数据网络进行通信。

看门狗技术被广泛应用于嵌入式软件系统，充当系统“警察”的角色，当系统发生严重错误（比如程序进入死循环或者其它异常状态）不能恢复的时候，看门狗能重启系统，避免

系统在无人干预被长时间挂起或处于严重异常的状态。看门狗技术在嵌入式系统中实现有多种方法，在采用嵌入式Linux的EOC系统中，通常在用户态APP中创建一个看门狗应用程序，它定时调用内核接口去对看门狗内核标志位进行置位，告知看门狗内核程序进行喂狗，避免看门狗计数器溢出导致系统复位。

如果EOC局端在某段时间（超过定时喂狗周期）内持续进行大量数据报文转发，使得CPU被内核转发完全占据（因为其收发包使用软中断优先级很高，用户态程序无法获取CPU），用户态看门狗应用程序由于无法获得CPU，不能调用看门狗内核接口进行喂狗操作，导致在正常高速数据转发中，系统误以为异常而被看门狗重启。现有技术方案一般是采取一次收发处理完上限个数的报文，内核转发主动退出以释放CPU，这种技术降低了突发流量处理能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中EOC局端在某时间段因为大流量报文转发导致CPU被耗尽导致看门狗重启的问题，本发明提供了一种避免CPU被耗尽导致看门狗重启的方法，其在内核转发模块进行检测并帮助看门狗应用程序喂狗，当出现用户态看门狗程序没有正常喂狗时候，内核转发模块进入检测状态，在检测时间内统计报文个数，如果报文个数超过定义阀值（该值即CPU转发报文最大临界值，可动态配置），则认为系统进入了CPU被内核转发耗尽的状态，内核转发模块代替用户态看门狗程序执行内核喂狗，避免看门狗重启系统。而报文个数未超过定义阀值，则不属于CPU被转发耗尽状态，而是系统出现了异常，看门狗重启系统。在该方案中，内核转发模块与看门狗内核程序交互作用，很好地解决前面场景出现的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种避免CPU被耗尽导致看门狗重启的方法包括：

步骤1：用户态看门狗内核定时器初始化，设置喂狗时间周期等相关参数，开启周期检测任务；

步骤2：内核定时器周期t检测用户态看门狗模块能否获得CPU调度，若能获得CPU调度，则系统正常，用户态看门狗模块喂狗正常；否则，执行步骤3；

步骤3：内核转发模块延迟看门狗的重启，并在延迟的时间周期内进行转发报文统计；若在延迟的时间周期P内统计转发报文个数达到阀值S，则CPU被转发耗尽，内核转发模块帮助喂狗，执行步骤4；否则，用户态看门狗模块未获得CPU调度，系统异常，用户态看门狗模块重新启动；

步骤4：判断内核转发模块帮助喂狗持续时间m是否达到上限，若是达到上限，则系统异常，用户态看门狗模块重启；否则，内核转发模块帮助喂狗，执行步骤5；

步骤5：当用户态看门狗模块得到CPU调度，则结束内核转发模块帮助喂狗状态，将内核转发模块相关数据和状态清除，重新进入用户态喂狗的初始状态。

进一步的，所述步骤1中内核定时器周期t检测用户态看门狗模块能否获得CPU调度的判断依据：根据用户态看门狗模块喂狗周期时间到达时，喂狗状态标志是否置位判断，若置位，则表示用户态看门狗模块获得CPU调度，否则，表示用户态看门狗模块未获得CPU调度。

进一步的，所述t范围是10s到20s，所述m范围是1000s到1500s。

进一步的，所述p范围是3s到5s。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本方法采用内核转发模块与看门狗交互判断CPU当前状态，简单有效的解决EOC局端在某时间段因为大流量报文转发导致CPU被耗尽导致看门狗重启的问题。

使用该方法，不会影响当前数据转发性能和突发。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为EOC典型场景；

图2为本方法流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本专利相关说明：

用户态看门狗模块指的是用户态看门狗程序能正常得到CPU调度，调用看门狗内核程序进行喂狗处理。

本方法中使用到的一些检测参数，包括内核定时器检测周期t，延迟状态报文转发统计周期p，报文个数阈值S与设备使用的CPU有很大的关系，CPU处理能力越强，那么这些参数值和范围越小。要确立这些参数值，需要在具体设备上进行测试验证，获取稳定的测试数据后进行设置。笔者在使用Intel IXP420和PPC405EP两款CPU的EOC产品上，内核定时器对用户态看门狗喂狗检测周期t为10秒，延迟状态报文转发统计周期p为3秒，延迟状态内报文个数阈值S为27000个（9000个/秒）

工作原理：

用户态看门狗程序能正常得到CPU调度，调用看门狗内核程序进行喂狗处理，该情况无需内核转发模块参与。当用户态看门狗模块无法得到CPU调度，看门狗内核定时器周期检测，发现缺省喂狗时间周期到达而内核喂狗状态标志未置位（即未能喂狗将执行重启），此时看门狗不立即执行重启，而是进入内核转发模块临界检测，在检测周期（一般3-5秒）内统计转发报文个数是否达到定义的阀值，若是则认为系统进入CPU被转发耗尽状态，此种情况由内核转发模块帮助喂狗避免重启；否则认为系统进入异常状态，看门狗重启系统。内核转发模块持续帮助喂狗最长时间应有上限，作为系统参数该阀值可配置，当超过阀值则认为这种较长时间CPU被转发耗尽状态也属于异常状态，需要重启；在内核转发模块帮助喂狗持续时间未超过上限阀值的过程中，一旦用户态看门狗模块得到CPU调度，则结束内核转发模块帮助喂狗状态，将内核转发模块相关数据和状态清除，重新进入用户态喂狗的初始状态。

具体实施方式：如图2所述，

1. 看门狗内核定时器初始化，设置喂狗时间周期等相关参数，开启周期检测任务。

2. 用户态看门狗模块是否获得CPU调度判断逻辑，根据喂狗周期时间到达时喂狗状态

标志是否置位判断，若置位则表示获得CPU调度，否则表示未获得CPU。

3. 用户态看门狗模块获得CPU调度，看门狗对系统进行了正常的喂狗操作；

4. 用户态看门狗模块不能获得CPU调度，进入内核转发模块临界检测处理。

5. 内核转发模块临界检测处理延迟看门狗的重启，在延迟的时间周期内进行转发报文统计，根据统计的转发报文个数进行CPU是否进入转发耗尽状态的判定。

6. CPU是否被转发耗尽判定，临界检测周期内转发报文个数达到定义的阀值，则认为CPU

进入转发耗尽状态；否则未进入转发耗尽状态。

7. CPU未进入转发耗尽状态，用户态看门狗应用程序也未获得调度，系统异常，看门狗重启系统。

8. CPU进入转发耗尽状态状态，检测到当前为止内核转发模块持续帮助喂狗时间是否达到上限阀值。

9. CPU在转发耗尽状态下，内核转发模块帮助看门狗喂狗持续时间达到上限阀值，认为系统处于异常状态，不再帮助喂狗，而是由看门狗重启系统。

10. CPU在转发耗尽状态下，内核转发模块帮助看门狗喂狗持续时间在规定门限内，内核转发模块帮助看门狗喂狗。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (3)

1.一种避免CPU被耗尽导致看门狗重启的方法，其特征在于包括：

步骤1：用户态看门狗内核定时器初始化，设置喂狗时间周期，开启周期检测任务；

步骤2：内核定时器以t为周期检测用户态看门狗模块能否获得CPU调度，若能获得CPU调度，则系统正常，用户态看门狗模块喂狗正常；否则，执行步骤3；

步骤3：内核转发模块延迟看门狗的重启，并在延迟的时间周期内进行转发报文统计；若在延迟的时间周期P内统计转发报文个数达到阀值S，则CPU被内核转发耗尽，内核转发模块帮助喂狗，执行步骤4；否则，用户态看门狗模块未获得CPU调度，系统异常，用户态看门狗模块重新启动；

步骤4：判断内核转发模块帮助喂狗持续时间m是否达到上限，若是达到上限，则系统异常，用户态看门狗模块重启；否则，内核转发模块帮助喂狗，执行步骤5；

步骤5：当用户态看门狗模块得到CPU调度，则结束内核转发模块帮助喂狗状态，将内核转发模块相关数据和状态清除，重新进入用户态喂狗的初始状态；

所述步骤2中内核定时器以t为周期检测用户态看门狗模块能否获得CPU调度具体是：根据用户态看门狗模块喂狗周期时间到达时，喂狗状态标志是否置位判断，若置位，则表示用户态看门狗模块获得CPU调度，否则，表示用户态看门狗模块未获得CPU调度。

2.根据权利要求1所述的一种避免CPU被耗尽导致看门狗重启的方法，其特征在于所述t范围是10s到20s，所述m范围是1000s到1500s。

3.根据权利要求1所述的一种避免CPU被耗尽导致看门狗重启的方法，其特征在于所述P范围是3s到5s。