CN109165124A - 一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，包括如下步骤：步骤1、生成故障树配置文件；步骤2、所述故障树配置文件存储到嵌入式系统设备中，当所述系统设备运行时读取所述故障树配置文件，根据树型结构解析生成故障检测执行顺序链表；步骤3、所述故障管理系统按照从所述故障检测执行顺序链表尾部到头部的顺序定时遍历执行各故障单元的故障检测，并保存检测结果。本发明的基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，使用故障树配置文件可灵活设置需要检测的硬件、检测的方式、故障处理的方式，以及硬件的层级关系；对嵌入式系统运行中的故障可进行实时检测，发现故障可及时处理，防止影响的扩大。

Description

一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法

技术领域

本发明涉及一种嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，特别是一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法。

背景技术

嵌入式系统指的是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面特殊严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统具有系统内核小、专用性强、系统精简的特点。近几年，嵌入式系统产品日臻完善，并在全世界各行业得到广泛应用。嵌入式系统产品的研制和应用已经成为我国信息化带动工业化、工业化促进信息化发展的新的国民经济增长点。

在嵌入式系统中硬件是系统正常工作的基础，硬件产生故障将会对系统的正常运行产生影响。当前嵌入式系统越来越复杂，使用到的硬件也越来越多，因此对嵌入式系统的硬件故障检测和处理提出了更高的要求。目前针对嵌入式系统硬件故障检测有两种较为常用的方式，第一种方式为在嵌入式系统的单板生产或维护时进行单独的硬件故障和可靠性测试，系统正常工作时则没有专门的故障检测。采用该种检测方式时，在运行过程中若产生硬件故障则无法确定故障的原因，因此无法对故障进行及时的处理，甚至可能会造成故障影响的扩大，进而造成整个系统的崩溃。第二种方式为当嵌入式系统运行时对硬件进行单独、分散的检测。采用该种方式时故障检测与系统业务功能耦合较多，添加新的硬件故障检测较复杂；各硬件的故障检测独立工作，不存在统一的故障管理，硬件模块间、硬件模块与系统间的故障关系处理比较复杂，不利于系统级别的故障管理。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，旨在克服上述背景技术中提出的问题，对嵌入式系统的硬件进行灵活有效的管理，该技术方案具体来说是一种基于故障树在嵌入式系统运行中从底层到高层逐级进行故障检测和处理的统一故障管理方法。

一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、生成故障树配置文件；

步骤2、所述故障树配置文件存储到嵌入式系统设备中，当所述系统设备运行时读取所述故障树配置文件，根据树型结构解析生成故障检测执行顺序链表；

步骤3、故障管理系统按照从所述故障检测执行顺序链表尾部到头部的顺序定时遍历执行各故障单元的故障检测，并保存检测结果。

较佳的，所述故障树配置文件以数据库形式保存。

较佳的，所述故障树配置文件中包含有要检测的故障单元、故障单元的故障检测方法、故障单元的故障恢复方法等。

较佳的，所述故障树配置文件中可以设置需要检测的硬件、检测的方式、故障处理的方式，以及硬件的层级关系等。

较佳的，步骤3中所述故障单元执行各故障单元的故障检测的具体步骤包括：

1)、复制所述故障检测执行顺序链表L，生成新的链表L1；

2)、按照从所述链表L1的尾部节点到头部节点的顺序，分别获取每个节点的故障检测方式和故障处理方式，然后按照查找到的方式依次进行故障检测和处理，若该节点正常运行，则进行下一节点的检测，若检测到故障，则进行故障处理，当前故障处理结束后再依次进行下一节点的检测，如果故障处理不能恢复当前故障，则将当前故障记录到所述节点中的故障结果中，当所述节点的父节点进行故障检测处理的时候会包含所述子节点故障的情况，如果所述父节点也不能处理，则再次记录下该故障，交给所述父节点的上级节点，依次逐级上报直到根节点。

较佳的，所述故障检测执行顺序链表的解析根据所述故障树的深度从树形结构的根部开始逐级遍历，将所述故障单元存放到一双向链表中，根节点插入所述双向链表头，子节点插入父节点之后。

较佳的，所述故障单元的字段信息包括故障单元ID、父节点ID、所在单板类型、所在单板型号、节点深度、故障单元模块、故障单元类型、故障检测方式、故障处理方式和故障检测结果。

较佳的，通过对所述故障树中的每个故障单元的具体字段信息进行配置，再将所有故障单元放到数据库表中生成所述故障树配置文件。

较佳的，在所述故障树故障检测执行顺序链表中每个故障单元的子节点都紧跟在其父节点的后面，所述故障单元在进行故障检测时需在所述顺序执行链表中向后查找每一个父节点的子节点，并获取所述子节点的故障检测结果作为父节点的故障检测的一部分，然后在故障树故障检测执行顺序链表中删除子节点。

本发明的基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，使用故障树配置文件可灵活设置需要检测的硬件、检测的方式、故障处理的方式，以及硬件的层级关系；对嵌入式系统运行中的故障可进行实时检测，发现故障可及时处理，防止影响的扩大；能够记录故障，方便后续对故障的进一步定位分析。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明故障检测及处理方法流程图。

图2为一实施例故障树结构示意图。

图3为一实施例故障单元数据库中标识字段示意图。

图4为一实施例故障树故障检测执行顺序链表示意图。

图5为故障检测执行过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明设计的思路是：

通过专门的配置工具生成以数据库形式保存的故障树配置文件，所述故障树配置文件中可以设置需要检测的硬件、检测的方式、故障处理的方式，以及硬件的层级关系等，所述故障树配置文件中包含有要检测的故障单元、故障单元的故障检测方法、故障单元的故障恢复方法等。

故障树配置文件存储到嵌入式系统设备中，当系统运行时读取故障树配置文件，然后根据树型结构解析生成一个故障检测执行顺序链表，通过定时遍历执行这个链表中的故障单元检测和处理方法实现硬件故障从底层到高层的检测顺序，用户可在使用时结合自身的实际情况设定不同的遍历间隔时间，在此不做限制。

故障按照故障树先检测底层子节点故障再检测高层父节点故障，从底层到高层的层层上报、分层处理的方式，底层无法处理的故障上报给更高层，在更高层进行故障处理，如果还无法处理再继续上报直到故障树的最高层根节点。最后故障的检测结果按照故障树的形式记录保存。

故障树的结构如图2所示，是一个多叉树，每一个节点都可能有多个子节点，图2是有三层深度的故障树示例。根据故障树的特点，通过在故障单元中添加父节点标识的方式将各节点关联起来形成树形结构，并且在节点中标注了其深度，另外还依靠所在单板类型和型号区分不同硬件设备的故障单元。故障单元字段信息如图3所示，还包括故障单元模块、故障单元类型、故障检测方式、故障处理方式，另外还有一个保存故障检测结果的字段。通过专门的故障管理工具可以对故障树中每个故障单元的具体信息进行配置，再将系统中所有故障单元放到一个数据库表中生成故障树配置文件。

嵌入式系统设备在获取到故障树文件后，会根据故障检测从故障树中子节点故障到父节点故障逐级检测的特点，解析成故障检测执行顺序链表，如图4即为根据图3所示的故障树结构解析而成的故障检测执行顺序链表，具体的解析过程为根据所述故障树的深度从树形结构的根部开始逐级遍历，将故障单元存放到一个双向链表中，根节点插入链表头，子节点插入父节点之后。如图4所示的故障检测执行顺序链表具体生成步骤为：

1)、创建一个双向链表L；

2)、从故障树的数据库文件中查找深度为1的根节点1A；

3)、复制节点1A然后插入链表L头部；

4)、在故障树的数据库文件中查找深度为2的节点2A、2B、2C，并依次复制节点信息插入链表L中的父节点1A后面；

5)、在故障树的数据库文件中查找深度为3的节点3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H、3I，并依次复制节点信息插入链表L中的对应的父节点2A、2B、2C后面，最终生成了故障树的故障检测执行顺序链表L。

上述步骤为当故障树为三层深度时的故障检测执行顺序链表的生成步骤，依次思路可获得故障树为四层、五层…..N层(N不小于二)的故障检测执行顺序链表，在此不再赘述。

生成所述故障单元顺序执行链表后，故障管理系统按照从所述故障检测执行顺序链表尾部到头部的顺序遍历执行各故障单元的检测，并在执行过程中把检测结果保存下来，为便于描述，在此规定图4左侧开始为所述故障检测执行顺序链表的头部，右侧开始为所述故障检测执行顺序链表的尾部。在所述故障检测执行顺序链表中子节点都在父节点后面，父节点在执行的时候可以向所述故障检测执行顺序链表尾部的方向查找获取子节点的检测结果，并做相应的处理，这样就实现了单板级别的故障检测和上报，故障的检测会随系统运行周期进行。如图5所示，具体的故障检测和处理方式包括如下步骤：

1)、复制所述故障检测执行顺序链表L，生成新的链表L1；

2)、按照从所述链表L1的尾部节点到头部节点的顺序，分别获取每个节点的故障检测方式和故障处理方式，然后按照查找到的方式依次进行故障检测和处理，若该节点正常运行，则进行下一节点的检测，若检测到故障，则进行故障处理，当前故障处理结束后再依次进行下一节点的检测，如果故障处理不能恢复当前故障，则将当前故障记录到所述节点中的故障结果中。

请继续参阅图5，在所述故障树故障检测执行顺序链表中每个故障单元的子节点都紧跟在其父节点的后面，故障单元在进行故障检测的时候需要在顺序执行链表中向后查找每一个父节点的子节点，并获取子节点的故障检测结果作为父节点的故障检测的一部分，然后在故障树故障检测执行顺序链表中删除子节点。删除子节点是为了方便其父节点的上级节点在进行子节点查找时不受该父节点的子节点影响，提高查找效率。

如果子节点的故障处理不能修复故障，那么就将故障的结果保存下来，当父节点进行故障检测处理的时候会包含子节点故障的情况，也就是将子节点不能处理的故障交给了父节点，如果父节点也不能处理则再次记录下故障，交给父节点的上级节点，这样依次逐级上报直到根节点，通过这种方式实现故障处理逐级上报的过程。

故障检测中记录下故障结果除用于实现故障的逐级上报外，还会将每个节点的故障检测结果记录到故障日志中，用于后续故障的排查分析。

本发明的基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，使用故障树配置文件可灵活设置需要检测的硬件、检测的方式、故障处理的方式，以及硬件的层级关系；对嵌入式系统运行中的故障可进行实时检测，发现故障可及时处理，防止影响的扩大；能够记录故障，方便后续对故障的进一步定位分析。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、生成故障树配置文件；

步骤2、所述故障树配置文件存储到嵌入式系统设备中，当所述系统设备运行时读取所述故障树配置文件，根据树型结构解析生成故障检测执行顺序链表；

步骤3、故障管理系统按照从所述故障检测执行顺序链表尾部到头部的顺序定时遍历执行各故障单元的故障检测，并保存检测结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，其特征在于，所述故障树配置文件以数据库形式保存。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，其特征在于，所述故障树配置文件中包含有要检测的故障单元、故障单元的故障检测方法、故障单元的故障恢复方法等。

4.根据权利要求1所述的一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，其特征在于，所述故障树配置文件中可以设置需要检测的硬件、检测的方式、故障处理的方式，以及硬件的层级关系等。

5.根据权利要求1所述的一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，其特征在于，所述故障检测执行顺序链表的解析根据所述故障树的深度从树形结构的根部开始逐级遍历，将所述故障单元存放到一双向链表中，根节点插入所述双向链表头，子节点插入父节点之后。

6.根据权利要求1所述的一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，其特征在于，步骤3中所述故障单元执行各故障单元的故障检测的具体步骤包括：

1)、复制所述故障检测执行顺序链表L，生成新的链表L1；

2)、按照从所述链表L1的尾部节点到头部节点的顺序，分别获取每个节点的故障检测方式和故障处理方式，然后按照查找到的方式依次进行故障检测和处理，若该节点正常运行，则进行下一节点的检测，若检测到故障，则进行故障处理，当前故障处理结束后再依次进行下一节点的检测，如果故障处理不能恢复当前故障，则将当前故障记录到所述节点中的故障结果中，当所述节点的父节点进行故障检测处理的时候会包含所述子节点故障的情况，如果所述父节点也不能处理，则再次记录下该故障，交给所述父节点的上级节点，依次逐级上报直到根节点。

7.根据权利要求5所述的一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，其特征在于，在所述故障树故障检测执行顺序链表中每个故障单元的子节点都紧跟在其父节点的后面，所述故障单元在进行故障检测时需在所述顺序执行链表中向后查找每一个父节点的子节点，并获取所述子节点的故障检测结果作为父节点的故障检测的一部分，然后在故障树故障检测执行顺序链表中删除子节点。

8.根据权利要求1所述的一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，其特征在于，步骤3中所述故障单元的字段信息包括故障单元ID、父节点ID、所在单板类型、所在单板型号、节点深度、故障单元模块、故障单元类型、故障检测方式、故障处理方式和故障检测结果。

9.根据权利要求7所述的一种基于故障树的嵌入式系统硬件故障检测及处理方法，其特征在于，通过对所述故障树中的每个故障单元的具体信息进行配置，再将所有故障单元放到数据库表中生成所述故障树配置文件。