CN110781055A - 一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，其特征在于，包括以下步骤：一、系统加电启动后，通过定义一个结构体数组在每个CPU中建立状态信息表；二、CPU将各个分区服务组件的状态信息按照一定的时间T，周期性地发送到“状态监测模块M”并储存在状态信息表中；三、采用投票机制，当主监测模块按时监测到状态信息时，系统无运行异常，当主监测模块没有按时接收到状态信息时，转向下一步；四、检查状态信息表，判断受检分区是否运行异常，以及主监测模块或者受检分区到主监测模块的数据传输是否运行异常。本方法适用于多种分区实时操作系统结构，适用于各种类型服务组件的运行状态监测。

Description

一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法
技术领域
本发明属于分区实时操作系统技术领域，涉及系统各分区服务组件的运行状态监测方法，具体涉及一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法。
背景技术
随着技术的发展，航空电子系统的结构从最初的“分离模拟式结构”发展到了“综合化模块”结构。由于综合化模块化航空电子系统(IMA)失去了联合式系统所固有的安全的物理隔离能力，为了确保同一处理机上运行的多个应用之间在空间和时间上互不影响，美国航电委员会制定了ARINC653标准，提出了“分区”的概念对应用程序之间进行隔离保护。针对IMA对嵌入式实时操作系统安全性和可靠性的非常高的要求，ARINC653标准引进了健康监控(Health Monitor)机制，实现故障后系统仍然能够正常工作，提高了系统的可靠性和维护性。在ARINC653标准下，系统采用高速内部网络互联的多个CPU，构成CPU阵列，每个CPU按照服务组件的功能划分不同的区域。
在系统运行阶段，服务组件可能会出现各种各样的问题，此时系统就要通过健康监控机制对各分区服务组件的健康状态进行实时监测，从而可以及时判断各分区服务组件的运行状况并对其状态信息进行报告和记录。目前，国外的航空系统健康监控机制对各分区服务组件、包括其实时监测系统，都没有公开，我国相关技术领域空白。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，从而能够实时监测系统各分区的健康状态，尤其适用于航空电子系统。
本发明提供的一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，包括以下步骤：步骤一，系统加电启动后，通过定义一个结构体数组在每个CPU中建立状态信息表，用来存储全系统所有CPU各个分区服务组件的状态信息，包括身份信息(ID)、主要功能、运行状态等；步骤二，CPU将各个分区服务组件的状态信息按照一定的时间T，周期性地发送到“状态监测模块M”并储存在状态信息表中；步骤三，在S3的基础上，采用投票机制，当主监测模块按时监测到状态信息时，系统无运行异常，当主监测模块没有按时接收到状态信息时，转向下一步；步骤四，检查状态信息表，当辅助监测模块收到了受检分区的状态信息时，说明受检分区并无运行异常，而是主监测模块运行异常或者受检分区到主监测模块的数据传输异常；当辅助监测模块没有收到受检分区的状态信息时，说明受检分区运行异常。
进一步的，系统加电后，系统先自动自检，再开展后续步骤。
进一步的，步骤二具体为，每个分区中组件的运行状态由多个不同的“状态监测模块”进行监控，其中一个分区内部的“状态监测模块”为主监测模块，其他分区中的“状态监测模块”起到辅助判断作用。
进一步的，上述步骤二的各监测模块设置一个监测标志，初始为0，当监测模块按时收到分区状态信息时，监测标志变为1。
进一步的，步骤三具体为：a)根据CPU及其分区配置图，CPU1中分区11将状态信息同时发送给CPU1中的监测模块M11、M12和CPU2中的监测模块M21，其中M11是主监测模块，M12、M21为辅助监测模块；b)当M11按时收到分区11的状态信息，M11的监测标志从0变为1，此时系统无运行异常；M11没有按时收到分区1的状态信息时，M11监测标志保持初始状态0，转向下一步。其中，M11按时收到分区11的状态信息的条件是间隔时间t≤T，M11没有按时收到分区11的状态信息的条件是间隔时间t>T。
进一步的，步骤四具体为：a)当监测模块M12和监测模块M21都按时收到了分区11的状态信息时，M21和M12监测标志变为1；b)当监测模块M12和监测模块M21也没有按时收到分区11的状态信息时，监测标志都保持为0。
进一步的，上述步骤四中，a)当M21和M12监测标志变为1，输出分区11无运行异常，主监测模块M11运行异常或者分区11到M11的数据传输异常；b)当M21和M12的监测标志都保持为0，输出分区11运行异常。
本发明提供的一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，具有以下有益效果：
1、本发明嵌入式分区实时操作系统服务组件运行状态监测方法，详细说明了分区环境下各服务组件运行状态的判断方法，对具体工程应用具有非常好的参考价值；
2、本发明嵌入式分区实时操作系统服务组件运行状态监测方法，适用于多种分区实时操作系统结构，适用于各种类型服务组件的运行状态监测。
附图说明
图1为服务组件运行状态信息表；
图2为CPU及其分区配置图；
图3为本发明嵌入式分区实时操作系统服务组件运行状态监测方法的流程框图；
图4为本发明嵌入式分区实时操作系统服务组件运行状态监测方法的监测实例图。
具体实施方式
本发明的一种具体实施方式为：
如图2所示的系统CPU及其分区结构，本发明可以在此结构下实现但不限于图2所示结构。系统采用高速内部网络互联的多个CPU，构成CPU阵列，每个CPU按照功能划分不同的区域，其中每个分区中有一个“状态监测模块”，负责接收CPU的身份信息、主要功能、运行分区数量、分区状态等状态信息。
具体步骤如下：
S1，系统加电后启动自动上检，自检完成后转向S2。
S2，通过定义一个结构体数组在每个CPU中建立状态信息表(如图1所示)，用来存储全系统所有CPU各个分区中服务组件的状态信息(身份、主要功能、运行状态等)。
S3，CPU将各个分区服务组件的状态信息按照一定的时间T,周期性地发送到“状态监测模块M”并储存在状态信息表中。
具体内容为：
每个分区组件的运行状态由多个不同的“状态监测模块”进行监控，其中一个分区内部的“状态监测模块”为主监测模块，其他分区中的“状态监测模块”起到辅助判断作用。各监测模块设置一个监测标志，初始为0，当监测模块按时收到分区状态信息时，监测标志变为1。
S4，在S3的基础上，采用投票机制，当主监测模块按时监测到状态信息时，系统无运行异常，当主监测模块没有按时接收到状态信息时，转向S5。
具体步骤为：
[1]根据CPU及其分区配置图(图1)，CPU1中分区11将状态信息同时发送给CPU1中的监测模块M11、M12和CPU2中的监测模块M21，其中M11是主监测模块，M12、M21为辅助监测模块。
[2]当M11按时收到分区11的状态信息即间隔时间t≤T时，M11监测标志从0变为1，,此时系统无运行异常；
[3]当间隔时间t>T,M11没有收到分区1的状态信息时，M11监测标志保持初始状态0，转向S5。
S5，检查状态信息表，当辅助监测模块收到了受检分区的状态信息时，说明受检分区并无运行异常，而是主监测模块运行异常或者受检分区到主监测模块的数据传输异常；当辅助监测模块没有收到受检分区的状态信息时，说明受检分区运行异常。
具体步骤为：
在S4的条件下
[1]当监测模块M12和监测模块M21都收到了分区11的状态信息时，M12和M21监测标志变为1，此时分区11无运行异常，但是监测模块M11运行异常或者分区11到M11的数据传输异常。
[2]当监测模块M12和监测模块M21也没有按时收到分区11的状态信息时，M12和M21监测标志都维持初始0，此时分区11运行异常。

Claims (8)

1.一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，系统加电启动后，通过定义一个结构体数组在每个CPU中建立状态信息表；
步骤二，CPU将各个分区服务组件的状态信息按照一定的时间T，周期性地发送到“状态监测模块M”并储存在状态信息表中；
步骤三，采用投票机制，当主监测模块按时监测到状态信息时，系统无运行异常，当主监测模块没有按时接收到状态信息时，转向下一步；
步骤四，检查状态信息表，根据辅助监测模块是否按时收到受检分区的状态信息，判断受检分区是否运行异常，以及主监测模块或者受检分区到主监测模块的数据传输是否运行异常。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，其特征在于，所述的系统加电后，系统先自动自检，再开展后续步骤。
3.根据权利要求1所述的一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，其特征在于，所述的步骤二具体为，每个分区中组件的运行状态由多个不同的“状态监测模块”进行监控，其中一个分区内部的“状态监测模块”为主监测模块，其他分区中的“状态监测模块”起到辅助判断作用。
4.根据权利要求3所述的一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，其特征在于，上述步骤二的各监测模块设置一个监测标志，初始为0，当监测模块按时收到分区状态信息时，监测标志变为1。
5.根据权利要求4所述的一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，其特征在于，所述的步骤三具体为：
a)CPU1中分区11将状态信息同时发送给CPU1中的监测模块M11、M12和CPU2中的监测模块M21，其中M11是主监测模块，M12、M21为辅助监测模块；
b)当M11按时收到分区11的状态信息，M11的监测标志从0变为1，此时系统无运行异常；M11没有按时收到分区1的状态信息时，M11监测标志保持初始状态0，转向下一步。
6.根据权利要求5所述的一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，其特征在于，所述的步骤三中，M11按时收到分区11的状态信息的条件是间隔时间t≤T，M11没有按时收到分区11的状态信息的条件是间隔时间t>T。
7.根据权利要求6所述的一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，其特征在于，所述的步骤四具体为：
a)当监测模块M12和监测模块M21都按时收到了分区11的状态信息时，M21和M12监测标志变为1；
b)当监测模块M12和监测模块M21也没有按时收到分区11的状态信息时，监测标志都保持为0。
8.根据权利要求7所述的一种嵌入式分区实时操作系统的服务组件运行状态监控方法，其特征在于，所述的步骤四中，a)当M21和M12监测标志变为1，输出分区11无运行异常，主监测模块M11运行异常或者分区11到M11的数据传输异常；b)当M21和M12的监测标志都保持为0，输出分区11运行异常。
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