CN111274086B - 一种计算机软件故障监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计算机软件故障监测系统，通过配合卡顿检测模块计算相同硬件性能的计算机在无负载影响情况下的运行相同程序在相同交互界面的帧渲染时长作为程序运行是否卡顿的标准，来对每个交互界面的卡顿标准进行划分，并在出现卡顿时进行标记；可方便区分硬件性能导致的卡顿和软件故障导致的卡顿。以及配合退出检测模块通过对各个交互界面的快捷键、交互按键以及用户的输入指令进行采集，能够区分误突然退出是由于操作或硬件故障导致还是软件本身发生故障；有效的提高了退出故障的识别准确度；通过故障提醒模块在程序出现软件卡顿、退出等异常时，发出各类提醒，能够帮助用户了解异常产生的原因，便于维修和管理。

Description

一种计算机软件故障监测系统

技术领域

本发明涉及软件故障监测领域，具体涉及一种计算机软件故障监测系统。

背景技术

最为常见的软件异常主要是卡顿和突然退出，但软件异常导致的原因可能是软件本身出现bug或是硬件缺陷导致，为了更好的解决问题，需要了解软件问题产生的原因。

现有技术中，公开号为CN107544892A的专利文件公开了一种企业用计算机软件故障监测维修系统，包括软件异常监测模块、软件故障的分析模块、数据库、软件故障恢复模块和自动报警模块，所述软件异常监测模块与软件故障的分析模块之间通过TCP通讯协议网络信号连接，所述软件故障的分析模块与数据库之间网络连接，所述故障的分析模块通过提取数据库中的故障模型或数据，将提取到的数据发送到软件故障恢复模块，所述软件故障恢复模块与控制器之间电性连接，所述控制器与自动报警模块之间电性连接，可以快速的定位软件的故障，为软件密集型装备的软件故障诊断提供了一种新途径，方便快速解决软件的故障，减少企业的损失。

但上述技术方案并不能识别软件故障的根本原因，即硬件导致故障还是软件本身导致的故障，因此无法为后期检修提供帮助。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种计算机软件故障监测系统，通过硬件信息采集模块、负载信息采集模块、运行记录生成模块、交互界面标记模块采集程序运行时的各类参数，并通过配合卡顿检测模块计算软件卡顿的标准，并在出现卡顿时进行标记；以及配合退出检测模块在程序退出时，确定程序是正常退出还是软件导致的退出故障；最后通过故障提醒模块在程序出现软件卡顿、退出等异常时，发出各类提醒，能够帮助用户了解异常产生的原因，便于维修和管理。卡顿检测模块通过计算相同硬件性能的计算机在无负载影响情况下的运行相同程序在相同交互界面的帧渲染时长作为程序运行是否卡顿的标准，来对每个交互界面的卡顿标准进行划分，能够使卡顿的判定更准确，可方便区分硬件性能导致的卡顿和软件故障导致的卡顿。退出检测模块通过对各个交互界面的快捷键、交互按键以及用户的输入指令进行采集，能够区分误突然退出是由于操作或硬件故障导致还是软件本身发生故障；有效的提高了退出故障的识别准确度，也方便对软件故障的识别。

本发明所要解决的技术问题为：

A.如何在程序出现软件卡顿、退出等异常时，进行监测，并发出各类提醒，帮助用户了解异常产生的原因。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种计算机软件故障监测系统，包括硬件信息采集模块、负载信息采集模块、运行记录生成模块、卡顿检测模块、退出检测模块、故障提醒模块、交互界面标记模块；

所述硬件信息采集模块用于在启动软件后，生成计算机的硬件信息，所述硬件信息包括处理器信息、显卡信息；

所述负载信息采集模块用于记录计算机在软件运行时的负载信息，所述负载信息包括处理器负载状态、显卡负载状态、网络负载状态；且处理器负载状态、显卡负载状态、网络负载状态均分为高、中、低三个等级。

所述交互界面标记模块用于对软件的各个交互界面生成唯一的识别码，还用于标记各个交互界面的快捷键和交互按键；

所述运行记录生成模块用于在启动软件后，记录所有交互界面运行时间、交互界面的平均帧渲染时间、交互界面的识别码作为运行信息；还用于在软件停止运行后，将运行信息、硬件信息、负载信息关联后生成运行记录；

所述卡顿检测模块用于计算软件卡顿的标准，并在出现卡顿时进行标记；

所述退出检测模块用于在程序退出时，确定程序是正常退出还是软件导致的退出故障；

所述故障提醒模块用于在卡顿检测模块检测到卡顿时，获取实时的负载信息，若负载信息中的任意项的负载状态为高，则发出硬件导致卡顿故障的提醒；若负载信息中所有项的负载状态均为中或低，则发出软件导致卡顿故障的提醒；还用于在程序退出后，获取运行记录的标记，在退出检测模块标记为正常退出后，发出操作导致退出的提醒，若标记为退出故障，则发出软件导致退出的提醒。

进一步的，所述负载信息采集模块获取处理器负载状态、显卡负载状态、网络负载状态的具体方法如下：

S1、当处理器负载不超过50％时，将处理器负载状态记为低，当处理器负载超过50％且不超过90％时，将处理器负载状态记为中，当处理器负载超过90％时，将处理器负载状态记为高；

S2、当显卡负载状态不超过30％时，将显卡负载状态记为低，当显卡负载超过30％且不超过85％时，将显卡负载状态记为中，当显卡负载超过85％时，将显卡负载状态记为高；

S3、当网络负载不超过20％时，将显卡负载状态记为低，当显卡负载超过20％且不超过70％时，将显卡负载状态记为中，当显卡负载超过70％时，将显卡负载状态记为高。

进一步的，所述卡顿检测模块包括帧渲染检测单元和卡顿故障判定单元；

所述帧渲染检测单元用于实时获取交互界面的帧渲染时间并将帧渲染时间与该交互界面的识别码关联；

所述卡顿故障判定单元用于根据运行记录计算该计算机对该交互界面的标准帧渲染时间Ts；并根据标准帧渲染时间Ts判定软件出现卡顿故障；

且帧渲染检测单元计算标准帧渲染时间Ts以及卡顿故障判定单元判定软件出现卡顿故障的方法如下：

H1、帧渲染检测单元在进入交互界面后，获取交互界面的识别码，并记录实时的帧渲染时间，直至退出交互界面，生成该交互界面的运行时间段A，计算该交互界面的平均帧渲染时间Ta；

H2、卡顿故障判定单元从运行记录生成模块获取运行记录，从中提取运行时间段A对应的硬件信息和负载信息；

H3、卡顿故障判定单元从所有运行记录中筛选出具有硬件信息相同的运行记录，从中筛选出包含相同识别码的运行记录，从中筛选出负载信息均为低的运行记录作为样本记录；

H4、卡顿故障判定单元从各个样本记录中获取相同识别码且标记为正常的交互界面平均帧渲染时间集合Az，计算集合Az内元素的平均值，作为标准帧渲染时间Ts；

H5、卡顿故障判定单元比较平均帧渲染时间Ta与标准帧渲染时间Ts的大小，若Ta≥Ts，则将该交互界面的平均帧渲染时间标记为正常，若Ta＜Ts，则将该交互界面的平均帧渲染时间标记为卡顿。

进一步的，所述退出检测模块包括输入记录单元、退出故障判定单元；所述输入记录单元用于在程序启动后，按时间顺序记录用户的输入指令生成指令时间轴；

所述退出故障判定单元用于根据指令时间轴以及运行记录判定退出故障；且具体的判定步骤如下：

K1、获取生成时间最近的交互界面运行时间，获取交互界面的识别码并以该交互界面运行时间的结束时刻作为退出时间，并获取识别码对应的交互界面的快捷键集合B和交互按键位置区间P；

K2、从快捷键集合B中筛选出退出快捷键集合；从交互按键位置区间P中筛选出退出按键位置集合；

K3、从指令时间轴中提取软件退出时间对应的输入指令；若输入指令属于退出快捷键或退出按键位置集合；则将该运行记录标记为正常退出；若输入指令不属于退出快捷键或退出按键位置集合中的任意一个，则将该运行记录标记为退出故障。

进一步的，所述输入记录单元包括键盘、鼠标、触屏和时间同步组件；且输入记录单元生成指令时间轴的方法如下：

C1、时间同步组件获取当前交互界面的交互按键位置区间P以及快捷键集合B；

C2、当程序置顶时，时间同步组件以采样率f记录通过键盘输入的按键b，当b∈B时，将按键b记录为键盘按键指令；同时以采样率f获取通过鼠标或触屏点击的按键位置p；当p∈P时，将位置信息p记录为点击按键指令；

C3、将在1/f秒内的键盘按键指令和点击按键指令生成同一个输入指令，并与对应的时间点关联；以此类推，获得所有时间点的输入指令集合，并与交互界面进行关联；

C4、重复执行C1-C3，获取程序运行时各个交互界面对应的输入指令，按时间顺序进行排序后，得到指令时间轴。

本发明的有益效果：

(1)通过硬件信息采集模块、负载信息采集模块、运行记录生成模块、交互界面标记模块采集程序运行时的各类参数，并通过配合卡顿检测模块计算软件卡顿的标准，并在出现卡顿时进行标记；以及配合退出检测模块在程序退出时，确定程序是正常退出还是软件导致的退出故障；最后通过故障提醒模块在程序出现软件卡顿、退出等异常时，发出各类提醒，能够帮助用户了解异常产生的原因，便于维修和管理。

(2)卡顿检测模块通过计算相同硬件性能的计算机在无负载影响情况下的运行相同程序在相同交互界面的帧渲染时长作为程序运行是否卡顿的标准，来对每个交互界面的卡顿标准进行划分，能够使卡顿的判定更准确，可方便区分硬件性能导致的卡顿和软件故障导致的卡顿。

(3)退出检测模块通过对各个交互界面的快捷键、交互按键以及用户的输入指令进行采集，能够区分误突然退出是由于操作或硬件故障导致还是软件本身发生故障；有效的提高了退出故障的识别准确度，也方便对软件故障的识别。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的系统框图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本实施例提供了一种计算机软件故障监测系统，包括硬件信息采集模块、负载信息采集模块、运行记录生成模块、卡顿检测模块、退出检测模块、故障提醒模块、交互界面标记模块；

所述硬件信息采集模块用于在启动软件后，生成计算机的硬件信息，所述硬件信息包括处理器信息、显卡信息；其中，处理器信息为处理器型号，显卡信息为显卡型号。

由于程序运行是否卡顿主要是这三个参数决定，为了区分是硬件性能导致卡顿还是软件本身故障导致的卡顿，需要确定运行时的负载状态，因此所述负载信息采集模块用于记录计算机在软件运行时的负载信息，所述负载信息包括处理器负载状态、显卡负载状态、网络负载状态；且处理器负载状态、显卡负载状态、网络负载状态均分为高、中、低三个等级。

所述负载信息采集模块获取处理器负载状态、显卡负载状态、网络负载状态的具体方法如下：

S1、当处理器负载不超过50％时，将处理器负载状态记为低，当处理器负载超过50％且不超过90％时，将处理器负载状态记为中，当处理器负载超过90％时，将处理器负载状态记为高；

S2、当显卡负载状态不超过30％时，将显卡负载状态记为低，当显卡负载超过30％且不超过85％时，将显卡负载状态记为中，当显卡负载超过85％时，将显卡负载状态记为高；

S3、当网络负载不超过20％时，将显卡负载状态记为低，当显卡负载超过20％且不超过70％时，将显卡负载状态记为中，当显卡负载超过70％时，将显卡负载状态记为高。

由于每个交互界面的内容存在差异，如程序的一级界面包含大量图像或特效需要加载，而二级界面只有文字内容，会导致渲染计算量和交互指令都会存在差异。因此，为了提高监测的准确性，需要对程序不同的交互界面进行区分，所述交互界面标记模块用于对软件的各个交互界面生成唯一的识别码，还用于标记各个交互界面的快捷键和交互按键；其中，快捷键包括粘贴快捷键ctrl+v、退出快捷键ctrl+f4、全屏快捷键space+enter等；交互按键包括确定按键、最小化按键、退出按键等。

所述运行记录生成模块用于在启动软件后，记录所有交互界面运行时间、交互界面的平均帧渲染时间、交互界面的识别码作为运行信息；还用于在软件停止运行后，将运行信息、硬件信息、负载信息关联后生成运行记录；

所述卡顿检测模块用于计算软件卡顿的标准，并在出现卡顿时进行标记；

所述卡顿检测模块包括帧渲染检测单元和卡顿故障判定单元；

所述帧渲染检测单元用于实时获取交互界面的帧渲染时间并将帧渲染时间与该交互界面的识别码关联；其中，帧渲染时间为每帧画面渲染所需时长，时间越长，卡顿感也就越明显；

由于帧渲染时间收到交互界面的内容和计算机本身性能的影响，因此在判定是否卡顿时，需要确定计算机运行该程序的交互界面时的正常表现是什么状态，才能判定程序是否出现卡顿，因此所述卡顿故障判定单元用于根据运行记录计算该计算机对该交互界面的标准帧渲染时间Ts；并根据标准帧渲染时间Ts判定软件出现卡顿故障；

且帧渲染检测单元计算标准帧渲染时间Ts以及卡顿故障判定单元判定软件出现卡顿故障的方法如下：

H1、帧渲染检测单元在进入交互界面后，获取交互界面的识别码，并记录实时的帧渲染时间，直至退出交互界面，生成该交互界面的运行时间段A，计算该交互界面的平均帧渲染时间Ta；即在计算机在该交互界面下的实际渲染表现；

H2、卡顿故障判定单元从运行记录生成模块获取运行记录，从中提取运行时间段A对应的硬件信息和负载信息；即本次运行程序时的硬件性能和负载情况。

H3、卡顿故障判定单元从所有运行记录中筛选出具有硬件信息相同的运行记录，即硬件性能相同，从中筛选出包含相同识别码的运行记录，即软件的交互界面相同，从中筛选出负载信息均为低的运行记录作为样本记录，即样本记录未受到负载状态的影响；其中的运行记录的获取即可以是该用户本地存储的，也可以是其他用户共享在服务器中的。

H4、卡顿故障判定单元从各个样本记录中获取相同识别码且标记为正常的交互界面平均帧渲染时间集合Az，计算集合Az内元素的平均值，作为标准帧渲染时间Ts；标准帧渲染时间Ts即为相同硬件性能的计算机在无负载影响情况下的运行相同程序在相同交互界面的帧渲染时长。

H5、卡顿故障判定单元比较平均帧渲染时间Ta与标准帧渲染时间Ts的大小，若Ta≥Ts，说明渲染正常，则将该交互界面的平均帧渲染时间标记为正常，若Ta＜Ts，说明并非硬件性能不足导致的卡顿，则将该交互界面的平均帧渲染时间标记为卡顿。

由于程序突然退出的原因可为误操作，如不小心按到退出按键或是输入，或硬件故障导致，如鼠标连击、键盘按键卡住粘黏、屏幕误触等。还可能为软件本身发生故障；为了筛选出软件本身故障导致的退出，所述退出检测模块用于在程序退出时，确定程序是正常退出还是软件导致的退出故障；

由于退出功能通常采用组合按键或是特定按钮，为了便于筛选，所述退出检测模块包括输入记录单元、退出故障判定单元；

所述输入记录单元用于在程序启动后，按时间顺序记录用户的输入指令生成指令时间轴；

所述输入记录单元包括键盘、鼠标、触屏和时间同步组件；且输入记录单元生成指令时间轴的方法如下：

C1、时间同步组件获取当前交互界面的交互按键位置区间P以及快捷键集合B；交互按键既包括普通的功能按键，也包括退出按键；

由于并非所有输入均为快捷键或是交互按键，为了保证降低数据运算量，C2、当程序置顶时，时间同步组件以采样率f，如f＝1Hz，即每秒记录一次，记录通过键盘输入的按键b，当b∈B时，将按键b记录为键盘按键指令；同时以采样率f获取通过鼠标或触屏点击的按键位置p；当p∈P时，将位置信息p记录为点击按键指令；

C3、将在1/f秒内的键盘按键指令和点击按键指令生成同一个输入指令，并与对应的时间点关联，即每隔1/f秒为一个时间点；以此类推，获得所有时间点的输入指令集合，并与交互界面进行关联；如任意交互界面的运行时间为2秒，则第一秒作为一个时间点，对应一个输入指令；第二秒作为下一个时间点，对应另一个输入指令；而每个输入指令即可以为键盘按键指令，也可为点击按键指令。

C4、重复执行C1-C3，获取程序运行时各个交互界面对应的输入指令，按时间顺序进行排序后，得到指令时间轴。例如运行程序的时间为10秒，即每一秒对应一个交互界面和输入指令。

所述退出故障判定单元用于根据指令时间轴以及运行记录判定退出故障；且具体的判定步骤如下：

K1、获取生成时间最近的交互界面运行时间，获取交互界面的识别码并以该交互界面运行时间的结束时刻作为退出时间，并获取识别码对应的交互界面的快捷键集合B和交互按键位置区间P；

K2、从快捷键集合B中筛选出退出快捷键集合；从交互按键位置区间P中筛选出退出按键位置集合；

K3、从指令时间轴中提取软件退出时间对应的输入指令；若输入指令属于退出快捷键或退出按键位置集合，说明是通过按键或快捷键导致的退出，则将该运行记录标记为正常退出；若输入指令不属于退出快捷键或退出按键位置集合中的任意一个，说明软件本身导致的退出，则将该运行记录标记为退出故障。

所述故障提醒模块用于在卡顿检测模块检测到卡顿时，获取实时的负载信息，若负载信息中的任意项的负载状态为高，即负载较高，导致硬件剩余性能不足导致的卡顿，则发出硬件导致卡顿故障的提醒；若负载信息中所有项的负载状态均为中或低，则发出软件导致卡顿故障的提醒；还用于在程序退出后，获取运行记录的标记，在退出检测模块标记为正常退出后，发出操作导致退出的提醒，若标记为退出故障，则发出软件导致退出的提醒。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种计算机软件故障监测系统，其特征在于，包括硬件信息采集模块、负载信息采集模块、运行记录生成模块、卡顿检测模块、退出检测模块、故障提醒模块、交互界面标记模块；

所述硬件信息采集模块用于在启动软件后，生成计算机的硬件信息，所述硬件信息包括处理器信息、显卡信息；

所述负载信息采集模块用于记录计算机在软件运行时的负载信息，所述负载信息包括处理器负载状态、显卡负载状态、网络负载状态；且处理器负载状态、显卡负载状态、网络负载状态均分为高、中、低三个等级；

所述交互界面标记模块用于对软件的各个交互界面生成唯一的识别码，还用于标记各个交互界面的快捷键和交互按键；

所述运行记录生成模块用于在启动软件后，记录所有交互界面运行时间、交互界面的平均帧渲染时间、交互界面的识别码作为运行信息；还用于在软件停止运行后，将运行信息、硬件信息、负载信息关联后生成运行记录；

所述卡顿检测模块用于计算软件卡顿的标准，并在出现卡顿时进行标记；

所述退出检测模块用于在程序退出时，确定程序是正常退出还是软件导致的退出故障；

所述故障提醒模块用于在卡顿检测模块检测到卡顿时，获取实时的负载信息，若负载信息中的任意项的负载状态为高，则发出硬件导致卡顿故障的提醒；若负载信息中所有项的负载状态均为中或低，则发出软件导致卡顿故障的提醒；还用于在程序退出后，获取运行记录的标记，在退出检测模块标记为正常退出后，发出操作导致退出的提醒，若标记为退出故障，则发出软件导致退出的提醒；

所述退出检测模块包括输入记录单元、退出故障判定单元；所述输入记录单元用于在程序启动后，按时间顺序记录用户的输入指令生成指令时间轴；

所述退出故障判定单元用于根据指令时间轴以及运行记录判定退出故障；且具体的判定步骤如下：

K1、获取生成时间最近的交互界面运行时间，获取交互界面的识别码并以该交互界面运行时间的结束时刻作为退出时间，并获取识别码对应的交互界面的快捷键集合B和交互按键位置区间P；

K2、从快捷键集合B中筛选出退出快捷键集合；从交互按键位置区间P中筛选出退出按键位置集合；

K3、从指令时间轴中提取软件退出时间对应的输入指令；若输入指令属于退出快捷键或退出按键位置集合；则将该运行记录标记为正常退出；若输入指令不属于退出快捷键或退出按键位置集合中的任意一个，则将该运行记录标记为退出故障。

2.根据权利要求1所述的一种计算机软件故障监测系统，其特征在于，所述负载信息采集模块获取处理器负载状态、显卡负载状态、网络负载状态的具体方法如下：

S1、当处理器负载不超过50％时，将处理器负载状态记为低，当处理器负载超过50％且不超过90％时，将处理器负载状态记为中，当处理器负载超过90％时，将处理器负载状态记为高；

S2、当显卡负载状态不超过30％时，将显卡负载状态记为低，当显卡负载超过30％且不超过85％时，将显卡负载状态记为中，当显卡负载超过85％时，将显卡负载状态记为高；

S3、当网络负载不超过20％时，将显卡负载状态记为低，当显卡负载超过20％且不超过70％时，将显卡负载状态记为中，当显卡负载超过70％时，将显卡负载状态记为高。

3.根据权利要求1所述的一种计算机软件故障监测系统，其特征在于，所述卡顿检测模块包括帧渲染检测单元和卡顿故障判定单元；

所述帧渲染检测单元用于实时获取交互界面的帧渲染时间并将帧渲染时间与该交互界面的识别码关联；

所述卡顿故障判定单元用于根据运行记录计算该计算机对该交互界面的标准帧渲染时间Ts；并根据标准帧渲染时间Ts判定软件出现卡顿故障；

且帧渲染检测单元计算标准帧渲染时间Ts以及卡顿故障判定单元判定软件出现卡顿故障的方法如下：

H1、帧渲染检测单元在进入交互界面后，获取交互界面的识别码，并记录实时的帧渲染时间，直至退出交互界面，生成该交互界面的运行时间段A，计算该交互界面的平均帧渲染时间Ta；

H2、卡顿故障判定单元从运行记录生成模块获取运行记录，从中提取运行时间段A对应的硬件信息和负载信息；

H3、卡顿故障判定单元从所有运行记录中筛选出具有硬件信息相同的运行记录，从中筛选出包含相同识别码的运行记录，从中筛选出负载信息均为低的运行记录作为样本记录；

H4、卡顿故障判定单元从各个样本记录中获取相同识别码且标记为正常的交互界面平均帧渲染时间集合Az，计算集合Az内元素的平均值，作为标准帧渲染时间Ts；

H5、卡顿故障判定单元比较平均帧渲染时间Ta与标准帧渲染时间Ts的大小，若Ta≥Ts，则将该交互界面的平均帧渲染时间标记为正常，若Ta＜Ts，则将该交互界面的平均帧渲染时间标记为卡顿。

4.根据权利要求1所述的一种计算机软件故障监测系统，其特征在于，所述输入记录单元包括键盘、鼠标、触屏和时间同步组件；且输入记录单元生成指令时间轴的方法如下：

C1、时间同步组件获取当前交互界面的交互按键位置区间P以及快捷键集合B；

C2、当程序置顶时，时间同步组件以采样率f记录通过键盘输入的按键b，当b∈B时，将按键b记录为键盘按键指令；同时以采样率f获取通过鼠标或触屏点击的按键位置p；当p∈P时，将位置信息p记录为点击按键指令；

C3、将在1/f秒内的键盘按键指令和点击按键指令生成同一个输入指令，并与对应的时间点关联；以此类推，获得所有时间点的输入指令集合，并与交互界面进行关联；

C4、重复执行C1-C3，获取程序运行时各个交互界面对应的输入指令，按时间顺序进行排序后，得到指令时间轴。

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