CN111490911B - 网关故障信息收集方法、装置、网络设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式涉及通信技术领域，公开了一种网关故障信息收集方法，包括：接收诊断终端的诊断报文，所述诊断报文为二层报文；响应所述诊断报文调用预先注册的HOOK；根据所述HOOK收集网关系统的故障信息；将所述故障信息返回至所述诊断终端。本发明实施方式还提供了一种网关故障信息收集装置、网络设备及存储介质。本发明实施方式提供的网关故障信息收集方法、装置、网络设备及存储介质，在家庭网关的联网功能无法正常使用、但物理层正常的情形下仍能收集到家庭网关的故障信息。

Description

网关故障信息收集方法、装置、网络设备及存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种网关故障信息收集方法、装置、网络设备及存储介质。

背景技术

在网关发生故障时，传统的方法通常通过以下方法来进行故障信息收集及诊断：1、通过串口登录设备来进行故障信息收集及诊断；2、通过telnet登录设备来进行故障信息收集及诊断；3、通过网关web页面诊断。

然而，发明人发现现有技术至少存在以下问题：1、由于家庭网关是不带串口的，因此无法使用串口收集家庭网关的故障信息；2、为了满足设备安全需求，家庭网关telnet服务是关闭的，而开启telnet服务需要依赖网关联网功能稳定可用，在网关发生较为严重故障的情况下网关的联网功能可能已无法正常使用，也就无法开启telnet服务进行障信息收集和诊断；3、由于通过网关web页面诊断依赖web模块和联网功能稳定，在网关发生较为严重故障的情况下web模块和联网功能可能已不能正常使用，同样无法通过登录web服务进行障信息收集和诊断。

综上所述，目前网关故障信息收集的方法均不能在家庭网关的联网功能无法正常使用时收集到家庭网关的故障信息。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种网关故障信息收集方法、装置、网络设备及存储介质，使得在家庭网关的联网功能无法正常使用、但物理层正常的情形下仍能收集到家庭网关的故障信息，提高网关故障收集的成功率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种网关故障信息收集方法，包括：接收诊断终端的诊断报文，所述诊断报文为二层报文；响应所述诊断报文调用预先注册的HOOK；根据所述HOOK收集网关系统的故障信息；将所述故障信息返回至所述诊断终端。

本发明的实施方式还提供了一种网关故障信息收集装置，包括：报文接收模块，用于接收诊断终端的诊断报文，所述诊断报文为二层报文；文件调用模块，用于响应所述诊断报文调用预先注册的HOOK；信息收集模块，用于根据所述HOOK收集网关系统的故障信息；信息返回模块，用于将所述故障信息返回至所述诊断终端。

本发明的实施方式还提供了一种网络设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的网关故障信息收集方法。

本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的网关故障信息收集方法。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过接收诊断终端的诊断报文，诊断报文为二层报文，响应诊断报文调用预先注册的HOOK，根据HOOK收集网关系统的故障信息，将故障信息返回至诊断终端。由于在网关的联网功能无法正常使用时，其物理层很大概率会保持正常，在物理层正常的情况下链路层可以正常发挥作用，而二层报文是通过链路层进行传送的，因此可以通过发送二层报文的方式来发送诊断报文，并根据诊断报文调用预先注册的HOOK来收集网关系统的故障信息，避免了故障信息收集需要依赖网络协议栈及用户态进程，在网关的联网功能无法正常使用、但物理层正常的情形下仍能收集到家庭网关的故障信息，提高网关故障收集的成功率。

另外，在所述接收诊断终端的诊断报文之前，还包括：加载预设内核模块，使所述预设内核模块注册HOOK并得到所述HOOK。通过加载预设内核模块注册HOOK，可以使网关发生故障时可通过二层报文调用预先注册的HOOK来收集网关的故障信息。

另外，所述根据所述HOOK收集网关系统的故障信息，包括：根据所述HOOK使所述预设内核模块收集所述网关系统的内核态的故障信息；根据所述HOOK使所述预设内核模块发送诊断消息至所述网关系统的用户态进程，以使所述用户态进程根据所述诊断消息收集用户态的故障信息、并将所述用户态的故障信息返回至所述预设内核模块。通过预设内核模块收集内核态和用户态的故障信息，可以使收集的故障信息包含网关完整的故障信息，有利于网关故障的排除。

另外，所述根据所述HOOK使所述预设内核模块发送诊断消息至所述网关系统的用户态进程，具体为：根据所述HOOK使所述预设内核模块采用netlink发送诊断消息至所述用户态进程。采用netlink发送诊断消息到用户态进程，可以实现网关系统内核态与用户态的通信，以获取用户态的故障信息。

另外，所述诊断消息的发送方式为非阻塞式。通过非阻塞式的方式发送诊断消息，可以得到用户态即时的故障信息，能真实反映用户态的故障状况。

另外，所述接收诊断终端的诊断报文，具体为：通过DMA收发包驱动模块接收诊断终端的诊断报文。由于DMA收发包驱动模块是linux内核最底层模块，也是最为稳定的模块，通过DMA收发包驱动模块来接收诊断报文，可以在最大程度上保证诊断终端发送的诊断报文被网关接收到。

另外，所述诊断报文包括报文目的MAC、预设以太网类型和预设magic data。通过报文目的MAC、预设以太网类型和预设magic data，可以有效标识诊断报文，从而不影响网关的正常业务。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定。

图1是本发明第一实施方式提供的网关故障信息收集方法中诊断终端与网关连接的示意图；

图2是本发明第一实施方式提供的网关故障信息收集方法的流程示意图；

图3(a)是本发明第一实施方式提供的网关故障信息收集方法中诊断终端发送至网关的诊断报文的示例图；

图3(b)是本发明第一实施方式提供的网关故障信息收集方法中网关返回至诊断终端的故障信息报文的示例图；

图4是现有技术收集网关故障信息的原理示意图；

图5是本发明第一实施方式提供的网关故障信息收集方法的原理示意图；

图6是本发明第二实施方式提供的网关故障信息收集方法的流程示意图；

图7是本发明第二实施方式提供的网关故障信息收集方法的时序流程示意图；

图8是本发明第三实施方式提供的网关故障信息收集装置的模块结构示意图；

图9是本发明第四实施方式提供的网络设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种网关故障信息收集方法，通过接收诊断终端的诊断报文，其中诊断报文为二层报文；响应诊断报文调用预先注册的HOOK，根据预先注册的HOOK收集网关系统的故障信息；将收集的故障信息返回诊断终端。通过发送二层报文作为诊断报文，响应二层报文调用预先注册的HOOK来进行网关故障信息的收集。由于二层报文在网关物理层正常的情况下可正常使用，因此通过二层报文调用预先注册的HOOK来收集网关的故障信息，可以不依赖网关的联网功能，在网关的联网功能无法正常使用、但物理层正常的情形下仍能收集到家庭网关的故障信息，提高网关故障收集的成功率。

应当说明的是，本发明实施方式提供的网关故障信息收集方法的执行主体为网关，其中，网关可以为不带串口的家庭网关，也可以为其它类型的网关。

请参考图1，其为本发明实施方式提供的网关故障信息收集方法中诊断终端与网关连接的示意图。其中，诊断终端可以为笔记本电脑、平板电脑或手机等。诊断终端通过有线链路或无线链路与网关连接，其中，无线链路可在网关的WIFI功能正常的情况下选用，具体选择有线链路或无线链路可以根据实际情况设置。

本发明实施方式提供的网关故障信息收集方法的具体流程如图2所示，具体可以包括以下步骤：

S101：接收诊断终端的诊断报文，诊断报文为二层报文。

应当理解的是，若诊断报文与正常业务不能区分，将会占用网关正常业务的资源。为了使诊断终端发送的诊断报文不影响正常业务，可选地，诊断报文可通过自定义的诊断报文的形式，以标识该报文为诊断报文，例如将以太网类型设置为自定义的类型。优选地，诊断报文包括报文目的MAC(媒体访问控制地址)、预设以太网类型和预设magic data，其中，报文目的MAC为网关的本地管理的MAC，预设以太网类型例如可以为保留类型0xFFFF，magic data为32比特。

请参考图3(a)，其为诊断终端发送至网关的诊断报文的示例图，而图3(b)为网关返回至诊断终端的故障信息报文的示例图。诊断报文中，为了说明诊断的具体信息，诊断报文还包括诊断命令数据(cmd data)，以使网关根据cmd data收集故障信息。

在一个具体的例子中，接收诊断终端的诊断报文具体可以为：通过DMA收发包驱动模块接收诊断报文。其中，DMA为直接内存访问(Direct Memory Access)，是计算机科学中的一种内存访问技术。它允许某些电脑内部的硬件子系统(电脑外设)，可以独立地直接读写系统内存，而不需中央处理器(CPU)介入处理。可以理解的是，DMA收发包驱动模块是linux内核最底层模块，也是最为稳定的模块，通过DMA收发包驱动模块来接收诊断报文，可以在最大程度上保证诊断终端发送的诊断报文被网关接收到。

S102：响应诊断报文调用预先注册的HOOK。

当网关收到诊断终端发送的诊断报文后，对诊断报文进行响应，调用(回调)预先注册的HOOK(钩子函数)。其中，预先注册的HOOK用于根据诊断报文收集网关系统的故障信息。可选地，预先注册的HOOK可事先在网关正常情况下进行预先注册，以便在网关故障时可以被调用。

S103：根据HOOK收集网关系统的故障信息。

具体地，网关根据HOOK按照诊断报文里面的cmd data收集网关系统的故障信息。可以理解的是，网关系统的故障信息是网关系统内部各类信息是否正常的信息总和，即网关根据HOOK收集网关系统的故障信息，是收集cmd data中的各个诊断对象是否正常的信息，汇总后得到网关系统的故障信息。各个诊断对象例如是内存、CPU或系统进程等，具体可以根据实际需要进行设置，此处不做限制。

S104：将上述故障信息返回至诊断终端。

具体地，网关在完成故障信息收集后，将收集的故障信息返回至诊断终端，使诊断终端根据收集的故障信息对网关的故障进行排除。

请参考图4，其为现有技术收集网关故障信息的原理示意图，由于该种网关故障信息收集的方法需要使用三层报文来发送诊断报文，依赖网关的联网功能保持正常，而网关的联网功能保持正常依赖网关的各层(链路层、网络层、传输层和应用层)均运行正常；但在网关发生故障的情况下，上层的结构(网络层、传输层和应用层)很可能已发生故障，不能正常运行，因此，现有技术在网关的联网功能无法正常使用的情况下难以通过三层报文获取到网关系统的故障信息。

请参考图5，其为本发明实施方式提供的网关故障信息收集方法的原理示意图，其通过链路层发送二层报文至网关，收集网关系统底层模块和网关系统其它应用的故障信息，由于在网关发生故障时，网关的物理层在很大概率上会保持连接正常，此时链路层可正常使用，而二层报文是通过链路层进行传送的，因此可以通过二层报文的方式来发送诊断报文来收集网关的故障信息。应当理解的，若二层报文的诊断报文无法发送，则说明网关的链路层存在异常，网关故障的来源极可能为物理层未连接好，维护人员可据此检查网关的物理层来排除故障。

与现有技术相比，本发明实施方式提供的网关故障信息收集方法，通过接收诊断终端的诊断报文，诊断报文为二层报文，响应诊断报文调用预先注册的HOOK，根据HOOK收集网关系统的故障信息，将故障信息返回至诊断终端。由于在网关的联网功能无法正常使用时，其物理层很大概率会保持正常，在物理层正常的情况下链路层可以正常发挥作用，而二层报文是通过链路层进行传送的，因此可以通过发送二层报文的方式来发送诊断报文，并根据诊断报文调用预先注册的HOOK来收集网关系统的故障信息，避免了故障信息收集需要依赖网络协议栈及用户态进程，在网关的联网功能无法正常使用、但物理层正常的情形下仍能收集到家庭网关的故障信息，提高网关故障收集的成功率。

本发明的第二实施方式涉及一种网关故障信息收集方法。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在接收诊断终端的诊断报文之前，还包括：加载预设内核模块，使预设内核模块注册HOOK并得到预先注册的HOOK；根据预先注册的HOOK收集网关系统的故障信息，包括：根据预设先注册的HOOK使预设内核模块收集网关系统的内核态的故障信息；根据预先注册的HOOK使预设内核模块发送诊断消息至网关系统的用户态进程，以使用户态进程根据诊断消息收集用户态的故障信息、并将用户态的故障信息返回至预设内核模块。

本发明实施方式提供的网关故障信息收集方法的具体流程如图6所示，具体包括以下步骤：

S201：加载预设内核模块，使预设内核模块注册HOOK并得到预先注册的HOOK。

S202：接收诊断终端的诊断报文，诊断报文为二层报文。

S203：响应诊断报文调用预先注册的HOOK。

S204：根据上述HOOK使预设内核模块收集网关系统的内核态的故障信息。

S205：根据上述HOOK使预设内核模块发送诊断消息至网关系统的用户态进程，以使用户态进程根据诊断消息收集用户态的故障信息、并将用户态的故障信息返回至预设内核模块。

S206：将上述故障信息返回至诊断终端。

其中，S202、S203和S206分别与第一实施方式中的S101、S102和S104相同，具体可参见第一实施方式中的描述，这里不再赘述。

对于S201，具体地，预设内核模块为在网关内核态中的预先设置的自定义的内核模块。可选地，预设内核模块为diag模块。网关可事先在正常运行时(例如在安装网关时)加载预设内核模块，使预设内核模块注册HOOK并得到预先注册的HOOK。

对于S203，具体地，网关可通过DMA收发包驱动模块接收诊断报文，接收到诊断报文后，调用预先注册的HOOK，使预设内核模块收集网关系统的内核态的故障信息。

对于S204，具体地，预先注册的HOOK被调用时，还使预设内核模块发送诊断消息至网关系统的用户态进程，以收集用户态的故障信息。其中，预设内核模块发送至用户态进程的诊断消息可以为预先设置的并包括在预先注册的HOOK中。在一个具体的例子中，根据预先注册的HOOK使预设内核模块发送诊断消息至网关系统的用户态进程，具体为：根据HOOK使预设内核模块采用netlink发送诊断消息至用户态进程。其中，netlink为内核态与用户态之间的线程通信技术。通过netlink发送诊断消息至用户态进程，可以收集用户态的故障信息，从而使收集的故障信息既包括内核态的故障信息，也包括用户态的故障信息，故障信息的收集比较完整，更能反映网关整体的状况，方便网关故障的排除。优选地，诊断消息的发送方式为非阻塞式，以得到用户态即时的故障信息，反映用户态即时准确的故障信息。

当用户态进程将用户态的故障信息返回至预设内核模块时，也通过netlink进行发送。可选地，用户态进程返回故障信息时，可以为异步方式也可以为同步方式，优选地，为同步方式，以便得到即时的故障信息。

请参考图7，其为本发明实施方式提供的网关故障信息收集方法的时序流程示意图。具体地，网关事先在预设内核模块注册得到预先注册的HOOK，诊断终端发送二层报文的诊断报文至DMA收发包驱动模块，DMA收发包驱动模块收到诊断报文后，调用预先注册的HOOK，预先注册的HOOK使预设内核模块根据诊断报文收集网关系统的内核态的故障信息，并采用netlink发送诊断消息至网关系统的用户态进程以收集用户态的故障信息；用户态的故障信息收集完后用户态进程采用netlink将用户态的故障信息返回至预设内核模块，预设内核模块将内核态和用户态的故障信息发送至DMA收发包驱动模块，DMA再将收到的故障信息发送至诊断终端。

与现有技术相比，本发明实施方式提供的网关故障信息收集方法，通过加载预设内核模块注册HOOK，可以得到预先注册的HOOK，以便在网关发生故障时可通过二层报文调用预先注册的HOOK来收集网关的故障信息；通过预设内核模块收集内核态和用户态的故障信息，可以使收集的故障信息包含网关完整的故障信息，有利于网关故障的排除。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第三实施方式涉及一种网关故障信息收集装置300，如图8所示，包含：报文接收模块301、文件调用模块302、信息收集模块303和信息返回模块304。各功能模块详细说明如下：

报文接收模块301，用于接收诊断终端的诊断报文，诊断报文为二层报文；

文件调用模块302，用于响应诊断报文调用预先注册的HOOK；

信息收集模块303，用于根据HOOK收集网关系统的故障信息；

信息返回模块304，用于将故障信息返回至诊断终端。

进一步地，本发明实施方式提供的网关故障信息收集装置300还包括文件注册模块，其中，文件注册模块用于：

加载预设内核模块，使预设内核模块注册HOOK并得到HOOK。

进一步地，信息收集模块303还用于：

根据HOOK使预设内核模块收集网关系统的内核态的故障信息；

根据HOOK使预设内核模块发送诊断消息至网关系统的用户态进程，以使用户态进程根据诊断消息收集用户态的故障信息、并将用户态的故障信息返回至预设内核模块。

进一步地，信息收集模块303还用于：

根据HOOK使预设内核模块采用netlink发送诊断消息至用户态进程。

进一步地，诊断消息的发送方式为非阻塞式。

进一步地，报文接收模块301还用于：

通过DMA收发包驱动模块接收诊断终端的诊断报文。

进一步地，诊断报文包括报文目的MAC、预设以太网类型和预设magic data。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的装置实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明第四实施方式涉及一种网络设备，如图9所示，包括至少一个处理器401；以及，与至少一个处理器401通信连接的存储器402；其中，存储器402存储有可被至少一个处理器401执行的指令，指令被至少一个处理器401执行，以使至少一个处理器401能够执行上述的网关故障信息收集方法。

其中，存储器402和处理器401采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器401和存储器402的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器401处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器401。

处理器401负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器402可以被用于存储处理器401在执行操作时所使用的数据。

本发明第五实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种网关故障信息收集方法，其特征在于，包括：

接收诊断终端的诊断报文，所述诊断报文为二层报文；

响应所述诊断报文调用预先注册的HOOK；

根据所述HOOK收集网关系统的故障信息；

将所述故障信息返回至所述诊断终端；

其中，所述二层报文通过链路层进行传输；

在所述接收诊断终端的诊断报文之前，还包括：

加载预设内核模块，使所述预设内核模块注册HOOK并得到所述HOOK；

所述根据所述HOOK收集网关系统的故障信息，包括：

根据所述HOOK使所述预设内核模块收集所述网关系统的内核态的故障信息；

根据所述HOOK使所述预设内核模块发送诊断消息至所述网关系统的用户态进程，以使所述用户态进程根据所述诊断消息收集用户态的故障信息、并将所述用户态的故障信息返回至所述预设内核模块。

2.根据权利要求1所述的网关故障信息收集方法，其特征在于，所述根据所述HOOK使所述预设内核模块发送诊断消息至所述网关系统的用户态进程，具体为：

根据所述HOOK使所述预设内核模块采用netlink发送诊断消息至所述用户态进程。

3.根据权利要求2所述的网关故障信息收集方法，其特征在于，所述诊断消息的发送方式为非阻塞式。

4.根据权利要求1所述的网关故障信息收集方法，其特征在于，所述接收诊断终端的诊断报文，具体为：

通过DMA收发包驱动模块接收诊断终端的诊断报文。

5.根据权利要求1所述的网关故障信息收集方法，其特征在于，所述诊断报文包括报文目的MAC、预设以太网类型和预设magic data。

6.一种网关故障信息收集装置，其特征在于，包括：

报文接收模块，用于接收诊断终端的诊断报文，所述诊断报文为二层报文；其中，所述二层报文通过链路层进行传输；

文件调用模块，用于响应所述诊断报文调用预先注册的HOOK；

信息收集模块，用于根据所述HOOK收集网关系统的故障信息；

信息返回模块，用于将所述故障信息返回至所述诊断终端；

其中，在所述接收诊断终端的诊断报文之前，还包括：

加载预设内核模块，使所述预设内核模块注册HOOK并得到所述HOOK；

所述根据所述HOOK收集网关系统的故障信息，包括：

根据所述HOOK使所述预设内核模块收集所述网关系统的内核态的故障信息；

根据所述HOOK使所述预设内核模块发送诊断消息至所述网关系统的用户态进程，以使所述用户态进程根据所述诊断消息收集用户态的故障信息、并将所述用户态的故障信息返回至所述预设内核模块。

7.一种网络设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-5任一项所述的网关故障信息收集方法。

8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的网关故障信息收集方法。

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