CN112506686A - 一种dcs控制器日志系统实现方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种DCS控制器日志系统实现方法和装置，该方法包括：当日志任务调用预设的日志存储函数的接口时，在日志存储函数内部对日志信息进行整合，并将整合后的日志信息通过消息队列方式发送到日志任务；在日志任务开始执行时，日志任务从消息队列中接收日志消息，并对日志消息进行解析，根据日志消息的消息类型对日志消息进行缓存。通过该实施例方案，有效地解决了现存的大量日志对系统实时性造成的延时影响问题，提高了问题解决效率。

Description

一种DCS控制器日志系统实现方法和装置
技术领域
本文涉及日志处理技术，尤指一种DCS控制器日志系统实现方法和装置。
背景技术
DCS(分布式控制系统)控制系统目前被广泛应用于各工业生产领域，比如化工、电力等。控制器是DCS系统中的核心设备，通常在无人干预的现场环境下长期自动运行。控制器日志系统用于记录控制器运行过程中的日常操作信息、故障信息。当出现故障时，日志文件所记录的内容是分析问题的第一现场资料，通过故障时的日志信息能够定位程序的运行分支与流程，是确定现场故障原因必不可少的重要方法。
当前的DCS控制器日志系统能够完成日志存储的基本功能，但存在以下：当日志信息量过多时，可能会影响控制器系统的实时性。因为日志系统写入日志的过程，本质是CPU(中央处理器)对于断电非易失存储介质擦写的过程，如图1所示。这必然会增加整个系统的负载消耗。在CPU计算资源有限的情况下，将对于系统内的硬实时任务将造成延时影响。
发明内容
本申请实施例提供了一种DCS控制器日志系统实现方法和装置，能够有效解决现存的大量日志对系统实时性造成的延时影响问题，提高问题解决效率。
本申请实施例提供了一种DCS控制器日志系统实现方法，所述方法可以包括：
当日志任务调用预设的日志存储函数的接口时，在所述日志存储函数内部对日志信息进行整合，并将整合后的日志信息通过消息队列方式发送到日志任务；
在所述日志任务开始执行时，所述日志任务从所述消息队列中接收所述日志消息，并对所述日志消息进行解析，根据所述日志消息的消息类型对所述日志消息进行缓存。
在本申请的示例性实施例中，所述根据所述日志消息的消息类型对所述日志消息进行缓存可以包括：
当判定所述日志消息的消息类型为写日志时，判断当前缓存是否已满；
如果缓存已满，则将缓存中的内容同步至预设的存储介质中，并将待写入的日志信息保存到缓存中；如果缓存未满，则直接将待写入的日志信息保存到缓存中。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：在优先级高于所述日志任务的系统任务被执行完毕后，分布式控制系统DCS控制器的控制系统处于空闲状态时，执行所述日志任务。
在本申请的示例性实施例中，所述DCS控制器可以包括断电备用电源；
所述方法还可以包括：当检测到DCS控制器的主电源断电时，将所述DCS控制器的电源切换为所述断电备用电源，并发出断电中断信号；通过所述中断信号唤醒日志任务，并通过日志任务将日志信息保存入断电非易失存储介质中。
在本申请的示例性实施例中，所述通过所述中断信号唤醒日志任务可以包括：
通过预设的中断处理函数对该中断信号进行接收并反馈，并向日志任务发送用于指示断电事件的第一消息，以通过所述第一消息唤醒所述日志任务。
在本申请的示例性实施例中，所述通过日志任务将日志信息保存入断电非易失存储介质中可以包括：
所述日志任务被唤醒之后，通过预设的校验算法对所述日志信息产生校验码，并将所述日志信息与所述校验码一同保存至所述断电非易失存储介质中。
在本申请的示例性实施例中，所述断电备用电源可以包括储能电容；所述储能电用在所述主电源未断电时进行充电，在所述主电源断电时进行放电，为所述DCS控制器提供电源。
在本申请的示例性实施例中，所述整合可以包括：对附属信息进行收集和/或进行信息格式化处理；所述附属信息可以包括以下任意一种或多种：任务名称、任务优先级以及记录时间。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：所述日志信息的读取和存储通过中央处理器CPU直接完成，或者采用直接存储器存储DMA完成。
本申请实施例还提供了一种DCS控制器日志系统实现装置，可以包括处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令被所述处理器执行时，实现上述任意一项所述的DCS控制器日志系统实现方法。
与相关技术相比，本申请实施例可以包括：当日志应用方的日志任务调用预设的日志存储函数的接口时，在所述日志存储函数内部对日志信息进行整合，并将整合后的日志信息通过消息队列方式发送到日志任务；在所述日志任务开始执行时，所述日志任务从所述消息队列中接收所述日志消息，并对所述日志消息进行解析，根据所述日志消息的消息类型对所述日志消息进行缓存。通过该实施例方案，有效地解决了现存的大量日志对系统实时性造成的延时影响问题，提高了问题解决效率。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为相关技术中日志系统中的日志信息存储流程示意图；
图2为本申请实施例的DCS控制器日志系统实现方法流程图；
图3为本申请实施例的日志系统写日志过程工作示意图；
图4为相关技术中的实时任务中日志记录流程示意图；
图5为本申请实施例的断电过程日志执行过程示意图；
图6为本申请实施例的DCS控制器日志系统实现装置组成框图。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
本申请实施例提供了一种DCS控制器日志系统实现方法，如图2所示，所述方法可以包括步骤S101-S102：
S101、当日志任务调用预设的日志存储函数的接口时，在所述日志存储函数内部对日志信息进行整合，并将整合后的日志信息通过消息队列方式发送到日志任务；
S102、在所述日志任务开始执行时，所述日志任务从所述消息队列中接收所述日志消息，并对所述日志消息进行解析，根据所述日志消息的消息类型对所述日志消息进行缓存。
在本申请的示例性实施例中，针对日志过多对日志任务的实时性影响问题，本申请实施例通过以下方案解决，如图3所示，当任务调用日志存储函数接口时，该日志存储函数内部首先将日志信息进行整合，然后，将日志信息通过消息队列方式发送到日志任务。
在本申请的示例性实施例中，所述整合可以包括：对附属信息进行收集和/或进行信息格式化处理；所述附属信息可以包括以下任意一种或多种：任务名称、任务优先级以及记录时间。
在本申请的示例性实施例中，附属信息收集可以包括记录日志的任务名称、任务优先级、记录时间等信息。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：在优先级高于所述日志任务的系统任务被执行完毕后，分布式控制系统DCS控制器的控制系统处于空闲状态时，执行所述日志任务。
在本申请的示例性实施例中，日志任务是优先级较低的后台任务，当优先级较高的系统任务执行时，日志任务不会得到调度执行，从而不会影响高优先级任务的实时性。当优先级较高的任务执行完毕，系统空闲时，日志任务得到执行。
在本申请的示例性实施例中，所述根据所述日志消息的消息类型对所述日志消息进行缓存可以包括：
当判定所述日志消息的消息类型为写日志时，判断当前缓存是否已满；
如果缓存已满，则将缓存中的内容同步至预设的存储介质中，并将待写入的日志信息保存到缓存中；如果缓存未满，则直接将待写入的日志信息保存到缓存中。
在本申请的示例性实施例中，日志任务开始执行后，日志任务可以首先从消息队列中接收日志消息，当接收到新的日志消息之后，对日志消息进行解析，判断日志消息的消息类型；如果为写日志类型，首先判断当前缓存是否已满，如果缓存已满，则将缓存同步至存储介质中，然后将待写入的日志信息保存到缓存中，如果缓存未满，则直接将待写入的日志信息保存到缓存中。通过这种方式，解决了实时性要求较高的日志任务直接进行日志记录存储过程对实时性的影响。
当前的DCS控制器日志系统还存在断电后日志容易丢失的问题。目前的主要日志存储流程，如图4所示，日志系统通常将日志信息写入到Flash(闪存)等断电非易失存储介质上。而无论Nand-Flash(内闪)还是Nor-Flash(非易失闪存)都是属于低速外设，如果在写入日志信息的过程中，一旦发生电源故障导致断电，将导致日志内容丢失。
在本申请的示例性实施例中，因为日志保存在缓存中，系统异常断电仍然会导致系统日志丢失，本申请实施例提出了以下解决方案。
在本申请的示例性实施例中，所述DCS控制器可以包括断电备用电源；
所述方法还可以包括：当检测到DCS控制器的主电源断电时，将所述DCS控制器的电源切换为所述断电备用电源，并发出断电中断信号；通过所述中断信号唤醒日志任务，并通过日志任务将日志信息保存入断电非易失存储介质中。
在本申请的示例性实施例中，DCS控制器硬件内部除具备常规器件以外，还可以具有备用供电电路器件(该备用供电电路器件可以为基于电容的器件)，该备用供电电路器件可以在断电时刻为日志保存过程提供备用电源。在本申请实施例中，该备用供电电路器件可以称之为断电保护电源(即断电备用电源)；该断电保护电源内部的电容称之为断电保护电容；该断电保护电源内部的控制实现(如现场可编程门阵列FPGA的控制实现)可以称之为断电保护逻辑。
在本申请的示例性实施例中，所述断电备用电源可以包括储能电容；所述储能电用在所述主电源未断电时进行充电，在所述主电源断电时进行放电，为所述DCS控制器提供电源。
在本申请的示例性实施例中，当DCS控制器的主电源接通时，DCS控制器能够通过主电源维持正常工作，同时断电保护电容(如储能电容)能够得到充电效应。当DCS控制器主电源断电时，首先，断电保护逻辑(FPGA例化实现)可以实时监测主电源电压，当主电源电压低于设定阈值时，将DCS控制器的电源切换为断电备用电源，然后向CPU发出断电中断信号。
在本申请的示例性实施例中，断电保护电容能够产生放电效应，DCS控制器能够通过断电保护电容续电持续工作0.5s～1s时长。
在本申请的示例性实施例中，所述通过所述中断信号唤醒日志任务可以包括：
通过预设的中断处理函数对该中断信号进行接收并反馈，并向日志任务发送用于指示断电事件的第一消息，以通过所述第一消息唤醒所述日志任务。
在本申请的示例性实施例中，在断电保护电容的续电时间段内，CPU收到断电保护逻辑发出的中断信号，首先可以进入中断向量表中执行外部中断处理函数入口指令。如图5所示，在中断处理函数中，会对该中断信号进行接收响应反馈操作，然后向用户空间的日志任务发送第一消息，中断处理函数处理完毕。所述的第一消息是在软件初始化预先定义好的，代表断电事件发生的信息。
在本申请的示例性实施例中，所述通过日志任务将日志信息保存入断电非易失存储介质中可以包括：
所述日志任务被唤醒之后，通过预设的校验算法对所述日志信息产生校验码，并将所述日志信息与所述校验码一同保存至所述断电非易失存储介质中。
在本申请的示例性实施例中，日志任务被该消息唤醒之后，首先通过校验算法(例如循环冗余码校验CRC算法)对日志信息产生校验码，然后将日志信息与校验码一同保存至断电非易失存储介质(如Flash)，日志信息保存主要过程执行完毕，进行睡眠，直至系统关闭。
在本申请的示例性实施例中，通过以上方案，使得断电过程中，日志信息可以完整的保存至断电非易失存储介质中，不会产生丢失的问题。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：所述日志信息的读取和存储通过中央处理器CPU直接完成，或者采用直接存储器存储DMA完成。
在本申请的示例性实施例中，DCS控制器日志信息的读取、存储过程主要由CPU直接读写完成，也可以采用DMA(Direct Memory Access，直接存储器存储)完成日志的读写功能，降低CPU计算压力，使得系统整体性能更高。
在本申请的示例性实施例中，本申请实施例方案至少包括以下优势：
1、实时任务性影响小。相对于传统日志直接同步存储方式，本申请实施例方案采用了后台日志任务异步存储方式，能够有效消除记录日志过程对于实时任务的性能影响。
2、可靠性更高。相对于传统日志断电日志记录不完整丢失的情况，本申请实施例方案引入了断电保护电源装置(即断电备用电源)，能够及时检测出系统断电事件，通过断电保护电容续电维持CPU工作，完成对日志信息的存储，彻底解决了断电过程日志记录不完整丢失的问题。
在本申请的示例性实施例中，本申请实施例方案可以有效地解决了现存的大量日志对系统实时性造成的延时影响问题，以及断电情况下日志易丢失问题，提高了日志系统的可用性与可靠性，为现场问题定位过程提供了完整有效的日志材料，提高了问题解决效率，从而降低维护成本。
本申请实施例还提供了一种DCS控制器日志系统实现装置1，如图6所示，可以包括处理器11和计算机可读存储介质12，所述计算机可读存储介质12中存储有指令，当所述指令被所述处理器11执行时，实现上述任意一项所述的DCS控制器日志系统实现方法。
在本申请的示例性实施例中，前述方法实施例中的任何实施例均适用于该装置实施例中，在此不再一一赘述。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种DCS控制器日志系统实现方法，其特征在于，所述方法包括：
当日志任务调用预设的日志存储函数的接口时，在所述日志存储函数内部对日志信息进行整合，并将整合后的日志信息通过消息队列方式发送到日志任务；
在所述日志任务开始执行时，所述日志任务从所述消息队列中接收所述日志消息，并对所述日志消息进行解析，根据所述日志消息的消息类型对所述日志消息进行缓存。
2.根据权利要求1所述的DCS控制器日志系统实现方法，其特征在于，所述根据所述日志消息的消息类型对所述日志消息进行缓存包括：
当判定所述日志消息的消息类型为写日志时，判断当前缓存是否已满；
如果缓存已满，则将缓存中的内容同步至预设的存储介质中，并将待写入的日志信息保存到缓存中；如果缓存未满，则直接将待写入的日志信息保存到缓存中。
3.根据权利要求1所述的DCS控制器日志系统实现方法，其特征在于，所述方法还包括：在优先级高于所述日志任务的系统任务被执行完毕后，分布式控制系统DCS控制器的控制系统处于空闲状态时，执行所述日志任务。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的DCS控制器日志系统实现方法，其特征在于，所述DCS控制器包括断电备用电源；
所述方法还包括：当检测到DCS控制器的主电源断电时，将所述DCS控制器的电源切换为所述断电备用电源，并发出断电中断信号；通过所述中断信号唤醒日志任务，并通过日志任务将日志信息保存入断电非易失存储介质中。
5.根据权利要求4所述的DCS控制器日志系统实现方法，其特征在于，所述通过所述中断信号唤醒日志任务包括：
通过预设的中断处理函数对该中断信号进行接收并反馈，并向日志任务发送用于指示断电事件的第一消息，以通过所述第一消息唤醒所述日志任务。
6.根据权利要求4所述的DCS控制器日志系统实现方法，其特征在于，所述通过日志任务将日志信息保存入断电非易失存储介质中包括：
所述日志任务被唤醒之后，通过预设的校验算法对所述日志信息产生校验码，并将所述日志信息与所述校验码一同保存至所述断电非易失存储介质中。
7.根据权利要求4所述的DCS控制器日志系统实现方法，其特征在于，所述断电备用电源包括储能电容；所述储能电用在所述主电源未断电时进行充电，在所述主电源断电时进行放电，为所述DCS控制器提供电源。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的DCS控制器日志系统实现方法，其特征在于，所述整合包括：对附属信息进行收集和/或进行信息格式化处理；所述附属信息包括以下任意一种或多种：任务名称、任务优先级以及记录时间。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的DCS控制器日志系统实现方法，其特征在于，所述方法还包括：所述日志信息的读取和存储通过中央处理器CPU直接完成，或者采用直接存储器存储DMA完成。
10.一种DCS控制器日志系统实现装置，包括处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令被所述处理器执行时，实现如权利要求1-9任意一项所述的DCS控制器日志系统实现方法。
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