CN112685210A

CN112685210A - 一种外设故障原因定位方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN112685210A
Application number: CN202011616196.9A
Authority: CN
Inventors: 余建明
Original assignee: Beijing Topsec Technology Co Ltd; Beijing Topsec Network Security Technology Co Ltd; Beijing Topsec Software Co Ltd
Current assignee: Beijing Topsec Technology Co Ltd; Beijing Topsec Network Security Technology Co Ltd; Beijing Topsec Software Co Ltd
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2021-04-20

Abstract

本公开实施例涉及一种外设故障原因定位方法、装置、设备及介质，其中该方法包括：获取目标外设的设备信息，其中，设备信息包括目标外设所在的域、总线号、设备号和功能号；在用户态下，利用Linux内核导出标准文件系统接口；基于设备信息，在标准文件系统接口下查找目标外设的目标空间文件，其中，目标空间文件包括配置空间文件和/或基址空间文件；基于目标空间文件获取用户态的内存基址；基于内存基址以及预设标准，获取目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息；基于寄存器信息定位目标外设的故障原因。采用上述技术方案，不依赖第三方库，解决了硬件架构的兼容性问题，且可快速定位外设故障原因。

Description

一种外设故障原因定位方法、装置、设备及介质

技术领域

本公开涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种外设故障原因定位方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着当前CPU性能的逐年提升，传统的低速外设越来越无法满足现实的生产需求。于是并行PCI、PCI-X，到后来的PCIE串行高速总线标准被研发出来。随着技术的持续发展，PCIE总线架构越来越丰富，挂载的PCIE高速外设越来越多，也越来越复杂。由于硬件设计的复杂性以及不合理，可能会导致一般的PCIE外设出现各种异常现象，诸如功能、性能以及稳定性等难以定位的复杂问题。要定位出这些复杂问题，收集PCI/PCIE设备的各种状态寄存器是一种必不可少的调试手段。

目前，收集PCI/PCIE设备状态寄存器的方法可包括：一、利用lspci工具读取PCI/PCIE协议标准空间内容；二、利用专用的外设的驱动导出专用的调试接口。但是，lspci工具只能读出PCI协议的标准256字节空间，无法读出PCIE扩展的整个4096字节空间；并且lspci工具对X86平台支持较好，对于ARM64、MIPS等其他非X86等嵌入式需要定制编译，并对第三方库有依赖，使用门槛较高，便利性不好。另外，专用PCI/PCIE外设驱动提供专用调试接口，只能特定硬件使用特定驱动，如果需要增加额外接口，需要修改和编译驱动，重复卸载和加载，非常不灵活，而且重新加载驱动，会破坏硬件BUG现场，不能及时获取和定位到硬件异常状态。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种外设故障原因定位方法、装置、设备及介质。

本公开实施例提供了一种外设故障原因定位方法，包括：

获取目标外设的设备信息，其中，所述目标外设包括报错的PCI设备、PCIE设备和桥设备，所述设备信息包括所述目标外设所在的域、总线号、设备号和功能号；

在用户态下，利用Linux内核导出标准文件系统接口；

基于所述设备信息，在所述标准文件系统接口下查找所述目标外设的目标空间文件，其中，所述目标空间文件包括配置空间文件和/或基址空间文件；

基于所述目标空间文件获取用户态的内存基址；

基于所述内存基址以及预设标准，获取所述目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息；

基于所述寄存器信息定位所述目标外设的故障原因。

可选的，基于所述目标空间文件获取用户态的内存基址，包括：

针对所述目标空间文件，调用用户态标准的open库函数，以获得一个文件句柄；

以所述文件句柄和所述目标空间文件的大小为参数，调用mmap操作，以获取用户态的内存基址。

可选的，所述目标空间文件包括配置空间文件，基于所述内存基址以及预设标准，获取所述目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息，包括：

基于所述内存基址查询状态寄存器；

基于PCIE总线规范读取所有PCI/PCIE标准的状态寄存器的寄存器信息。

可选的，所述目标空间文件包括基址空间文件，基于所述内存基址以及预设标准，获取所述目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息，包括：

基于所述内存基址查询状态寄存器；

基于PCI/PCIE设备的数据手册读取外设功能相关的状态寄存器的寄存器信息。

本公开实施例还提供了一种外设故障原因定位装置，包括：

设备信息获取模块，用于获取目标外设的设备信息，其中，所述目标外设包括报错的PCI设备、PCIE设备和桥设备，所述设备信息包括所述目标外设所在的域、总线号、设备号和功能号；

接口导出模块，用于在用户态下，利用Linux内核导出标准文件系统接口；

空间文件查找模块，用于基于所述设备信息，在所述标准文件系统接口下查找所述目标外设的目标空间文件，其中，所述目标空间文件包括配置空间文件和/或基址空间文件；

内存基址获取模块，用于基于所述目标空间文件获取用户态的内存基址；

寄存器信息获取模块，用于基于所述内存基址以及预设标准，获取所述目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息；

故障原因定位模块，用于基于所述寄存器信息定位所述目标外设的故障原因。

可选的，所述内存基址获取模块包括：

文件句柄获取单元，用于针对所述目标空间文件，调用用户态标准的open库函数，以获得一个文件句柄；

内存基址获取单元，用于以所述文件句柄和所述目标空间文件的大小为参数，调用mmap操作，以获取用户态的内存基址。

可选的，所述目标空间文件包括配置空间文件，所述寄存器信息获取模块包括：

寄存器查询单元，用于基于所述内存基址查询状态寄存器；

寄存器读取单元，用于基于PCIE总线规范读取所有PCI/PCIE标准的状态寄存器的寄存器信息。

可选的，所述目标空间文件包括基址空间文件，所述寄存器信息获取模块包括：

寄存器查询单元，用于基于所述内存基址查询状态寄存器；

寄存器读取单元，用于基于PCI/PCIE设备的数据手册读取外设功能相关的状态寄存器的寄存器信息。

本公开实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现如本公开实施例提供的外设故障原因定位方法。

本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如本公开实施例提供的外设故障原因定位方法。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开实施例提供的外设故障原因定位方法，直接利用Linux内核导出标准文件系统接口，在标准文件系统接口下查找目标外设的目标空间文件，基于目标空间文件获取用户态的内存基址，基于内存基址以及预设标准，获取目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息，不依赖于任何第三方库程序和功能，使用门槛低，便利性好；同时，无需外设驱动，避免了对驱动的修改和编译，以及重复卸载和加载，提高了灵活性，实现了对外设故障原因的快速定位；而且，上述外设故障原因定位方法运行在用户态，解决了硬件架构的兼容性问题，不存在内核版本的依赖问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种外设故障原因定位方法的流程示意图；

图2为本公开实施例提供的一种外设故障原因定位装置的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本公开实施例提供的一种外设故障原因定位方法的流程示意图。该方法适用于通过获取状态寄存器的寄存器信息来快速定位PCI设备、PCIE设备和桥设备的故障原因的情况，且适用于X86、ARM、MIPS和ALPHA所有硬件架构，该方法可以由外设故障原因定位装置执行，其中该装置可以采用软件和/或硬件实现，一般可集成在电子设备中。如图1所示，该方法包括：

步骤101、获取目标外设的设备信息，其中，目标外设包括报错的PCI设备、PCIE设备和桥设备，设备信息包括目标外设所在的域、总线号、设备号和功能号。

在一个实施例中，当系统检测到PCI设备、PCIE设备和桥设备中的任一设备出现异常时进行报错，并将报错的PCI设备、PCIE设备和桥设备的设备信息传输给外设故障原因定位装置。其中设备信息包括PCI设备、PCIE设备和桥设备所在的域、总线号、设备号和功能号，而外设所在的域、总线号、设备号和功能号中的任一项不同，则所表示的外设不同，因此通过外设所在的域、总线号、设备号和功能号可以唯一确定PCI设备、PCIE设备或桥设备。

步骤102、在用户态下，利用Linux内核导出标准文件系统接口。

Linux内核对PCI子系统提供了非常强大和完整的支持，同时也从PCI架构和协议角度，导出了一系列的调试接口，包括传统的proc文件系统接口，以及后期增加的更为详细的sysfs文件系统接口。本公开实施例可以利用Linux内核导出标准sysfs文件系统接口，如目录/sys/class/pci_bus/。

步骤103、基于设备信息，在标准文件系统接口下查找目标外设的目标空间文件，其中，目标空间文件包括配置空间文件和/或基址空间文件。

其中，配置空间文件包括所有的外设(包括PCI设备和PCIE设备)信息，基址空间文件根据外设功能划分多个空间文件，不同空间文件包括不同功能外设的外设信息。在一个具体实施例中，基于目标外设所在的域和总线号在标准文件系统接口下查找对应的目录，即目录/sys/class/pci_bus/domain:bus/，其中，domain表示目标外设所在的域，bus表示总线号；然后，在目录/sys/class/pci_bus/domain:bus/device/下，基于目标外设所在的域、总线号、设备号和功能号查找对应的目录，即目录/sys/class/pci_bus/domain:bus/device/domain:bus:dev.fun，其中，dev表示设备号，fun表示功能号；最后，查找到文件/sys/class/pci_bus/domain:bus/device/domain:bus:dev.fun/config，即为目标外设的配置空间文件，查找到文件/sys/class/pci_bus/domain:bus/device/domain:bus:dev.fun/resourceX(X为0-5)，即为基址空间文件。

步骤104、基于目标空间文件获取用户态的内存基址。

在一个实施例中，基于目标空间文件获取用户态的内存基址，包括：针对目标空间文件，调用用户态标准的open库函数，以获得一个文件句柄；以文件句柄和目标空间文件的大小为参数，调用mmap操作，以获取用户态的内存基址。

示例性的，在需要访问配置空间文件或基址空间文件时，调用用户态标准的open库函数，成功以后，获得一个文件句柄；以文件句柄和目标空间文件的大小为参数，调用mmap操作，成功后，返回一个用户态的内存基址。

步骤105、基于内存基址以及预设标准，获取目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息。

在一个实施例中，目标空间文件包括配置空间文件，基于内存基址以及预设标准，获取目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息，包括：基于内存基址查询状态寄存器；基于PCIE总线规范读取所有PCI/PCIE标准的状态寄存器的寄存器信息。

本实施例中，可自定义寄存器读取操作函数，当获取到内存基址后，结合PCIE总线规范可自动读取到所有PCI/PCIE标准的状态寄存器的寄存器信息。

在另一个实施例中，目标空间文件包括基址空间文件，基于内存基址以及预设标准，获取目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息，包括：基于内存基址查询状态寄存器；基于PCI/PCIE设备的数据手册读取外设功能相关的状态寄存器的寄存器信息。

本实施例中，可预先录入PCI/PCIE设备的数据手册的相关规范，可根据设备信息，如功能号，查找功能相关的状态寄存器，进而结合自定义寄存器读取操作函数读取该状态寄存器的寄存器信息。

步骤106、基于寄存器信息定位目标外设的故障原因。

在一个实施例中，对于基于PCIE总线规范读取的所有PCI/PCIE标准的状态寄存器的寄存器信息，可进一步基于PCIE总线规范对寄存器信息进行解析，根据解析结果判断故障原因。对于基于PCI/PCIE设备的数据手册读取外设功能相关的状态寄存器的寄存器信息，也可进一步基于PCI/PCIE设备的数据手册对寄存器信息进行解析，根据解析结果判断故障原因。

上述外设故障原因定位方法，直接利用Linux内核导出标准文件系统接口，在标准文件系统接口下查找目标外设的目标空间文件，基于目标空间文件获取用户态的内存基址，基于内存基址以及预设标准，获取目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息，不依赖于任何第三方库程序和功能，使用门槛低，便利性好；同时，无需外设驱动，避免了对驱动的修改和编译，以及重复卸载和加载，提高了灵活性，实现了对外设故障原因的快速定位；而且，上述外设故障原因定位方法运行在用户态，解决了硬件架构的兼容性问题，不存在内核版本的依赖问题。

图2为本公开实施例提供的一种外设故障原因定位装置的结构示意图，该装置可由软件和/或硬件实现，一般可集成在电子设备中。如图2所示，该装置包括：

设备信息获取模块201，用于获取目标外设的设备信息，其中，目标外设包括报错的PCI设备、PCIE设备和桥设备，设备信息包括目标外设所在的域、总线号、设备号和功能号；

接口导出模块202，用于在用户态下，利用Linux内核导出标准文件系统接口；

空间文件查找模块203，用于基于设备信息，在标准文件系统接口下查找目标外设的目标空间文件，其中，目标空间文件包括配置空间文件和/或基址空间文件；

内存基址获取模块204，用于基于目标空间文件获取用户态的内存基址；

寄存器信息获取模块205，用于基于内存基址以及预设标准，获取目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息；

故障原因定位模块206，用于基于寄存器信息定位目标外设的故障原因。

上述外设故障原因定位装置，直接利用Linux内核导出标准文件系统接口，在标准文件系统接口下查找目标外设的目标空间文件，基于目标空间文件获取用户态的内存基址，基于内存基址以及预设标准，获取目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息，不依赖于任何第三方库程序和功能，使用门槛低，便利性好；同时，无需外设驱动，避免了对驱动的修改和编译，以及重复卸载和加载，提高了灵活性，实现了对外设故障原因的快速定位；而且，上述外设故障原因定位方法运行在用户态，解决了硬件架构的兼容性问题，不存在内核版本的依赖问题。

可选的，内存基址获取模块包括：

文件句柄获取单元，用于针对目标空间文件，调用用户态标准的open库函数，以获得一个文件句柄；

内存基址获取单元，用于以文件句柄和目标空间文件的大小为参数，调用mmap操作，以获取用户态的内存基址。

可选的，目标空间文件包括配置空间文件，寄存器信息获取模块包括：

寄存器查询单元，用于基于内存基址查询状态寄存器；

可选的，目标空间文件包括基址空间文件，寄存器信息获取模块包括：

寄存器查询单元，用于基于内存基址查询状态寄存器；

本公开实施例所提供的外设故障原因定位装置可执行本公开任意实施例所提供的外设故障原因定位方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

图3为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图3所示，电子设备300包括一个或多个处理器301和存储器302。

处理器301可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备300中的其他组件以执行期望的功能。

存储器302可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器301可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本公开的实施例的外设故障原因定位方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。

在一个示例中，电子设备300还可以包括：输入装置303和输出装置304，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。

此外，该输入装置303还可以包括例如键盘、鼠标等等。

该输出装置304可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出装置304可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图3中仅示出了该电子设备300中与本公开有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备300还可以包括任何其他适当的组件。

除了上述方法和设备以外，本公开的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本公开实施例所提供的外设故障原因定位方法。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本公开的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本公开实施例所提供的外设故障原因定位方法。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种外设故障原因定位方法，其特征在于，包括：

在用户态下，利用Linux内核导出标准文件系统接口；

基于所述目标空间文件获取用户态的内存基址；

基于所述寄存器信息定位所述目标外设的故障原因。

2.根据权利要求1所述的外设故障原因定位方法，其特征在于，基于所述目标空间文件获取用户态的内存基址，包括：

3.根据权利要求1所述的外设故障原因定位方法，其特征在于，所述目标空间文件包括配置空间文件，基于所述内存基址以及预设标准，获取所述目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息，包括：

基于所述内存基址查询状态寄存器；

4.根据权利要求1所述的外设故障原因定位方法，其特征在于，所述目标空间文件包括基址空间文件，基于所述内存基址以及预设标准，获取所述目标外设相关的状态寄存器的寄存器信息，包括：

基于所述内存基址查询状态寄存器；

5.一种外设故障原因定位装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的外设故障原因定位装置，其特征在于，所述内存基址获取模块包括：

7.根据权利要求5所述的外设故障原因定位装置，其特征在于，所述目标空间文件包括配置空间文件，所述寄存器信息获取模块包括：

寄存器查询单元，用于基于所述内存基址查询状态寄存器；

8.根据权利要求5所述的外设故障原因定位装置，其特征在于，所述目标空间文件包括基址空间文件，所述寄存器信息获取模块包括：

寄存器查询单元，用于基于所述内存基址查询状态寄存器；

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-4中任一所述的外设故障原因定位方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-4中任一所述的外设故障原因定位方法。