CN113868075A - 一种多核目标机系统行为分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于嵌入式软件开发技术领域，具体涉及一种多核目标机系统行为分析系统及方法，利用嵌入式系统行为监视将嵌入式系统的运行行为和运行逻辑定义为各种事件，通过记录事件，能够记录嵌入式系统的运行行为和运行逻辑，然后提供图形化的方式直观地重现嵌入式系统运行行为和运行逻辑，供嵌入式系统开发人员进行查看和分析，从而达到对嵌入式系统运行行为和逻辑的调试目的。

Description

一种多核目标机系统行为分析系统及方法

技术领域

本发明属于嵌入式软件开发技术领域，具体涉及一种多核目标机系统行为分析系统及方法。

背景技术

对于外部开发人员来说，嵌入式系统的行为及运行逻辑往往不能够直观地看见。交叉调试工具通过断点、单步运行等调试手段可以调试嵌入式系统中的程序，交叉调试工具更多的是着眼于调试一段程序代码，缺少对于整个系统的运行行为和运行逻辑的调试支持。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为多核目标机系统提供一种系统行为记录与复现的方法，它支持记录嵌入式分布式系统的运行轨迹。支持对由多个目标机组成的嵌入式分布式系统的行为进行记录，其中目标机类型可以为多核或单核。

为了达到上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：

一种多核目标机系统行为分析系统，包括：

目标机通信管理器，用于对所述多核目标机进行监视插桩、监视控制响应、数据记录、数据写入/读取管理和数据上传；

宿主机端监视，用于对所述多核目标机的监视内容和监视参数进行设置；

目标机监视控制器，用于向所述目标机通信管理器发送控制命令，打开监视数据查看器；所述控制命令包括：连接所述多核目标机、启动监视、停止监视和接收所述目标机通信管理器的上传数据生成监视日志；

监视数据查看器，用于图形化显示所述监视日志；

监视控制图形界面，用于动态反馈目标机通信管理器在监视过程中的实时监视状态；

辅助分析工具，用于对所述监视日志中的多核负载平衡进行动态分析；

其中：所述目标机通信管理器配置为支持对多核系统的监视和对核间迁移的监视；所述监视数据查看器配置为支持显示所述多核目标机中至少一个指定核的运行过程；

所述目标机端通信管理器配置为能够同时对所述多核目标机的一个以上核进行监视记录写入的同步管理、不同核上事件管理和核间同步，实现各核独立对事件进行记录；

所述目标机监视控制器的数据缓冲区配置为使核间监视互不影响并防止多核数据写入发生覆盖。

进一步的，所述辅助分析工具还用于对所述监视日志中的指定特征进行统计分析。

进一步的，所述指定特征包括：所述多核目标机运行过程中对内存的分配与释放、CPU占用率和分区/任务/进程运行时间。

进一步的，本发明还提出一种基于所述的系统行为分析系统的一种多核目标机系统行为分析方法，包括以下步骤：

步骤1】通过所述监视控制图形界面控制目标机监视控制器，对所有目标机进行监视配置操作；

步骤2】通过所述监视控制图形界面控制目标机监视控制器，进行对各所述目标机的连接操作，其具体步骤是：

步骤2.1】所述目标机监视控制器将通过监视控制图形界面做出的连接操作转化为连接命令并发送至目标机通信管理器；

步骤2.2】目标机通信管理器将接收到的连接命令转化成连接命令数据包并向所有配置的目标机的命令响应器发送连接命令数据包；

步骤2.3】所有配置的目标机端的命令响应器组织回复数据反馈至目标机通信管理器；

步骤3】选择指定要监视的目标机，对该目标机进行启动监视操作，其具体操作是：

步骤3.1】目标机监视控制器将监视控制图形界面作出的监视启动操作转化成监视启动命令，并将监视启动命令传递给目标机通信管理器；

步骤3.2】目标机通信管理器将启动命令转化成启动命令数据包发送给指定目标机的命令响应器；

步骤3.3】命令响应器执行启动命令，监视器启动监视记录开关；

步骤3.4】目标机中嵌入式OS中的监视记录桩检测到监视记录开关后启动，之后将监视数据记录到其监视器的缓冲区中；

步骤4】目标机监视控制器将用户通过监视控制图形界面作出的对指定目标机停止监视操作，其具体步骤是：

步骤4.1】目标机监视控制器将用户通过视控制图形界面作出的监视启动操作转化为监视停止命令和监视数据上传命令，并将监视停止命令和监视数据上传命令发送至目标机通信管理器；

步骤4.2】目标机通信管理器将停止命令和上传命令分别转化成停止命令数据包和上传命令数据包并将其发送至指定目标机的命令响应器；

步骤4.3】命令响应器执行停止命令，控制所述监视器关闭监视记录开关；

步骤4.4】嵌入式OS中的监视记录桩检测到监视记录开关关闭，停止记录监视数据到监视器的缓冲区中；

步骤4.5】命令响应器执行上传命令，控制监视器将取得的监视数据转化成监视数据包并发送给目标机通信管理器；同时，将监视器的缓存区的数据自动销毁；

步骤4.6】目标机通信管理器接收到监视数据包并对其进行解析后转化成监视数据反馈给监视数据查看器。

步骤5】通过监视数据查看器对监视数据的解析，绘制出系统运行行为和运行逻辑图形。

步骤6】对运行行为和运行逻辑图形查看分析操作，获得目标机系统运行信息。

采用上述技术方案，本发明能够带来以下有益效果：

本发明利用嵌入式系统行为监视将嵌入式系统的运行行为和运行逻辑定义为各种事件，通过记录事件，能够记录嵌入式系统的运行行为和运行逻辑，然后提供图形化的方式直观地重现嵌入式系统运行行为和运行逻辑，供嵌入式系统开发人员进行查看和分析，从而达到对嵌入式系统运行行为和逻辑的调试目的。具有如下的特性：

a.支持在宿主机端对监视行为各类参数的自主配置；

b.支持对系统行为以图形方式进行显示，并提供各类条件过滤功能；

c.多种辅助分析功能，；

d.支持在宿主机通过查看工具对监视数据进行查看分析。

本发明便于：

a.侦测系统紊乱、死锁、CPU空闲及其它任务、进程交互相关的问题；

b.测定应用开销及性能表现；

c.查看应用行为中的循环条件；

d.保存数据作为事后分析；

e.进行应用失效后的分析。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明具体实施方式中一种多核目标机系统行为监视系统的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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他实施例，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

本实施例提出了一种多核目标机系统行为监视系统及方法，现结合图1对本系统进行描述：

多目标机系统监视系统包括：

目标机通信管理器，用于对多核目标机进行监视插桩、监视控制响应、数据记录、数据写入/读取管理和数据上传；

宿主机端监视，用于对多核目标机的监视内容和监视参数进行设置；

目标机监视控制器，用于向目标机通信管理器发送控制命令，打开监视数据查看器；控制命令包括：连接多核目标机、启动监视、停止监视和接收目标机通信管理器的上传数据生成监视日志；

监视数据查看器，用于图形化显示监视日志；

监视控制图形界面，用于动态反馈目标机通信管理器在监视过程中的实时监视状态；

辅助分析工具，用于对监视日志中的多核负载平衡进行动态分析；

其中：目标机通信管理器配置为支持对多核系统的监视和对核间迁移的监视；监视数据查看器配置为支持显示多核目标机中至少一个指定核的运行过程；

所述目标机端通信管理器配置为能够同时对所述多核目标机的一个以上核进行监视记录写入的同步管理、不同核上事件管理和核间同步，实现各核独立对事件进行记录；

所述目标机监视控制器的数据缓冲区配置为使核间监视互不影响并防止多核数据写入发生覆盖。

在本实施例中，辅助分析工具还用于对监视日志中的指定特征进行统计分析。

在本实施例中，指定特征包括：多核目标机运行过程中对内存的分配与释放、CPU占用率和分区/任务/进程运行时间。

一种多目标机系统监视系统包括主机端以及与主机端连接的多个目标机；主机端设置有目标机监视控制器以及目标机通信管理器；目标机设置有命令响应器、监视器以及监视记录桩；

上述目标机监视控制器为用户提供监视控制图形界面，用户通过监视控制图形界面进行目标机配置操作、监视配置目标机操作以及控制监视器查看器操作(通常情况下目标机配置操作、监视配置目标机操作以及控制监视器查看器操作是依次进行的)；目标机监视控制器用于将监视配置目标机操作转化成监视配置目标机命令并发送至目标机通信管理器；

进一步的说，监视配置目标机命令包括指定配置目标机连接命令、配置指定的目标机监视参数、启动监视指定目标机、停止监视指定目标机命令。

目标机通信管理器用于接收监视配置目标机命令并将其转化为命令数据包发送至指定的目标机的命令响应器；然后，目标机通信管理器将接收到的回复数据包进行解析形成回复数据反馈给目标机监视控制器；同时将接收到的监视数据包进行解析形成监视数据反馈给监视数据查看器；

命令响应器用于接收命令数据包并将其解析形成命令数据后对监视器进行控制，同时生成回复数据包反馈至目标机通信管理器；

监视器执行监视控制操作(监视控制操作包括监视记录开关启动、监视记录开关关闭以及监视数据上传)，并将储存的监视数据转化成监视数据包发送至目标机通信管理器；

进一步说，当监视启动时，监视器创建保存监视数据的缓冲区，然后创建监视记录头，最后打开监视记录开关。监视停止时关闭监视记录开关。监视数据上传时，从监视缓冲区中读出监视数据，然后将其转化成监视数据包发送给宿主机端，缓冲区中所有的数据读出上传完成后，销毁缓冲区。

进一步说，监视记录的内容包括：目标机系统的时间戳频率、包含的上下文、当前上下文等信息；

监视记录桩用于将监视数据存储；监视记录桩能够根据监视记录开关的状态，决定是不是记录监视数据到缓冲区。当监视记录开关打开时，记录监视数据到缓冲区，监视记录开关关闭时则不记录。监视记录桩在记录监视数据时，按照定义好的事件格式，事件数据项进行记录。

在对多目标机系统进行监视时需要对嵌入式操作系统事件记录数据进行定义，在系统运行时记录下这些数据。以下举例定义了两个事件的格式定义。

上下文切换事件：

事件号(52)(2字节整数)

时间戳(4字节整数)

上下文ID(4字节整数)

上下文优先级(4字节整数)

核心任务挂起事件：

事件号(10004)(2字节整数)

时间戳(4字节整数)

任务ID(4字节整数)

监视数据查看器用于对接收到的监视数据转化成图形方式；用户从监视数据查看器中，可以查看系统上下文组成、每个上下文的执行行为(信号量、定时器、消息队列、缓冲、端口等内核对象的操作)，上下文调度等信息。

在针对某分区操作系统，需要对多目标机系统进行监视，基于上述的多目标机系统监视系统，现提出一种多目标机系统监视方法,从而实现了对该分区操作系统的系统监视，其具体步骤如下：

步骤1】通过监视控制图形界面控制目标机监视控制器，对所有目标机进行监视配置操作；

步骤2】通过监视控制图形界面控制目标机监视控制器，进行对各目标机的连接操作，其具体步骤是：

步骤2.1】目标机监视控制器将通过监视控制图形界面做出的连接操作转化为连接命令并发送至目标机通信管理器；

步骤2.2】目标机通信管理器将接收到的连接命令转化成连接命令数据包并向所有配置的目标机的命令响应器发送连接命令数据包；

步骤2.3】所有配置的目标机端的命令响应器组织回复数据反馈至目标机通信管理器；

步骤3】选择指定要监视的目标机，对该目标机进行启动监视操作，其具体操作是：

步骤3.1】目标机监视控制器将监视控制图形界面作出的监视启动操作转化成监视启动命令，并将监视启动命令传递给目标机通信管理器；

步骤3.2】目标机通信管理器将启动命令转化成启动命令数据包发送给指定目标机的命令响应器；

步骤3.3】命令响应器执行启动命令，监视器启动监视记录开关；

步骤3.4】目标机中嵌入式OS中的监视记录桩检测到监视记录开关后启动，之后将监视数据记录到其监视器的缓冲区中；

步骤4】目标机监视控制器将用户通过监视控制图形界面作出的对指定目标机停止监视操作，其具体步骤是：

步骤4.1】目标机监视控制器将用户通过视控制图形界面作出的监视启动操作转化为监视停止命令和监视数据上传命令，并将监视停止命令和监视数据上传命令发送至目标机通信管理器；

步骤4.2】目标机通信管理器将停止命令和上传命令分别转化成停止命令数据包和上传命令数据包并将其发送至指定目标机的命令响应器；

步骤4.3】命令响应器执行停止命令，控制监视器关闭监视记录开关；

步骤4.4】嵌入式OS中的监视记录桩检测到监视记录开关关闭，停止记录监视数据到监视器的缓冲区中；

步骤4.5】命令响应器执行上传命令，控制监视器将取得的监视数据转化成监视数据包并发送给目标机通信管理器；同时，将监视器的缓存区的数据自动销毁；

步骤4.6】目标机通信管理器接收到监视数据包并对其进行解析后转化成监视数据反馈给监视数据查看器。

步骤5】通过监视数据查看器对监视数据的解析，绘制出系统运行行为和运行逻辑图形。

步骤6】对运行行为和运行逻辑图形查看分析操作，获得目标机系统运行信息。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种多核目标机系统行为分析系统，其特征在于，包括：

目标机通信管理器，用于对所述多核目标机进行监视插桩、监视控制响应、数据记录、数据写入/读取管理和数据上传；

宿主机端监视，用于对所述多核目标机的监视内容和监视参数进行设置；

目标机监视控制器，用于向所述目标机通信管理器发送控制命令，打开监视数据查看器；所述控制命令包括：连接所述多核目标机、启动监视、停止监视和接收所述目标机通信管理器的上传数据生成监视日志；

监视数据查看器，用于图形化显示所述监视日志；

监视控制图形界面，用于动态反馈目标机通信管理器在监视过程中的实时监视状态；

辅助分析工具，用于对所述监视日志中的多核负载平衡进行动态分析；

其中：所述目标机通信管理器配置为支持对多核系统的监视和对核间迁移的监视；所述监视数据查看器配置为支持显示所述多核目标机中至少一个指定核的运行过程；

所述目标机端通信管理器配置为能够同时对所述多核目标机的一个以上核进行监视记录写入的同步管理、不同核上事件管理和核间同步，实现各核独立对事件进行记录；

所述目标机监视控制器的数据缓冲区配置为使核间监视互不影响并防止多核数据写入发生覆盖。

2.根据权利要求1所述的系统行为分析系统，其特征在于，所述辅助分析工具还用于对所述监视日志中的指定特征进行统计分析。

3.根据权利要求2所述的系统行为分析系统，其特征在于，所述指定特征包括：所述多核目标机运行过程中对内存的分配与释放、CPU占用率和分区/任务/进程运行时间。

4.根据权利要求1-3之任一项所述的系统行为分析系统的一种多核目标机系统行为分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1】通过所述监视控制图形界面控制目标机监视控制器，对所有目标机进行监视配置操作；

步骤2】通过所述监视控制图形界面控制目标机监视控制器，进行对各所述目标机的连接操作，其具体步骤是：

步骤2.1】所述目标机监视控制器将通过监视控制图形界面做出的连接操作转化为连接命令并发送至目标机通信管理器；

步骤2.2】目标机通信管理器将接收到的连接命令转化成连接命令数据包并向所有配置的目标机的命令响应器发送连接命令数据包；

步骤2.3】所有配置的目标机端的命令响应器组织回复数据反馈至目标机通信管理器；

步骤3】选择指定要监视的目标机，对该目标机进行启动监视操作，其具体操作是：

步骤3.1】目标机监视控制器将监视控制图形界面作出的监视启动操作转化成监视启动命令，并将监视启动命令传递给目标机通信管理器；

步骤3.2】目标机通信管理器将启动命令转化成启动命令数据包发送给指定目标机的命令响应器；

步骤3.3】命令响应器执行启动命令，监视器启动监视记录开关；

步骤3.4】目标机中嵌入式OS中的监视记录桩检测到监视记录开关后启动，之后将监视数据记录到其监视器的缓冲区中；

步骤4】目标机监视控制器将用户通过监视控制图形界面作出的对指定目标机停止监视操作，其具体步骤是：

步骤4.1】目标机监视控制器将用户通过视控制图形界面作出的监视启动操作转化为监视停止命令和监视数据上传命令，并将监视停止命令和监视数据上传命令发送至目标机通信管理器；

步骤4.2】目标机通信管理器将停止命令和上传命令分别转化成停止命令数据包和上传命令数据包并将其发送至指定目标机的命令响应器；

步骤4.3】命令响应器执行停止命令，控制所述监视器关闭监视记录开关；

步骤4.4】嵌入式OS中的监视记录桩检测到监视记录开关关闭，停止记录监视数据到监视器的缓冲区中；

步骤4.5】命令响应器执行上传命令，控制监视器将取得的监视数据转化成监视数据包并发送给目标机通信管理器；同时，将监视器的缓存区的数据自动销毁；

步骤4.6】目标机通信管理器接收到监视数据包并对其进行解析后转化成监视数据反馈给监视数据查看器。

步骤5】通过监视数据查看器对监视数据的解析，绘制出系统运行行为和运行逻辑图形。

步骤6】对运行行为和运行逻辑图形查看分析操作，获得目标机系统运行信息。

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