CN117112284B - 一种dcs控制器可信状态感知方法及相关装置 - Google Patents

一种dcs控制器可信状态感知方法及相关装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及火电厂智能控制技术领域，公开了一种DCS控制器可信状态感知方法及相关装置，DCS控制器内运行业务进程，可信代理进程将DCS控制器中可信增强组件的实时状态周期性地通过心跳报文发送至守护进程；守护进程利用操作系统创建软件看门狗，并等待可信代理进程的心跳报文；若守护进程在设定时间范围内接收到心跳报文，将心跳报文的内容转发给业务进程并完成喂狗操作；若守护进程接收心跳报文的连续超时次数大于设定超时次数，则认定可信增强组件运行故障，触发软件看门狗进行超时处理，并向用户发出告警信息。本发明提升了可信DCS控制器的可维护性和安全可靠性。

Description

一种DCS控制器可信状态感知方法及相关装置
技术领域
本发明涉及火电厂智能控制技术领域，具体涉及一种DCS控制器可信状态感知方法及相关装置。
背景技术
集散控制系统简称DCS，也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。
可靠性是DCS系统发展的生命，当前保证DCS系统的高可靠性主要有三种措施：一是广泛应用高可靠性的硬件设备和生产工艺；二是广泛采用冗余技术；三是在软件设计上广泛实现系统的容错技术、故障自诊断和自动处理技术等。然而，DCS系统大多为满足实时性要求，系统基础功能裁剪严重，设计时对可靠性考虑不足，导致实际运行时安全防护能力薄弱。传统打补丁的防病毒和检测手段难以保障系统长期安全运行。
为了完善DCS主动网络安全能力，基于可信计算的DCS成为构建系统内嵌式主动防御能力的解决方案。DCS控制器进行可信增强后，控制器内运行的软件单元除了常规的业务进程外，新增了可信增强组件，该部分组件以服务或者进程的方式提供可信计算能力。但是，如何将可信增强组件的状态实时进行感知并通知到用户成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种DCS控制器可信状态感知方法及相关装置，以克服现有技术存在的缺陷，本发明能够以简便、快捷的方式将DCS控制器的可信增强组件状态实时通知用户，提升了可信DCS控制器的可维护性和安全可靠性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种DCS控制器可信状态感知方法，包括以下步骤：
DCS控制器内运行业务进程，可信代理进程将DCS控制器中可信增强组件的实时状态周期性地通过心跳报文发送至守护进程；
守护进程利用操作系统创建软件看门狗，并等待可信代理进程的心跳报文；
若守护进程在设定时间范围内接收到心跳报文，将心跳报文的内容转发给业务进程并完成喂狗操作；
若守护进程接收心跳报文的连续超时次数大于设定超时次数，则认定可信增强组件运行故障，触发软件看门狗进行超时处理，并向用户发出告警信息。
进一步地，所述可信增强组件的实时状态包括：
可信增强组件的运行状态，其中，运行状态分为正常和故障；
以及可信增强组件的故障码。
进一步地，所述可信代理进程与守护进程之间采用UNIX Socket通信实现进程间的心跳报文。
进一步地，所述UNIX Socket通信的具体实现步骤包括：
守护进程创建UNIX Socket句柄；
可信代理进程获取可信增强组件的实时状态并通过UNIX Socket句柄将含有可信增强组件的实时状态的心跳报文发送至守护进程，实现通信。
进一步地，所述设定超时次数具体为：守护进程接收可信代理进程的心跳报文连续三次超时。
进一步地，所述若守护进程接收心跳报文的连续超时次数大于设定超时次数具体分为：
若守护进程等待心跳报文连续三次超时，则上送可信增强组件掉线告警，停止喂狗操作，触发软件看门狗的超时处理；
否则，上送可信增强组件故障告警，并进行喂狗操作。
进一步地，所述软件看门狗进行超时处理的具体操作包括：
软件看门狗向DCS控制器的上位机报送告警指令，并将守护进程置空闲状态，守护进程不再接收心跳报文，同时停止软件看门狗工作。
一种DCS控制器可信状态感知系统，包括：
可信代理进程，用于DCS控制器内运行业务进程，可信代理进程将DCS控制器中可信增强组件的实时状态周期性地通过心跳报文发送至守护进程；
守护进程，用于利用操作系统创建软件看门狗，并等待可信代理进程的心跳报文；
若守护进程在设定时间范围内接收到心跳报文，将心跳报文的内容转发给业务进程并完成喂狗操作；
若守护进程接收心跳报文的连续超时次数大于设定超时次数，则认定可信增强组件运行故障，触发软件看门狗进行超时处理，并向用户发出告警信息。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述DCS控制器可信状态感知方法的步骤。
一种计算机存储介质，所述计算机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所述DCS控制器可信状态感知方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明设计了一种DCS控制器可信状态感知方法，能够在可信增强组件中实现可信代理进程，在业务程序中实现与可信代理通信的守护进程，通过可信代理进程周期性的将可信增强组件的实时状态发送给守护进程，守护进程基于软件看门狗机制创建了软件看门狗，利用软件看门狗作超时处理，在可信组件运行故障时，将守护进程置空闲状态并向用户告警，实现了一种低耦合的可信增强组件与DCS控制器之间的态势感知机制，便于DCS控制器应用以便捷、常规的方式将本DCS控制器的可信组件状态实时通知用户，提升了可信DCS控制器的可维护性和安全可靠性，保证了DCS系统可信计算的正常稳定运行，提高了DCS系统的主动防御能力，进而保障DCS系统的长期安全运行。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明DCS控制器可信状态感知方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
本发明提供一种DCS控制器可信状态感知方法，包括以下步骤：
DCS控制器内运行业务进程，可信代理进程将DCS控制器中可信增强组件的实时状态周期性地通过心跳报文发送至守护进程；
守护进程利用操作系统创建软件看门狗，并等待可信代理进程的心跳报文，
若守护进程在设定时间范围内接收到心跳报文，将心跳报文的内容转发给业务进程并完成喂狗操作；
若守护进程接收心跳报文的连续超时次数大于设定超时次数，则认定可信增强组件运行故障，触发软件看门狗进行超时处理，并向用户发出告警信息。
本发明设计了一种DCS控制器可信状态感知方法，能够在可信增强组件中实现可信代理进程，在业务程序中实现与可信代理通信的守护进程，通过可信代理进程周期性的将可信增强组件的实时状态发送给守护进程，守护进程基于软件看门狗机制创建了软件看门狗，利用软件看门狗作超时处理，在可信组件运行故障时，将守护进程置空闲状态并向用户告警，实现了一种低耦合的可信增强组件与DCS控制器之间的态势感知机制，便于DCS控制器应用以便捷、常规的方式将本DCS控制器的可信组件状态实时通知用户，提升了可信DCS控制器的可维护性和安全可靠性，保证了DCS系统可信计算的正常稳定运行，提高了DCS系统的主动防御能力，进而保障DCS系统的长期安全运行。
具体地，如图1所示，本发明所述DCS控制器可信状态感知方法的具体实施步骤如下：
DCS控制器内运行业务进程，包括可信代理进程（TrustAgent）的运行以及守护进程（Daemon）的运行。
1）可信代理进程的运行步骤
1、可信代理进程获取UNIX Socket（本地套接字）句柄，跳转至下一步；
2、可信代理进程获取当前周期可信增强组件的实时状态，跳转至下一步；
3、可信代理进程通过UNIX Socket句柄将当前周期可信增强组件的实时状态转换为心跳报文发送至守护进程，并跳转至上一步，继续获取下一周期可信增强组件的实时状态。
2）守护进程的运行步骤
步骤1、守护进程创建UNIX Socket句柄，通过UNIX Socket句柄实现进程间的通信，并利用操作系统创建软件看门狗，设置软件看门狗的超时处理内容；
步骤2、判断守护进程的空闲标记是否备置，若置空闲标记，则表明进程间暂无通信，直接跳转至步骤8，等待守护进程未置空闲标记，表明可信代理进程向守护进程发送通信信号，跳转至步骤3；
步骤3、守护进程中采用select函数，用于接受并处理可信代理进程发送的心跳报文，select函数中可以设置超时时间，即等待多长时间之后就放弃等待，用于判断可信代理进程的心跳报文是否发送超时，若等待超时，跳转至步骤4，若等待未超时，守护进程在设定时间范围内接收到心跳报文，则直接跳转至步骤7；
步骤4、select函数判断可信代理进程发送的心跳报文是否大于设定超时次数，若等待连续三次超时，则跳转至步骤6，若等待超时但未连续三次超时，跳转至步骤5；
步骤5、守护进程认定可信增强组件运行故障，上送可信组件故障告警，跳转至步骤7；
步骤6、守护进程认定可信增强组件运行掉线，上送可信组件掉线告警，停止软件看门狗的喂狗操作，在软件看门狗超时处理中置守护进程空闲标记，暂停进程间通信，等待可信增强组件运行正常后，守护进程继续接收可信代理进程的心跳报文；
步骤7、软件看门狗进行喂狗操作，防止超时；
步骤8、跳转至步骤2，重复任务，实现实时的可信增强组件与业务进程的状态感知。
实施例二
本发明提供一种DCS控制器可信状态感知系统，包括：
可信代理进程，用于DCS控制器内运行业务进程，可信代理进程将DCS控制器中可信增强组件的实时状态周期性地通过心跳报文发送至守护进程；
守护进程，用于利用操作系统创建软件看门狗，并等待可信代理进程的心跳报文，
若守护进程在设定时间范围内接收到心跳报文，将心跳报文的内容转发给业务进程并完成喂狗操作；
若守护进程接收心跳报文的连续超时次数大于设定超时次数，则认定可信增强组件运行故障，触发软件看门狗进行超时处理，并向用户发出告警信息。
实施例三
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述DCS控制器可信状态感知方法的步骤。
实施例四
一种计算机存储介质，所述计算机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所述DCS控制器可信状态感知方法的步骤。
本发明DCS控制器可信状态感知方法可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。本发明DCS控制器可信状态感知方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
基于这样的理解，在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，本发明实现上述实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于该计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。其中，所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器（例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘等）、光学存储器、以及半导体存储器等。
在示例性实施例中，还提供计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述DCS控制器可信状态感知方法的步骤。处理器可能是中央处理单元，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种DCS控制器可信状态感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
DCS控制器内运行业务进程，可信代理进程将DCS控制器中可信增强组件的实时状态周期性地通过心跳报文发送至守护进程；
守护进程利用操作系统创建软件看门狗，并等待可信代理进程的心跳报文；
若守护进程在设定时间范围内接收到心跳报文，将心跳报文的内容转发给业务进程并完成喂狗操作；
若守护进程接收心跳报文的连续超时次数大于设定超时次数，则认定可信增强组件运行故障，触发软件看门狗进行超时处理，并向用户发出告警信息；
所述设定超时次数具体为：守护进程接收可信代理进程的心跳报文连续三次超时；
若守护进程等待心跳报文连续三次超时，则上送可信增强组件掉线告警，停止喂狗操作，触发软件看门狗的超时处理；所述软件看门狗进行超时处理的具体操作包括：软件看门狗向DCS控制器的上位机报送告警指令，并将守护进程置空闲状态，守护进程不再接收心跳报文，同时停止软件看门狗工作；
否则，上送可信增强组件故障告警，并进行喂狗操作。
2.根据权利要求1所述的DCS控制器可信状态感知方法，其特征在于，所述可信增强组件的实时状态包括：
可信增强组件的运行状态，其中，运行状态分为正常和故障；
以及可信增强组件的故障码。
3. 根据权利要求1所述的DCS控制器可信状态感知方法，其特征在于，所述可信代理进程与守护进程之间采用UNIX Socket通信实现进程间的心跳报文。
4. 根据权利要求3所述的DCS控制器可信状态感知方法，其特征在于，所述UNIXSocket通信的具体实现步骤包括：
守护进程创建UNIX Socket句柄；
可信代理进程获取可信增强组件的实时状态并通过UNIX Socket句柄将含有可信增强组件的实时状态的心跳报文发送至守护进程，实现通信。
5.一种DCS控制器可信状态感知系统，其特征在于，包括：
可信代理进程，用于DCS控制器内运行业务进程，可信代理进程将DCS控制器中可信增强组件的实时状态周期性地通过心跳报文发送至守护进程；
守护进程，用于利用操作系统创建软件看门狗，并等待可信代理进程的心跳报文；
若守护进程在设定时间范围内接收到心跳报文，将心跳报文的内容转发给业务进程并完成喂狗操作；
若守护进程接收心跳报文的连续超时次数大于设定超时次数，则认定可信增强组件运行故障，触发软件看门狗进行超时处理，并向用户发出告警信息；
所述设定超时次数具体为：守护进程接收可信代理进程的心跳报文连续三次超时；
若守护进程等待心跳报文连续三次超时，则上送可信增强组件掉线告警，停止喂狗操作，触发软件看门狗的超时处理；所述软件看门狗进行超时处理的具体操作包括：软件看门狗向DCS控制器的上位机报送告警指令，并将守护进程置空闲状态，守护进程不再接收心跳报文，同时停止软件看门狗工作；
否则，上送可信增强组件故障告警，并进行喂狗操作。
6.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述DCS控制器可信状态感知方法的步骤。
7.一种计算机存储介质，所述计算机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至4任一项所述DCS控制器可信状态感知方法的步骤。
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