CN117411779A - 一种电力交换机及其故障日志记录方法 - Google Patents

Abstract

一种电力交换机系统故障日志记录方法。其逻辑结构如图1所示：1)系统上电时，启动异常中断用于捕获内核异常，启动软件看门狗用于捕获应用异常；2)当应用和内核正常时，由常规的故障记录程序进行日志跟踪；3)应用异常时，由软件看门狗获取应用的异常信息并存入文件系统；4)内核异常时，由CPU的系统异常中断触发panic机制获取各项内核栈信息，然后将其存放至指定RAM安全区域中。该方法可有效解决交换机在内核调度器或应用失控时，常规日志程序无法运行，进而导致故障信息无法存储的问题，通过该方法，技术人员可获取更多电力交换机故障时的状态信息，进而快速锁定系统问题并进行妥善处理。

Description

一种电力交换机及其故障日志记录方法

技术领域

本发明属于电力交换机技术领域，更具体地，涉及一种电力交换机故障日志记录方法。

背景技术

电力交换机在运行过程中，难免会因为内部的缺陷或外部因素的改变导致系统运行出现异常，情况严重时甚至会导致系统出现停止服务、宕机等情况。基于此，为了让系统信息能够重新运行，许多产品都会有看门狗(当系统宕机后由硬件电路触发系统重启)机制，同时为了快速排查故障原因，也会设计相应的普通应用log日志记录功能或系统崩溃kdump日志功能。

硬件看门狗方法能够让系统在异常后快速重启并重新为用户进行服务，但不能为技术人员提供故障或异常时的原始数据；普通应用的log日志记录功能由于需要内核或者应用程序驱动，只能够在运行正常时记录相关信息，在内核或者应用异常时，无法继续完成相关的记录操作；系统崩溃时专门kdump日志功能通过已崩溃主内核的panic以kexec的方式对备用内核(也称捕获内核)进行触发，在备用内核中完成主内核栈信息和内存数据的捕获，因此kdump日志功能需要主内核支持且需要额外的内存对备用内核代码进行存储，不适用于内存资源较少的电力交换机系统。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种电力交换机故障记录方法，克服普通应用的日志记录和基于kdump的日志记录功能的不足。

本发明采用如下的技术方案。本发明第一方面提供了一种电力交换机故障日志记录方法，包括以下步骤：

步骤1，初始化所述故障日志记录方法，包括：初始化基于软件看门狗的故障信息记录流程和基于CPU异常中断机制的故障信息记录流程，在应用程序发生故障的情况下，执行步骤2；在内核发生故障的情况下，执行步骤3；

步骤2，步骤1中内核启动应用程序和软件看门狗程序后，当软件看门狗检测到应用程序的故障且无法运行或其无法处理时，启动记录流程，基于软件看门狗记录应用程序的故障信息；

步骤3，步骤1中系统启动内核后，当内核出现相应致命错误并导致自身无法正常运行时，CPU的异常中断程序将会被执行，启动记录流程，基于CPU的异常中断机制记录内核的故障信息。

优选地，步骤1包括：

步骤1.1，内核故障日志程序注册至CPU异常中断程序；

步骤1.2，内核异常与CPU异常中断绑定；

步骤1.3，使能CPU的异常中断；

步骤1.4，启动内核；

步骤1.5，应用故障日志程序注册至软件看门狗；

步骤1.6，应用故障与软件看门狗绑定；

步骤1.7，启动软件看门狗；

步骤1.8，启动应用程序。

优选地，步骤2中，软件看门狗通过内核的进程管理信息收集应用程序的状态信息，包括：应用的内存，寄存器状态，堆栈指针和内存管理。

优选地，步骤2包括：

步骤2.1，软件看门狗启动：由于应用程序故障，其无法正常继续完成喂狗操作，软件看门狗因为设定时间未能获取到喂狗命令，自动进行触发；

步骤2.2，软件看门狗获取应用信息：软件看门狗在此时内核工作正常的情况下，通过内核提供的进程管理、内存管理、进程间通信管理，获取此时应用的状态信息以及对应的栈信息；

步骤2.3，软件看门狗对故障信息进行存储：软件看门狗通过已有驱动接口或通信接口，将故障信息存放至指定的信息系统内部的故障信息存储器件中；

步骤2.4，软件看门狗启动后续故障处理策略。

优选地，步骤2中，当软件看门狗通过内核的进程管理信息收集应用程序的状态信息后，通过内核通信机制或驱动接口，将应用程序的状态信息存放到文件系统、或将状态信息存放在本地的非易失性硬件、或将状态信息存放于其他信息系统中。

优选地，步骤3中，当CPU的异常中断程序被触发时，通过各项寄存器的数据获取当前内核的栈信息，并将其存放在指定的RAM安全区域中。

优选地，步骤3包括：

步骤3.1，CPU异常中断启动：用于内核的异常故障，使得CPU无法正常继续完成后续作业，CPU按照初始化阶段设定的中断策略跳转至异常中断程序；

步骤3.2，异常中断程序保存当前的栈信息：CPU异常中断程序通过直接访问寄存器的方式获取当前内核栈信息；

步骤3.3，异常中断程序存储栈信息：此时内核处于失控状态，大部分软件资源和硬件资源均无法正常访问，异常中断程序将故障信息存放在内存安全区中。

步骤3.4，启动内核故障处理策略。

进一步优选地，步骤3.3中，当内存安全区空间不足时，采用先进先出对故障信息进行滚动存储，包括：

步骤A.1，按照先进先出的原则，根据新的故障信息数据量，等量删除最早的故障信息；

步骤A.2，将信息的故障信息写入到内存安全区中。

进一步优选地，所述故障日志记录方法还包括：

在系统重启后，故障记录程序会及时将内存安全区域的故障进行转存储，其步骤如下：

步骤B.1，系统重启后，内核在确认系统已经正常的情况下，从内存安全区域读取内核的故障日志；

步骤B.2，并将其存放到信息系统内部的故障信息存储器件中。

本发明的第二方面提供一种电力交换机，运行上述的故障日志记录方法，包括：电源、看门狗模块、CPU和内存。

所述内存用于存储信息系统的代码，并在内核崩溃时，用于内核的故障信息存储；

所述CPU用于信息系统所需的代码的运行，并在内核出现故障时自动触发CPU异常中断，并运行内存芯片的内核故障日志程序；

看门狗模块用作系统复位信号源，同时用于产生软件看门狗的触发信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：通过本发明所述的故障记录方法，电力交换机可在不使用额外内存加载备用内核的情况下，完成对信息系统故障甚至崩溃时的系统状态信息进行记录。当需要排查故障时，技术人员可获取更多电力交换机系统故障信息，进而快速锁定系统问题并进行妥善处理。

附图说明

图1是依照本发明实施例提供的故障记录逻辑结构图；

图2是依照本发明实施例提供的信息系统故障日志记录程序初始化的示意图；

图3是依照本发明实施例提供的应用程序故障记录流程示意图；

图4是依照本发明实施例提供的内核故障记录流程示意图；

图5是依照本发明实施例提供的系统结构示意图。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，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有所其它实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明的实施例1提供了一种电力交换机故障日志记录方法，图1示出了所述电力交换机故障日志记录方法的逻辑结构，基于软件看门狗技术记录应用程序的故障信息，基于CPU的异常中断机制记录内核的故障信息，用以帮助技术人员发现故障原因并解决问题，具体包括以下步骤：

步骤1，初始化所述故障日志记录方法，包括：初始化基于软件看门狗的故障信息记录流程和基于CPU异常中断机制的故障信息记录流程，在应用程序发生故障的情况下，执行步骤2；在内核发生故障的情况下，执行步骤3。

如图2所示，在本发明优选但非限制性的实施方式中，步骤1具体包括：

步骤1.1，内核故障日志程序注册至CPU异常中断程序。具体地，当CPU上电启动并载入内核后，将内核故障日志程序注册至CPU异常中断函数中，当CPU发生异常中断后，内核故障日志程序将会被执行。

步骤1.2，内核异常与CPU异常中断绑定。具体地，当内核发生panic等类型的异常事件时，CPU主动抢占内核转向执行CPU异常中断程序。

步骤1.3，使能CPU的异常中断。具体地，通过CPU的配置寄存器激活异常中断功能。

步骤1.4，启动内核。具体地，通过BOOT程序正式将CPU的执行权限移交给内核，后续内核出现任何异常后，都会触发panic等事件，进而进入异常中断程序。

步骤1.5，应用故障日志程序注册至软件看门狗。具体地，内核启动后，将应用故障日志程序注册至软件看门狗中，当软件看门狗被触发后，应用故障日志程序将会获取应用的状态信息并将其存储。

步骤1.6，应用故障与软件看门狗绑定。具体地，应用因各种原因导致故障而无法运行时，软件看门狗将会因喂狗超时而被触发。

步骤1.7，启动软件看门狗。具体地，通过内核启动软件看门狗并激活其倒计时。

步骤1.8，启动应用。具体地，通过内核启动应用，并将看门狗的喂狗接口提供给应用，应用在其正常执行期间，必须周期性主动完成喂狗操作。

值得注意的是，内核启动应用程序和软件看门狗程序后，同时为两者提供数据交换通道，应用程序可主动向软件看门狗程序发送正常运行或处于故障等信息，也可在收到软件看门狗的查询命令后反馈当前处于正常运行或处于故障等信息。

步骤2，步骤1中内核启动应用程序和软件看门狗程序后，当应用程序发生故障时，启动记录流程，基于软件看门狗技术记录应用程序的故障信息，如图3所示。具体地，当软件看门狗检测到应用程序的故障且无法运行或其无法处理时，软件看门狗通过内核的进程管理信息收集应用程序的状态信息，包括应用的内存，寄存器状态，堆栈指针，内存管理等信息。

在本发明优选但非限制性的实施方式中，步骤2具体包括。具体地，

步骤2.1，软件看门狗启动。具体地，用于应用程序故障，使其无法正常继续完成喂狗操作，软件看门狗因为长时间未能获取到喂狗命令，自动进行触发。

步骤2.2，软件看门狗获取应用信息。具体地，软件看门狗在此时内核工作正常的情况下，通过内核提供的进程管理、内存管理、进程间通信管理等机制，获取此时应用的状态信息以及对应的栈信息。

步骤2.3，软件看门狗对故障信息进行存储。具体地，软件看门狗通过已有驱动接口或通信接口，将故障信息存放至指定的信息系统内部的故障信息存储器件中。

在进一步优选但非限制性的实施方式中，当软件看门狗通过内核的进程管理信息收集应用程序的状态信息后，通过内核通信机制或驱动接口，将应用程序的状态信息存放到文件系统、或将状态信息存放在本地的EEPROM/MMC/SD卡/U盘等非易失性硬件、或将状态信息存放于其他信息系统中。

更优选地，信息系统内置故障存储器件的存储空间不足时，通过数据迁移将信息系统的故障数据从内置故障存储器件迁移至系统外部故障存储装置，其步骤如下：

步骤C.1，通过但不限于光纤、双绞线、电磁波、铜线等方式连接外部的故障信息存储装置；

步骤C.2，基于设定的认证体系进行身份认证；

步骤C.3，将内核故障信息和应用故障信息传输给外部装置；

步骤C.4，清空信息系统本地的故障信息存储空间。

步骤2.4，软件看门狗启动后续故障处理策略。具体地，基于应用故障原因的不同或应用功能的不同，选择忽略故障、预警、停止应用、重启应用、重启系统、关闭系统以及其他有针对性的策略。

在进一步优选但非限制性的实施方式中，当软件看门狗通过内核的进程管理信息收集应用的状态信息后，通过状态信息发送给故障分析程序，并由故障分析程序根据应用的故障的类型进行包括但不仅限于忽略、预警、停止应用、重启应用、重启系统、关闭系统等策略。

步骤3，步骤1中系统启动内核后，当内核发生故障时，即当内核出现相应致命错误并导致自身无法正常运行时，CPU的异常中断程序将会被执行，启动记录流程，基于CPU的异常中断机制记录内核的故障信息，如图4所示，当CPU的异常中断程序被触发时，通过各项寄存器的数据获取当前内核的栈信息，并将其存放在指定的RAM安全区域中。

在本发明优选但非限制性的实施方式中，步骤3具体包括。具体地，

步骤3.1，CPU异常中断启动。具体地，用于内核的异常故障，使得CPU无法正常继续完成后续作业，CPU按照初始化阶段设定的中断策略跳转至异常中断程序。

步骤3.2，异常中断程序保存当前的栈信息。具体地，CPU异常中断程序通过直接访问寄存器的方式获取当前内核栈信息；即，CPU异常中断程序通过内核中断上下文获取内核栈信息。

步骤3.3，异常中断程序存储栈信息。具体地，由于此时内核处于失控状态，大部分软件资源和硬件资源均无法正常访问，所以异常中断程序将故障信息存放在内存安全区中。

在进一步优选但非限制性的实施方式中，当内存安全区空间不足时，采用先进先出对故障信息进行滚动存储，具体包括以下步骤：

步骤A.1，按照先进先出的原则，根据新的故障信息数据量，等量删除最早的故障信息；

步骤A.2，将信息的故障信息写入到内存安全区中。

步骤3.4，内核故障处理策略。具体地，由于内核故障，内核将无法继续对硬件看门狗进行喂狗操作，硬件看门狗直接对CPU发起强制重启信号。

更具体地，当CPU的异常中断程序对故障信息记录完毕后，按照故障类型分别选择忽略、重启系统、关闭系统等策略。

在进一步优选但非限制性的实施方式中，在系统重启后，故障记录程序会及时将内存安全区域的故障进行转存储，其步骤如下：

步骤B.1，系统重启后，内核在确认系统已经正常的情况下，从内存安全区域读取内核的故障日志；

步骤B.2，并将其存放到信息系统内部的故障信息存储器件中。

更优选地，当系统重启后，立刻对RAM安全区域中内核故障日志进行访问，并将其保存至EEPROM/MMC/SD卡/U盘等非易失性硬件、或将状态信息存放于其他信息系统中。

当本地存储系统的存储空间使用完毕并无法继续存储时，且没有专门的数据存储系统进行备份时，通过但不限于故障等级优先和时间优先等存储策略，优先删除早期或故障等级较低的故障数据，并对新的故障数据进行滚动存储。

本发明所用的复位电路模块、内存、CPU等器件均为市场内通用器件，下述实施例所用器件均从市场购得，以下所述仅为本发明较佳实施例，对本发明不够成限制。

本发明的实施例2提供了一种电力交换机，运行如实施例1所述的故障日志记录方法，所述电力交换机系统结构如图5所示，包括电源、复位模块、CPU和内存。

在示例但非限制性的实施方式中，兆易生产的GD25BQ256芯片作为RAM内存，用于存储信息系统的代码，并在内核崩溃时，用于内核的故障信息存储；更具体地，信息系统的代码包括：内核程序、应用程序、软件看门狗程序、CPU异常中断程序、内核故障信息存储程序、应用故障信息存储程序。

苏州盛科公司生产的CTC5118作为CPU，其用于信息系统所需的代码的运行，并在内核出现故障时自动触发CPU异常中断，并运行内存芯片的内核故障日志程序。

基于圣邦微公司SGM820B芯片设计的硬件看门狗模块，不仅作为系统复位信号源，也用于软件看门狗的触发信号。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力交换机故障日志记录方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，初始化所述故障日志记录方法，包括：初始化基于软件看门狗的故障信息记录流程和基于CPU异常中断机制的故障信息记录流程，在应用程序发生故障的情况下，执行步骤2；在内核发生故障的情况下，执行步骤3；

步骤2，步骤1中内核启动应用程序和软件看门狗程序后，当软件看门狗检测到应用程序的故障且无法运行或其无法处理时，启动记录流程，基于软件看门狗记录应用程序的故障信息；

步骤3，步骤1中系统启动内核后，当内核出现相应致命错误并导致自身无法正常运行时，CPU的异常中断程序将会被执行，启动记录流程，基于CPU的异常中断机制记录内核的故障信息。

2.如权利要求1所述的一种电力交换机故障日志记录方法，其特征在于：

步骤1包括：

步骤1.1，内核故障日志程序注册至CPU异常中断程序；

步骤1.2，内核异常与CPU异常中断绑定；

步骤1.3，使能CPU的异常中断；

步骤1.4，启动内核；

步骤1.5，应用故障日志程序注册至软件看门狗；

步骤1.6，应用故障与软件看门狗绑定；

步骤1.7，启动软件看门狗；

步骤1.8，启动应用程序。

3.如权利要求1所述的一种电力交换机故障日志记录方法，其特征在于：

步骤2中，软件看门狗通过内核的进程管理信息收集应用程序的状态信息，包括：应用的内存，寄存器状态，堆栈指针和内存管理。

4.如权利要求1所述的一种电力交换机故障日志记录方法，其特征在于：

步骤2包括：

步骤2.1，软件看门狗启动：由于应用程序故障，其无法正常继续完成喂狗操作，软件看门狗因为设定时间未能获取到喂狗命令，自动进行触发；

步骤2.2，软件看门狗获取应用信息：软件看门狗在此时内核工作正常的情况下，通过内核提供的进程管理、内存管理、进程间通信管理，获取此时应用的状态信息以及对应的栈信息；

步骤2.3，软件看门狗对故障信息进行存储：软件看门狗通过已有驱动接口或通信接口，将故障信息存放至指定的信息系统内部的故障信息存储器件中；

步骤2.4，软件看门狗启动后续故障处理策略。

5.如权利要求1所述的一种电力交换机故障日志记录方法，其特征在于：

步骤2中，当软件看门狗通过内核的进程管理信息收集应用程序的状态信息后，通过内核通信机制或驱动接口，将应用程序的状态信息存放到文件系统、或将状态信息存放在本地的非易失性硬件、或将状态信息存放于其他信息系统中。

6.如权利要求1所述的一种电力交换机故障日志记录方法，其特征在于：

步骤3中，当CPU的异常中断程序被触发时，通过各项寄存器的数据获取当前内核的栈信息，并将其存放在指定的RAM安全区域中。

7.如权利要求1所述的一种电力交换机故障日志记录方法，其特征在于：

步骤3包括：

步骤3.1，CPU异常中断启动：用于内核的异常故障，使得CPU无法正常继续完成后续作业，CPU按照初始化阶段设定的中断策略跳转至异常中断程序；

步骤3.2，异常中断程序保存当前的栈信息：CPU异常中断程序通过直接访问寄存器的方式获取当前内核栈信息；

步骤3.3，异常中断程序存储栈信息：此时内核处于失控状态，所以大部分软件资源和硬件资源均无法正常访问，因此异常中断程序将故障信息存放在内存安全区中。

步骤3.4，启动内核故障处理策略。

8.如权利要求7所述的一种电力交换机故障日志记录方法，其特征在于：

步骤3.3中，当内存安全区空间不足时，采用先进先出对故障信息进行滚动存储，包括：

步骤A.1，按照先进先出的原则，根据新的故障信息数据量，等量删除最早的故障信息；

步骤A.2，将信息的故障信息写入到内存安全区中。

9.如权利要求7所述的一种电力交换机故障日志记录方法，其特征在于：

所述故障日志记录方法还包括：

在系统重启后，故障记录程序会及时将内存安全区域的故障进行转存储，其步骤如下：

步骤B.1，系统重启后，内核在确认系统已经正常的情况下，从内存安全区域读取内核的故障日志；

步骤B.2，并将其存放到信息系统内部的故障信息存储器件中。

10.一种电力交换机，运行如权利要求1至9中任一项所述的故障日志记录方法，包括：电源、看门狗模块、CPU和内存；其特征在于：

所述内存用于存储信息系统的代码，并在内核崩溃时，用于内核的故障信息存储；

所述CPU用于信息系统所需的代码的运行，并在内核出现故障时自动触发CPU异常中断，并运行内存芯片的内核故障日志程序；

看门狗模块用作系统复位信号源，同时用于产生软件看门狗的触发信号。