本發(fā)明涉及一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，屬于操作系統(tǒng)故障處理。

背景技術(shù)：

1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航天等安全攸關(guān)領(lǐng)域，這類系統(tǒng)一旦發(fā)生錯(cuò)誤將會(huì)造成嚴(yán)重后果，建立高可信的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在安全攸關(guān)領(lǐng)域是極其重要的。操作系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的底層軟件,是構(gòu)建高可信度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵。

2、在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中存在著如下應(yīng)用問(wèn)題需要解決：(1)針對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的檢查點(diǎn)主要使用狀態(tài)文件進(jìn)行記錄，對(duì)其進(jìn)行檢索的系統(tǒng)開(kāi)銷大，效率不高；(2)針對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)，主要使用對(duì)所有進(jìn)程直接回滾的方法，系統(tǒng)開(kāi)銷比較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，通過(guò)使用檢查點(diǎn)文件結(jié)構(gòu)及僅回卷對(duì)存儲(chǔ)修改狀態(tài)進(jìn)行置位標(biāo)記的進(jìn)程的方法，實(shí)現(xiàn)嵌入式操作系統(tǒng)故障恢復(fù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行故障恢復(fù)時(shí)，需要回卷所有進(jìn)程造成的效率低、開(kāi)銷大等問(wèn)題。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

3、一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，包括：

4、步驟1，根據(jù)嵌入式操作系統(tǒng)之上運(yùn)行的多個(gè)進(jìn)程，構(gòu)建包含任務(wù)信息和存儲(chǔ)信息的目標(biāo)進(jìn)程結(jié)構(gòu)；

5、步驟2，使用檢查點(diǎn)文件對(duì)關(guān)于檢查點(diǎn)的各文件進(jìn)行索引和存儲(chǔ)；其中，檢查點(diǎn)文件保存恢復(fù)進(jìn)程運(yùn)行所需的所有信息；

6、檢查點(diǎn)文件由文件起始數(shù)據(jù)、結(jié)束標(biāo)志以及若干個(gè)進(jìn)程數(shù)據(jù)組成；文件起始數(shù)據(jù)包括文件起始的頭標(biāo)志、程序版本、內(nèi)核版本、進(jìn)程數(shù)量、進(jìn)程信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；

7、進(jìn)程數(shù)據(jù)包括進(jìn)程id、存儲(chǔ)修改標(biāo)志、關(guān)聯(lián)進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志、進(jìn)程關(guān)系結(jié)構(gòu)、進(jìn)程文件系統(tǒng)信息、進(jìn)程回寫(xiě)文件和進(jìn)程其他數(shù)據(jù)；

8、結(jié)束標(biāo)志表示檢查點(diǎn)文件的結(jié)束；

9、步驟3，按照設(shè)定的時(shí)間間隔設(shè)置多任務(wù)協(xié)同檢查點(diǎn)，保存檢查點(diǎn)時(shí)間間隔；

10、步驟4，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，按照檢查點(diǎn)時(shí)間間隔，更新檢查點(diǎn)文件中數(shù)據(jù)；

11、步驟5，當(dāng)系統(tǒng)收到檢查點(diǎn)設(shè)置請(qǐng)求時(shí)，按檢查點(diǎn)文件中的進(jìn)程關(guān)系結(jié)構(gòu)，進(jìn)行全局一致性的檢查點(diǎn)設(shè)置，對(duì)進(jìn)程數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)修改標(biāo)志、關(guān)聯(lián)進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志進(jìn)行設(shè)置；

12、步驟6，當(dāng)系統(tǒng)收到檢查點(diǎn)恢復(fù)命令時(shí)，根據(jù)檢查點(diǎn)文件中的進(jìn)程關(guān)系結(jié)構(gòu)、檢查點(diǎn)文件記錄的當(dāng)前進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志、關(guān)聯(lián)進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志，對(duì)相應(yīng)進(jìn)程進(jìn)行回卷，恢復(fù)各進(jìn)程的所有數(shù)據(jù)，恢復(fù)各進(jìn)程。

13、進(jìn)一步地，當(dāng)系統(tǒng)收到檢查點(diǎn)設(shè)置請(qǐng)求時(shí)，按進(jìn)程關(guān)系結(jié)構(gòu)，進(jìn)行全局一致性的檢查點(diǎn)設(shè)置，具體方法為：

14、收到檢查點(diǎn)設(shè)置之后，等待用戶中斷保存請(qǐng)求；回調(diào)工作進(jìn)程按進(jìn)程關(guān)系結(jié)構(gòu)發(fā)中斷保存信號(hào)，檢查點(diǎn)設(shè)置的目標(biāo)進(jìn)程收到中斷保存信號(hào)；

15、更新保存目標(biāo)進(jìn)程的進(jìn)程關(guān)系結(jié)構(gòu)，保存所有進(jìn)程數(shù)據(jù)，設(shè)置本進(jìn)程檢查點(diǎn)結(jié)束標(biāo)志；

16、若全局一致性檢查點(diǎn)設(shè)置沒(méi)有完成，則按進(jìn)程關(guān)系結(jié)構(gòu)進(jìn)行其它進(jìn)程檢查點(diǎn)設(shè)置，否則全局一致性檢查點(diǎn)處理結(jié)束。

17、進(jìn)一步地，當(dāng)系統(tǒng)收到檢查點(diǎn)恢復(fù)命令時(shí)，對(duì)在系統(tǒng)運(yùn)行的進(jìn)程進(jìn)行恢復(fù)的方法為：

18、確定下一個(gè)需要恢復(fù)的進(jìn)程之后，根據(jù)進(jìn)程關(guān)系結(jié)構(gòu)阻塞對(duì)應(yīng)的進(jìn)程；

19、喚醒主進(jìn)程，按照進(jìn)程結(jié)構(gòu)檢查相關(guān)進(jìn)程存儲(chǔ)修改狀態(tài)：若進(jìn)程數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)修改標(biāo)志表示進(jìn)程自身進(jìn)行了存儲(chǔ)修改，則對(duì)該進(jìn)程進(jìn)行回卷；若關(guān)聯(lián)進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志表示相關(guān)進(jìn)程進(jìn)行了存儲(chǔ)修改，則對(duì)相關(guān)進(jìn)程進(jìn)行回卷；

20、恢復(fù)進(jìn)程的所有數(shù)據(jù)，恢復(fù)進(jìn)程；

21、按照存儲(chǔ)的進(jìn)程關(guān)系查找和存儲(chǔ)修改進(jìn)程存在依賴關(guān)系的下一個(gè)進(jìn)程，直到所有進(jìn)程恢復(fù)完畢。

22、進(jìn)一步地，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)檢查點(diǎn)文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的方法為：

23、記錄檢查點(diǎn)文件的文件起始數(shù)據(jù)。記錄程序版本，記錄內(nèi)核版本，記錄進(jìn)程數(shù)量，把每個(gè)進(jìn)程在文件中的對(duì)應(yīng)位置記錄在進(jìn)程信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中。

24、記錄所有的進(jìn)程數(shù)據(jù)。對(duì)每個(gè)進(jìn)程按照進(jìn)程信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的順序記錄對(duì)應(yīng)的進(jìn)程id，若運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行了讀寫(xiě)操作則將本進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志置位否則清零，若相關(guān)聯(lián)的進(jìn)程進(jìn)行了讀寫(xiě)則將關(guān)聯(lián)進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志置位否則清零。

25、進(jìn)一步地，檢查點(diǎn)時(shí)間間隔為：

26、

27、式中，tchek為系統(tǒng)進(jìn)行檢查點(diǎn)設(shè)置的間隔時(shí)間，tbds是系統(tǒng)發(fā)生故障的平均間隔時(shí)間，tsp是運(yùn)行檢查點(diǎn)操作消耗的時(shí)間；參數(shù)σ取值范圍是0＜σ≤100。

28、進(jìn)一步地，存儲(chǔ)修改標(biāo)志記錄進(jìn)程是否進(jìn)行內(nèi)存、寄存器存儲(chǔ)修改；關(guān)聯(lián)進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志記錄與進(jìn)程相關(guān)的其他進(jìn)程是否進(jìn)行了存儲(chǔ)修改。

29、進(jìn)一步地，目標(biāo)進(jìn)程結(jié)構(gòu)記錄進(jìn)程的關(guān)系信息，包括進(jìn)程之間創(chuàng)建、進(jìn)程間層次關(guān)系信息。

30、進(jìn)一步地，文件起始數(shù)據(jù)中進(jìn)程信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)記錄所有進(jìn)程id對(duì)應(yīng)在檢查點(diǎn)文件的位置。

31、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

32、(1)本發(fā)明采用的檢查點(diǎn)文件，文件頭采用了進(jìn)程信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)記錄了所有進(jìn)程在檢查點(diǎn)文件中的位置，便于對(duì)檢查點(diǎn)文件進(jìn)行搜索，具有創(chuàng)造性。

33、(2)本發(fā)明采用的檢查點(diǎn)文件對(duì)進(jìn)程間的約束依賴關(guān)系進(jìn)行描述，采用本進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志表示進(jìn)程自身進(jìn)行了存儲(chǔ)修改，關(guān)聯(lián)進(jìn)程存儲(chǔ)修改狀態(tài)字記錄相關(guān)進(jìn)程的存儲(chǔ)修改狀態(tài)。

34、(3)本發(fā)明采用僅回卷對(duì)存儲(chǔ)修改狀態(tài)進(jìn)行置位標(biāo)記的進(jìn)程的方法，結(jié)合使用進(jìn)程關(guān)系信息文件確保所有和存儲(chǔ)修改進(jìn)程具有依賴關(guān)系的進(jìn)程都進(jìn)行了回卷，保障了故障恢復(fù)正確執(zhí)行。

技術(shù)特征：

1.一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，其特征在于，當(dāng)系統(tǒng)收到檢查點(diǎn)設(shè)置請(qǐng)求時(shí)，按進(jìn)程關(guān)系結(jié)構(gòu)，進(jìn)行全局一致性的檢查點(diǎn)設(shè)置，具體方法為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，其特征在于，當(dāng)系統(tǒng)收到檢查點(diǎn)恢復(fù)命令時(shí)，對(duì)在系統(tǒng)運(yùn)行的進(jìn)程進(jìn)行恢復(fù)的方法為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，其特征在于，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)檢查點(diǎn)文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，其特征在于，檢查點(diǎn)時(shí)間間隔為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，其特征在于，存儲(chǔ)修改標(biāo)志記錄進(jìn)程是否進(jìn)行內(nèi)存、寄存器存儲(chǔ)修改；關(guān)聯(lián)進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志記錄與進(jìn)程相關(guān)的其他進(jìn)程是否進(jìn)行了存儲(chǔ)修改。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，其特征在于，目標(biāo)進(jìn)程結(jié)構(gòu)記錄進(jìn)程的關(guān)系信息，包括進(jìn)程之間創(chuàng)建、進(jìn)程間層次關(guān)系信息。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，其特征在于，文件起始數(shù)據(jù)中進(jìn)程信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)記錄所有進(jìn)程id對(duì)應(yīng)在檢查點(diǎn)文件的位置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的故障恢復(fù)方法，首先構(gòu)建包含任務(wù)信息和存儲(chǔ)信息的目標(biāo)進(jìn)程結(jié)構(gòu)，再使用檢查點(diǎn)文件對(duì)關(guān)于檢查點(diǎn)的各文件進(jìn)行索引和存儲(chǔ)。按照設(shè)定的檢查點(diǎn)時(shí)間間隔，更新檢查點(diǎn)文件中數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)收到檢查點(diǎn)設(shè)置請(qǐng)求時(shí)，按檢查點(diǎn)文件中的進(jìn)程關(guān)系結(jié)構(gòu)，進(jìn)行全局一致性的檢查點(diǎn)設(shè)置；當(dāng)系統(tǒng)收到檢查點(diǎn)恢復(fù)命令時(shí)，根據(jù)關(guān)系結(jié)構(gòu)、當(dāng)前進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志、關(guān)聯(lián)進(jìn)程存儲(chǔ)修改標(biāo)志，對(duì)相應(yīng)進(jìn)程進(jìn)行回卷，恢復(fù)各進(jìn)程。本發(fā)明通過(guò)使用檢查點(diǎn)文件結(jié)構(gòu)及采用僅回卷對(duì)存儲(chǔ)修改狀態(tài)進(jìn)行置位標(biāo)記的進(jìn)程的方法，確保所有和存儲(chǔ)修改進(jìn)程具有依賴關(guān)系的進(jìn)程都進(jìn)行回卷，保障了故障恢復(fù)正確執(zhí)行。

技術(shù)研發(fā)人員：苗蕾,喬磊,劉波,徐建,王華偉,譚彥亮,楊建宇,張錦坤,尚智,劉洪標(biāo),曹夢(mèng)丹,張瀟銳,許娜,劉晨璐,苗志富,韓朝君
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京控制工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6