專利名稱：一種實時操作系統(tǒng)中任務(wù)掛起狀態(tài)監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實時系統(tǒng)，尤其涉及實時多任務(wù)操作系統(tǒng)中任務(wù)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控處理。
背景技術(shù)：
實時系統(tǒng)是指能在確定的時間內(nèi)執(zhí)行其功能，并對外部的異步事件作出響應(yīng)的計算機(jī)系統(tǒng)，實時系統(tǒng)一般應(yīng)用于通信、工業(yè)控制等領(lǐng)域中。實時操作系統(tǒng)(RTOS)是一個實時系統(tǒng)最關(guān)鍵的組成部分，它通常與特定的中央處理器(CPU)、外設(shè)等共同組成一個實時系統(tǒng)。
目前廣泛應(yīng)用的實時操作系統(tǒng)都是多任務(wù)的操作系統(tǒng)，實時多任務(wù)操作系統(tǒng)允許多個實時應(yīng)用作為一系列獨(dú)立任務(wù)來運(yùn)行。從系統(tǒng)的角度看，任務(wù)是競爭系統(tǒng)資源的最小運(yùn)行單元，任務(wù)可以使用或等待CPU、I/O設(shè)備及內(nèi)存空間等系統(tǒng)資源，并獨(dú)立于其它任務(wù)，與它們一起并發(fā)運(yùn)行。實時操作系統(tǒng)的一個任務(wù)可有多種狀態(tài)，其中最基本的狀態(tài)有四種(1)就緒態(tài)(Ready)任務(wù)準(zhǔn)備好，等待系統(tǒng)分配CPU資源后就立即可以執(zhí)行；(2)阻塞態(tài)(Block)任務(wù)需等待某些不可利用的資源而被阻塞；(3)掛起態(tài)(Suspend)操作系統(tǒng)停止對該任務(wù)的調(diào)度；(4)執(zhí)行態(tài)(Running)指任務(wù)正占用CPU資源，任務(wù)的程序指令正在被執(zhí)行。
實時操作系統(tǒng)運(yùn)行時，任務(wù)不斷地從一種狀態(tài)遷移到另一狀態(tài)，狀態(tài)的遷移由實時操作系統(tǒng)控制。
在實時操作系統(tǒng)應(yīng)用中，任務(wù)執(zhí)行的基本流程如圖1所示，包括
系統(tǒng)硬件初始化；操作系統(tǒng)初始化；創(chuàng)建用戶主任務(wù)；創(chuàng)建并激活清狗任務(wù)；創(chuàng)建并激活一系列其它任務(wù)；用戶主任務(wù)終止或掛起；操作系統(tǒng)調(diào)度其它任務(wù)。
其中，清狗任務(wù)的創(chuàng)建也可以放在圖1中的“操作系統(tǒng)初始化”之后。
如果在上述任何一個任務(wù)執(zhí)行過程中出現(xiàn)異常(Exception)，如指令異?；蛘邤?shù)據(jù)訪問異常，則操作系統(tǒng)就會掛起(Suspend)該任務(wù)，導(dǎo)致該任務(wù)停止執(zhí)行，如果系統(tǒng)中清狗任務(wù)執(zhí)行正常，或者其他的清狗操作(如通過中斷清狗)正常運(yùn)行，那么系統(tǒng)就無法通過復(fù)位的方式來達(dá)到自恢復(fù)的目的。
現(xiàn)有實時操作系統(tǒng)應(yīng)用中，一般采用專門的監(jiān)控任務(wù)來監(jiān)控其它任務(wù)的工作狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)有任務(wù)被掛起，監(jiān)控任務(wù)就會采取相應(yīng)的告警或者處理操作。
現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)若監(jiān)控任務(wù)本身也出現(xiàn)異常而被操作系統(tǒng)掛起，就不能實現(xiàn)對各任務(wù)的監(jiān)控，這樣，當(dāng)有任務(wù)被掛起時，用戶無法實時獲知任務(wù)的掛起狀態(tài)，若系統(tǒng)其它任務(wù)運(yùn)行正常，將會造成系統(tǒng)運(yùn)行不完整，進(jìn)而引發(fā)不可預(yù)知的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種實時操作系統(tǒng)中任務(wù)掛起狀態(tài)監(jiān)控方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的任務(wù)掛起時不能實時獲知的問題。
本發(fā)明方法包括下列步驟A、被監(jiān)控任務(wù)啟動時，系統(tǒng)根據(jù)其啟動時間和任務(wù)執(zhí)行時長，確定出該任務(wù)的超時時間；B、系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，若判斷出被監(jiān)控任務(wù)超時，則確定該任務(wù)已產(chǎn)生異常并被操作系統(tǒng)掛起。
所述系統(tǒng)中設(shè)置有監(jiān)控定時器；所述步驟A中，當(dāng)任務(wù)啟動時，根據(jù)定時器的當(dāng)前時間和任務(wù)執(zhí)行時長，計算并保存該任務(wù)的超時時間；
所述步驟B中，系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，讀取并比較定時器的當(dāng)前時間和保存的超時時間，判斷被監(jiān)控任務(wù)是否超時。
所述監(jiān)控定時器采用系統(tǒng)中CPU內(nèi)部提供的定時器或為設(shè)置的外部邏輯定時器。
所述系統(tǒng)中為每一個被監(jiān)控任務(wù)單獨(dú)設(shè)置一個定時器或多個任務(wù)共用一個定時器。
所述步驟A中還包括有選擇是否啟動任務(wù)監(jiān)控的步驟；若選擇對該任務(wù)進(jìn)行監(jiān)控，則記錄任務(wù)狀態(tài)為啟動監(jiān)控；當(dāng)該任務(wù)執(zhí)行完畢后，記錄任務(wù)狀態(tài)為停止監(jiān)控；否則，記錄任務(wù)狀態(tài)為不監(jiān)控；所述步驟B包括系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，獲取任務(wù)狀態(tài)信息，若為啟動監(jiān)控，則讀取并比較定時器的當(dāng)前時間和保存的超時時間，判斷該任務(wù)是否超時。
所述系統(tǒng)中設(shè)置有任務(wù)超時時間表；所述步驟A中，當(dāng)任務(wù)啟動時，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前時間和任務(wù)執(zhí)行時長，計算出該任務(wù)的超時時間，并存入所述任務(wù)超時時間表中；所述步驟B中，系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，比較系統(tǒng)當(dāng)前時間和所述任務(wù)超時時間表中存儲的超時時間，判斷被監(jiān)控任務(wù)是否超時。
所述步驟A中，當(dāng)任務(wù)啟動時，還包括有選擇是否啟動任務(wù)監(jiān)控的步驟；系統(tǒng)僅對選擇進(jìn)行監(jiān)控的任務(wù)，計算出超時時間，并存入所述任務(wù)超時時間表中。
根據(jù)本發(fā)明的上述方法，還包括任務(wù)執(zhí)行完畢后，刪除該任務(wù)在所述任務(wù)超時時間表中對應(yīng)記錄的步驟。
所述任務(wù)的超時時間為任務(wù)的啟動時間加上該任務(wù)的執(zhí)行時長和預(yù)留的時間裕量。
采用本發(fā)明的方法，可以實時地對實時操作系統(tǒng)中的任務(wù)進(jìn)行監(jiān)控，避免實時系統(tǒng)出現(xiàn)部分任務(wù)掛起而毫無所知的問題，從而保證實時系統(tǒng)工作正常。


圖1為實時操作系統(tǒng)工作流程圖；圖2為本發(fā)明實施例一任務(wù)執(zhí)行流程圖；圖3為本發(fā)明實施例一任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控流程圖；圖4為本發(fā)明實施例二任務(wù)執(zhí)行流程圖；圖5為本發(fā)明實施例二任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控流程圖。
具體實施例方式
實時操作系統(tǒng)一般與特定的CPU、外設(shè)等組成一個實時系統(tǒng)，通常，CPU內(nèi)部會提供若干個硬件定時器(Timer)供用戶使用，這些定時器有16位(bit)的，也有32位、64位(bit)的。本發(fā)明的實施例一是利用CPU的一個硬件定時器和實時操作系統(tǒng)中的清狗函數(shù)配合實現(xiàn)對任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)的監(jiān)控，具體地，如果要對某個或者某些任務(wù)進(jìn)行監(jiān)控，則在任務(wù)啟動時，設(shè)置該任務(wù)的狀態(tài)為“啟動監(jiān)控”，并根據(jù)任務(wù)啟動的當(dāng)前時間和該任務(wù)正常運(yùn)行時的任務(wù)執(zhí)行時長，設(shè)置超時時間并預(yù)留足夠的時間裕量，在任務(wù)執(zhí)行完畢后設(shè)置該任務(wù)的狀態(tài)為“停止監(jiān)控”。任務(wù)執(zhí)行的具體流程如圖2所示，包括下列步驟步驟S21、操作系統(tǒng)對任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，啟動任務(wù)的運(yùn)行；步驟S22、如果該任務(wù)為重要任務(wù)或有必要對該任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，則設(shè)置該任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)為“啟動監(jiān)控”；具體的設(shè)置方法可以是系統(tǒng)自動設(shè)置，或者是任務(wù)啟動時通過系統(tǒng)界面窗口提示用戶，由用戶通過窗口選擇是否啟動監(jiān)控功能；步驟S23、若選擇對該任務(wù)進(jìn)行監(jiān)控，則讀取設(shè)置的監(jiān)控定時器的當(dāng)前時間并記錄；步驟S24、根據(jù)任務(wù)執(zhí)行時長(對于實時系統(tǒng)而言，某一任務(wù)正常執(zhí)行的時長是一個已知數(shù))，計算出任務(wù)的超時時間并存儲；具體計算方法為任務(wù)超時時間＝定時器當(dāng)前時間+任務(wù)執(zhí)行時長+預(yù)留的時間裕量；
步驟S25、任務(wù)執(zhí)行；步驟S26、系統(tǒng)判斷任務(wù)是否執(zhí)行完畢，若是，則執(zhí)行步驟S27，否則，執(zhí)行步驟S28；步驟S27、設(shè)置任務(wù)狀態(tài)為“停止監(jiān)控”；步驟S28、保持任務(wù)狀態(tài)為“啟動監(jiān)控”；當(dāng)任務(wù)狀態(tài)為“啟動監(jiān)控”時，包含兩種情況其一是該任務(wù)正在正常執(zhí)行中，其二是該任務(wù)由于被掛起而不能正常結(jié)束，無法運(yùn)行到“停止監(jiān)控”狀態(tài)。
圖3為對實施例一中任務(wù)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控流程，包括如下步驟步驟S31、系統(tǒng)運(yùn)行清狗函數(shù)，執(zhí)行清狗操作；步驟S32、系統(tǒng)在執(zhí)行清狗操作時，檢測任務(wù)狀態(tài)是否為“啟動監(jiān)控”，若否，則執(zhí)行步驟S36；否則，繼續(xù)下列步驟；步驟S33、讀取定時器的當(dāng)前時間，并與存儲的任務(wù)超時時間比較；步驟S34、若比較結(jié)果為任務(wù)已超時，則執(zhí)行步驟S35；否則，執(zhí)行步驟S36；步驟S35、系統(tǒng)執(zhí)行超時處理流程，如給出報警信息等；步驟S36、結(jié)束該次監(jiān)控流程。
上述實施例一是采用定時器和清狗操作來實現(xiàn)對任務(wù)掛起狀態(tài)的監(jiān)控的。該方法可以對多個任務(wù)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，在每個被監(jiān)控任務(wù)開始啟動時為其單獨(dú)設(shè)置一個定時器，根據(jù)定時器的當(dāng)前時間和該任務(wù)的執(zhí)行時長，設(shè)置定時器的超時時間，當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，若任務(wù)的狀態(tài)為“啟動監(jiān)控”，則分別讀取任務(wù)對應(yīng)定時器的當(dāng)前時間，并與超時時間比較來判斷任務(wù)是否已超時。該方法也可以采用多個任務(wù)共用一個定時器來實現(xiàn)時間監(jiān)控，在每個任務(wù)啟動時，記錄其開始時間和超時時間，當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，讀取定時器的當(dāng)前時間分別與各任務(wù)的超時時間比較來判斷任務(wù)是否已超時。
需要說明的是，如果CPU提供的硬件定時器已經(jīng)被用完，那么也可以通過邏輯提供一個硬件定時器來實現(xiàn)上述方案。
實施例二采用系統(tǒng)時間和清狗操作來實現(xiàn)對任務(wù)掛起狀態(tài)的監(jiān)控。
在該實施例二中，需要預(yù)先在系統(tǒng)中設(shè)置一張“任務(wù)超時時間表”，將啟動任務(wù)及其對應(yīng)的超時時間存入到該“任務(wù)超時時間表”中，圖4為實施例二中任務(wù)執(zhí)行流程圖，包括如下步驟步驟S41、操作系統(tǒng)對任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，啟動任務(wù)的運(yùn)行；步驟S42、如果該任務(wù)為重要任務(wù)或有必要對該任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，則設(shè)置該任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)為“啟動監(jiān)控”；具體的設(shè)置方法如上所述；步驟S43、若選擇對該任務(wù)進(jìn)行監(jiān)控，則計算出該任務(wù)的超時時間；具體計算方法為任務(wù)超時時間＝系統(tǒng)當(dāng)前時間+任務(wù)執(zhí)行時長+預(yù)留的時間裕量；并將計算結(jié)果存入所述“任務(wù)超時時間表”中；步驟S44、任務(wù)執(zhí)行；步驟S45、系統(tǒng)判斷任務(wù)是否執(zhí)行完畢，若否，執(zhí)行步驟S46；否則執(zhí)行步驟S47；步驟S46、保持任務(wù)狀態(tài)為“啟動監(jiān)控”；步驟S47、設(shè)置任務(wù)狀態(tài)為“停止監(jiān)控”。
圖5為對實施例二中任務(wù)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控流程，包括如下步驟步驟S51、系統(tǒng)運(yùn)行清狗函數(shù)，執(zhí)行清狗操作；步驟S52、系統(tǒng)在執(zhí)行清狗操作時，檢測任務(wù)狀態(tài)是否為“啟動監(jiān)控”，若否，則執(zhí)行步驟S56；否則，繼續(xù)下列步驟；步驟S53、比較系統(tǒng)當(dāng)前時間和“任務(wù)超時時間表”中存儲的任務(wù)超時時間；步驟S54、若比較結(jié)果為任務(wù)已超時，則執(zhí)行步驟S55；否則，執(zhí)行步驟S56；步驟S55、系統(tǒng)執(zhí)行超時處理流程，如給出報警信息等；步驟S56、結(jié)束該次監(jiān)控流程。
該方法可以對多個任務(wù)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，在每個被監(jiān)控任務(wù)開始啟動時將該任務(wù)標(biāo)識、啟動時間和計算出的超時時間填入所述“任務(wù)超時時間表”中，當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，若任務(wù)的狀態(tài)為“啟動監(jiān)控”，則分別讀取各任務(wù)的超時時間并與系統(tǒng)當(dāng)前時間比較，判斷任務(wù)是否超時。另外，對于“任務(wù)超時時間表”存儲的任務(wù)，若其執(zhí)行狀態(tài)為“停止監(jiān)控”，則可刪除對應(yīng)記錄，以減小該“任務(wù)超時時間表”需要的存儲空間并提高系統(tǒng)的查表效率。
本發(fā)明方法之所以在清狗函數(shù)中對任務(wù)執(zhí)行時間進(jìn)行監(jiān)控，是因為無論實時操作系統(tǒng)是采用清狗任務(wù)清狗還是其他方式清狗，清狗函數(shù)都是能夠及時得到執(zhí)行的，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)各任務(wù)運(yùn)行狀態(tài)的有效監(jiān)控。如果清狗任務(wù)本身被掛起或者清狗操作本身無法再正常執(zhí)行，則系統(tǒng)會因為無法清狗而導(dǎo)致“看門狗”(Watchdog)復(fù)位整個系統(tǒng)，使系統(tǒng)重新運(yùn)行，從而達(dá)到系統(tǒng)自恢復(fù)的目的。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種實時操作系統(tǒng)中任務(wù)掛起狀態(tài)監(jiān)控方法，包括以下步驟A、被監(jiān)控任務(wù)啟動時，系統(tǒng)根據(jù)其啟動時間和任務(wù)執(zhí)行時長，確定出該任務(wù)的超時時間；B、系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，若判斷出被監(jiān)控任務(wù)超時，則確定該任務(wù)已產(chǎn)生異常并被操作系統(tǒng)掛起。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)中設(shè)置有監(jiān)控定時器；所述步驟A中，當(dāng)任務(wù)啟動時，根據(jù)定時器的當(dāng)前時間和任務(wù)執(zhí)行時長，計算并保存該任務(wù)的超時時間；所述步驟B中，系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，讀取并比較定時器的當(dāng)前時間和保存的超時時間，判斷被監(jiān)控任務(wù)是否超時。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控定時器采用系統(tǒng)中CPU內(nèi)部提供的定時器或為設(shè)置的外部邏輯定時器。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)中為每一個被監(jiān)控任務(wù)單獨(dú)設(shè)置一個定時器或多個任務(wù)共用一個定時器。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A中還包括有選擇是否啟動任務(wù)監(jiān)控的步驟；若選擇對該任務(wù)進(jìn)行監(jiān)控，則記錄任務(wù)狀態(tài)為啟動監(jiān)控；當(dāng)該任務(wù)執(zhí)行完畢后，記錄任務(wù)狀態(tài)為停止監(jiān)控；否則，記錄任務(wù)狀態(tài)為不監(jiān)控；所述步驟B包括系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，獲取任務(wù)狀態(tài)信息，若為啟動監(jiān)控，則讀取并比較定時器的當(dāng)前時間和保存的超時時間，判斷該任務(wù)是否超時。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)中設(shè)置有任務(wù)超時時間表；所述步驟A中，當(dāng)任務(wù)啟動時，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前時間和任務(wù)執(zhí)行時長，計算出該任務(wù)的超時時間，并存入所述任務(wù)超時時間表中；所述步驟B中，系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，比較系統(tǒng)當(dāng)前時間和所述任務(wù)超時時間表中存儲的超時時間，判斷被監(jiān)控任務(wù)是否超時。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟A中，當(dāng)任務(wù)啟動時，還包括有選擇是否啟動任務(wù)監(jiān)控的步驟；系統(tǒng)僅對選擇進(jìn)行監(jiān)控的任務(wù)，計算出超時時間，并存入所述任務(wù)超時時間表中。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，還包括任務(wù)執(zhí)行完畢后，刪除該任務(wù)在所述任務(wù)超時時間表中對應(yīng)記錄的步驟。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述任務(wù)的超時時間為任務(wù)的啟動時間加上該任務(wù)的執(zhí)行時長和預(yù)留的時間裕量。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)一種實時操作系統(tǒng)中任務(wù)掛起狀態(tài)監(jiān)控方法，包括A.被監(jiān)控任務(wù)啟動時，系統(tǒng)根據(jù)其啟動時間和任務(wù)執(zhí)行時長，確定出該任務(wù)的超時時間；B.系統(tǒng)執(zhí)行清狗操作時，若判斷出被監(jiān)控任務(wù)超時，則確定該任務(wù)已產(chǎn)生異常并被操作系統(tǒng)掛起。采用本發(fā)明的方法，可以實時地對實時操作系統(tǒng)中的任務(wù)進(jìn)行監(jiān)控，避免實時系統(tǒng)出現(xiàn)部分關(guān)鍵任務(wù)掛起而毫無所知的問題，從而保證實時系統(tǒng)工作正常。
文檔編號G06F9/46GK1855067SQ20051006657
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者童運(yùn)民, 葉榮標(biāo), 鄭朝暉 申請人:華為技術(shù)有限公司