[发明专利]一种防止工业自动化系统雪崩的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防止工业自动化系统雪崩的方法。

背景技术

随着自动化系统在工业领域的广泛应用、自动化系统规模的日益庞大，对自动化系统核心处理设备的处理能力提出了较高的要求，例如大型企业的综合自动化系统、全国铁路自动调度系统、国家电力网自动调度系统、空中交通管制系统、城市交通控制系统、自动化指挥系统、国民经济管理系统等，自动化系统的安全性和稳定性在整个生产、管理、生活中成了至关重要和备受关注的问题。

目前自动化系统普遍采用的是多进程多任务调度机制，每个进程(任务)有一个独立的存储单元(buffer)，不同的进程不能共享存储单元(buffer)，因此系统无法控制存储单元。对于较大的系统，由于系统处理的任务过多，占用资源过大，相对CPU处理能力有限，无法及时处理，特别是当一个应用程序有突发事件(如故障时)发生，这时应用程序将产生大量数据变化，存储单元和CPU之间的通讯量剧增，引发大量待处理数据任务，各待处理数据任务之间相互抢占或等待资源，使得操作系统呈现假死机或死机状态，这就是所谓的雪崩现象。系统频繁发生假死机、死机，严重影响了自动化系统正常稳定的运行，存在很大的安全隐患。

当一个与自动化任务相关的重要进程出现故障，而其他非相关进程仍在运行时，看门狗设置通常无法正确判断系统是否出现故障，进而不能及时自动重启，发生看门狗失灵问题。无人值守自动化系统所需的自恢复能力需要解决的主要问题就是看门狗失灵。

多进程多任务调度机制，好处是可以同时处理自动化主要任务、非主要任务及其他无关的任务，但是由于多个任务同时进行，任务调度机制上又不区分优先级，这样处理的结果就是容易耽搁重要任务。虽然有些系统在进程处理、优先级调度等方面进行了改善，但在高优先级的任务多、耗尽资源的情况下，还是会导致系统出现假死或死机现象的。看门狗失灵问题仍不能得到有效解决。

工业自动化系统中一般待处理的数据任务为基于时间先后的时间流数据，例如同一被监控设备的某一类监控数据是根据时间先后顺序依次传送给操作系统的CPU进行处理的，考虑处理这类时间流数据任务的特殊性，工业自动化系统对其核心设备系统架构和任务调度机制提出了特殊需求：充分利用有限的CPU能力，实现自动化系统高度集成(通讯、自动化应用、Web Server等)，最大限度的处理自动化任务，特别是最重要的任务，而能够保证自动化系统不会假死或死机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种防止工业自动化系统雪崩的方法，该方法能够提高自动化系统运行效率，在系统出现极端情况下也不会出现假死或死机现象，系统运行出现故障时可以通过看门狗设置自恢复系统等。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该防止工业自动化系统雪崩的方法，所述的工业自动化系统包括用于存放待处理的时间流数据的存储单元，和对存储单元中时间流数据进行处理的CPU，其特征在于该方法包括以下环节：

(1)建立数据任务优先级：为待处理的时间流数据建立一个进程和多个用于处理该进程的线程，将所述存储单元设为该进程的独立存储空间，根据待处理的时间流数据的类型将这些待处理的时间流数据设置成优先级级别各不相同的待处理数据任务，并在所述存储单元中开辟相应的优先级级别不相同的子存储单元；

(2)CPU的数据任务调度：所述CPU用尽其处理能力来处理当前优先级级别最高的待处理数据任务，当当前优先级级别最高的待处理数据任务处理完毕以后，所述CPU才依次处理优先级级别次之的待处理数据任务；如果新接收到的待处理数据任务比CPU正在处理的待处理数据任务的优先级级别高，CPU则停止处理当前任务转为处理新接收到的优先级级别高的待处理数据任务；

(3)存储单元的使用方法：

将CPU不能及时处理的待处理数据任务或被CPU停止处理的延后待处理数据任务按照其各自的优先级级别分别存放于对应的子存储单元中；

当某个子存储单元中的待处理数据任务存满之后，新接收的应存于该子存储单元中的待处理数据任务将被存于优先级低于该子存储单元的其他子存储单元中，当优先级级别低于该子存储单元的其他子存储单元均被存满时，则所述新接收的应存于该子存储单元中的待处理数据任务将覆盖优先级级别比该子存储单元低的子存储单元中优先级级别比新接收的待处理数据任务低的待处理数据任务；并且新接收的待处理数据任务在存放或覆盖时，优先存于优先级级别更低的子存储单元中。