一种操作系统快速重启的方法、装置和网络设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种操作系统快速重启的方法、装置和网络设备。所述方法包括：步骤Ｓ１，在快速恢复内存段中存储系统初始状态时的操作系统相关内存段的信息；步骤Ｓ２，在捕获到系统异常时，根据快速恢复内存段的存储内容恢复系统初始状态时的操作系统相关内存段；步骤Ｓ３，ＣＰＵ从主程序入口地址执行主程序。本发明专利技术使得操作系统重启动所需时间大幅缩短，异常恢复时间大幅降低，用户业务受影响时间也大大减少。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种操作系统快速重启的方法、装置和网络设备，属于数据通信

技术介绍
下面先对本专利技术中涉及的几个概念进行解释。 1、中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU) 中央处理器的主要功能是进行算术运算和逻辑运算，内部结构可以分为控制单 元、算术逻辑单元和存储单元等几个部分。按照其处理信息的字长可以分为8位处理器、 16位处理器、32位处理器以及64位处理器等。 2、嵌入式处理器 嵌入式处理器是面向特定应用的CPU，与通用型的CPU如个人计算机(Personal Computer,简称PC)中使用的CPU的最大不同就是，嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设 计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用计算机系统中许 多由板卡完成的任务集成在CPU芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动 能力大大增强。 3、内存 内存就是存储程序以及数据的地方，一般采用半导体存储单元，包括随机存储器 (Random Access Memory,简称RAM)，只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)，以及高速 缓存(Cache) 。 RAM是其中最重要的存储器，包括同步动态随机存取存储器(Synchronous Dynamic Random AccessMemory，简称SDRAM) ， DDR (Double Data Rate,双倍速率)SDRAM内 存通常被称之为DDR内存。 4、内存管理单元 实现虚拟地址到实际物理地址的映射功能单元。嵌入式系统中，存储系统差别很 大，可能包含多种类型的存储器件，如闪存Flash, SRAM， SDRAM， ROM等，这些不同类型的存 储器件速度和宽度等各不相同，在访问存储单元时，可能采取平板式的地址映射机制对其 操作，或需要使用虚拟地址对其进行读写。为此，引入内存管理单元，增强系统的安全性。 5、Flash Flash为非易失性存储器件，又称闪存，分为Nor Flash与Nand Flash两种。 Nor Flash,为并行Flash,由或门(or门)构成。读取Nor Flash和读取我们常见 的SDRAM是一样的。它的所有地址都是可见的，你可以读取它任意随机地址的值。同时它 和SDRAM —样你可以直接运行装载在NorFlash里面的代码。因为Nor Flash有这种特性， 所以它非常适用于小型嵌入式系统。 Nand Flash,为串行Flash,由与门(and门)构成。Nand Flash没有采取内存的 随机读取技术。它的读取是以块为单位进行的，通常一次读取512字节。采用这种技术的 Flash成本低廉，但不能直接运行Nand Flash上的代码。因此使用Nand Flash的开发板，还需要配上了一块小的NorFlash来运行启动代码。 图1为嵌入式操作系统内存结构示意图，可以看到，内存被分为多个段，每个段又 存放有不同的数据内容。操作系统的可执行代码镜像存放在代码段(.code段)中，非零全 局变量存在在数据段(.data段)中，头文件等非可执行代码存放在文本段(.text段)中， 符号开始段(.bss段)中存放的数据固定为全零。除此之外，还有 Rserve段保留内存段，该内存段通常是CPU的寄存器映射地址，在开机的时候需 要配置这些寄存器。对应的这个段是不能用作数据存储的，任何一个系统都存在该段。 Bootloader and Parameter area段系统启动引导程序及参数存放段，用于存在 Bootloader及相关的数据配置数据数据结构体镜像文件，对所有嵌入式系统均存在有该 段； System Stack段系统堆栈，操作系统响应中断时，需要将关键寄存器的值，及 CPU的相关运行状态存在到该区域，在中断返回后，利用该段的内容恢复CPU中断关的工作 状态； System Memory段系统内存，由处理器的内存管理单元控制，用于存储CPU运行 期间所需要的数据，系统正常运行后，CPU需要的所有数据，以及处理之后的数据均存在该 内存段，该内存段的大小直接影响到CPU的执行效率。 在嵌入式智能系统中，当CPU的指令指针错误，导致程序执行出现问题时，或者当 系统的部分功能模块出现严重异常但又不影响整个操作系统的运行时，通常采用看门狗电 路拉低CPU复位信号，实现系统重启。通过该方式，从CPU出现异常到系统恢复正常工作的 时间较长。 嵌入式操作系统正常启动的流程如图2所示，嵌入式系统启动分为两个部分，第 一部分是系统启动引导程序Bootloader，该部分完成对系统的简单初始化，并为加载操作 系统主程序做准备；第二部分是操作系统；简单地说，BootLoader就是在操作系统内核运 行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备(通常包含对串口， 以太网口， Flash存储空间)、建立内存空间的映射图，创建简单的文件系统等，从而将系统 的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。 从图2中可以看出，嵌入式操作系统启动时，需要读两次Flash，加载两次程序，只 有当主程序运行成功后，系统才能恢复正常。重启过程中，CPU运行速度很快，但从Flash读 操作系统镜像文件需要较多时间，特别是在高级智能系统中，支持的业务繁多，系统镜像文 件较大，而Nand Flash速度相对较慢，导致CPU在读取程序镜像时花费了较多时间，导致系 统异常恢复的时间较长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种操作系统快速重启的方法、装置和网络设备，使得在操 作系统出现严重异常时能够快速重启，有效縮短异常恢复时间。 为实现上述目的，本专利技术提供了一种操作系统快速重启的方法，所述方法包括 步骤Sl，在快速恢复内存段中存储系统初始状态时的操作系统相关内存段的信 息； 步骤S2，在捕获到系统异常时，根据快速恢复内存段的存储内容恢复系统初始状5态时的操作系统相关内存段； 步骤S3， CPU从主程序入口地址执行主程序。 为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种操作系统快速重启的装置，所述装置包括快速恢复存储模块、系统异常捕获模块、快速重启模块和主程序执行模块； 所述快速恢复存储模块用于在快速恢复内存段中存储系统初始状态时的操作系统相关内存段的信息； 所述系统异常捕获模块用于在捕获到系统异常时，通知快速重启模块进行操作系 统快速重启； 所述快速重启模块与快速恢复存储模块和系统异常捕获模块连接，用于根据快速 恢复内存段的存储内容恢复系统初始状态时的操作系统相关内存段，并在完成后通知主程 序执行模块； 所述主程序执行模块与快速重启模块连接，用于CPU从主程序入口地址执行主程 序。 为了实现上述目的，本专利技术又提供了 一种网络设备，所述网络设备包括上述装置。 本专利技术针对嵌入式系统出现异常后需要快速恢复的需求提供了一种解决方案。目前的高级嵌入式智能系统均有自己的操作系统，本专利技术通过在捕获到系统异常时，根据快速恢复内存段的存储内容恢复系统初始状态时的操作系统相关内存段，使得操作系统重启动所需时间大幅縮短，异常恢复时间大幅降低，用户业务受影响时间也大大减少。 本专利技术可有效处理此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作系统快速重启的方法，其特征在于，所述方法包括：　　　　步骤Ｓ１，在快速恢复内存段中存储系统初始状态时的操作系统相关内存段的信息；　　　　步骤Ｓ２，在捕获到系统异常时，根据快速恢复内存段的存储内容恢复系统初始状态时的操作系统相关内存段；　　　　步骤Ｓ３，ＣＰＵ从主程序入口地址执行主程序。

【技术特征摘要】
一种操作系统快速重启的方法，其特征在于，所述方法包括步骤S1，在快速恢复内存段中存储系统初始状态时的操作系统相关内存段的信息；步骤S2，在捕获到系统异常时，根据快速恢复内存段的存储内容恢复系统初始状态时的操作系统相关内存段；步骤S3，CPU从主程序入口地址执行主程序。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述操作系统相关内存段的信息包括操 作系统相关内存段在系统中的起始位置和终止位置、代码段的校验结果、文本段的校验结 果和数据段的内容。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据快速恢复内存段的存储内容恢 复系统初始状态时的操作系统相关内存段具体为根据所述代码段的校验结果恢复系统初 始状态时的代码段；根据所述文本段的校验结果恢复系统初始状态时的文本段；根据所述 数据段的内容恢复系统初始状态时的数据段；根据所述操作系统相关内存段在系统中的起 始位置和终止位置恢复系统初始状态时的符号开始段。4. 根据权利要求1-3所述的任一方法，其特征在于，所述步骤S3之前还包括步骤S4 : 判断所述步骤S2是否执行成功，如果是则执行步骤S3，否则进行系统复位重启。5. 根据权利要求1-3所述的任一方法，其特征在于，步骤S2中所述在捕获到系统异常 时，还要分析系统异常的严重程度，并判断是否需要重启操作系统，如果是则根据快速恢复 内存段的存储内容恢复系统初始状态时的操作系统相关内存段，否则进行操作系统自身修 复。6. —种操作系统快速重启的装置，其特征在于，所述装置包括快速恢复存储模块、系统 异常捕获模块、快速重启模块和主程序执行模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷林，
申请(专利权)人：北京星网锐捷网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]