[發明專利]并行程序運行時監控方法

在審

• 申請號: 201811246356.8
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109471772A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 蔣欣欣;陳樹峰;王仁
• 申請（專利權）人: 北京計算機技術及應用研究所
• 主分類號: G06F11/30
• 分類號: G06F11/30
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王雪芬

本發明涉及一種并行程序運行時監控方法，涉及計算機軟件技術領域。本發明針對現有監控技術及監控方法的不足和缺點，以并行程序為研究對象，設計了一種并行程序運行時監控方法。該方法主要由監控探針、提供實時監控信息的監控服務及圖形化界面展示三部分構成。采用本發明并行程序運行時監控方法，通過建立監控服務，實現對程序運行具體行為細節的記錄，掌握多核內部各個線程的運行軌跡及可能發生的交互，從而達到發現并定位運行時錯誤，提高軟件運行安全性、可靠性的目的。

技術領域

本發明涉及計算機軟件技術領域，具體涉及一種并行程序運行時監控方法。

背景技術

隨著集成電路、計算機技術和互聯網的發展，嵌入式系統在功能上日漸完善，廣泛應用于航空航天、金融、通訊終端、工業控制等各個領域，在可預見的將來，對嵌入式設備的計算性能要求必然會越來越高。程序運行時監控是一種能夠及時獲得系統軟件運行狀態，掌握系統軟件實時行為，提高軟件可靠性、安全性的重要方式。尤其在航空航天等對系統安全性要求較高的系統應用中，系統在進行真實環境的部署后，需要對實時系統平臺的整體運行狀況進行監控，以便在系統出現故障后能及時修復。由此可見，對系統并行程序運行狀態進行實時監控顯得尤為重要。

有關程序監控的研究起源于20世紀60年代，具有代表性的研究主要有：軟件監控技術：1)MOP(Monitoring-Oriented Programming)技術，該技術將形式化的監控屬性規范應用于目標程序語言，并將其轉換成監控代碼，可用于檢測執行恢復代碼、展示和發送預警信息以及拋出異常等問題的處理；2)針對Java語言構建的MaC(Monitoring and Check)監控框架，以保證目標程序的正確執行；3)HIFI技術，提供程序監控和大規模并行程序的運行控制等功能；4)Falcon技術，可針對大型分布式系統，實現對節點時間的控制，等等。

軟件監控方法有：1)在程序中插入代碼：該方法用于斷言測試，斷言通常采用開發人員手工編寫與程序同時開發的方式在程序執行過程中發揮作用；同時，該方法還可以在編譯時在注釋點自動產生斷言測試代碼，用于程序的監控；2)創建觀察者(Observer)進程的方式：在程序執行過程中，執行程序將狀態信息等發送給觀察者進程，通過觀察者進程對狀態信息進行分析，從而達到監控程序執行的目的，等等。

現有的開源系統監控軟件，大多是針對集群等大規模計算資源，并且監控的信息也僅是局限于程序運行的基本信息，而在信息傳輸的可靠性、實時性等方面表現欠佳；此外，軟件運行時監控技術一般只針對Java等高級的語言編程環境，因此對平臺和第三方的依賴程度高，并且局限在本地運行監控，數據的獲取和分析都在本地運行，給系統帶來的負載和造成的開銷較大。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何設計一種操作系統環境下并行程序運行過程的監控方法，提高軟件運行安全性、可靠性。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種并行程序運行時監控方法，包括以下步驟：

步驟一：構建監控探針，進行監控信息的獲取和更新；

所述監控探針是一段代碼，包括信息搜索功能代碼，用于能夠搜集程序運行時的狀態信息，所述狀態信息分為靜態數據和動態數據兩類，其中，靜態數據包括進程標識號、線程所在文件，動態信息包括CPU利用情況、內存使用情況；

所述監控探針還包括邏輯代碼，用于程序正確性校驗，程序正確性校驗的代碼用于判斷在程序執行過程中其動態行為和實時狀態是否符合用戶定義的規范，在程序運行過程中，當遇到代碼規范被侵犯的情況，即觸發用戶自定義的行為，包括記錄日志信息到恢復運行時狀態的活動；

步驟二：構建監控信息搜索引擎，獲取由各類監控探針采集的監控信息，并通過獲取消息類型、消息長度、消息大小信息，存儲到相應的監控信息存儲空間中；