自举功能 - 软件复位

说明

• 对于需要长时间运行的电子产品，例如：安防监控等，如果设备程序崩溃后不能自动恢复，可能会出现以下情况：

1. 设备操作无反应，用户以为设备坏掉了，并不知道需要断电重启，对产品质量怀疑。
2. 程序崩溃后所有功能中断，有些重要并且需要长时间稳定运行的功能无法延续，例如：定时闹钟等。

• 对于智能音箱，需要实现定时闹钟等定时功能，需要长时间稳定运行，因此需要实现软件复位功能。

程序崩溃是无法避免的

• 程序崩溃的可能原因有：

1. 程序测试不充分，有bug导致程序崩溃，可以降低概率，但是无法彻底避免，中小公司产品非常明显。
2. 程序长时间运行，内存碎片等问题导致程序崩溃。

• 综上所述，程序崩溃是不可避免的，为了避免设备无法使用，通常需要实现设备自动恢复功能。

处理方法

常见解决方案

1. 写个监控脚本或者写个监控程序，判断程序是否运行正常，当程序运行不正常则重启程序或者设备。
2. 使用看门狗实现，有软件看门狗，也有硬件看门狗。

缺陷

• 方案1 监控脚本和程序可靠性差点。

1. 处理载体为应用程序，代码实现可靠性和稳定性相对于内核和硬件实现差些。
2. 在资源不足时，主程序和监控程序可能先后被系统杀死，导致监控程序没起作用。
3. 异常情况下，系统看起来像死机，应用层无法做任何处理，这种情况下内核本身可能并没有停止工作，只是不提供服务了，导致监控程序没起作用。

• 方案1中重启对象有两个选项：程序和设备；对于内存碎片问题，重启程序是无用的，并且重启设备有助于重置软件环境，因此选择重启设备会好点。

需要避免的问题

1. 避免程序崩溃后，设备出现循环重启，用户无法进行操作和恢复。

• 如果程序在初始化过程中必然崩溃，设备就会出现循环重启现象，用户无法操作。
• 普通的启动过程中崩溃问题，测试时应该能发现解决，但是可能用户升级后用户配置数据新旧版本未兼容好导致，之前产品中有遇到过。
• 解决方案：reset操作；通过按键或者其它物理方式进入reset模式，清除所有数据。

看门狗 watchdog

硬件看门狗

• 对稳定运行要求较高的产品，可能会选择硬件看门狗，通过硬件芯片来实现，稳定性会非常高。

软件看门狗

• Linux内核自带看门狗模块，原理类似于一个定时器，开启看门狗后需要不断喂狗，中断超时后会重启设备。
• 软件看门狗驱动接口如下：

1. wdt_open:打开设备,应用程序调用open时进入该函数。
2. wdt_close :关闭设备,应用程序调用close时进入该函数
3. wdt_write :写设备,若传入数据大小不为0则喂狗;应用程序调用write时进入该函数.
4. wdt_ioctl :这个函数是最主要的，原型如下（driver\watchdog）：

static long wdt_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    void __user *argp = (void __user *)arg;
    int __user *p = argp;
    int new_timeout;
    static const struct watchdog_info ident = {
        .options = WDIOF_KEEPALIVEPING | WDIOF_SETTIMEOUT |
                            WDIOF_MAGICCLOSE,
        .firmware_version = 1,
        .identity = "W83627HF WDT",
    };

    switch (cmd) {
    case WDIOC_GETSUPPORT:
        if (copy_to_user(argp, &ident, sizeof(ident)))
            return -EFAULT;
        break;
    case WDIOC_GETSTATUS:
    case WDIOC_GETBOOTSTATUS:
        return put_user(0, p);
    case WDIOC_SETOPTIONS:
    {
        int options, retval = -EINVAL;

        if (get_user(options, p))
            return -EFAULT;
        if (options & WDIOS_DISABLECARD) {
            wdt_disable();
            retval = 0;
        }
        if (options & WDIOS_ENABLECARD) {
            wdt_ping();
            retval = 0;
        }
        return retval;
    }
    case WDIOC_KEEPALIVE:
        wdt_ping();
        break;
    case WDIOC_SETTIMEOUT:
        if (get_user(new_timeout, p))
            return -EFAULT;
        if (wdt_set_heartbeat(new_timeout))
            return -EINVAL;
        wdt_ping();
        /* Fall */
    case WDIOC_GETTIMEOUT:
        return put_user(timeout, p);
    default:
        return -ENOTTY;
    }
    return 0;
}
其主要的几个参数如下：
WDIOC_KEEPALIVE :喂狗,同write函数功能类似
WDIOC_SETTIMEOUT :设置超时值
WDIOC_GETTIMEOUT :获取超时值
WDIOC_SETOPTIONS:设置看门狗状态,开启(WDIOS_ENABLECARD)或关闭(WDIOS_DISABLECARD)

• 应用层使用

1. open设备（/dev/watchdog）

fd = open("/dev/watchdog", O_RDWR);

2. 开启 watchdog

ioctl(fd, WDIOC_SETOPTIONS, WDIOS_ENABLECARD);

3. 设置 喂食超时时长

int timeout = 60；
ioctl(fd, WDIOC_SETTIMEOUT, &timeout);

4. 喂狗

* 循环执行
方式1：write
write(fd, &arg, sizeof(arg));//arg必须是非0数，否则喂狗失败
方式2：ioctl
ioctl(fd, WDIOC_KEEPALIVE, NULL);

5. 停止 watchdog

ioctl(fd, WDIOC_SETOPTIONS, WDIOS_DISABLECARD)

6. 关闭设备节点

close(fd)；