监控嵌入式设备程序实时状态的可视化系统及其使用方法与流程

[0001]
本发明涉及嵌入式设备的监控领域，具体涉及一种监控嵌入式设备程序实时状态的可视化系统及其使用方法。


背景技术：

[0002]
嵌入式设备因其具有稳定性高、专业性强、使用方便等优点，在各种领域均得到了广泛的应用。根据应用场合的不同，嵌入式设备具有多种类型，其设备中运行的应用程序更是千差万别。因此很难对不同的嵌入式设备中应用服务的实时运行状态进行统一的监控。当前对于嵌入式设备中运行程序的监控主要有两种方式，一种是通过远程连接，使用命令行的形式，另一种是使用配套开发的管理系统进行监控。前者具有成本低、形式简洁、通用性强的优点，但需要用户具有一定的专业知识，且结果不够直观，无法同时监控多台设备；后者具有操作简单、界面友好等优点，但需要开发配套的管理系统，因此成本较高，且通用性不强。此外，当嵌入式设备中运行的程序出现问题时，用户只能获取系统运行异常的结论性信息和异常原因的简要描述，无法获取运行异常时，系统内部各种变量的实时数据，因此不利于事后查找系统异常的原因，当问题复杂时，更难以复现异常状态，不利于问题的快速解决。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于监控嵌入式设备实时状态的可视化系统及其使用方法，以可视化图形画面的形式，为用户展示不同种类嵌入式设备中应用程序内部状态的实时变化情况，以解决工程人员无法直观详细的监控嵌入式设备内服务程序实时运行状态的问题。
[0004]
为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种监控嵌入式设备程序实时状态的可视化系统，所述系统包括：
[0005]
(1)数据库模块：用于存储被监控嵌入式设备程序运行时产生的各项实时数据；
[0006]
(2)状态数据接口模块：提供与数据库模块进行交互的接口，被监控的目标对象调用本接口以向所述数据库模块中写入数据，所述可视化系统调用本模块从数据库中读取数据；
[0007]
(3)数据处理模块：调用状态数据接口模块，从数据库模块中读取被监控设备应用服务的实时状态，进行综合处理后，将结果发送给数据显示模块和信息校核模块；
[0008]
(4)信息校核模块：基于初始化时从配置文件中加载的规则库，所述信息校核模块对数据处理模块输出的被监控设备核心状态的实时数据进行校核，判断被监控设备的工作状态，如果产生异常，则按照设定方式向用户推送异常信息，以及调用数据断面截取模块截取当前异常数据；
[0009]
(5)数据显示模块：通过各种表现形式，以可视化图形画面的方式向用户展示数据处理模块的结果；
[0010]
(6)数据断面截取模块：在信息校核模块判断出设备状态异常时，自动或者用户手动触发，截取当前时刻指定设备的实时数据进行保存，供后期分析使用。
[0011]
进一步的，还包括：配置文件读写模块，用于加载、修改和保存系统运行时所需的各项配置数据，以及信息校核模块所需的规则库数据。
[0012]
进一步的，所述配置文件中保存数据库模块的各项连接参数，包括刷新频率、界面风格、系统配置的信息。
[0013]
进一步的，所述数据库模块包括实时型数据库，其中存储的数据包括被监控设备的实时状态数据。
[0014]
进一步的，所述的可视化系统同时监控多个嵌入式设备或应用服务时，以设备id和应用服务id的组合作为唯一性标识，并根据配置文件中提供的上述唯一性标识和实时型数据库ip、端口号的映射关系，到对应的实时型数据库中读取特定对象的数据。
[0015]
进一步的，所述数据显示模块显示的内容包括被监控设备的各项实时状态和业务流程的实时处理过程；以及用于展示存储于文件中的历史数据，为用户呈现某一特定时刻指定设备的各项状态。
[0016]
进一步的，所述的可视化系统支持在线动态扩展功能，在需要扩展被监控对象时，将对象信息按要求添加到配置文件中，选择“重新载入”操作，则将重新载入配置文件中的设备和服务信息。
[0017]
本发明的第二方面提供了一种如前所述的可视化系统的使用方法，包括如下步骤：
[0018]
在被监控的嵌入式设备中的应用程序开发时，调用所述可视化系统提供的状态数据接口模块，周期性的将被监控设备中指定的内部变量实时数据写入到实时型数据库中；
[0019]
将被监控设备的自身信息、实时型数据库连接信息和被监控的状态主键名称，按照规定的格式，写入到配置文件中；
[0020]
启动被监控设备中的应用服务和所述可视化系统，初始化所述可视化系统，从配置文件中加载被监控的嵌入式设备信息和被监控的变量信息，与读取到的实时型数据库建立连接关系，对读到的数据进行处理之后，发送给所述数据显示模块，展示设备树列表和被监控的状态列表；
[0021]
信息校核模块读取配置文件中的规则库，保存在内存中备用。
[0022]
进一步的，在配置文件中提供需监控的内部变量的参考基准值或范围，以供信息校核模块判断相应变量是否异常；
[0023]
被监控设备正常运行时，所述可视化系统周期性的从实时数据库中读取数据，经过处理，以可视化的形式显示在当前画面中；
[0024]
当信息校核模块判断被监控的设备出现异常时，用户手动或者系统自动的截取当前时刻实时型数据库中的所有变量的实时特征，保存在特定格式的文件中，用于后期的分析。
[0025]
进一步的，当需要动态扩展被监控的嵌入式设备时，将待扩展的设备信息添加到配置文件中，选择可视化系统中重新载入的操作，重新载入配置文件中的信息。
[0026]
综上所述，本发明提供了一种监视嵌入式设备程序实时状态的可视化系统及其使用方法。该系统包括数据库模块、状态数据接口模块、数据处理模块、信息校核模块、数据显
示模块和数据断面截取模块。被监视的嵌入式程序调用状态数据接口模块，往数据库中周期性的写入关键变量的实时值。本系统周期性的从数据库中读取上述实时数据，经处理后，以可视化的方式显示在界面中。当信息校核模块判断某变量产生异常时，则主动发出告警，并调用数据断面截取模块保存当前数据信息，供后期分析查验。本发明实现了以可视化的方式批量监控嵌入式设备程序实时状态的功能，简化了监控服务实时状态的操作，直观的向用户展示设备程序状态，并支持动态在线扩展，提高了设备维护效率。
[0027]
本发明的有益效果是：
[0028]
本发明提出的一种可视化、通用化、具备动态扩展能力的监控系统，使用户能够直观、快捷的以可视化图形画面的形式，了解到被监控系统的实时工作状态。当某被监控设备中的应用程序出现问题时，能够及时截取出现异常的实时数据，当出现问题需要向研发人员求助时，不必依赖直观口述的方式，而可以借助本发明，为研发人员提供第一手的原始数据，这将屏蔽因描述不清晰造成的干扰，使其在后方即可复原现场环境，有利于问题的快速定位解决。
附图说明
[0029]
图1是本发明实施例的可视化系统的结构框架示意图；
[0030]
图2是本发明实施例的可视化系统使用方法的流程示意图。
具体实施方式
[0031]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0032]
如图1所示，本发明的实施提供了一种用于监视嵌入式设备程序实时状态的可视化系统。本系统包括：数据库模块、状态数据接口模块、数据处理模块、信息校核模块、数据显示模块和数据断面截取模块。
[0033]
数据库模块，用于存储被监控嵌入式设备程序运行时产生的各项实时数据。主要包括实时型数据库，用于存储被监控嵌入式设备中应用程序运行时产生的各项实时数据。被监控的应用程序往实时库中周期性的写入自身内部变量的实时数据，本监控系统从数据库中读取前者写入的数据。图1中的实时型数据库，存储被监控嵌入式设备程序在运行时产生的各项实时数据。在实际工程中，可使用redis开源数据库。根据不同的应用目的，选择适合的工作模式。存在多个实时数据库的情况下，通过redis的ip地址和端口号的组合区分不同的实时库。
[0034]
状态数据接口模块，提供了与数据库模块交互的接口，被监控的目标对象调用本接口以向所述数据库模块中写入数据，所述可视化系统调用本模块从数据库中读取数据。包括：应用程序的工作状态、程序内部核心变量的实时数值和品质因数、时间戳等辅助信息、复杂操作的当前流程状态等。也可使使用redis支持的字符串(string)或集合(set)存储某些变量的历史数据。可视化监控系统调用本模块从实时库中读取被监控的设备服务写入的数据。本模块是实现系统“通用性”的基础，即任何符合规范的程序，都可以调用本模块
与实时数据库之间进行交互。所述的状态数据接口模块的接口文件和库文件应提供给被监控的设备和服务对象的开发者，由其实现调用本模块往实时数据库中写入数据的功能。在实际应用中，本接口既可以自行开发，也可以直接使用开源的接口程序，或者对开源接口程序进行封装，形成自身风格的接口模块。为兼顾使用便利性和扩大适用范围，可对由c语言编写的hiredis接口模块进行封装，形成所需接口，供用户和自身使用。
[0035]
数据处理模块，调用状态数据接口模块，从数据库模块中读取被监控设备应用服务的实时状态，进行综合处理后，将结果发送给数据显示模块和信息校核模块。该模块一方面将从配置文件中读取被监控对象信息，包括设备名称和id、应用服务名称和id、关联实时数据库的ip和端口号等信息，并对其进行加工，形成“设备树”数据发送给数据显示模块，以便展示。另一方面，调用状态数据接口模块，从对应的实时库中读取被监控设备的实时状态，并进行综合处理，将结果发送给数据显示模块和信息校核模块。
[0036]
信息校核模块，基于系统初始化时加载到的规则库，本模块对数据处理模块输出的被监控设备核心状态的实时数据进行校核，判断被监控设备的工作状态，如果产生异常，则按照设定方式向用户推送异常信息，以及调用数据断面截取模块截取当前异常数据。推送异常信息包括通过弹出告警界面、发出告警声音、发送告警信息等方式，向用户提醒，同时调用数据断面截取模块，保存实时库中的关联数据内容。
[0037]
数据显示模块，用于将数据处理模块加工后的数据进行展示，以丰富的形式和人性化的样式，向用户显示被监控设备的整体结构、各项实时状态和业务的实时处理过程，如被监控的服务列表、应用内部特征变量的实时数值、特定服务的统计信息，也可以展示某些服务的完整处理过程和当前实时状态。此外，还可用于显示用户存储于特定文件中的被监控设备的历史数据。在本模块，将以树状、列表、表格、画面、流程图等多种表示形式向用户展示完整的系统实时状态。例如，以树状列表的方式、多层次的结构向用户展示被监控的设备对象和应用服务对象。以表格的形式显示选中的应用服务内部变量的当前实时数据和关联的时间戳、基准值等数据。如果实时库中以有序集合的类型存储了变量的历史数值，则以各种曲线的形式显示选中变量的历史数据变化情况。如果存在数据报文等信息，则以文本的形式显示报文的原始信息。以实时流程图的形式向用户展示选中操作过程的实时处理状态。数据显示模块所展示的数据内容，既可以是存储于实时数据库中的实时数据，也可以是存储于数据文件中的历史数据。如果显示的是实时数据，还需要设定画面的刷新周期。如果显示的是历史数据，其数据文件来源于数据断面截取模块。
[0038]
数据断面截取模块，在信息校核模块判断出前置状态异常时，自动或者用户手动触发时，截取当前时刻选定的被监控设备实时数据，保存到组织良好的数据文件中，供后期分析使用。利用本模块生成的数据文件，用户可以还原特定设备在某个历史时刻的实时状态，直观的查看当时系统中所有变量的数据，有利于问题的解决。自动截取数据，是在信息校核模块判断出某个被监控设备中运行的应用程序出现问题时自动触发并执行截取数据的操作；手动截取数据，是由用户手动选择本系统提供的功能项，截取当前时刻被选中实时库中的全部内容。数据文件的内容，除了截取的数据主键名称和数值，也包括设备信息，实时库连接信息和截取时间戳等。数据文件的格式，可以是xml格式或者json格式。
[0039]
参阅图1，其中的配置文件中存储了本监控系统正常工作所需的参数信息和信息校核模块作为判断基准的规则库。具体包括被监控设备的信息，包括设备名称、设备id等；
被监控的应用服务信息，包括应用名称和id、所属设备id、该应用所用的实时库的ip和端口号；被监控的变量信息，包括变量名(存储于实时库中的主键名)、变量所属应用id、变量描述、变量类型、变量正常值或范围(可缺省，支持正则表达式)等；被监控的流程信息，包括该流程名称、所属应用id、流程描述、该流程的所有步骤说明等；其它信息，如界面刷新周期、被监控对象数量限制等用户偏好信息。配置文件的格式符合常规的要求即可，即内容为简单的键值对格式、以“.cfg”、“.conf”或“.ini”等扩展名结尾的文件。
[0040]
本发明实现了以可视化的方式批量监控嵌入式设备中服务程序实时状态的功能，不需要考虑嵌入式设备的应用类型，支持在线动态扩展功能，并能够截取异常程序的实时数据备查，解决了目前对于嵌入式设备内部程序难以低成本查看其实时状态，而导致维护效率低的问题，适用于各种需要监控设备实时状态的场合，尤其是现场工程人员在设备部署完毕开始调试的场合，不需要其掌握非常专业的理论知识，不需要其执行繁琐的操作，即可实时掌握设备服务的运行情况。即使现场出现问题，也能向研发人员提供真实的异常数据，有利于问题的快速定位解决。
[0041]
本发明的第二方面提供了一种如前所述的可视化系统的使用方法，包括如下步骤，如图2所示：
[0042]
步骤s100，在被监控的嵌入式设备中的应用程序开发时，调用所述可视化系统提供的状态数据接口模块，周期性的将被监控设备中指定的内部变量实时数据写入到实时型数据库中；
[0043]
步骤s200，将被监控设备的自身信息、实时型数据库连接信息和被监控的状态主键名称，按照规定的格式，写入到配置文件中；
[0044]
步骤s300，启动被监控设备中的应用服务和所述可视化系统，初始化所述可视化系统，从配置文件中加载被监控的嵌入式设备信息和被监控的变量信息，与读取到的实时型数据库建立连接关系，对读到的数据进行处理之后，发送给所述数据显示模块，展示设备树列表和被监控的状态列表；
[0045]
步骤s400，信息校核模块读取配置文件中的规则库，保存在内存中备用。
[0046]
进一步的，在配置文件中提供需监控的内部变量的参考基准值或范围，以供信息校核模块判断相应变量是否异常。被监控设备正常运行时，所述可视化系统周期性的从实时数据库中读取数据，经过处理，以可视化的形式显示在当前画面中；当信息校核模块判断被监控的设备出现异常时，用户手动或者系统自动的截取当前时刻实时型数据库中的所有变量的实时特征，保存在特定格式的文件中，用于后期的分析。
[0047]
进一步的，当需要动态扩展被监控的嵌入式设备时，需要将待扩展的设备信息添加到配置文件中，然后选择本监控系统中重新载入的操作，重新载入配置文件中的信息。
[0048]
综上所述，本发明提供了一种监视嵌入式设备程序实时状态的可视化系统及其使用方法。该系统包括数据库模块、状态数据接口模块、数据处理模块、信息校核模块、数据显示模块和数据断面截取模块。被监视的嵌入式程序调用状态数据接口模块，往数据库中周期性的写入关键变量的实时值。本系统周期性的从数据库中读取上述实时数据，经处理后，以可视化的方式显示在界面中。当信息校核模块判断某变量产生异常时，则主动发出告警，并调用数据断面截取模块保存当前数据信息，供后期分析查验。本发明实现了以可视化的方式批量监控嵌入式设备程序实时状态的功能，简化了监控服务实时状态的操作，直观的
向用户展示设备程序状态，并支持动态在线扩展，提高了设备维护效率。
[0049]
本发明的益处是：解决当前现场工程人员或者其他用户只能通过终端窗口命令行或者特定管理软件的形式去查阅嵌入式设备中服务程序的实时运行状态。使用命令行终端的形式，通用性强，形式简单，但只能查询少量指定变量的数据，无法查看其它所有变量的实时数据，不能可视化，不够直观，且对用户的知识水平有一定的要求；使用特定管理软件查看的形式，只能查看与之配套的应用服务的实时变量，甚至无法查看运行于同一台嵌入式设备中的其它应用服务内的实时变量，且需要配套开发出管理系统，成本较高，不具备通用性。有鉴于此，本发明提出了一种可视化、通用化、具备动态扩展能力的监控系统，使用户能够直观、快捷的以可视化图形画面的形式，了解到被监控系统的实时工作状态。当某被监控设备中的应用程序出现问题时，能够及时截取出现异常的实时数据，当出现问题需要向研发人员求助时，不必依赖直观口述的方式，而可以借助本发明，为研发人员提供第一手的原始数据，这将屏蔽因描述不清晰造成的干扰，使其在后方即可复原现场环境，有利于问题的快速定位解决。
[0050]
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。