系统安全掉电控制方法、实时操作系统及存储介质与流程

本技术涉及系统控制，尤其涉及一种系统安全掉电控制方法、实时操作系统及存储介质。

背景技术：

1、在工业自动化控制领域中，plc(programmable logic control，可编程逻辑控制)、cnc(computernumericalcontrol，计算机数控)、机器人等的相关系统中，经常发生故意掉电或异常掉电的情况。

2、目前，常见的系统掉电数据保存方案是，通过可充电电池或超级电容搭配处理器中断信号。在掉电时，由可充电电池或超级电容给处理器供电，使处理器在接收到信号时，将掉电数据写入文件进行保存。该方案存在的问题是，属于典型工况设计，仅适用一些系统负载不大的场景，由于大型实时操作系统具有复杂性以及系统中文件系统机制的影响，存在数据保存不完整的风险，可能导致系统所在设备启动失败。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于：提供一种系统安全掉电控制方法、实时操作系统及存储介质，旨在解决相关技术中实时系统掉电时存在数据保存不完整，影响系统工作的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术提供了一种系统安全掉电控制方法，应用于实时操作系统，实时操作系统的系统架构包括依次分布的应用层、系统调用层、虚拟文件系统层、ubifs层、ubi层和存储设备层；

4、其中，虚拟文件系统层包括分别与多个文件系统连接的输入输出接口、与输入输出接口连接的第一io调度器、分别与第一io调度器连接的掉电队列和普通队列，方法包括：

5、当检测到系统掉电时，控制应用层停止生成数据；

6、通过输入输出接口获取目标数据，目标数据包括多个文件系统对应的掉电系统数据；

7、通过第一io调度器将掉电系统数据中优先级高于或等于预设优先级的数据存入掉电队列或将掉电系统数据中优先级低于预设优先级的数据存入普通队列；

8、将掉电队列中的全部数据依次通过ubifs层和ubi层存入存储设备层后，将普通队列中的数据依次通过ubifs层和ubi层存入存储设备层。

9、可选地，上述系统安全掉电控制方法中，ubifs层包括ubifs系统，ubi层包括ubi系统，ubi系统包括多个区块，存储设备层包括mtd系统和存储设备，存储设备包括多个物理模块，各物理模块包括多个页，各区块对应连接两个物理模块；

10、将掉电队列中的全部数据依次通过ubifs层和ubi层存入存储设备层，包括：

11、通过掉电队列生成读操作请求，并根据读操作请求调用ubifs系统，使ubifs系统调用ubi系统，以通过一区块转发读操作请求给mtd系统；

12、通过mtd系统对存储设备的多个页进行读访问，以使掉电队列获得多个页的存储情况；

13、通过掉电队列根据多个页的存储情况生成写操作请求，并根据写操作请求调用ubifs系统，使ubifs系统调用ubi系统，以通过区块转发写操作请求给mtd系统；

14、通过mtd系统对存储设备的两个物理模块进行写访问，以使掉电队列中的数据依次存入两个物理模块；

15、循环执行上述步骤，使掉电队列中的剩余数据通过另一区块存入对应的两个物理模块，直至掉电队列中的全部数据存入存储设备层。

16、可选地，上述系统安全掉电控制方法中，ubi层包括掉电保护模块；

17、在通过mtd系统对存储设备的两个物理模块进行写访问，以使掉电队列中的数据依次存入两个物理模块的步骤之后，方法还包括：

18、通过掉电保护模块在检测到系统掉电完成，数据存入操作中断时，标记ubi系统对应的区块；

19、通过虚拟文件系统层在检测到系统掉电恢复时，生成擦除操作指令，并根据擦除操作指令调用ubifs系统，使ubifs系统调用掉电保护模块，以通过标记的区块转发擦除操作指令给mtd系统；

20、通过mtd系统对标记的区块所对应的两个物理模块进行数据擦除。

21、可选地，上述系统安全掉电控制方法中，在当检测到系统掉电时，控制应用层停止生成数据的步骤之后，方法还包括：

22、控制应用层关闭预设的外部应用设备。

23、可选地，上述系统安全掉电控制方法中，输入输出接口还与存储设备层连接；

24、目标数据还包括掉电关键数据；在通过输入输出接口获取目标数据的步骤之后，方法还包括：

25、通过虚拟文件系统层将掉电关键数据直接存入存储设备层。

26、可选地，上述系统安全掉电控制方法中，多个文件系统挂载于虚拟文件系统层，虚拟文件系统层包括文件访问接口；

27、在当检测到系统掉电时，控制应用层停止生成数据的步骤之前，方法还包括：

28、通过应用层生成数据，并将生成的数据映射到多个进程中；

29、针对各进程，通过系统调用层响应进程发出的文件操作命令，生成对应的系统调用指令，并根据系统调用指令执行内核函数调用，获得数据文件；

30、通过虚拟文件系统层基于文件访问接口接收到的数据文件，对多个文件系统进行操作，以使多个文件系统接收数据。

31、可选地，上述系统安全掉电控制方法中，根据系统调用指令执行内核函数调用，获得数据文件，包括：

32、响应于系统调用指令，调用对应的内核函数与内核函数对应的函数库进行对接，以调用数据结构，获得数据文件，数据结构基于进程中的文件和预设系统文件创建。

33、可选地，上述系统安全掉电控制方法中，系统架构还包括位于虚拟文件系统层之下的页高速缓冲存储器层和块设备层，块设备层位于存储设备层之上，虚拟文件系统层还包括分别与多个文件系统和页高速缓冲存储器层连接的设备驱动接口，块设备层包括块设备和第二io调度器，存储设备层包括存储设备和驱动程序；

34、在通过虚拟文件系统层基于文件访问接口接收到的数据文件，对多个文件系统进行操作，以使多个文件系统接收数据的步骤之后，方法还包括：

35、通过虚拟文件系统层的设备驱动接口接收多个文件系统产生的输入输出请求，并通过页高速缓冲存储器层发送到块设备层；

36、通过块设备层的第二io调度器对各块设备接收到的多个输入输出请求进行排序和/或合并处理，得到处理后的输入输出请求；

37、通过存储设备层利用驱动程序根据处理后的输入输出请求对存储设备执行输入输出操作，以实现文件系统对存储设备的操作。

38、第二方面，本技术提供了一种实时操作系统，该系统的系统架构包括依次分布的应用层、系统调用层、虚拟文件系统层、ubifs层、ubi层和存储设备层；

39、其中，虚拟文件系统层包括分别与多个文件系统连接的输入输出接口、与输入输出接口连接的第一io调度器、分别与第一io调度器连接的掉电队列和普通队列；

40、实时操作系统用于实现如上述的系统安全掉电控制方法。

41、第三方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如上述的系统安全掉电控制方法。

42、本技术提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：

43、本技术提出的一种系统安全掉电控制方法、实时操作系统及存储介质，通过依次分布的应用层、系统调用层、虚拟文件系统层、ubifs层、ubi层和存储设备层构成实时操作系统的系统架构，在检测到系统掉电时，控制应用层停止生成数据，以使多个文件系统停止接收数据，进行掉电数据保存；还在虚拟文件系统层设置与多个文件系统连接的输入输出接口、与输入输出接口连接的第一io调度器以及分别与第一io调度器连接的掉电队列和普通队列，通过输入输出接口获取多个文件系统对应的掉电系统数据，第一io调度器将掉电系统数据中优先级高于或等于预设优先级的数据存入掉电队列或将掉电系统数据中优先级低于预设优先级的数据存入普通队列，虚拟文件系统层将掉电队列中的全部数据依次通过ubifs层和ubi层存入存储设备层后，再将普通队列中的数据依次通过ubifs层和ubi层存入存储设备层；在存储设备层之前增设了基于输入输出接口、第一io调度器、掉电队列和普通队列以及ubifs层和ubi层的掉电数据保存通道，可以在系统正常或异常掉电场景下，利用该通道将掉电数据按优先级分类，保证重要的掉电数据在系统掉电过程中优先存储，防止掉电过程的电量不够用造成数据存储中断，致使关键生产数据无法成功保存，影响系统工作。