一、看門(mén)狗原理
在產(chǎn)品化的嵌入式系統(tǒng)中滤钱，為了使系統(tǒng)在異常情況下能自動(dòng)復(fù)位觉壶，一般都需要引入看門(mén)狗。
看門(mén)狗其實(shí)就是一個(gè)可以在一定時(shí)間內(nèi)被復(fù)位的計(jì)數(shù)器件缸。當(dāng)看門(mén)狗啟動(dòng)后铜靶，計(jì)數(shù)器開(kāi)始自動(dòng)計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間他炊，如果沒(méi)有被復(fù)位争剿，計(jì)數(shù)器溢出就會(huì)對(duì)CPU產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)使系統(tǒng)重啟(俗稱(chēng)“被狗咬”)已艰。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，需要在看門(mén)狗允許的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)看門(mén)狗計(jì)數(shù)器清零(俗稱(chēng)“喂狗”)蚕苇，不讓復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生哩掺。如果系統(tǒng)不出問(wèn)題，程序保證按時(shí)“喂狗”嚼吞，一旦程序跑飛舱禽，沒(méi)有“喂狗”呢蔫，系統(tǒng)“被咬”復(fù)位。
這就好比你的身邊有一只時(shí)刻饑餓的狗协屡，你不按時(shí)給它肉吃肤晓，它就會(huì)吃你的肉认然，你被吃了......掛了，投胎轉(zhuǎn)世盈匾，徹底重新做人了削饵。不幸的是來(lái)世你還得喂狗.
二未巫、看門(mén)狗的種類(lèi)
在現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)中主要可以分為兩種類(lèi)型的看門(mén)狗：
1叙凡、CPU內(nèi)部自帶的看門(mén)狗：此類(lèi)看門(mén)狗一般是將一個(gè)芯片中的定時(shí)器來(lái)作為看門(mén)狗握爷，通過(guò)程序的初始化赡模，寫(xiě)入初值漓柑，設(shè)定溢出時(shí)間辆布，并啟動(dòng)定時(shí)器锋玲。程序按時(shí)對(duì)定時(shí)器賦初值(或復(fù)位)伞插，以免被咬媚污。這種看門(mén)狗是可以被禁用的(只要停止這個(gè)定時(shí)器即可)耗美，好比對(duì)那只要咬你的狗來(lái)個(gè)“葵花點(diǎn)穴手”商架。大部分CPU都內(nèi)置看門(mén)狗，硬件原理可參考各芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)灿巧。
優(yōu)點(diǎn)：可以通過(guò)程序改變溢出時(shí)間;可以隨時(shí)禁用
缺點(diǎn)：需要初始化;如果程序在初始化砸烦、啟動(dòng)完成前跑飛或在禁用后跑飛，看門(mén)狗就無(wú)法復(fù)位系統(tǒng)幢痘，這樣看門(mén)狗的作用就沒(méi)有了购岗，系統(tǒng)恢復(fù)能力降低喊积。
2髓梅、獨(dú)立的看門(mén)狗芯片：這種看門(mén)狗主要有一個(gè)用于喂狗的引腳(一般與CPU的GPIO相連)和一個(gè)復(fù)位引腳(與系統(tǒng)的RESET引腳相連)，如果沒(méi)有在一定時(shí)間內(nèi)改變喂狗腳的電平奢方，復(fù)位引腳就會(huì)改變狀態(tài)復(fù)位CPU蟋字。此類(lèi)看門(mén)狗一上電就開(kāi)始工作，無(wú)法禁用。現(xiàn)在常用的芯片有：CAT705/CAT706焰盗、IMP706等等，溢出時(shí)間在1.6秒左右。 硬件原理可以參考各芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)和《基于Linux的嵌入式系統(tǒng)全程喂狗策略》。
優(yōu)點(diǎn)：無(wú)須配置徐裸，上電即用重贺。無(wú)法禁用，系統(tǒng)必須按時(shí)喂狗缸棵，系統(tǒng)恢復(fù)能力高崇堵。
缺點(diǎn)：無(wú)法靈活配置溢出時(shí)間，無(wú)法禁用，靈活性降低摸柄。
當(dāng)然還有所謂的軟件看門(mén)狗，這其實(shí)是也是一種監(jiān)控軟件驱负。
一些重要的程序，必須讓它一直跑著;而且還要時(shí)時(shí)關(guān)心它的狀態(tài)——不能讓它出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象翠储。(當(dāng)然住拭，如果一個(gè)主程序會(huì)出現(xiàn)死鎖，肯定是設(shè)計(jì)或者編程上的失誤瘟檩。首要做的事是Debug抹缕。)但如果時(shí)間緊迫可以用軟件看門(mén)狗，暫時(shí)應(yīng)急墨辛。
這種監(jiān)控軟件運(yùn)行不出現(xiàn)界面窗口卓研，具有一定的隱蔽性;它定時(shí)判斷目標(biāo)進(jìn)程是否運(yùn)行在當(dāng)前系統(tǒng)中，如果沒(méi)有則啟動(dòng)目標(biāo)進(jìn)程;判斷目標(biāo)進(jìn)程是否“無(wú)響應(yīng)”睹簇，如果是則終止目標(biāo)進(jìn)程;如果目標(biāo)進(jìn)程“無(wú)響應(yīng)”的次數(shù)超過(guò)一定的數(shù)量奏赘，則重啟整個(gè)系統(tǒng)。它的目的也是復(fù)位太惠，但是它主要市復(fù)位進(jìn)程磨淌，實(shí)在不行才復(fù)位CPU。
這種軟件屬于監(jiān)控軟件凿渊，不在本文的敘述范圍之內(nèi)梁只。
三、看門(mén)狗的選擇
在一般的民用產(chǎn)品埃脏，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有太高要求的場(chǎng)合搪锣，可以使用內(nèi)置看門(mén)狗，可以簡(jiǎn)化軟件開(kāi)發(fā)和硬件成本彩掐。
在工控產(chǎn)品和對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有較高要求的關(guān)鍵場(chǎng)合构舟，基本都選用硬件獨(dú)立看門(mén)狗，確保系統(tǒng)在面對(duì)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)的恢復(fù)能力堵幽。增加了硬件成本狗超，稍微加大了軟件的開(kāi)發(fā)難度(必須確保在正常情況下的不斷喂狗)。
四朴下、在bootloader下的使用
如果是CPU內(nèi)置的看門(mén)狗努咐，一般在這階段可以禁用，所有沒(méi)什么特殊的操作桐猬。
但是如果是獨(dú)立的看門(mén)狗芯片就必須喂了」舫Γ或者為了保險(xiǎn)溃肪，你在bootloader中就啟動(dòng)了看門(mén)狗，也得喂了音五。
bootloader有很多惫撰，基本原理都是一樣的，喂狗的過(guò)程也基本一樣躺涝，在這里以u(píng)boot為例講解如何喂狗厨钻。
u-boot的運(yùn)行分為以下幾個(gè)階段：
最早的簡(jiǎn)單初始化，代碼重定位的自拷貝階段
系統(tǒng)詳細(xì)初始化階段
控制臺(tái)階段(如果使用了自動(dòng)啟動(dòng)，則跳過(guò))
OS內(nèi)核拷貝(可能帶有解壓過(guò)程)夯膀，跳入操作系統(tǒng)
五诗充、在Linux下使用
在bootloader加載了內(nèi)核之后，系統(tǒng)就開(kāi)始由Linux內(nèi)核接管诱建。而喂狗的工作自然也開(kāi)始由內(nèi)核來(lái)承擔(dān)蝴蜓。在bootloader將控制權(quán)給內(nèi)核之后，時(shí)間上可以分為以下幾個(gè)部分：
1.內(nèi)核自解壓階段(壓縮內(nèi)核才有：zImage或bzImage)
2.內(nèi)核啟動(dòng)到看門(mén)狗驅(qū)動(dòng)加載之前
3.看門(mén)狗驅(qū)動(dòng)加載后到根文件系統(tǒng)啟動(dòng)前
4.根文件系統(tǒng)啟動(dòng)后到看門(mén)狗守護(hù)進(jìn)程啟動(dòng)前
5.看門(mén)狗守護(hù)進(jìn)程啟動(dòng)后
對(duì)于使用CPU內(nèi)置的看門(mén)狗俺猿，在1～4階段茎匠，看門(mén)狗一般都沒(méi)有啟動(dòng)，無(wú)需喂狗押袍。只有在看門(mén)狗守護(hù)進(jìn)程啟動(dòng)后诵冒，由守護(hù)進(jìn)程打開(kāi)看門(mén)狗，并根據(jù)配置文件監(jiān)控其他進(jìn)程的狀態(tài)來(lái)開(kāi)始喂狗谊惭。如果被監(jiān)控進(jìn)程出現(xiàn)不可修復(fù)的問(wèn)題汽馋，守護(hù)進(jìn)程停止喂狗，CPU復(fù)位午笛。
對(duì)于獨(dú)立的看門(mén)狗芯片惭蟋，系統(tǒng)一上電就必須不斷喂狗，接過(guò)bootloader的接力棒繼續(xù)喂狗药磺。
首先在第1階段告组，內(nèi)核的自解壓一般時(shí)間較長(zhǎng)，必須在自解壓的循環(huán)過(guò)程中加入喂狗代碼(可能還要是匯編形式的)癌佩。一旦在這過(guò)程中跑飛木缝，就不會(huì)喂狗，CPU復(fù)位围辙。
在第2階段我碟，這段時(shí)間一般不會(huì)很長(zhǎng)，可以不用喂狗姚建。但是這也和你的內(nèi)核有關(guān)矫俺，如果在這個(gè)階段正好有比較耗時(shí)的模塊啟動(dòng)的話(huà)，你可以在這個(gè)模塊的初始化函數(shù)或者比較耗時(shí)的循環(huán)和等待中添加喂狗代碼掸冤。具體在哪些模塊中加厘托，要嘗試啟動(dòng)幾次就知道了，靠實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)稿湿。
在看門(mén)狗驅(qū)動(dòng)加載時(shí)铅匹，一般會(huì)在模塊初始化代碼中喂一次狗。
在第3階段饺藤，和第2階段類(lèi)似包斑，如果在這個(gè)階段正好有比較耗時(shí)的模塊啟動(dòng)的話(huà)流礁，你可以在這個(gè)模塊的初始化函數(shù)或者比較耗時(shí)的循環(huán)和等待中添加喂狗代碼。但是在根文集系統(tǒng)掛載時(shí)罗丰，根據(jù)文件系統(tǒng)的性質(zhì)和大小神帅，可能需要在文件系統(tǒng)代碼中添加喂狗指令。
第4階段是一個(gè)比較耗時(shí)的階段丸卷，一般會(huì)在系統(tǒng)啟動(dòng)腳本中添加一些簡(jiǎn)單的喂狗的shell命令枕稀，例如：“echo V > /dev/watchdog”，加的位置根據(jù)系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程而異谜嫉。
在第5階段萎坷，一切都由看門(mén)狗守護(hù)進(jìn)程來(lái)實(shí)現(xiàn)喂狗了。
