面向域控制器的配置部署与监视装置、方法及车辆与流程

本技术涉及轨道交通，具体地，涉及一种面向域控制器的配置部署与监视装置、方法及车辆。

背景技术：

1、随着轨道交通技术的快速发展，列车软件系统的规模不断扩大、架构日益复杂，车载软件已成为保障列车安全、高效运行的核心。车载软件涵盖列车控制系统（atp/ato）、牵引控制系统、诊断与健康管理系统（phm）、车载通信网络软件、乘客信息系统等多个品类。其中，列车控制系统属于关键安全软件，对实时性和可靠性要求极高。

2、目前，列车软件配置部署主要依赖传统车载物理机部署方式，且受车载环境（例如，空间有限、资源紧张、振动强烈、电磁干扰强、温度范围宽）的限制，部署方案存在明显的短板。

3、传统车载物理机部署方式中，不同控制系统由各自配置和部署软件进行维护，且部署过程需运维人员现场手动完成车载控制器的硬件调试、操作系统安装、软件环境配置、依赖包适配、权限设置等一系列操作，部署效率低下。

4、在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种面向域控制器的配置部署与监视装置、方法及车辆，能够提高配置部署效率和资源利用效率。

2、根据本技术实施例的第一个方面，提供了一种面向域控制器的配置部署与监视装置，包括：

3、用户界面层，用于获取待部署应用的应用需求和针对域控制器的配置需求，形成配置部署任务，并呈现所述配置部署任务的执行结果和监视信息；

4、业务逻辑层，与所述用户界面层连接，用于根据所述配置部署任务以及所述待部署应用的运行特征，建立所述待部署应用、所述域控制器的虚拟化资源和平台配置之间的关联关系，并基于所述关联关系生成供所述域控制器加载的部署对象，所述部署对象包括所述待部署应用对应的目标程序、虚拟化运行环境和平台配置；

5、通信与数据交互层，设置于所述业务逻辑层与所述域控制器之间，用于为所述业务逻辑层提供远程控制交互、文件交互和运行数据交互，以将所述部署对象下发至所述域控制器，并获取所述域控制器返回的部署执行结果和运行数据；

6、其中，所述业务逻辑层还用于根据所述部署执行结果和所述运行数据生成所述监视信息，并将所述监视信息提供给所述用户界面层。

7、可选地，所述用户界面层包括分区配置界面、资源配置界面、板卡配置界面、应用配置界面、变量配置界面、文件配置界面、配置监控界面和拓扑监控界面中的至少一种；

8、所述分区配置界面和所述资源配置界面中的至少一个用于获取所述待部署应用的应用需求以及所述域控制器的虚拟化资源配置需求；

9、所述板卡配置界面、所述应用配置界面、所述变量配置界面和所述文件配置界面中的至少一个用于获取针对所述域控制器的平台配置需求；

10、所述配置监控界面用于呈现所述配置部署任务的执行结果、所述待部署应用的运行状态和所述域控制器的资源运行状态中的至少一种；

11、所述拓扑监控界面用于呈现列车网络拓扑以及所述列车网络拓扑中的网络节点状态和通信链路状态。

12、可选地，所述业务逻辑层包括规划调度模块，所述规划调度模块包括算法规划子模块和虚拟化配置子模块；

13、所述算法规划子模块用于从所述配置部署任务中获取所述域控制器的硬件资源参数和所述待部署应用的应用需求参数；通过所述通信与数据交互层控制所述待部署应用在所述域控制器提供的测试运行环境中运行，获取所述待部署应用的执行时间和资源占用量；根据所述执行时间与所述应用需求参数中的允许最大执行时间之间的比较结果，确定用于承载所述待部署应用的虚拟化分区的处理器核心配置；根据所述待部署应用的执行周期和允许最大抖动时间，限定所述待部署应用相邻两次执行的开始时间之间的时间间隔；根据所述待部署应用的执行周期、执行时间和截止时间，限定所述待部署应用每次执行的开始时间和结束时间，并根据相邻两次执行的开始时间和结束时间限定相邻两次执行之间的先后关系；根据所述硬件资源参数、所述处理器核心配置、所述资源占用量以及对所述开始时间、所述结束时间和所述先后关系的限定，确定满足所述待部署应用运行要求的候选分区部署关系；根据同一超周期内多个所述待部署应用的执行时间跨度以及不同虚拟化分区之间的任务执行负载差异，从所述候选分区部署关系中确定目标分区部署关系；以及根据所述目标分区部署关系确定所述关联关系；

14、所述虚拟化配置子模块用于根据所述关联关系生成所述虚拟化运行环境。

15、可选地，所述算法规划子模块还用于将所述硬件资源参数、所述处理器核心配置、所述资源占用量以及对所述开始时间、所述结束时间和所述先后关系的限定转换为可满足性模理论约束表达式；

16、对所述可满足性模理论约束表达式进行可满足性判定，获得满足所述待部署应用运行要求和所述域控制器硬件资源限制的所述候选分区部署关系；

17、根据所述执行时间跨度和所述任务执行负载差异构建综合目标函数；以及通过迭代式搜索，在所述候选分区部署关系形成的可行域内对所述综合目标函数进行极值搜索，以确定所述目标分区部署关系。

18、可选地，所述测试运行环境为向一个所述待部署应用独立分配一个虚拟化分区和一个处理器核心的单分区单核测试运行环境；

19、所述算法规划子模块还用于通过所述通信与数据交互层将所述待部署应用传输至所述单分区单核测试运行环境；控制所述待部署应用在所述单分区单核测试运行环境中运行；获取所述待部署应用运行过程中产生的应用执行时间、处理器占用量、内存占用量和执行抖动中的至少一种测试数据；以及根据所述测试数据确定所述待部署应用的运行特征。

20、可选地，所述业务逻辑层还包括配置管理模块和应用开发模块，其中：

21、所述规划调度模块还用于根据所述关联关系生成构成所述虚拟化运行环境的虚拟化运行环境文件；

22、所述应用开发模块用于生成所述待部署应用对应的目标程序；

23、所述配置管理模块用于根据所述平台配置生成平台配置文件；

24、所述业务逻辑层还用于按照所述待部署应用与所述虚拟化分区之间的关联关系，将所述目标程序、所述虚拟化运行环境文件和所述平台配置文件组织为所述部署对象。

25、可选地，所述虚拟化配置子模块用于根据所述关联关系确定各虚拟化分区对应的处理器资源、内存资源和设备资源；通过所述通信与数据交互层远程登录预设的交叉编译环境；根据所述处理器资源、所述内存资源和所述设备资源生成各虚拟化分区对应的设备树文件、资源配置文件、内核镜像和文件系统中的至少一种；以及将所述设备树文件、所述资源配置文件、所述内核镜像和所述文件系统中的至少一种作为所述虚拟化运行环境文件。

26、可选地，所述应用开发模块用于获取所述待部署应用的源程序；对所述源程序进行语法规则检查、变量引用合法性验证和逻辑冲突检测中的至少一种；根据所述域控制器的目标设备架构，对通过校验的所述源程序进行交叉编译，并链接系统库和用户自定义库，生成所述目标程序；生成所述目标程序的完整性校验信息，并将所述完整性校验信息与所述目标程序关联设置于所述部署对象中；

27、其中，所述源程序包括符合iec 61131-3标准的控制程序和c语言应用程序中的至少一种。

28、可选地，所述配置管理模块用于按照统一的配置数据结构管理应用运行配置、变量配置、变量列表配置、消息存储配置、日志存储配置、消息功能配置、日志功能配置、网络配置和板卡配置中的至少一种配置信息；以及对所述配置信息进行校验，并将通过校验的所述配置信息保存为xml格式的所述平台配置文件，或者从所述平台配置文件中读取所述配置信息。

29、可选地，所述通信与数据交互层包括ssh客户端、ftp客户端和tcp客户端，其中：

30、所述ssh客户端用于远程登录虚拟机、交叉编译环境或者所述域控制器，并执行应用编译、虚拟化运行环境构建和远程控制中的至少一种操作；

31、所述ftp客户端用于在所述配置部署与监视装置与所述域控制器之间传输文件；

32、所述tcp客户端用于在所述配置部署与监视装置与所述域控制器之间传输控制指令和运行数据。

33、可选地，所述业务逻辑层还包括文件传输模块；

34、所述文件传输模块用于调用所述ftp客户端，在所述配置部署与监视装置与所述域控制器之间建立或者断开文件传输连接，并对所述域控制器中的远程文件执行刷新、上传和下载中的至少一种操作；所述远程文件包括应用程序动态库文件、所述平台配置文件、日志文件和所述虚拟化运行环境文件中的至少一种；

35、所述文件传输模块和所述通信与数据交互层用于通过所述ftp客户端将所述部署对象传输至所述域控制器；根据与所述目标程序关联设置的完整性校验信息，对所述目标程序进行完整性校验；

36、其中，在所述完整性校验通过后，通过所述ssh客户端或者所述tcp客户端向所述域控制器发送加载指令，以使所述域控制器根据所述关联关系建立对应的虚拟化运行环境，并将所述目标程序和所述平台配置加载至对应的虚拟化运行环境；以及通过所述tcp客户端获取所述域控制器返回的加载结果，并将所述加载结果作为所述部署执行结果提供给所述业务逻辑层。

37、可选地，所述业务逻辑层包括监控管理模块，用于通过所述通信与数据交互层获取所述域控制器返回的运行数据，所述运行数据包括应用运行状态、处理器负载、内存占用量、设备温度、关键变量数据和列车网络拓扑数据中的至少一种；

38、根据所述运行数据确定所述待部署应用的运行情况、所述域控制器的系统资源使用情况、关键变量状态和列车网络状态中的至少一种；以及根据所确定的运行情况、系统资源使用情况、关键变量状态或者列车网络状态生成所述监视信息，并将所述监视信息提供给所述用户界面层。

39、可选地，所述用户界面层用于获取针对待观测变量的变量选择信息；

40、所述监控管理模块还用于根据所述变量选择信息和所述平台配置确定所述待观测变量对应的待部署应用；通过所述通信与数据交互层向所述域控制器发送对应于所述待观测变量的变量数据请求；以及根据所述域控制器响应于所述变量数据请求而返回的变量数据，生成所述待观测变量对应的监视信息。

41、可选地，所述平台配置文件包括分别对应于所述域控制器的cpu板卡和至少一个其他板卡的板卡配置数据；

42、所述通信与数据交互层用于将所述平台配置文件传输至所述cpu板卡，以使所述cpu板卡通过以太网用户数据报协议报文向所述至少一个其他板卡发送配置更新指令；

43、所述至少一个其他板卡用于响应于所述配置更新指令，解析所述平台配置文件中对应的板卡配置数据，并向所述cpu板卡返回配置更新结果；

44、所述cpu板卡用于汇总所述至少一个其他板卡返回的配置更新结果；以及所述通信与数据交互层用于获取所述cpu板卡汇总的配置更新结果，并将所述配置更新结果提供给所述业务逻辑层，以生成所述平台配置文件对应的部署执行结果。

45、根据本技术实施例的第二个方面，提供了一种面向域控制器的配置部署与监视方法，包括：

46、通过用户界面层获取待部署应用的应用需求和针对域控制器的配置需求，形成配置部署任务；

47、通过业务逻辑层根据所述配置部署任务以及所述待部署应用的运行特征，建立所述待部署应用、所述域控制器的虚拟化资源和平台配置之间的关联关系；

48、通过所述业务逻辑层基于所述关联关系生成供所述域控制器加载的部署对象，所述部署对象包括所述待部署应用对应的目标程序、虚拟化运行环境和平台配置；

49、通过通信与数据交互层提供的远程控制交互、文件交互和运行数据交互，将所述部署对象下发至所述域控制器，并获取所述域控制器返回的部署执行结果和运行数据；

50、通过所述业务逻辑层根据所述部署执行结果和所述运行数据生成监视信息，并通过所述用户界面层呈现所述配置部署任务的执行结果和所述监视信息。

51、根据本技术实施例的第三个方面，提供了一种车辆，包括：如前述实施例任一项所述的面向域控制器的配置部署与监视装置。

52、本技术实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

53、通过用户界面层获取待部署应用的应用需求和域控制器的配置需求，能够将分散的应用配置、资源配置和平台配置统一形成配置部署任务。业务逻辑层能够根据配置部署任务及待部署应用的运行特征，建立待部署应用、虚拟化资源和平台配置之间的关联关系，进而能够按照该关联关系生成包括目标程序、虚拟化运行环境和平台配置的部署对象。通信与数据交互层进一步将部署对象下发至域控制器，并将部署执行结果和运行数据反馈至业务逻辑层，以生成供用户界面层呈现的监视信息。采用上述方案，能够将应用需求获取、虚拟化资源规划、程序及配置生成、文件部署和运行监视组织为连续的闭环处理过程，从而降低应用软件与特定物理控制器之间的耦合程度，提高域控制器的配置部署效率和资源利用效率，并提高配置部署过程的一致性及可追溯性。