تایمر نگهبان (WDT) چیست؟

آیا کامپیوتر شما گاهی اوقات هنگ می‌کند؟ با تایمر نگهبان خداحافظی کنید!

سلام دوستان عزیز!

همه ما این تجربه رو داشتیم که کامپیوتر یا گوشی موبایلمون یهو قفل کنه و دیگه به هیچ فرمانی جواب نده. این اتفاق میتونه خیلی آزاردهنده باشه، مخصوصا وقتی که داریم روی یه کار مهم کار می‌کنیم. اما خبر خوب اینه که یه راه حل خیلی جالب برای جلوگیری از این مشکل وجود داره: تایمر نگهبان یا Watchdog Timer (WDT).

تایمر نگهبان یه جور سیستم اتوماتیک هست که وظیفه‌اش اینه که مراقب باشه پردازنده (CPU) دستگاه شما به درستی کار کنه. اگه پردازنده به هر دلیلی (مثلا به خاطر یه باگ نرم‌افزاری) از کار بیفته و دیگه نتونه دستورات رو اجرا کنه، تایمر نگهبان وارد عمل میشه و سیستم رو ریستارت می‌کنه. این کار باعث میشه که مشکل حل بشه و دستگاه دوباره به حالت عادی برگرده.

تایمر نگهبان چطوری کار می‌کنه؟

تصور کنید که یه نفر رو استخدام کردید که هر روز ساعت ۹ صبح بهتون زنگ بزنه. اگه اون شخص سر ساعت بهتون زنگ نزنه، شما میفهمید که یه مشکلی پیش اومده و باید یه کاری انجام بدید. تایمر نگهبان هم تقریبا همینطوری کار می‌کنه.

تایمر نگهبان یه شمارنده (counter) داره که به طور مداوم داره میشمره. پردازنده باید به طور دوره‌ای این شمارنده رو ریست کنه. اگه پردازنده نتونه این کار رو انجام بده (یعنی به هر دلیلی از کار افتاده باشه)، تایمر نگهبان به یه حد مشخص میرسه و سیستم رو ریست می‌کنه.

کاربردهای تایمر نگهبان

تایمر نگهبان در خیلی از دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف استفاده میشه، از جمله:

• کامپیوترها و سرورها
• سیستم‌های کنترل صنعتی
• دستگاه‌های پزشکی
• خودروها
• دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT)

در واقع، هر جایی که نیاز باشه یه سیستم به طور مداوم و بدون وقفه کار کنه، میتونیم از تایمر نگهبان استفاده کنیم تا از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری کنیم.

مزایای استفاده از تایمر نگهبان

استفاده از تایمر نگهبان مزایای زیادی داره، از جمله:

• افزایش پایداری و قابلیت اطمینان سیستم
• کاهش زمان توقف (downtime)
• بهبود تجربه کاربری
• جلوگیری از آسیب دیدن سخت افزار

انواع تایمر نگهبان

تایمرهای نگهبان در انواع مختلفی وجود دارند، اما به طور کلی میتونیم اونها رو به دو دسته اصلی تقسیم کنیم:

• تایمرهای نگهبان سخت افزاری: این نوع تایمرها به صورت یک مدار الکترونیکی جداگانه روی مادربرد یا میکروکنترلر قرار دارند.
• تایمرهای نگهبان نرم افزاری: این نوع تایمرها با استفاده از کدهای نرم افزاری پیاده سازی میشن.

تایمرهای نگهبان سخت افزاری معمولا قابل اعتمادتر هستند، چون به طور مستقل از پردازنده کار می‌کنند. اما تایمرهای نگهبان نرم افزاری هم میتونن در خیلی از موارد مفید باشند، مخصوصا اگه امکان استفاده از تایمر نگهبان سخت افزاری وجود نداشته باشه.

تنظیمات تایمر نگهبان

تنظیمات تایمر نگهبان معمولا شامل موارد زیر میشه:

• مدت زمان (timeout): این مقدار تعیین می‌کنه که پردازنده چقدر زمان داره تا شمارنده رو ریست کنه.
• عملیات ریست: این تنظیمات مشخص می‌کنه که وقتی تایمر نگهبان فعال میشه، چه اتفاقی بیفته (مثلا ریستارت سیستم).

تنظیمات تایمر نگهبان باید با دقت انجام بشه. اگه مدت زمان خیلی کوتاه باشه، ممکنه سیستم به طور مکرر و بدون دلیل ریستارت بشه. و اگه مدت زمان خیلی طولانی باشه، ممکنه تایمر نگهبان نتونه به موقع عمل کنه و سیستم برای مدت طولانی هنگ کنه.

جدول مقایسه تایمر نگهبان سخت‌افزاری و نرم‌افزاری

ویژگی	تایمر نگهبان سخت‌افزاری	تایمر نگهبان نرم‌افزاری
قابلیت اطمینان	بالا	متوسط
استقلال از پردازنده	بله	خیر
پیاده‌سازی	پیچیده تر	ساده تر
هزینه	بیشتر	کمتر

کد نمونه (مثال):

این یک تکه کد ساده C++ است که نحوه استفاده از یک таймер نگهبان نرم افزاری را نشان می‌دهد (توجه: این فقط یک مثال ساده است و ممکن است نیاز به تنظیمات خاص برای سیستم شما داشته باشد):

#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <atomic>

std::atomic<bool> keep_running(true);

void watchdog_timer(int timeout_seconds) {
  while (keep_running) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(timeout_seconds));
    std::cout << "تایمر نگهبان فعال شد! سیستم در حال ریستارت..." << std::endl;
    // اینجا کدی برای ریستارت سیستم قرار دهید (بسته به سیستم عامل متفاوت است)
    // در یک سیستم واقعی، این می‌تواند فراخوانی توابع خاص سیستم عامل باشد.
    keep_running = false; // برای متوقف کردن حلقه پس از یک بار اجرای ریستارت (فقط برای این مثال)
  }
}

void process_function() {
  while (keep_running) {
    std::cout << "پردازش در حال انجام..." << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));

    // شبیه سازی یک خطا که باعث هنگ کردن پردازش می‌شود
    if (rand() % 10 == 0) {
      std::cout << "خطا! پردازش هنگ کرد." << std::endl;
      while(true){} // حلقه بی پایان برای شبیه سازی هنگ
    }
  }
}


int main() {
  std::thread watchdog_thread(watchdog_timer, 5); // تایمر نگهبان با زمان 5 ثانیه
  std::thread process_thread(process_function);

  watchdog_thread.join();
  process_thread.join();

  return 0;
}
    

این مثال نشان می‌دهد که چگونه یک نخ (thread) جداگانه را برای اجرای تایمر نگهبان ایجاد کنیم. نخ اصلی (process_thread) کارهایی را انجام می‌دهد و احتمال دارد دچار مشکل شود. اگر نخ اصلی در مدت زمان مشخص (5 ثانیه) ریست نشود، تایمر نگهبان فعال شده و پیام ریستارت را چاپ می‌کند. توجه داشته باشید که ریستارت واقعی سیستم نیازمند استفاده از توابع خاص سیستم عامل است که در این مثال ارائه نشده است.

جمع بندی

تایمر نگهبان یه ابزار خیلی ارزشمند برای افزایش پایداری و قابلیت اطمینان سیستم‌هاست. اگه شما هم میخواید مطمئن بشید که دستگاه‌هاتون به طور مداوم و بدون وقفه کار می‌کنند، حتما از تایمر نگهبان استفاده کنید. اميداورم اين آموزش براتون موثر واقع شود.

کلمات کلیدی

تایمر نگهبان، WDT، پایداری سیستم، ریستارت اتوماتیک، قابلیت اطمینان، سیستم‌های نهفته، جلوگیری از هنگ، پردازنده، CPU، سخت‌افزار، نرم‌افزار

تایمر نگهبان دقیقا چه کار می‌کند؟

تایمر نگهبان به طور مداوم کارکرد پردازنده را بررسی می‌کند و در صورت بروز مشکل (مانند هنگ کردن)، سیستم را ریستارت می‌کند تا از کار افتادن کامل آن جلوگیری کند.

چه زمانی باید از تایمر نگهبان استفاده کنم؟

هر زمان که نیاز به پایداری و قابلیت اطمینان بالای یک سیستم باشد، استفاده از تایمر نگهبان توصیه می‌شود. این موضوع به ویژه در سیستم‌های حیاتی که نباید از کار بیفتند، اهمیت زیادی دارد.

آیا تایمر نگهبان مشکلاتی هم دارد؟

تنظیم نادرست تایمر نگهبان می‌تواند منجر به ریستارت‌های غیرضروری سیستم شود. بنابراین، تنظیم دقیق مدت زمان و سایر پارامترها اهمیت دارد.

چطور میتونم تایمر نگهبان رو فعال کنم؟

روش فعال کردن تایمر نگهبان بسته به نوع سیستم و سخت افزار متفاوت است. معمولا این کار از طریق تنظیمات BIOS، سیستم عامل یا کدهای برنامه نویسی قابل انجام است.

اگر تایمر نگهبان به درستی کار نکند، چه اتفاقی می‌افتد؟

اگر تایمر نگهبان به درستی تنظیم نشده باشد، ممکن است سیستم به موقع ریستارت نشود و هنگامی که سیستم با مشکل روبرو می‌شود، قادر به بازیابی نباشد. بنابراین تنظیمات تایمرنگهبان حیاتی است.

مخفف Watchdog Timer چیست؟

مخفف Watchdog Timer کلمه WDT می باشد.

WDT مخفف چیست؟

WDT مخفف Watchdog Timer می باشد.

کلمه WDT مخفف چیست؟

وقتی به WDT به عنوان مخفف Watchdog Timer اشاره می کنیم، منظور این است که WDT با گرفتن حروف اولیه هر کلمه مهم در Watchdog Timer تشکیل می شود. این فرآیند عبارت اصلی را به شکلی کوتاه تر و قابل مدیریت تر فشرده می کند و در عین حال معنای اصلی خود را حفظ می کند. بر اساس این تعریف، WDT مخفف Watchdog Timer است.