ওয়াচডগ টাইমার

১ · ওয়াচডগ টাইমার আসলে কী সমস্যার সমাধান করে

এমবেডেড ফার্মওয়্যার প্রায়ই সম্পূর্ণ unattended অবস্থায় চলে — বছরের পর বছর কোনো মানুষের হস্তক্ষেপ ছাড়াই (যেমন একটি রিমোট সেন্সর নোড, একটি ইন্ডাস্ট্রিয়াল কন্ট্রোলার)। যদি ফার্মওয়্যারে কোনো বাগের কারণে একটি অসীম লুপ, একটি ডেডলক (L30-এর প্রায়োরিটি ইনভার্সনের মতো), বা কোনো অপ্রত্যাশিত ক্র্যাশ ঘটে, তাহলে ডিভাইসটি চিরতরে "hang" অবস্থায় আটকে যেতে পারে — আর কেউ গিয়ে বাটন চেপে রিস্টার্ট করবে না।

ওয়াচডগ টাইমারWatchdog Timer (WDT)একটি স্বাধীন হার্ডওয়্যার কাউন্টডাউন টাইমার যা নিয়মিত "pet" না করা হলে চিপকে স্বয়ংক্রিয়ভাবে রিসেট করে। এই সমস্যার সমাধান — এটি একটি স্বাধীন হার্ডওয়্যার কাউন্টডাউন রেজিস্টার, সাধারণত CPU থেকে আলাদা একটি ক্লক সোর্স দিয়ে চালিত (যাতে CPU হ্যাং করলেও ওয়াচডগ নিজে চলতে থাকে)। ফার্মওয়্যারের দায়িত্ব হলো নিয়মিত বিরতিতে এই কাউন্টারকে "pet"/"kick" করা — অর্থাৎ এটিকে আবার তার সর্বোচ্চ রিলোড ভ্যালুতে ফিরিয়ে দেওয়া। যদি ফার্মওয়্যার হ্যাং করে যায় এবং pet() কল বন্ধ হয়ে যায়, কাউন্টার ক্রমাগত কমতে কমতে শূন্যে পৌঁছে যায় — আর ঠিক তখনই হার্ডওয়্যার স্বয়ংক্রিয়ভাবে পুরো চিপকে রিসেট করে দেয় (L07-এর রিসেট সোর্সগুলোর একটি)।

২ · কাউন্টডাউন, রিলোড ভ্যালু ও টাইমআউট

বাস্তবে WDT একটি রেজিস্টার হিসেবে বাস্তবায়িত হয় যা প্রতি ক্লক টিকে (বা প্রিস্কেলড টিকে — L18-এর টাইমার/ কাউন্টার ধারণার মতোই) ১ করে কমে। যখন ফার্মওয়্যার pet()/kick() কল করে, রেজিস্টারটি আবার তার সর্বোচ্চ "রিলোড ভ্যালু"-তে ফিরে যায়। রিলোড ভ্যালু ও ক্লক ফ্রিকোয়েন্সি একসাথে ওয়াচডগ টাইমআউট নির্ধারণ করে — এই টাইমআউট এমনভাবে বেছে নিতে হয় যেন স্বাভাবিক অপারেশনের সবচেয়ে ধীর ধাপও pet() কল করার আগেই শেষ হয়ে যায়, কিন্তু আবার এত বড় না হয় যে একটি প্রকৃত হ্যাং ঘণ্টার পর ঘণ্টা ধরে ধরা না পড়ে।

নিচের কোড সেলে একটি ওয়াচডগ সিমুলেট করা হয়েছে — প্রতিটি "টিক" এ কাউন্টার ১ কমে, এবং মেইন লুপ একটি নির্দিষ্ট বিরতিতে pet() কল করে। দুটি দৃশ্য তুলনা করা হয়েছে: একটি স্বাভাবিক মেইন লুপ (কখনো হ্যাং করে না) এবং একটি যা একটি নির্দিষ্ট টিকে হ্যাং করে যায় (তারপর আর কখনো pet() কল করে না)।

WDT_RELOAD = 100  # ওয়াচডগ কাউন্টার রিলোড ভ্যালু (সিমুলেটেড টিক ইউনিট)


def simulate_watchdog(total_ticks, pet_interval, hang_at_tick=None):
    """
    total_ticks  : সিমুলেশন সর্বোচ্চ কতো টিক চলবে
    pet_interval : মেইন লুপ স্বাভাবিক অবস্থায় প্রতি কত টিকে pet() কল করে
    hang_at_tick : কোন টিক থেকে মেইন লুপ হ্যাং করে যাবে (None মানে কখনো হ্যাং করে না)
    রিটার্ন করে (reset_occurred, reset_tick, log)
    """
    counter = WDT_RELOAD
    log = []
    for t in range(1, total_ticks + 1):
        hung = hang_at_tick is not None and t >= hang_at_tick

        counter -= 1  # হার্ডওয়্যার কাউন্টার প্রতি টিকে কমে
        if counter <= 0:
            log.append(f"tick {t:3d}: WDT_COUNTER = 0  ->  !! ওয়াচডগ রিসেট ট্রিগার হলো !!")
            return True, t, log

        if not hung and t % pet_interval == 0:
            counter = WDT_RELOAD
            log.append(f"tick {t:3d}: pet() কল হলো, WDT_COUNTER রিলোড -> {WDT_RELOAD}")

    return False, None, log


print("=== দৃশ্য ১: স্বাভাবিক (healthy) মেইন লুপ, নিয়মিত pet() কল, কখনো হ্যাং করে না ===")
reset1, tick1, log1 = simulate_watchdog(total_ticks=400, pet_interval=40)
for line in log1[:5]:
    print(" ", line)
print(f"  ... (মোট {len(log1)}টি pet() কল লগ হয়েছে)")
print(f"রিসেট ঘটলো? {reset1}")

print("\n=== দৃশ্য ২: tick 85-এ ফার্মওয়্যার হ্যাং করে গেলো (এরপর আর pet() কল হয় না) ===")
reset2, tick2, log2 = simulate_watchdog(total_ticks=400, pet_interval=40, hang_at_tick=85)
for line in log2:
    print(" ", line)
print(f"রিসেট ঘটলো? {reset2}, ঠিক কোন টিকে: {tick2}")