[發(fā)明專利]一種多核CPU加載Linux操作系統(tǒng)的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010244460.0
• 申請(qǐng)日: 2010-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN101901159A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李弘博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/445
• 分類號(hào): G06F9/445;G06F15/16
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及采用Linux操作系統(tǒng)的多核CPU領(lǐng)域，特別涉及一種多核CPU加載Linux操作系統(tǒng)的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前多核CPU的應(yīng)用越來越廣泛，與傳統(tǒng)的單核CPU相比，多核CPU具有更強(qiáng)的并行處理能力、更高的計(jì)算密度和更低的功耗。在這種架構(gòu)中，多核CPU運(yùn)行操作系統(tǒng)的單一副本，共享高速緩存、內(nèi)存、I/O總線等資源。

目前Linux操作系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式主要有三種：非對(duì)稱多處理(AMP，Asymmetric?multiprocessing)、對(duì)稱多處理(SMP，Symmetric?multiprocessing)、混合多處理(BMP，Bound?multiprocessing)。非對(duì)稱多處理的方式中，每個(gè)CPU內(nèi)核運(yùn)行一個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)或同一操作系統(tǒng)的拷貝。對(duì)稱多處理的方式中，由一個(gè)操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理所有的CPU內(nèi)核，進(jìn)程并不與某一個(gè)特定內(nèi)核相綁定。混合多處理的方式基于對(duì)稱多處理，由一個(gè)操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理所有的CPU內(nèi)核，但是進(jìn)程可以與某一個(gè)特定內(nèi)核相綁定。

這三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。非對(duì)稱多處理主要用于傳統(tǒng)的單核CPU運(yùn)行環(huán)境，一個(gè)進(jìn)程總是運(yùn)行在同一個(gè)內(nèi)核中，在多核CPU上，容易導(dǎo)致一個(gè)內(nèi)核要么沒有被充分利用，要么被利用過度。對(duì)稱多處理由操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，在多核之間合理分配資源，使負(fù)載能夠均勻地分配到所有內(nèi)核之上，但可能導(dǎo)致一部分系統(tǒng)資源浪費(fèi)在頻繁的進(jìn)程切換之上。混合多處理吸取了前兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，在以對(duì)稱多處理方式運(yùn)行的Linux操作系統(tǒng)上，通過進(jìn)程綁定可以使進(jìn)程只能運(yùn)行在同一個(gè)內(nèi)核中。

本發(fā)明的發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)：在采用多核CPU的領(lǐng)域，通常將多核劃分為控制CPU和數(shù)據(jù)CPU。控制CPU是在多個(gè)CPU以SMP或BMP方式運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)時(shí)，用于處理較復(fù)雜的業(yè)務(wù)，并控制、維護(hù)、管理整個(gè)操作系統(tǒng)的CPU。控制CPU運(yùn)行有關(guān)系統(tǒng)管理方面的進(jìn)程，支持完整的Linux操作系統(tǒng)，能夠處理所有復(fù)雜的業(yè)務(wù)，但性能較差。數(shù)據(jù)CPU只專注于數(shù)據(jù)處理，注重的是處理的性能，要求一定時(shí)間內(nèi)處理盡可能多的業(yè)務(wù)，往往只運(yùn)行一個(gè)任務(wù)。故而對(duì)于某些注重性能的數(shù)據(jù)處理，需要放到數(shù)據(jù)核上去執(zhí)行。這就對(duì)Linux操作系統(tǒng)在多核CPU上的加載提出了兩點(diǎn)要求：

1)所有內(nèi)核之間共享內(nèi)存、全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、API等資源；

2)控制CPU、數(shù)據(jù)CPU之間不能相互干擾。

上述要求1)可通過SMP方式實(shí)現(xiàn)。上述要求2)理論上可通過BMP方式實(shí)現(xiàn)，即采用進(jìn)程與CPU綁定的方式，但利用這種BMP的方式實(shí)現(xiàn)時(shí)需要將所有的進(jìn)程一一和CPU進(jìn)行綁定，這樣操作起來十分繁瑣、復(fù)雜，維護(hù)起來也十分困難，且降低了系統(tǒng)的可維護(hù)性、可移植性、和可用性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的多核CPU加載Linux操作系統(tǒng)的方法，該方法使得控制核和數(shù)據(jù)核之間不會(huì)相互影響，且無需將所有的進(jìn)程一一與CPU進(jìn)行綁定。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多核CPU加載Linux操作系統(tǒng)的方法，所述多核CPU包括：至少一個(gè)控制核和至少一個(gè)數(shù)據(jù)核，其中，包括如下步驟：

步驟A，所述至少一個(gè)控制核中的一個(gè)作為主核加載Linux操作系統(tǒng)，并在初始化過程中，喚醒所有從核，使所有從核進(jìn)入預(yù)定的死循環(huán)狀態(tài)；

步驟B，所述主核設(shè)置CPU位圖，所述CPU位圖中只包括控制核；

步驟C，所述主核執(zhí)行Linux操作系統(tǒng)的對(duì)稱多處理初始化，并當(dāng)所述CPU位圖中包括除所述主核外的其它控制核時(shí)，按照對(duì)稱多處理的方式對(duì)所述除主核外的其它控制核進(jìn)行二次喚醒；

步驟D，所述主核使所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)核中的每個(gè)進(jìn)入各自的入口函數(shù)。

優(yōu)選地，所述的方法，其中，所述步驟C之后，所述步驟D之前還包括：

所述主核分配內(nèi)存空間，所述內(nèi)存空間用于作為所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)核的堆棧和全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)；

所述主核分別配置所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)核中每個(gè)數(shù)據(jù)核的堆棧指針、全局?jǐn)?shù)據(jù)指針和入口函數(shù)。

優(yōu)選地，所述的方法，其中，所述步驟D之后，還包括：

步驟E，所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)核中的每個(gè)數(shù)據(jù)核加載預(yù)定的業(yè)務(wù)處理進(jìn)程。

優(yōu)選地，所述的方法，其中，所述步驟D之后，所述步驟E之前，還包括：

所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)核中的每個(gè)數(shù)據(jù)核分別進(jìn)入各自的入口函數(shù)，并在進(jìn)入各自的入口函數(shù)后，配置本核的中斷、快速重編址緩沖器、和/或異常處理函數(shù)。