[發明專利]基于多線程并行的完整性度量散列算法優化方法

有效

• 申請號: 201510518223.1
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN105159654B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 單征;趙榮彩;龐建明;李男;范超;蔡洪波;趙炳麟;王銀浩;龔雪容;蔡國明;薛飛;閆麗景;賈珣;徐曉燕;王洋;陳鵬;魏亮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍信息工程大學
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 張海青

本發明涉及一種基于多線程并行的完整性度量散列算法優化方法，具體為：1：將完整性度量散列算法劃分為Read線程和Update線程；初始化計數信號用于線程間的同步；2：Read線程以數據預取的方式將均勻分塊的待度量數據存入緩沖區數組，Update線程則是對寫入緩沖區數組的數據進行順序運算處理；3:在Read線程向緩沖區寫入數據時，之前設置的計數信號不斷累加，當緩沖區滿時停止寫入并等待Read線程操作；同時，Update線程對寫入緩沖區的數據順序處理，當緩沖區空時停止，等待Read線程，Read線程和Update線程根據計數信號之間的關系實現同步；本發明降低了度量時間,提高了度量效率。

(一)、技術領域：

本發明涉及一種完整性度量散列算法優化方法，特別是涉及一種基于多線程并行的完整性度量散列算法優化方法。

(二)、背景技術：

目前，可信計算技術不斷發展，完整性度量技術逐漸走向實用，但現有軟件可信度量在效率、開銷上還存在問題，度量工具的推廣與應用仍受到其自身性能瓶頸的制約。對現有度量方法分析可知，影響度量性能的關鍵是度量算法的實現，在度量過程中多采用散列算法作為度量算法。

并行計算(Parallel Computting)是計算機科學中的重要研究內容，它是在串行計算(Sequential Computing)的基礎上演變而來的。并行計算為解決單處理機性能瓶頸提供了一種較好的方法。

利用并行計算求解計算問題，通常基于以下考慮：將計算任務分解成多個子任務，有助于同時解決；在同一時間，由不同的執行部件同時執行多個子任務；多計算資源下解決問題的耗時要少于單個計算資源下的耗時。隨著多核技術的發展，多核結構產品逐漸成為市場主流，在同一處理器中集成兩個或多個完整的計算內核稱為多核處理器，多核處理器的多個計算內核可以并行的執行指令，提高了并行計算的能力。利用多核技術，實現了線程級并行(thread level parallelism,TLP)、存儲級并行(memory level parallelism,MLP)及數據級并行(data level parallelism,DLP)。

1)線程級并行

線程(thread)是在操作系統調度過程中比進程(process)更小的可調度執行單元。傳統的進程只包含一個執行序列，從頭到尾都是一個順序執行的邏輯路徑，所以，也可以稱為是單線程的。線程可以理解為一種輕量級進程，是程序執行流的最小單元。在應用程序中使用多線程技術，每個線程都執行一個獨立的邏輯路徑，可以將冗長的或非常耗時的任務分解開來。

線程間是相互獨立又相互依賴的。使用多線程編程模型編程就是把進程的任務劃分為執行的線程，每個線程為一個順序執行的單控制流，而所有線程都是并發、并行且是異步執行的。

多線程具有以下優點：

(1)線程創建代價小；

(2)同一進程的不同線程共享同一地址空間；

(3)多線程可以充分利用多核處理器；

(4)線程之間的切換比進程之間的切換代價小；

(5)響應速度快。

但是多線程在帶來方便的同時也存在一定的弊端：

(1)線程間的同步所導致的計算負荷以及調度開銷；

(2)多線程編程規則復雜，需避免死鎖、競爭和優先級倒置；

(3)多線程程序難于調試。

在單處理器系統上，在一個時間段內多線程都處于啟動運行到運行完畢之間的狀態，且各線程都在同一個處理機上運行，但在任一時間點只有一條線程在處理機上運行即并發。

在多核處理器系統上，在同一時間點多線程分別在不同處理核心上執行，真正意義上實現了并行即線程級并行。