[發明專利]一種基于嵌入式操作系統的MPI實現系統和方法

在審

• 申請號: 201710930198.7
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107748700A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 汪艷紅
• 申請（專利權）人: 北京東土科技股份有限公司
• 主分類號: G06F9/54
• 分類號: G06F9/54
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

本發明涉及通信領域，尤其涉及一種基于嵌入式操作系統的MPI實現系統和方法。

背景技術

MPI基礎性研究對于嵌入式計算機通信領域具有重大的意義，但是目前對于MPI的具體實現的研究并不多，在當前的計算機通信的具體運算方面，例如針對規模龐大、運算復雜的應用，現基本采用如下處理方式：采用性能更高的處理器設備，使用多線程并行處理方式，和/或優化算法或更換高級算法。

現有各種處理方式，都存在一定的不足或缺陷，其具體的體現如下：處理器設備的更新換代速度，遠趕不上現實社會的需求變化，更何況處理器的更新換代會受制造工藝、設備功耗、結構設計等各方面影響，性能提升會受制約。采用多線程編程技術，充分利用現代硬件處理能力，縮短運算時間。但單臺處理器上，受處理器實際物理核數量限制，未必線程越多，性能提升越大。只有線程數量與實際核數一致，整體運算性能最佳。未必所有算法都可以優化，優化效果未必明顯。研究高級算法需要時間，與實際應用未必相符。

可見，現有技術中存在如下技術問題：大型的應用程序在運行時，對處理器設備的的硬件要求較高，且應用程序對應的任務數量如果大于處理器實際的物理核數時，必須分時處理，這樣應用程序的運行耗時就會較長。

發明內容

為了現有技術中存在的上述技術問題，本發明實施例提供了一種基于嵌入式操作系統的MPI實現系統和方法，可將規模龐大、運算復雜的計算，按照特定算法，將計算過程分為多段，通過MPI將其中的一段或多段分發至多個MPI運行節點(每個節點可以是一獨立計算機)單獨計算，計算結果由MPI統一呈現。分發和結果匯總由MPI自動完成，無需人為干預。與現有技術相比，基于嵌入式操作系統的MPI實現系統和方法降低了對計算機的處理器的硬件要求，支持多線程并發處理，且提高了應用程序的運行速度，并且擴展性好。

第一方面，本發明一實施例提供了一種基于嵌入式操作系統的MPI實現系統，所述通信系統包括：

應用層、MPI層和操作系統層；所述應用層的MPI應用程序是分配在一個或多個MPI節點的應用程序；所述MPI層包括、進程處理模塊、基礎功能庫和供所述MPI應用程序調用的MPI API接口；

所述進程處理模塊，用于接收用戶調用所述MPI應用程序的命令；

所述進程處理模塊，還用于根據所述命令，啟動所述應用程序，并通過所述基礎功能庫調用所述操作系統層的嵌入式實時操作系統的服務功能，控制所述一個或多個MPI節點執行并完成各自節點上的MPI應用程序對應的子任務。

可選的，所述進程處理模塊具體包括：

運行在所述一個或多個MPI節點中的每個MPI節點上的進程啟動器、服務器、子進程啟動器和進程管理器；

所述一個或多個MPI節點中任一節點中的進程啟動器，用于根據接收到的用戶調用應用層的MPI應用程序的命令，向所述每個MPI節點的服務器發出服務連接請求并建立與所述MPI每個節點上的服務器之間的通信連接；

所述每個MPI節點上的服務器，用于根據接收到的所述服務連接請求，調出對應節點上的子進程啟動器；

所述每個MPI節點上的子進程啟動器，用于調出與對應節點上的進程管理器；

所述每個MPI節點上的進程管理器，用于啟動自身節點上的MPI應用程序對應的子任務，并通過所述基礎功能庫調用操作系統層嵌入式實時操作系統的服務功能，控制自身所在的MPI節點執行并完成自身節點上的MPI應用程序對應的子任務。

可選的，所述每個MPI節點上的服務器，具體用于：

在所述進程啟動器與所述MPI每個節點上的服務器之間建立通信連接后，根據接收到的所述服務連接請求，接收所述進程啟動器發送的所述MPI應用程序的參數；

所述每個MPI節點上的服務器調出所述MPI中的子進程啟動器并將所述MPI應用程序的參數發送至與自身對應的子進程啟動器。

可選的，所述接收到的用戶調用應用層的MPI應用程序的命令的進程管理器，用于匯總所述每個MPI節點上的子任務的執行結果并獲得所述MPI應用程序的運行結果。

可選的，所述每個MPI節點上的進程管理器，具體用于：

創建自身所在的MPI節點上的子任務的進程，該進程直接調用所述嵌入式實時操作系統的服務功能或者該進程通過MPI API接口調用所述嵌入式實時操作系統上的所述基礎功能庫的服務功能，從而完成該節點上的MPI應用程序對應的子任務。

可選的，該進程通過MPI API接口調用所述嵌入式實時操作系統上的所述基礎功能庫的服務功能，包括：