[發(fā)明專利]一種基于多核平臺的多任務(wù)開發(fā)模型及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811080482.0
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109189580B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅佳;許澤文
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢虹旭信息技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F9/54
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 黃瑞棠

1.一種基于多核平臺的多任務(wù)開發(fā)模型，

多任務(wù)開發(fā)模型包括任務(wù)管理模塊(10)、消息管理模塊(20)、內(nèi)存管理模塊(30)、定時器管理模塊(40)和業(yè)務(wù)層(50)；

其交互關(guān)系是：

任務(wù)管理模塊(10)分別與消息管理模塊(20)、內(nèi)存管理模塊(30)和業(yè)務(wù)層(50)交互；

任務(wù)管理模塊(10)、定時器管理模塊(40)和消息管理模塊(20)依次循環(huán)交互；

所述的任務(wù)管理模塊(10)的工作流程如下：

a、開始(100)

開始啟動任務(wù)管理模塊(10)時，需提前進(jìn)行靜態(tài)任務(wù)的注冊和基本的初始化工作，該部分由業(yè)務(wù)層(50)完成；

b、整合業(yè)務(wù)層靜態(tài)任務(wù)(101)

業(yè)務(wù)層50根據(jù)任務(wù)管理模塊(10)提供的任務(wù)注冊接口提交任務(wù)，任務(wù)管理模塊(10)根據(jù)給定的參數(shù)進(jìn)行分類梳理；

c、生產(chǎn)線初始化(102)

任務(wù)管理模塊(10)根據(jù)整體的任務(wù)規(guī)劃，確定各個生產(chǎn)線的多種重要屬性：所掛載的任務(wù)數(shù)、任務(wù)入口、生產(chǎn)線條數(shù)和生產(chǎn)線CPU親和性，完成生產(chǎn)線消息隊列的初始化；所述的生產(chǎn)線指線程；

d、生產(chǎn)線執(zhí)行(103)

開啟生產(chǎn)線，從自身消息隊列中獲取消息提供各個任務(wù)進(jìn)行消費(fèi)，消息類型分為基礎(chǔ)消息類型和業(yè)務(wù)層(50)自定義消息類型，前者用于任務(wù)狀態(tài)的管理，后者由業(yè)務(wù)層自定義；

e、監(jiān)聽業(yè)務(wù)層動態(tài)任務(wù)(104)

業(yè)務(wù)層(50)存在提交臨時任務(wù)的可能，任務(wù)管理模塊(10)提供接收該類任務(wù)的機(jī)制；

所述的消息管理模塊(20)的工作流程如下：

A、接收業(yè)務(wù)層發(fā)消息指令(200)

業(yè)務(wù)層任務(wù)之間通過消息交互，各生產(chǎn)線維護(hù)自身的消息鏈；

B、獲取發(fā)消息資源鎖(201)

多個任務(wù)可以同時向某個任務(wù)發(fā)送消息申請，但只有在獲得權(quán)限后才能繼續(xù)執(zhí)行，未獲得權(quán)限的任務(wù)阻塞；

C、消息預(yù)備容器裝載消息(202)

預(yù)備容器存儲最新接收的消息，其容量可配置設(shè)定；

D、判斷檢查消息預(yù)備容器是否已滿(203)

否則，釋放發(fā)消息資源鎖(204)，即當(dāng)前獲得資源鎖的任務(wù)將權(quán)限轉(zhuǎn)讓給其他消息發(fā)送方，再跳轉(zhuǎn)到步驟A；

是則，依次為：

消息預(yù)備容器轉(zhuǎn)變?yōu)橄M(fèi)容器(205)，即預(yù)備容器已滿時轉(zhuǎn)變?nèi)萜鲗傩詾橄M(fèi)屬性，該類消息急需處理；

生產(chǎn)線接收消費(fèi)消息(206)，即生產(chǎn)線從消費(fèi)容器中批量接收消息，同時將消費(fèi)容器改為預(yù)備屬性；

根據(jù)消息類型選擇任務(wù)消費(fèi)消息(207)，即生產(chǎn)線根據(jù)消息的類型選擇相應(yīng)的任務(wù)進(jìn)行處理；

所述的內(nèi)存管理模塊(30)的工作流程如下：

Ⅰ、讀取內(nèi)存配置(300)

從配置文件中讀取各級內(nèi)存池的大小、頁面數(shù)、安全間隔、安全檢測策略和拓展策略；

Ⅱ、內(nèi)存池初始化(301)

根據(jù)確定的內(nèi)存管理參數(shù)，創(chuàng)建各級內(nèi)存池；

Ⅲ、內(nèi)存操作申請(302)

接收業(yè)務(wù)層(50)的內(nèi)存資源申請，提供內(nèi)存資源和回收內(nèi)存資源，業(yè)務(wù)層(50)中多任務(wù)可以同時提交申請；

分別為分配內(nèi)存和釋放內(nèi)存，并行執(zhí)行；

其一、分配內(nèi)存

子步驟A、確定內(nèi)存池級別(303)，即根據(jù)業(yè)務(wù)層申請的內(nèi)存大小確定目標(biāo)內(nèi)存池；

Ⅳ、獲取目標(biāo)內(nèi)存池權(quán)限(305)，即同一內(nèi)存池，同一時刻只能有一個任務(wù)獲取到內(nèi)存池操作權(quán)限，不同的內(nèi)存池之間可并行進(jìn)行；

子步驟(B)、判斷內(nèi)存池資源檢查是否存在資源(306)，是則進(jìn)入子步驟D，否則進(jìn)入子步驟C；

子步驟C、內(nèi)存池拓展(307)；

子步驟D、分配內(nèi)存(308)；

Ⅴ、釋放內(nèi)存池權(quán)限(310)，即解除對內(nèi)存池的鎖定狀態(tài)，便于其他內(nèi)存申請操作執(zhí)行；再跳轉(zhuǎn)到步驟Ⅲ；

其二、釋放內(nèi)存

子步驟a、安全檢查(304)，即業(yè)務(wù)層釋放內(nèi)存資源時，對內(nèi)存塊進(jìn)行檢查是否存在異常操作；

Ⅳ、獲取目標(biāo)內(nèi)存池權(quán)限(305)，即同一內(nèi)存池，同一時刻只能有一個任務(wù)獲取到內(nèi)存池操作權(quán)限，不同的內(nèi)存池之間可并行進(jìn)行；

子步驟b、回收內(nèi)存(309)，即將內(nèi)存資源釋放到內(nèi)存池中；

Ⅴ、釋放內(nèi)存池權(quán)限(310)，即解除對內(nèi)存池的鎖定狀態(tài)，便于其他內(nèi)存申請操作執(zhí)行；再跳轉(zhuǎn)到步驟Ⅲ；

所述的定時器管理模塊(40)的工作流程如下：

ⅰ、定時器模塊初始化(400)

以模型定時器為基礎(chǔ)創(chuàng)建用戶層時鐘，初始化定時器管理模塊，根據(jù)定時器超時長度進(jìn)行多級別管理，每個級別相鄰節(jié)點間的時間跨度不一樣，最低級節(jié)點時間跨度為1s；

ⅱ、分別為：

或定時器申請(401)，即接受業(yè)務(wù)層的定時器申請；

創(chuàng)建定時器(402)，即根據(jù)業(yè)務(wù)層申請的超時長度，創(chuàng)建定時器并根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行時間掛載到相應(yīng)的定時器鏈表中，再繼續(xù)定時器申請(401)；

或掃描定時器(403)，即根據(jù)用戶面時鐘，對最低級定時器當(dāng)前節(jié)點的定時器鏈進(jìn)行逐個掃描，掃描完畢，高級的定時器隨著時間的變遷，剩余超時時間逐漸減少，需將更高級的定時器調(diào)整到低級定時器鏈表中，并開始對最低級定時器開始新一輪掃描；

創(chuàng)建超時消息(404)，即最低級定時器鏈表中，被掃描到定時器均為超時定時器，創(chuàng)建業(yè)務(wù)層的超時消息發(fā)送到目標(biāo)任務(wù)的消息隊列中，隨即進(jìn)入接收業(yè)務(wù)層發(fā)消息指令(200)過程中；再繼續(xù)掃描定時器(403)；

所述的業(yè)務(wù)層(50)的工作流程如下：

α、初始化(500)

業(yè)務(wù)層為該模型中自主性最大的模塊，用戶根據(jù)自身業(yè)務(wù)需求制定初始化流程，其中固定部分為通過任務(wù)管理模塊提供的接口執(zhí)行讀取內(nèi)存配置(300)、內(nèi)存池初始化(301)及定時器模塊初始化(400)；

β、任務(wù)注冊(501)

業(yè)務(wù)層根據(jù)自身的需求制定不同的任務(wù)，并調(diào)用任務(wù)管理模塊提供的接口進(jìn)行任務(wù)注冊，隨即任務(wù)管理模塊通過整合業(yè)務(wù)層靜態(tài)任務(wù)(101)和監(jiān)聽業(yè)務(wù)層動態(tài)任務(wù)(104)過程接受業(yè)務(wù)層任務(wù)；

γ、業(yè)務(wù)層執(zhí)行(502)

業(yè)務(wù)層根據(jù)自身業(yè)務(wù)需求開展業(yè)務(wù)，具體業(yè)務(wù)可由各個任務(wù)項完成。

2.基于權(quán)利要求1所述開發(fā)模型的開發(fā)方法，其特征在于：

①業(yè)務(wù)層(50)通過任務(wù)管理模塊(10)提供的接口，對內(nèi)存管理模塊(30)和定時器管理模塊(40)進(jìn)行初始化，即內(nèi)存池集合的創(chuàng)建以及定時器管理結(jié)構(gòu)的初始化；

同時，業(yè)務(wù)層(50)根據(jù)開發(fā)需求制定任務(wù)塊，并在任務(wù)管理模塊(10)中進(jìn)行注冊，任務(wù)注冊時需指定待掛載的生產(chǎn)線及用于生產(chǎn)線綁定的CPU邏輯核編號；

②任務(wù)管理模塊(10)對所有的生產(chǎn)線進(jìn)行初始化，同時利用消息管理模塊(20)為生產(chǎn)線創(chuàng)建獨立的消息隊列資源；隨后啟動所有的生產(chǎn)線，從消息隊列獲取消費(fèi)消息供任務(wù)消費(fèi)，同時根據(jù)配置保證每條生產(chǎn)線在獨立的邏輯核上運(yùn)行；

③消息管理模塊(20)對任務(wù)之間的交互進(jìn)行管理，任務(wù)之間均可以通過消息管理模塊(20)進(jìn)行消息的發(fā)送，發(fā)送的消息將首先裝載到目標(biāo)任務(wù)的預(yù)備消息容器中，預(yù)備容器已滿的情況下轉(zhuǎn)變屬性為消費(fèi)容器，從而經(jīng)步驟②中的生產(chǎn)線進(jìn)行消費(fèi)；

不同生產(chǎn)線消費(fèi)自身消息時可以并行執(zhí)行，但向某個任務(wù)發(fā)送消息時，只能有一個任務(wù)獲取發(fā)送權(quán)限，其他任務(wù)阻塞；

④內(nèi)存管理模塊(30)通過不同大小的內(nèi)存池集合，為生產(chǎn)線上的所有任務(wù)提供內(nèi)存資源；指定大小的內(nèi)存池，在同一時間只能有一個任務(wù)獲得其權(quán)限，對其進(jìn)行操作，其他任務(wù)阻塞；對于不同的內(nèi)存集合之間，則可以并行操作；

⑤定時器管理模塊(40)通過任務(wù)管理模塊(10)，為所有任務(wù)提供定時器創(chuàng)建接口，并對定時器進(jìn)行分級管理，循環(huán)掃描，高級向低級不斷遷移的方式，及時地產(chǎn)生超時消息，通過步驟③提供給步驟②進(jìn)行消費(fèi)。