[發(fā)明專利]在用戶空間中建立線程之間的隊(duì)列

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811330977.4
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN111176855B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李博杰;崔天一;王子博;白巍;張霖濤
• 申請（專利權(quán)）人: 微軟技術(shù)許可有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F9/54
• 分類號: G06F9/54
• 代理公司: 北京世輝律師事務(wù)所 16093
• 代理人: 李崢宇

在本公開的實(shí)施例中，提出了在用戶空間中建立線程之間的隊(duì)列的方案。在第一應(yīng)用上創(chuàng)建第一線程并且在第二應(yīng)用上創(chuàng)建第二線程和第三線程之后，在操作系統(tǒng)的用戶空間中建立第一應(yīng)用與第二應(yīng)用之間的套接字連接。然后，在第一線程和第二線程之間建立第一隊(duì)列，并且在第一線程和第三線程之間建立不同的第二隊(duì)列。本公開的實(shí)施例通過針對每對線程分別建立單獨(dú)的隊(duì)列，能夠避免使用鎖共享同一隊(duì)列的情形。因此，根據(jù)本公開的實(shí)施例的無鎖隊(duì)列機(jī)制能夠顯著提升操作系統(tǒng)的性能。

背景技術(shù)

套接字(socket)是指運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)應(yīng)用之間的雙向通信連接的一個(gè)端點(diǎn)，其是支持TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)協(xié)議)的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元。套接字構(gòu)成一種抽象層，應(yīng)用通過套接字來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。套接字通常使用IP地址和端口號來進(jìn)行表示，發(fā)送應(yīng)用將數(shù)據(jù)發(fā)送給套接字，再通過網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動交給另一套接字，進(jìn)而發(fā)送給接收應(yīng)用。套接字是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中最廣泛使用的通信原語，其能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)程、線程以及主機(jī)之間的通信。

操作系統(tǒng)的核心是內(nèi)核(kernel)，其獨(dú)立于普通的應(yīng)用程序，可以訪問受保護(hù)的存儲器空間，其還具有訪問底層硬件設(shè)備的權(quán)限。為了保證內(nèi)核的安全，操作系統(tǒng)通常都強(qiáng)制用戶進(jìn)程不能直接操作內(nèi)核，具體的實(shí)現(xiàn)方式基本都是由操作系統(tǒng)將虛擬地址空間劃分為兩個(gè)部分，一部分為內(nèi)核空間，另一部分為用戶空間。內(nèi)核空間僅由內(nèi)核使用，而用戶空間可以由各個(gè)進(jìn)程使用。

操作系統(tǒng)通常在內(nèi)核空間中實(shí)現(xiàn)套接字連接，并設(shè)置需要并發(fā)保護(hù)的共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。套接字通常有以下三方面的功能：尋址、定位和連接到另一應(yīng)用；提供由文件描述符(FD)標(biāo)識的可靠且有序的通信信道；復(fù)用來自多個(gè)信道的事件，操作系統(tǒng)可以通知應(yīng)用哪個(gè)或哪些FD準(zhǔn)備好接收或發(fā)送，然后應(yīng)用可以準(zhǔn)備緩沖器并且發(fā)出接收或發(fā)送操作。

發(fā)明內(nèi)容

在本公開的實(shí)施例中，提出了在用戶空間中建立線程之間的隊(duì)列的方案。在第一應(yīng)用上創(chuàng)建第一線程并且在第二應(yīng)用上創(chuàng)建第二線程和第三線程之后，在操作系統(tǒng)的用戶空間中建立第一應(yīng)用與第二應(yīng)用之間的套接字連接。然后，在第一線程和第二線程之間建立第一隊(duì)列，并且在第一線程和第三線程之間建立不同的第二隊(duì)列。本公開的實(shí)施例通過針對每對線程分別建立單獨(dú)的隊(duì)列，能夠避免使用鎖共享同一隊(duì)列的情形。因此，根據(jù)本公開的實(shí)施例的無鎖隊(duì)列機(jī)制能夠顯著提升操作系統(tǒng)的性能。

提供發(fā)明內(nèi)容部分是為了以簡化的形式來介紹對概念的選擇，它們在下文的具體實(shí)施方式中將被進(jìn)一步描述。發(fā)明內(nèi)容部分無意標(biāo)識本公開的關(guān)鍵特征或主要特征，也無意限制本公開的范圍。

附圖說明

結(jié)合附圖并參考以下詳細(xì)說明，本公開各實(shí)施例的上述和其他特征、優(yōu)點(diǎn)及方面將變得更加明顯。在附圖中，相同或相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元素，其中：

圖1示出了其中可以實(shí)施本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的計(jì)算設(shè)備/服務(wù)器的框圖；

圖2示出了其中可以實(shí)施本公開的用于在用戶空間中建立點(diǎn)對點(diǎn)套接字連接的方法的流程圖；

圖3示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的在單個(gè)計(jì)算設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)套接字連接的架構(gòu)的示意圖；

圖4示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的在不同計(jì)算設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)套接字連接的方法的流程圖；

圖5示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的在不同計(jì)算設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)套接字連接的架構(gòu)的示意圖；

圖6A示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于建立套接字連接的狀態(tài)機(jī)的示意圖；

圖6B示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于關(guān)閉套接字連接的狀態(tài)機(jī)的示意圖；

圖7示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于在用戶空間中建立線程之間的隊(duì)列的方法的流程圖；

圖8A示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于在單個(gè)發(fā)送線程與多個(gè)接收線程之間建立隊(duì)列的架構(gòu)的示意圖；