[發明專利]高速共享內存數據收發系統

有效

• 申請號: 201910094577.6
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109933438B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 李鵬;孫學
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: G06F9/54
• 分類號: G06F9/54;G06F12/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 古波

本發明提出一種高速共享內存數據收發系統，旨在提供更加高效的共享內存收發控制機制。本發明通過下述技術方案予以實現：發送邏輯控制單元內的配置信息注冊器首先調用地址轉換器完成共享內存地址到本地地址的轉換，然后將數據發送者錄入的共享內存信息存入數據發送配置信息表；數據發送控制器將數據發送者發送的數據寫入接收邏輯控制單元內的共享內存區域的正確地址中，并向數據接收控制器發送中斷信號；數據發送控制器根據共享內存區域的狀態向數據發送者發送流控反饋信號，并調用環形緩沖區發送復位控制器實現發送端初始上電時的復位操作；通過配置命令解析器接收管理端的系統數據收發配置管理器下發的配置命令，實現對內部信息的遠程配置操作。

技術領域

本發明涉及一種基于共享內存的高速且支持靈活配置的數據交互收發系統，主要應用于嵌入式系統、通信系統以及航空機載設備中以共享內存區域為交互基礎的高速數據通信中間件的設計與開發領域。

背景技術

進程間的數據交換和共享是一種非常重要和實用的技術。進程間通訊的方式有多種，常用的有共享內存、命名管道和匿名管道、發送消息等，另外還可以通過socket接口等間接實現進程間的數據通訊任務。以上這幾種方法各有優缺點，具體到在進程間進行大數據量數據的快速交換問題上，由于管道和socket套接字的使用需要有網卡的支持，不適用于跨節點以及缺少以太網的應用環境，因此可以不予考慮。這樣，可供選擇的通訊方式主要就是共享內存和發送消息兩種。對于消息傳輸方式，接收方程序在消息的響應函數中通過隨消息傳遞的參數完成對數據的接收，主要有阻塞式和非阻塞式兩種機制。阻塞式的消息發送方式在發出消息后不是馬上返回，而是在接收方的消息響應函數處理完之后才能返回，并能夠得到返回結果，在此期間發送方程序將被阻塞。而非阻塞式在發出消息后馬上返回，其后語句能夠被立即執行，但是無法獲取消息的執行結果。在消息機制中，由于涉及多次數據拷貝，數據傳輸效率較低，因此并不適合交換數據量較大的應用場景，另外當數據傳輸過于頻繁時還有可能導致數據的丟失。相比之下，共享內存有著明顯的優勢。

共享內存是一種在進程之間共享和傳遞數據的高效解決方案，可以以較小的開銷獲取較高的性能。不同進程之間共享的內存區域通常是允許這些進程訪問的同一段物理內存，共享它的進程可以將這段共享內存區域連接到自己的地址空間中，然后對共享內存區域進行數據讀寫操作。如果某個進程向共享內存區域寫入數據，所做的改動將立即影響到可以訪問同一段共享內存的另一個進程。共享內存方式在收發數據的過程中只拷貝兩次數據，一次將輸入內容拷貝到共享內存區，另一次從共享內存區拷貝到輸出文件，可以實現進程之間的高效數據傳輸。目前，共享內存已經成為進程間、多核間、以及跨處理器節點之間的高效數據通信方式，在嵌入式系統、通信系統、機載航電系統開發等領域廣泛應用。

共享內存是操作系統內的不同進程之間常用的數據通信方式，使用過程中首先由接收方進程調用操作系統提供的接口申請一塊共享內存區域，然后將共享內存映射到接收方進程的地址空間中；接下來發送方進程也將共享內存地址映射到自己的地址空間中；完成共享內存地址映射后，發送方進程與接收方進程可以像操作本地內存地址一樣利用該區域進行信息交換。由于沒有同步機制，在通過共享內存進行數據收發時，需要參與通信的進程雙方協商控制在合適的時機對共享內存區域進行讀寫。共享內存也是實現核間通信的一種高速數據通信方式。對于在通信系統以及機載航電設備中廣泛使用的數字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)，通常需在多核之間進行高速數據通信，并在多核內部實現并行高速信號數據處理。通過共享內存方式，在多個核之間可以訪問同一塊內存，同時借助中斷或核間通信寄存器實現核間共享數據讀取操作的同步控制。TMS320C6678是目前在通信和航空機載領域廣泛應用的一款高性能8核處理器，通過合理劃分共享內存區域，可以實現核間的高速數據共享與傳輸，例如通過主核(0核)創建共享內存，并將數據寫入內存，然后通過核間消息通信將內存地址發送給從核；由從核(1到7核)接收主核的通知，讀取各自對應的內存地址中的數據，并完成數據的高速并行處理。