[發明專利]一種多線程跨層式信息處理平臺架構及信息處理方法

有效

• 申請號: 201911175047.0
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110958143B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 陳惠芳;謝磊;何皓琛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/06
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

1.一種多線程跨層式信息處理平臺架構，包括協議模塊、核心處理模塊和modem驅動模塊；其特征在于：

所述的協議模塊是基于分層的協議架構，按其功能性分為媒體接入控制層、網絡層、傳輸層和應用層；協議模塊中每個協議層中的一個具體協議作為一個協議模塊實例；各協議層同時存在一個或多個協議模塊實例，協議棧中每個協議模塊實例通過UNIX域套接字與核心處理模塊相連；

所述的核心處理模塊接受來自協議模塊和modem驅動模塊的客戶連接請求，核心處理模塊接收來自所有與其相連的協議模塊實例的消息，并轉發到所要求的協議模塊實例或者是modem驅動模塊；

核心處理模塊存在兩種交互的信息流：外部信息流和內部信息流；所述的外部信息流由各協議模塊實例產生，包括應用層產生的數據包、其它協議層產生的控制包，根據協議模塊實例的連接順序，外部信息流通過核心處理模塊向下層轉發，并最終傳送到modem驅動模塊，發送至其他網絡節點；所述的內部信息流包括各協議模塊實例產生的控制信息或輸出的狀態信息，始終在通信節點內部的協議層之間傳送，用于實現跨層通信，不會被modem驅動模塊發送出去；

所述的modem驅動模塊為物理層接口，連接硬件設備，進行數據幀的發送和接收，協議模塊與硬件設備通過modem驅動模塊分離，使得協議棧運行于不同的硬件之上。

2.如權利要求1所述的一種多線程跨層式信息處理平臺架構，其特征在于：所述的平臺架構將每個具體的協議模塊實例組織成相互獨立的進程，使得每個具體的協議模塊實例能夠相對獨立地進行改變或重新啟動。

3.如權利要求1所述的一種多線程跨層式信息處理平臺架構，其特征在于：所述的平臺架構使用Linux操作系統平臺進行開發，進程的調度及存儲資源環境管理依賴于操作系統實現。

4.一種多線程跨層式信息處理平臺架構的信息處理方法，基于權利要求1～3任一所述的一種多線程跨層式信息處理平臺架構，包括發送端信息處理方法和接收端信息處理方法，其特征在于：

所述的發送端信息處理方法具體是：

步驟(1).核心處理模塊初始化：包括搭建服務器套接字，并偵聽各協議模塊實例的連接請求；初始化連接表中的狀態信息；初始化共享內存區域，各協議模塊產生的數據存放在核心處理模塊開辟的共享內存區域中，并由核心處理模塊進行統一管理；

步驟(2).各協議模塊實例與核心處理模塊建立連接：各協議模塊通過UNIX域套接字的形式與核心處理模塊建立連接，高層協議模塊實例指定其需要連接的低層協議模塊實例，并允許某一層協議模塊實例為空；

步驟(3).產生數據包：數據從某個協議模塊實例中產生，向核心處理模塊申請共享區空間，并將產生的數據放入一個通用的數據包結構體中，數據包結構體中除了需要傳送的數據之外還包括- 包控制字段，其中控制字段必須包含“方向”字段和“協議模塊ID”字段；最終數據包結構體通過套接字接口將數據發送至核心處理模塊等待處理；

步驟(4).核心處理模塊從相應的套接字接口接收到數據包結構體，并根據數據包結構體中控制字段中的“方向”字段和“協議模塊ID”字段，在連接表中查找數據需要流向的下一個協議模塊實例，核心處理模塊根據當前狀態修改數據包結構體中- 控制字段信息后，將數據包結構體發送至下層協議模塊實例：若下層協議模塊實例不是modem驅動模塊，則進行步驟(5)；若下層協議模塊實例為modem驅動模塊，則進行步驟(6)；

步驟(5).下層協議模塊實例接收到來自核心處理模塊的數據包結構體，根據數據包結構體的控制字段，當前的協議模塊實例做出相應的功能性處理，處理完成之后將數據包通過與核心處理模塊的套接字接口發送至核心處理模塊，并進行步驟(4)；

步驟(6).modem驅動模塊收到來自核心處理模塊的數據包結構體，將數據包結構體中需要傳送的數據部分打包封裝成幀，送到發送隊列中等待發送；

所述的接收端信息處理方法具體是：

步驟(a).核心處理模塊初始化：包括搭建服務器套接字，并偵聽各協議實例客戶的連接請求；初始化連接表中的狀態信息；初始化共享內存區域，各協議模塊產生的數據存放在核心處理模塊開辟的共享內存區域中，并由核心處理模塊進行統一管理；

步驟(b).各協議模塊實例與核心處理模塊建立連接：各協議模塊通過UNIX域套接字的形式與核心處理模塊建立連接，高層協議模塊實例指定其需要連接的低層協議模塊實例，并允許某一層協議模塊實例為空；

步驟(c).modem驅動模塊及其硬件設備從信道接收到數據幀，向核心處理模塊申請共享區空間，將數據幀放入通用的數據包結構體中，并設置相應的控制字段，其中控制字段必須包含“方向”字段和“協議模塊ID”字段；將數據包結構體通過套接字接口發送至核心處理模塊；

步驟(d).核心處理模塊通過相應的套接字接口收到數據包結構體，根據數據包結構體的控制字段中的“方向”字段和“協議模塊ID”字段，以及連接表中狀態信息解析出數據需要流向的下一個協議模塊實例，并根據當前狀態修改數據包結構體中的控制字段，將數據包結構體發送至解析出來的目的協議模塊實例；

步驟(e).目的協議模塊實例接收到來自核心處理模塊的數據包結構體，根據數據包結構體中的控制字段判斷自身是否為此數據包結構體的最終目的協議模塊實例：

若數據包結構體的終點為此協議模塊實例，并且該協議模塊實例屬于應用層模塊，則表示成功接收到來自發送節點的數據包；

若數據包結構體的終點為此協議模塊實例，但該協議模塊實例不是應用層模塊，則表示成功接收到來自發送節點的屬于該協議模塊實例協議層的控制包，并根據自身協議具體的功能性對控制包進行處理；

若數據包結構體的終點并非此協議模塊實例，則根據控制字段指示的信息以及自身協議模塊具體的功能性，進行處理后將數據包結構體通過套接字接口發送至核心處理模塊，并跳至步驟(d)。