一种基于感控协议包的物联模组设备硬件加速装置及方法，由于本发明专利技术采用一个并行优化的线速数据采集结构，卸载软件多线程共享数据的加锁开销，使用负载均衡单元在硬件中实现数据分发，然后将数据包通过DMA(直接内存访问)通道分别高速传输到主机的不同内存缓冲区。因此，数据包进入后端服务器时，已经实现了数据级的并行分解，后端各处理线程数据完全独立，可以实现无锁编程，避免了线程互斥开销。同时，后端主机可以配合使用环形缓冲区技术和零拷贝技术，避免数据拷贝的开销。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信息化领域，特别涉及。
技术介绍
随着医疗信息化的推进，医院的信息化建设将逐渐由HIS系统、EMR等系统向各个专科门诊深入。医院感控防治是医院医疗卫生管理上的一个重要环节，对防止院级感染、医院患者及时得到抗菌药物治疗等方面都具有积极重要的作用和意义。限于现有的医院院级服务器系统和软件运行平台，院级感控系统存在诸多的不稳定因素，例如系统运行不稳定、门诊高峰时段跟不上患者接诊数量上升的需求等。这些都是因为医院信息系统由纯软件方式实现而突出的性能瓶颈问题。同时医院信息系统的传统的数据采集结构中，DMA(直接内存访问)引擎只设计了一个传输通道。当软件多线程共享数据时加锁开销很大，导致负载均衡单元无法实现数据实时分发，使得数据包无法通过DMA(直接内存访问)通道高速传输到主机的不同内存缓冲区。因此，数据包无法进入后端服务器，数据处理滞后，甚至导致数据系统不稳定和系统瘫痪。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，能解决现有的医院信息系统由纯软件方式实现而导致不稳定，容易系统瘫痪的问题。为此，本专利技术提供了一种基于感控协议包的物联模组设备硬件加速装置，包括:数据平面结构单元、预处理单元、仲裁单元、流水级后端单元，所述数据平面结构单元，用以在每个数据包进入接收队列时，打上一个硬件时间戳。所述预处理单元，用以对数据包层协议进行解析和预处理，根据不同的应用需求，通过可编程接口配置，有选择地使数据包进入处理单元进行后续处理；所述仲裁单元，用以对各个处理单元并行执行的处理结果进行仲裁；所述流水级后端单元，将数据包复制成两路，根据仲裁结果对两路数据包进行采集和转发。可选的，所述预处理单元具有若干个包分类单元、流表查询单元组成的处理单元，根据不同的应用需求，通过可编程接口配置，有选择地使数据包进入包分类单元、流表查询单元中的一个或多个处理单元，进行后续处理。可选的，所述仲裁遵循的算法为:依据进入处理单元的数据包的分类类别、流表查询的结果分析，得出一个处理结果的优先级，该优先级依据Rm，Wm的优先级推断得出优先级的排序，作为仲裁处理总线An (η = 1,2,3……)获取标识的依据:Rm表示对可编程接口进行读，Wm表示对可编程接口进行写，Rn (η = O, I, 2)和Wn (η = O, I, 2, 3......)分别表示第N个处理单元对端口的读写操作，I I (or)(代表逻辑或)，&&(and)(代表逻辑与)，I)读算法:Rm = R0&& (R11 | /WO) && (R2 | | /ffl | | /W0) &&......2)写算法:Wm = W0&&(ffl| |/RO)&&(W2| |/RO| |/Rl)&&(W3| |/RO| |/Rl| |/R2)&&......3)总线获取标识:Al = (Rl ffl)&&/ (RO WO) A2 = (R2 I IW2) &&/ (Rl | | ffl) &&/ (RO | | WO)A3 = W3&&/ (R2 | | W2) &&/ (Rl | | Wl) &&/ (R0 | | W0)......。可选的，所述流水级后端单元，包括数据包采集单元、数据包转发单元，用以将数据包复制成两路:数据包采集单元讲数据包送入采集部分，通过负载均衡和多通道高速DMA引擎传输至后端服务器进一步处理；数据包转发单元将数据包送入转发引擎，提供快速的数据包转发路径，根据具体的应用需求，选择对流量进行清洗和控制。可选的，所述仲裁模块还负责对数据包进行封装，将前端处理单元的处理结果和整个数据包封装在自定义格式的记录中，供后续处理使用。本专利技术还提供了一种基于感控协议包的物联模组设备硬件加速方法，包括:在每个数据包进入接收队列时，打上一个硬件时间戳。对数据包层协议进行解析和预处理，根据不同的应用需求，通过可编程接口配置，有选择地使数据包进入处理单元进行后续处理；对各个处理单元并行执行的处理结果进行仲裁；将数据包复制成两路，根据仲裁结果对两路数据包进行采集和转发。可选的，后端服务器使用环形缓冲区技术和零拷贝技术。可选的，根据仲裁结果将数据包复制成两路:一路将数据包送入采集部分，通过负载均衡和多通道高速DMA引擎传输至后端服务器进一步处理；另一路将数据包送入转发引擎，提供快速的数据包转发路径，根据具体的应用需求，选择对流量进行清洗和控制。可选的，仲裁过程还包括对数据包进行封装，将前端处理单元的处理结果和整个数据包封装在自定义格式的记录中，供后续处理使用。可选的，所述仲裁遵循的算法为:依据进入处理单元的数据包的分类类别、流表查询的结果分析，得出一个处理结果的优先级，该优先级依据Rm，Wm的优先级推断得出优先级的排序，作为仲裁处理总线An (η = 1,2,3……)获取标识的依据:Rm表示对可编程接口进行读Wm表示对可编程接口进行写Rn (η = O, I, 2)和Wn (η = O, I, 2, 3......)分别表示第N个处理单元对端P的读写操作，I I (or)(代表逻辑或)，&&(and)(代表逻辑与)。I)读算法:Rm = R0&& (Rl | | /WO) && (R2 | | /ffl | | /W0) &&......2)写算法:Wm = W0&&(ffl| |/RO)&&(W2| |/RO| |/Rl)&&(W3| |/RO| |/Rl| |/R2)&&......3)总线获取标识:Al = (Rl I ffl)&&/ (RO WO)A2 = (R2 | | W2) &&/ (Rl | | ffl) &&/ (RO | | W0)A3 = W3&&/ (R2 | | W2) &&/ (Rl | | Wl) &&/ (RO | | W0)......。本专利技术的有益效果是:本专利技术采用一个并行优化的线速数据采集结构，卸载软件多线程共享数据的加锁开销，使用负载均衡单元在硬件中实现数据分发，然后将数据包通过DMA(直接内存访问)通道分别高速传输到主机的不同内存缓冲区。因此，数据包进入后端服务器时，已经实现了数据级的并行分解，后端各处理线程数据完全独立，可以实现无锁编程，避免了线程互斥开销。同时，后端主机可以配合使用环形缓冲区技术和零拷贝技术，避免数据拷贝的开销。【附图说明】图1是本专利技术实施例的加速设计理论原理图；图2是本专利技术实施例的硬件加速装置的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图，通过具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。请参考图1和图2，为本专利技术实施例的加速设计理论原理图和硬件加速装置的结构示意图，所述基于感控协议包的物联模组设备硬件加速方法包括:数据平面结构单元10、预处理单元20、仲裁单元30、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于感控协议包的物联模组设备硬件加速装置，其特征在于，包括：数据平面结构单元、预处理单元、仲裁单元、流水级后端单元，所述数据平面结构单元，用以在每个数据包进入接收队列时，打上一个硬件时间戳。所述预处理单元，用以对数据包层协议进行解析和预处理,根据不同的应用需求，通过可编程接口配置，有选择地使数据包进入处理单元进行后续处理；所述仲裁单元，用以对各个处理单元并行执行的处理结果进行仲裁；所述流水级后端单元，将数据包复制成两路，根据仲裁结果对两路数据包进行采集和转发。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：裘加林，陈建群，鲍方云，查月东，李盛鑫，
申请(专利权)人：杭州银江智慧医疗集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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