基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，多核多处理器并行系统的各处理核心进行系统初始化，通过SRIO映射一段共享存储空间用于存储全局消息队列与全局消息队列名表；从线程所属的处理核心对应的全局消息队列缓冲池中创建并初始化全局消息队列，将全局消息队列信息填入全局消息队列名表；当线程向全局消息队列发送消息或从全局消息队列接收消息时，通过全局信号量对全局消息队列资源进行管理与控制，实现消息的传输。利用全局信号量与共享存储区，将线程之间的消息传递交由全局信号量控制，满足多核多处理器间的高速通信需求，具有快速、高效的特点，能在极大程度上简化应用开发人员的工作。

【技术实现步骤摘要】
基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法
本专利技术涉及一种全局消息队列的实现方法，具体为一种基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，属于嵌入式计算机领域。
技术介绍
随着计算机系统的发展以及领域应用对实时性、并行性需求的日益增长，多核多处理器并行系统己成为嵌入式计算机系统发展的重要趋势。随着多核多处理器并行系统核心数和处理器节点的增多，与传统的多核处理器消息通信方式相比，多核多处理器并行系统的消息通信方式更复杂，其不仅需要实现多核处理器片内处理核心间通信，还需要实现多处理器片间的通信。换言之，消息通信成为影响多核多处理器并行系统性能的瓶颈之一。因此，处理核心之间、处理器之间的高效通信成为多核多处理器并行系统的关键问题。此外，处理核心之间、处理器之间进行通信时，其线程必须互斥地访问多核处理器上的硬件资源，否则会造成因资源争用导致的访问数据错误等问题，进而导致处理核心之间、处理器之间的通信失败。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，该方法利用全局信号量与共享存储区，将线程之间的消息传递交由全局信号量控制，任何使用全局消息队列的线程获取全局信号量后，才能进行全局消息队列的相关操作，满足多核多处理器间的高速通信需求，具有快速、高效、安全的特点，能在极大程度上简化应用开发人员的工作。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，该全局消息队列实现方法包括：S1)多核多处理器并行系统的各处理核心进行系统初始化，通过SRIO映射一段共享存储空间用于存储全局消息队列与全局消息队列名表；S2)从线程所属的处理核心对应的全局消息队列缓冲池中创建并初始化全局消息队列，将全局消息队列信息填入全局消息队列名表；S3)当线程向全局消息队列发送消息或从全局消息队列接收消息时，通过全局信号量对全局消息队列资源进行管理与控制，实现消息的传输。优选地，所述多核多处理器并行系统的处理器节点数至少有1个；所述处理器节点的处理核心至少有1个；并且所述处理器节点间或处理核心支持SRIO总线互连。优选地，步骤S1)中，所述系统初始化的过程包括：S11)各处理核心初始化SRIO，通过SRIO映射一段共享存储空间用于存储全局消息队列与全局消息队列名表；S12)选取任一处理核心为主处理核心，创建并初始化一张共享的全局消息队列名表，用于记录所有已创建的全局消息队列；S13)在各处理核心映射出的共享存储空间中，创建全局消息队列缓冲池和消息缓冲池。优选地，步骤S12)中，所述全局消息队列名表的内容包括控制名表互斥访问的全局信号量、名表中所有已创建的全局消息队列数目，以及所有已创建的全局消息队列信息；所述全局消息队列信息包括名称、类型、所属处理核心、消息属性、打开次数、数据队列、空闲队列、全局信号量；其中，消息属性包括最大消息数目、消息大小、消息标识和当前消息数目，全局信号量包括用于控制数据队列访问的全局信号量和用于控制空闲队列访问的全局信号量。优选地，步骤S13)中，所述全局消息队列缓冲池用于分配全局消息队列，所述消息缓冲池用于分配全局消息队列的空闲队列；其中，全局消息队列缓冲池和消息缓冲池，为带表头指针的双向链表，链表表头均放置在各自所属的处理核心上，可用自旋锁或者全局信号量管理互斥访问。优选地，步骤S2)中，所述全局消息队列初始化时，控制数据队列的全局信号量的值初始化为0，控制空闲队列的全局信号量的值初始化为消息队列允许承载的最大消息个数。优选地，步骤S3)中，所述线程向全局消息队列发送消息的操作具体包括：S31)获取消息队列内控制空闲队列的全局信号量；S32)若控制空闲队列的全局信号量为0，表明消息队列已达到最大消息个数，全局消息队列已满，则通过全局信号量将该线程阻塞；S33)若控制空闲队列的全局信号量不为0，则从空闲队列中取下一块空闲区，将消息复制到空闲区，然后按消息优先级加入数据队列，修改消息属性，释放控制数据队列的全局信号量。优选地，步骤S3)中，所述线程从消息队列接收消息的操作具体包括：S34)获取消息队列内控制数据队列的全局信号量；S35)若控制数据队列的全局信号量为0，表明消息队列为空，则通过全局信号量将该线程阻塞；S36)若控制数据队列的全局信号量不为0，则根据消息优先级，按照“FIFO”原则，从数据队列中取下一个消息，修改消息属性，然后复制消息，将消息加入空闲队列，释放控制空闲队列的全局信号量。本专利技术的有益效果是：该基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，利用全局信号量与共享存储区，将线程之间的消息传递交由全局信号量控制，满足多核多处理器间的高速通信需求，具有快速、高效的特点，能在极大程度上简化应用开发人员的工作。附图说明图1为本专利技术实施例应用的一种多核多处理器并行系统结构框图；图2为本专利技术实施例应用的一种多核多处理器并行系统全局消息队列实现方法原理；图3为本专利技术实施例应用的系统初始化流程图；图4为本专利技术实施例应用的全局消息队列名表结构；图5为本专利技术实施例应用的全局消息队列发送消息流程图；图6为本专利技术实施例应用的全局消息队列接收消息流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，该全局消息队列实现方法包括：S1)多核多处理器并行系统的各处理核心进行系统初始化，通过SRIO映射一段共享存储空间用于存储全局消息队列与全局消息队列名表。步骤S1)中，所述系统初始化的过程包括：S11)各处理核心初始化SRIO，通过SRIO映射一段共享存储空间用于存储全局消息队列与全局消息队列名表；S12)选取任一处理核心为主处理核心，创建并初始化一张共享的全局消息队列名表，用于记录所有已创建的全局消息队列；所述全局消息队列名表的内容包括控制名表互斥访问的全局信号量、名表中所有已创建的全局消息队列数目，以及所有已创建的全局消息队列信息；所述全局消息队列信息包括名称、类型、所属处理核心、消息属性、打开次数、数据队列、空闲队列、全局信号量；其中，消息属性包括最大消息数目、消息大小、消息标识和当前消息数目，全局信号量包括用于控制数据队列访问的全局信号量和用于控制空闲队列访问的全局信号量。S13)在各处理核心映射出的共享存储空间中，创建全局消息队列缓冲池和消息缓冲池。所述全局消息队列缓冲池用于分配全局消息队列，所述消息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，其特征在于，该全局消息队列实现方法包括：/nS1)多核多处理器并行系统的各处理核心进行系统初始化，通过SRIO映射一段共享存储空间用于存储全局消息队列与全局消息队列名表；/nS2)从线程所属的处理核心对应的全局消息队列缓冲池中创建并初始化全局消息队列，将全局消息队列信息填入全局消息队列名表；/nS3)当线程向全局消息队列发送消息或从全局消息队列接收消息时，通过全局信号量对全局消息队列资源进行管理与控制，实现消息的传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，其特征在于，该全局消息队列实现方法包括：
S1)多核多处理器并行系统的各处理核心进行系统初始化，通过SRIO映射一段共享存储空间用于存储全局消息队列与全局消息队列名表；
S2)从线程所属的处理核心对应的全局消息队列缓冲池中创建并初始化全局消息队列，将全局消息队列信息填入全局消息队列名表；
S3)当线程向全局消息队列发送消息或从全局消息队列接收消息时，通过全局信号量对全局消息队列资源进行管理与控制，实现消息的传输。


2.根据权利要求1所述的基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，其特征在于：所述多核多处理器并行系统的处理器节点数至少有1个；所述处理器节点的处理核心至少有1个；并且所述处理器节点间或处理核心支持SRIO总线互连。


3.根据权利要求1所述的基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，其特征在于：步骤S1)中，所述系统初始化的过程包括：
S11)各处理核心初始化SRIO，通过SRIO映射一段共享存储空间用于存储全局消息队列与全局消息队列名表；
S12)选取任一处理核心为主处理核心，创建并初始化一张共享的全局消息队列名表，用于记录所有已创建的全局消息队列；
S13)在各处理核心映射出的共享存储空间中，创建全局消息队列缓冲池和消息缓冲池。


4.根据权利要求3所述的基于多核多处理器并行系统的全局消息队列实现方法，其特征在于：步骤S12)中，所述全局消息队列名表的内容包括控制名表互斥访问的全局信号量、名表中所有已创建的全局消息队列数目，以及所有已创建的全局消息队列信息；
所述全局消息队列信息包括名称、类型、所属处理核心、消息属性、打开次数、数据队列、空闲队列、全局信号量；
其中，消息属性包括最大消息数目、消息大小、消息标识和当前消息数目，全局信号量包括用于控制数据队列访问的全局信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒红霞，常轩，胡舒婷，
申请(专利权)人：中船重工武汉凌久电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42