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分布式系统中实现多核处理器对外通信的方法

阅读：550发布：2020-05-14

IPRDB可以提供分布式系统中实现多核处理器对外通信的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明旨在提供一种分布式系统中实现多核处理器对外通信的方法，多核处理器接收消息包括步骤：多核处理器单板控制面网口101接收其他单板发送的消息，根据共享内存指针将接收消息移至共享内存103中；同时多核处理器中分发器102提取接收消息的识别信息；分发器102根据接收消息的识别信息判断出与其匹配的控制面核，向匹配的控制面核发送通知消息，通知消息中携带所述接收消息的共享内存指针；匹配的控制面核收到所述通知消息后，根据通知消息中的指针将所述接收消息从共享内存103中移到其接收队列中，取出接收消息进行处理。该方法同时适用控制面有多个网口，有很好的扩展性。，下面是分布式系统中实现多核处理器对外通信的方法专利的具体信息内容。

1、分布式系统中实现多核处理器对外通信的方法，其特征在于， 所述方法中多核处理器接收消息包括步骤：A多核处理器单板控制面网口(101)接收其他单板发送的消息， 根据共享内存指针将所述接收消息移至共享内存(103)中；同时多 核处理器中分发器(102)提取所述接收消息的识别信息；

B所述分发器(102)根据所述接收消息的识别信息判断出与其匹 配的控制面核，向所述匹配的控制面核发送通知消息，所述通知消息 中携带所述接收消息的共享内存指针；

C所述匹配的控制面核收到所述通知消息后，根据所述通知消息 中的指针将所述接收消息从共享内存(103)中移到其接收队列中，取出 所述接收消息进行处理；

所述方法中多核处理器发送消息包括步骤：

D控制面核直接将发送消息放入共享内存(103)中，发送命令 给单板控制面网口(101)的MAC器件，所述MAC器件接到所述命 令后将所述发送消息发送出去。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A之前，分 布式系统进行初始化，包括：多核处理器分配存放消息的共享内存，将共享内存指针放入单板 控制面网口(101)MAC器件的描述符中；

为控制面核分配用于对外通信的IP地址。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A中，若多核 处理器中分发器(103)为硬件单元，则所述MAC器件自动通知分 发器有所述接收消息到达；否则，采用多核处理器中一个控制面核作 为分发器。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收消息的 识别信息是目的IP地址。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤B具体为：B1分发器判断所述目的IP地址与所述接收消息匹配的控制面 核IP地址是否相同，若不相同，则直接丢弃所述接收消息；

B2若相同，所述分发器向所述匹配的控制面核发送通知消息， 所述通知消息中携带所述接收消息的共享内存指针。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤C中，所述 匹配的控制面核取出所述接收消息进行处理具体为：所述匹配控制面核中以太网驱动程序轮询所述接收队列，取出所 述接收消息派发给相应的进程或任务处理。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述接收队列由 所述控制面核从其堆里分配内存建立。

说明书全文

技术领域

本发明涉及处理器领域，更具体地说，涉及一种分布式移动通信 系统中多核处理器对外通信的方法。

背景技术

随着移动通信技术的迅猛发展，使用移动通信的终端用户越来越 多。为了保证终端用户使用语音业务时通话质量和使用数据业务时的 带宽，移动运营商对移动系统设备的可扩容性需求也越来越高。为了 满足可扩容需求，目前移动通信设备多采用分布式系统架构。
对于采用分布式系统架构的移动通信系统，系统设备多数由接 口板、媒体面处理板和控制面处理板构成。接口板负责对外收发消息 和分离媒体面消息和控制面信令消息。对于媒体面消息通过媒体面交 换网送给媒体面处理板处理。控制面信令消息通过接口板控制面CPU 通过控制面交换网发送给控制面板处理。为了提供设备的接入能力， 很多移动通信设备接口板开始采用具有高处理性能且一片芯片上集 中多个核的多核处理器实现，其中多核处理器一部分核运行商用操作 系统，作为控制面CPU和系统中其他控制面处理板进行通信以转发 信令消息转发和交互会话，另外一部分核进行媒体面处理。由于移动 通信系统中信令消息占媒体面消息的10％-20％，媒体面处理能力强 而并发会话也比较多，因此需要使用多个核作为控制面核。
多核处理器中多控制面核运行操作系统时可以有SMP (Symmetric Multiprocessing，对称多处理)模式、AMP(Asymmetric Multiprocessing，非对称多处理)模式和BMP(Bound multiprocessing， 绑定多处理)模式。目前多数嵌入式操作系统还不支持SMP模式， 因此多控制面核还多数采用AMP模式，即每个核运行一套操作系统， 作为一个独立CPU对外通信。在正常情况下，控制面核中以太网驱 动程序需要有一个独立的网口才能与其它单板通信，但在分布式系统 中一些单板由于背板限制或交换网端口个数限制，以及设备成本考 虑，要求多核处理器单板只能有一个控制面网口，因此就存在多个控 制面核通过一个网口与其它单板通信的问题。
专利申请号为200510087321.0的中国专利申请公开了“嵌入式 实时操作系统中多核处理器的核间通信方法及装置”。该专利不足之 处在于主要描述一个装置中核间通信方法，而没有对多核处理器中作 为控制面核与其他单板的通信方法，扩展性不好，不适合在采用分布 式架构的系统设备中使用。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种分布式系统中实现多核处 理器对外通信的方法，以解决在分布式系统中，多核处理器单板在只 有一个控制网口而有多个控制面核、且多控制面核操作系统工作在 AMP模式时无法与其他单板通信的问题。
为解决上述问题，本发明提供的方法包括：
方法多核处理器接收消息包括步骤：
A多核处理器单板控制面网口(101)接收其他单板发送的消息， 根据共享内存指针将接收消息移至共享内存(103)中；同时多核处 理器中分发器(102)提取接收消息的识别信息；
B分发器102根据接收消息的识别信息判断出与其匹配的控制 面核，向匹配的控制面核发送通知消息，通知消息中携带接收消息的 共享内存指针；
C匹配的控制面核收到通知消息后，根据通知消息中的指针将接 收消息从共享内存103中移到其接收队列中，取出接收消息进行处 理；
方法中多核处理器发送消息包括步骤：
D控制面核直接将发送消息放入共享内存(103)中，发送命令 给控制面网口(101)的MAC器件，MAC器件接到命令后将发送消 息发送出去。
上述的方法，其中，步骤A之前，分布式系统进行初始化，包 括：
多核处理器分配存放接收消息的共享内存，将共享内存指针放入 控制面网口(101)MAC器件的描述符中；
为控制面核分配用于对外通信的IP地址；
上述的方法，其中，步骤A中，若多核处理器中分发器(103) 为硬件单元，则MAC器件自动通知分发器有接收消息到达；否则， 采用多核处理器中一个控制面核作为分发器。
上述的方法，其中，接收消息的识别信息是目的IP地址。
上述的方法，其中，步骤B具体为：
B1分发器判断目的IP地址与接收消息匹配的控制面核IP地址 是否相同，若不相同，则直接丢弃接收消息；
B2若相同，分发器向匹配的控制面核发送通知消息，通知消息 中携带接收消息的共享内存指针。
上述的方法，其中，步骤C中，匹配的控制面核取出接收消息进 行处理具体为：
匹配控制面核中以太网驱动程序轮询接收队列，取出接收消息派 发给相应的进程或任务处理。
上述的方法，其中，接收队列由控制面核从其堆里分配内存建立。
与现有技术相比较，本发明实现的是多核处理器中多控制面核在 只有一个控制面网口时对外通信方法，该方法使用的是虚拟驱动技 术，可以让每个控制面核都认为自己有一个独立的控制面网口，而不 需要修改操作系统中的以太网驱动程序，避免多控制面核必须使用多 控制面网口的缺陷，这样不但可以降低设备成本，而且方便操作系统 从AMP模式过渡到SMP模式，有很好的扩展性。该方法同时适用控 制面有多个网口，而不需要修改任何代码。

附图说明

图1是本发明实施例应用的方案示意图；
图2是本发明的方法实施例中控制面核对外通信接收流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
图1是本发明实施例应用的方案示意图。多核处理器单板上包括 控制面网口101核和多核处理器，多核处理器包括分发器102、共享 内存103、接收队列104和控制面核105。其中多核处理器单板控制 面网口用于接收其他单板发送的消息，并将多核处理器对外发送的消 息发送出去。多核处理器分发器可以为硬件单元，硬件分发器需要配 置消息提取、分类和分发规则；如果没有硬件分发器，多核处理器中 一个控制面核作为分发器，同时配置消息提取、分类和分发规则。分 发器102用于根据接收消息的识别信息判断出与其匹配的控制面核， 向与其匹配的控制面核发送通知消息，通知消息中携带消息的共享内 存指针。共享内存103是由多核处理器分配用于存放接收消息。接收 队列由控制面核105从其堆里分配内存建立，与控制面核一一对应。 控制面核105用于接收通知消息，根据通知消息中的指针将接收消息 从共享内存103中移到其接收队列中，取出接收消息进行处理；而且， 用于直接将发送消息放入共享内存103中，并发送命令给控制面网口 101的MAC器件，MAC器件接到命令后将消息发送出去。
图2是本发明的方法实施例中控制面核对外通信接收流程图。从 本发明具体实施方式可知，由于两个控制面核独立工作，因此在发送 消息时每个控制面核都相当有一个独立的控制面网口，仍然可以利用 操作系统中现有的以太网驱动程序，不需要特殊处理。因此下面具体 描述本发明中控制面核对外通信接收流程。
步骤201，系统启动，多核处理器单板开始上电，进行系统初始 化工作，系统初始化主要包括：
多核处理器分配存放消息的共享内存103，将共享内存指针放入 控制面网口101MAC器件的描述符中；
为控制面核105分配用于对外通信的IP地址；
控制面核105从其堆里分配内存建立接收队列104；
如果分发器为硬件单元，则配置消息提取、分类和分发规则。
步骤202，控制网口101有接收消息到达，根据预先存放的指针 通过DMA引擎将接收消息移入共享内存103中；
步骤203，如果多核处理器板分发器是硬件分发器102，则根据 配置的规则从接收消息的头中提取目的IP地址。如果为软件分发器 102，则设置软件规则从接收消息的头中提取目的IP地址。
步骤204，分发器判断目的IP地址是否与控制面核105的IP地 址相同，如果都不同，则为无效消息，转步骤205直接丢弃。
步骤206，如果目的IP地址与控制面核105中的任意一个控制面 核IP相同，则分发器102发送通知消息通知控制面核105有接收消 息到达，通知消息中要包含消息的存放在共享内存103中的指针。
步骤207，控制面核105收到通知消息后，从通知消息中取出接 收消息的共享内存指针，然后将消息从共享内存103中拷贝到其接收 队列104中。
步骤208，控制面核105利用以太网驱动程序中守护任务不断轮 询接收消息的接收队列104，如果队列中有接收消息，则取出，根据 消息类型然后派发给本核相应的任务或进程处理。
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