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      一種大型飛機(jī)綜合處理平臺中的任務(wù)安全共享方法

      文檔序號:6636855閱讀:142來源:國知局
      一種大型飛機(jī)綜合處理平臺中的任務(wù)安全共享方法
      【專利摘要】計(jì)算機(jī)機(jī)載嵌入式軟件領(lǐng)域,具體涉及大型飛機(jī)綜合化平臺中的任務(wù)安全共享方法。本發(fā)明的具體步驟:1)分析大型飛機(jī)綜合處理平臺中需要綜合的系統(tǒng)功能;2)制定分區(qū)劃分原則對系統(tǒng)功能進(jìn)行分區(qū)劃分;3)選擇分區(qū)操作系統(tǒng),對系統(tǒng)劃分的分區(qū)進(jìn)行配額管理;4)針對各個分區(qū)應(yīng)用軟件進(jìn)行編碼、調(diào)試,實(shí)現(xiàn)任務(wù)安全共享。本發(fā)明解決了平板方式下多任務(wù)不可隔離保護(hù)存在安全隱患問題,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用分區(qū)空間、時(shí)間隔離保護(hù),提高大型飛機(jī)綜合處理平臺下不同安全級別任務(wù)安全共享同一處理資源能力,改進(jìn)整機(jī)系統(tǒng)安全性。
      【專利說明】一種大型飛機(jī)綜合處理平臺中的任務(wù)安全共享方法

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)軟件【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種大型飛機(jī)綜合處理平臺中的任務(wù)安全共享方法。

      【背景技術(shù)】
      [0002]在現(xiàn)代大型飛機(jī)綜合處理平臺中,多個子系統(tǒng)綜合到同一處理資源上,共享處理資源和1資源。隨著處理機(jī)能力飛速發(fā)展速度急劇提高,同一處理資源上駐留的軟件功能不再單一,而且規(guī)模巨大,因此,要求系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間和空間分區(qū),在同一模塊上軟件被分解成不同關(guān)鍵級別的構(gòu)建分配在不同的分區(qū)中。分區(qū)可以減少或者消除一個分區(qū)的故障對另一個分區(qū)的功能和性能,如果沒有分區(qū),最高關(guān)鍵級別將被延展到整個系統(tǒng),故障的作用域被最大化,應(yīng)用軟件之間、應(yīng)用軟件與操作系統(tǒng)之間的相互破壞被最大化,同時(shí)也帶來認(rèn)證和測試的開銷最大化化。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003]本發(fā)明為了解決平板方式下多任務(wù)不可隔離保護(hù)存在安全隱患問題,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用分區(qū)空間、時(shí)間隔離保護(hù),提高大型飛機(jī)綜合處理平臺下不同安全級別任務(wù)安全共享同一處理資源能力,提高整機(jī)系統(tǒng)安全性一種大型飛機(jī)綜合處理平臺中的任務(wù)安全共享方法。
      [0004]本發(fā)明的具體技術(shù)方案是:
      [0005]一種大型飛機(jī)綜合處理平臺中的任務(wù)安全共享方法,其特征在于,包括以下步驟:
      [0006]I)分析大型飛機(jī)綜合處理平臺中需要綜合的系統(tǒng)功能;
      [0007]2)制定分區(qū)劃分原則,對系統(tǒng)功能進(jìn)行分區(qū)劃分;所述系統(tǒng)分區(qū)劃分原則包括:
      [0008]原則a:按照步驟I)中的系統(tǒng)功能,相對獨(dú)立的功能獨(dú)立分區(qū);
      [0009]原則b:按照任務(wù)安全級別,不同安全級別的任務(wù)劃分為不同分區(qū);
      [0010]原則c:按照任務(wù)之間耦合度,耦合度高的任務(wù)統(tǒng)一在相同分區(qū),降低通信開銷;
      [0011]原則d:按照任務(wù)速率組;
      [0012]原則e:按照技術(shù)保護(hù)、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),或按照開發(fā)商劃分分區(qū);
      [0013]3)對系統(tǒng)劃分的分區(qū)進(jìn)行配額管理;配額管理包括分區(qū)的時(shí)間配額、分區(qū)的空間配額以及分區(qū)通信的配額;
      [0014]所述分區(qū)的時(shí)間配額的具體步驟是:
      [0015]3.1)創(chuàng)建主時(shí)間框架;
      [0016]系統(tǒng)按照主時(shí)間框架調(diào)度所有分區(qū);分區(qū)中有多個周期進(jìn)程,分區(qū)周期由所有進(jìn)程的周期確定,根據(jù)分區(qū)周期的最小公倍數(shù),或其倍數(shù)確定主時(shí)間框架;
      [0017]3.2)在主時(shí)間框架中為分區(qū)安排調(diào)度時(shí)間窗口 ;
      [0018]時(shí)間窗口是主時(shí)間框架中分給相應(yīng)分區(qū)的執(zhí)行時(shí)間;在主時(shí)間框架內(nèi)為每一個分區(qū)分配一個或多個時(shí)間窗口,使其滿足所有分區(qū)能夠在規(guī)定的周期時(shí)間內(nèi)被執(zhí)行;
      [0019]所述分區(qū)的空間配額管理主要是存儲器的配額管理,包括指定存儲空間地址范圍以及允許分區(qū)內(nèi)進(jìn)程申請的空間的大??;
      [0020]分區(qū)內(nèi)的進(jìn)程只能訪問該分區(qū)的存儲資源,若進(jìn)程試圖訪問其他分區(qū)的存儲資源,系統(tǒng)將產(chǎn)生異常,阻止該非法訪問。具體的分區(qū)空間配置根據(jù)操作系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行;
      [0021]所述分區(qū)通信的配額是指對分區(qū)間通信端口進(jìn)行配置;分區(qū)間通信的基本機(jī)制是端口,端口由虛通道連接,一個分區(qū)可以在分配給它的時(shí)間窗口中使用分配給它的虛通道發(fā)送消息以及獨(dú)占地訪問虛通道緩沖。端口及其通道配置具體由操作系統(tǒng)提供。
      [0022]4)針對各個分區(qū)應(yīng)用軟件進(jìn)行編碼、調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了各個分區(qū)間的任務(wù)安全共享。
      [0023]上述分區(qū)劃分原則按照原則a至原則e的順序依次進(jìn)行。
      [0024]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
      [0025]1、本發(fā)明按照應(yīng)用任務(wù)安全級別、功能聚類、耦合程度等劃分應(yīng)用分區(qū),利于應(yīng)用軟件分別開展合格性審查及第三方測評,降低系統(tǒng)適航認(rèn)證及軟件測評成本;
      [0026]2、本發(fā)明利用分區(qū)操作系統(tǒng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)不同安全級別應(yīng)用任務(wù)安全共享同一處理資源,提高硬件資源利用率,降低系統(tǒng)開銷及維護(hù)成本,提高系統(tǒng)安全性;
      [0027]3、本發(fā)明利用多態(tài)技術(shù),實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件與操作系統(tǒng)安全保護(hù);
      [0028]4、本發(fā)明處理機(jī)資源按照時(shí)間、空間分區(qū),實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件獨(dú)立開發(fā)、分別調(diào)試,將故障隔離在子系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)階段,為系統(tǒng)整體集成掃清障礙。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0029]圖1本發(fā)明的流程示意圖:
      [0030]圖2主時(shí)間框架示意圖:
      [0031]圖3空間分區(qū)示意圖:

      【具體實(shí)施方式】
      [0032]本發(fā)明提出了一種大型飛機(jī)綜合處理平臺中的任務(wù)安全共享方法,具體流程如圖1所示。
      [0033]首先對大型飛機(jī)管理綜合處理平臺進(jìn)行簡單介紹:
      [0034]大型飛機(jī)管理綜合處理平臺由I個集成機(jī)架、多個LRM模塊組成?;九渲冒?
      [0035]1、集成機(jī)架,可提供多個LRM模塊插槽;
      [0036]2、CPM模塊,通用處理模塊多塊,完成數(shù)據(jù)處理,采用PPC G4CPU處理器;
      [0037]3、MMM模塊,大容量存儲模塊;
      [0038]4、1M模塊,輸入輸出模塊;
      [0039]5、BCM模塊,總線控制模塊;
      [0040]6、PSM模塊,完成供電。
      [0041]基于上述平臺,提出了本發(fā)明的方法,該方法的具體步驟如下:
      [0042]步驟I)分析共享綜合處理平臺的系統(tǒng)功能,并確定任務(wù)駐留的處理機(jī)(系統(tǒng)任務(wù)劃分)
      [0043]在已實(shí)現(xiàn)的大型飛機(jī)綜合處理平臺上,為了確保系統(tǒng)功能,可能綜合的功能包括:多總線(AFDX、CAN、429、1553B等)數(shù)據(jù)采集和輸出、燃油系統(tǒng)監(jiān)測與控制、液壓系統(tǒng)監(jiān)測與控制、環(huán)控監(jiān)測與控制、起落架監(jiān)測與控制、艙門監(jiān)測與控制、防冰監(jiān)測與控制、剎車監(jiān)測與控制、氣動監(jiān)測與控制、供電監(jiān)測與控制、應(yīng)用軟件地面加卸載、機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控等。
      [0044]步驟2)制定系統(tǒng)分區(qū)劃分原則,進(jìn)行系統(tǒng)分區(qū)劃分。本發(fā)明確定的原則是,按照如下原則a至原則e的順序考慮分區(qū)劃分:
      [0045]原則a:按照步驟I)中的系統(tǒng)功能,針對獨(dú)立的功能獨(dú)立分區(qū);
      [0046]原則b:按照任務(wù)安全級別,不同安全級別的任務(wù)獨(dú)立分區(qū);
      [0047]原則c:按照任務(wù)之間耦合度,耦合度高的任務(wù)統(tǒng)一在相同分區(qū),降低通信開銷;
      [0048]原則d:按照任務(wù)速率組劃分,盡量將相同速率的一組任務(wù)劃分在同一分區(qū);
      [0049]原則e:按照技術(shù)保護(hù)、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),按照開發(fā)商劃分分區(qū)。
      [0050]步驟3)選擇分區(qū)操作系統(tǒng)平臺,對系統(tǒng)劃分的分區(qū)進(jìn)行配額管理
      [0051]在傳統(tǒng)聯(lián)合航電中,每個子系統(tǒng)有自己獨(dú)立專用的處理機(jī),并獨(dú)占該處理機(jī)處理資源和1資源;在大型飛機(jī)綜合處理平臺中,多個子系統(tǒng)綜合到同一處理機(jī)上,共享處理資源和1資源。因此,在大型飛機(jī)綜合處理平臺中,使用分區(qū)對綜合子系統(tǒng)之間進(jìn)行隔離,需對分區(qū)的時(shí)間、空間、通信進(jìn)行配額管理;配額管理分為以下三種方式:分別是分區(qū)的時(shí)間配額、分區(qū)的空間配額以及分區(qū)通信的配額;
      [0052]以下對分區(qū)的時(shí)間配額進(jìn)行介紹:
      [0053]在分區(qū)系統(tǒng)中,多個分區(qū)共享一個處理資源,所以需對分區(qū)執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行配置,采用主時(shí)間框架對分區(qū)時(shí)間進(jìn)行配置,將被調(diào)度的分區(qū),至少為他們安排一個時(shí)間窗。主時(shí)間框架如圖2所示,在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,該框架周而復(fù)始的循環(huán)執(zhí)行。
      [0054]3.1)創(chuàng)建主時(shí)間框架;
      [0055]系統(tǒng)按照主時(shí)間框架調(diào)度所有分區(qū);分區(qū)中有多個周期進(jìn)程,分區(qū)周期由所有進(jìn)程的周期確定,根據(jù)分區(qū)周期的最小公倍數(shù),或其倍數(shù)確定主時(shí)間框架;
      [0056]3.2)在主時(shí)間框架中為分區(qū)安排調(diào)度時(shí)間窗口 ;
      [0057]主時(shí)間框架是系統(tǒng)的分區(qū)的周期的最小公倍數(shù),或其倍數(shù)。在主時(shí)間框架內(nèi)為每一個分區(qū)分配一個或者多個時(shí)間窗口,只有在分區(qū)的時(shí)間窗口內(nèi),分區(qū)才允許執(zhí)行,并且只能在分區(qū)的時(shí)間窗口內(nèi)執(zhí)行。
      [0058]以下對分區(qū)的空間配額進(jìn)行介紹:
      [0059]分區(qū)的空間配額管理主要是存儲器的配額管理。
      [0060]利用處理器的存儲管理單元(MMU),為每一個分區(qū)劃分存儲器空間,分區(qū)內(nèi)的程序只能訪問該分區(qū)的存儲資源,如果分區(qū)試圖訪問其他分區(qū)的存儲資源,系統(tǒng)將產(chǎn)生異常,由系統(tǒng)接管該異常,從而阻止該非法訪問??臻g配額管理如圖3所示。
      [0061]分區(qū)內(nèi)的用戶程序和操作系統(tǒng)處于兩個不同的級別,用戶程序運(yùn)行于用戶態(tài),操作系統(tǒng)運(yùn)行于系統(tǒng)態(tài),如果用戶的程序直接訪問操作系統(tǒng)的存儲空間,同樣產(chǎn)生一個異常,阻止該非法訪問,防止應(yīng)用對操作系統(tǒng)的破壞。
      [0062]如果應(yīng)用的一個錯誤導(dǎo)致申請的空間超過了給分區(qū)的配額,那么只是對該分區(qū)產(chǎn)生影響,而不會對其他的分區(qū)產(chǎn)生影響。
      [0063]以下對分區(qū)通信的配額進(jìn)行介紹:
      [0064]分區(qū)不是孤立的,分區(qū)之間需要通信。
      [0065]分區(qū)間通信的基本機(jī)制是端口,端口由虛通道連接;每一個分區(qū)分配給它若干個虛通道,一個分區(qū)可以在分配給它的時(shí)間窗口中使用分配給它的虛通道發(fā)送消息以及獨(dú)占地訪問虛通道緩沖。因此,分區(qū)通信端口、通道需要根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行靜態(tài)配置、分配(具體配置工具由操作系統(tǒng)提供)。
      [0066]步驟4)針對各個分區(qū)應(yīng)用軟件進(jìn)行編碼、調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了各個分區(qū)間的任務(wù)安全共享。
      [0067]完成分區(qū)應(yīng)用功能編碼實(shí)現(xiàn)以及調(diào)試。
      [0068]總結(jié):在綜合平臺中應(yīng)用分區(qū)操作系統(tǒng),并將系統(tǒng)綜合的任務(wù)通過上述方法分區(qū)、配置、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),完成不同安全級別任務(wù)安全共享綜合處理平臺中所有處理資源。
      【權(quán)利要求】
      1.一種大型飛機(jī)綜合處理平臺中的任務(wù)安全共享方法,其特征在于,包括以下步驟: 1)分析大型飛機(jī)綜合處理平臺中需要綜合的系統(tǒng)功能; 2)制定分區(qū)劃分原則,對系統(tǒng)功能進(jìn)行分區(qū)劃分;所述系統(tǒng)分區(qū)劃分原則包括: 原則3:按照步驟1)中的系統(tǒng)功能,相對獨(dú)立的功能獨(dú)立分區(qū); 原則6:按照任務(wù)安全級別,不同安全級別的任務(wù)劃分為不同分區(qū); 原則^:按照任務(wù)之間耦合度,耦合度高的任務(wù)統(tǒng)一在相同分區(qū),降低通信開銷; 原則(1:按照任務(wù)速率組; 原則6:按照技術(shù)保護(hù)、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),或按照開發(fā)商劃分分區(qū); 3)對系統(tǒng)劃分的分區(qū)進(jìn)行配額管理;配額管理包括分區(qū)的時(shí)間配額、分區(qū)的空間配額以及分區(qū)通信的配額; 所述分區(qū)的時(shí)間配額的具體步驟是: 3.1)創(chuàng)建主時(shí)間框架; 系統(tǒng)按照主時(shí)間框架調(diào)度所有分區(qū);分區(qū)中有多個周期進(jìn)程,分區(qū)周期由所有進(jìn)程的周期確定,根據(jù)分區(qū)周期的最小公倍數(shù),或其倍數(shù)確定主時(shí)間框架; 3.2)在主時(shí)間框架中為分區(qū)安排調(diào)度時(shí)間窗口 ; 時(shí)間窗口是主時(shí)間框架中分給相應(yīng)分區(qū)的執(zhí)行時(shí)間;在主時(shí)間框架內(nèi)為每一個分區(qū)分配一個或多個時(shí)間窗口,使所有分區(qū)在規(guī)定的周期時(shí)間內(nèi)被執(zhí)行; 所述分區(qū)的空間配額管理主要是存儲器的配額管理,包括指定存儲空間地址范圍以及允許分區(qū)內(nèi)進(jìn)程申請的空間的大??; 分區(qū)內(nèi)的進(jìn)程只能訪問該分區(qū)的存儲資源,若進(jìn)程試圖訪問其他分區(qū)的存儲資源,系統(tǒng)將產(chǎn)生異常,阻止該非法訪問; 所述分區(qū)通信的配額是指對分區(qū)間通信端口進(jìn)行配置;分區(qū)間通信的基本機(jī)制是端口,端口由虛通道連接,一個分區(qū)可以在分配給它的時(shí)間窗口中使用分配給它的虛通道發(fā)送消息以及獨(dú)占地訪問虛通道緩沖端口及其通道配置具體由操作系統(tǒng)提供; 4)針對各個分區(qū)應(yīng)用軟件進(jìn)行編碼、調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了各個分區(qū)間的任務(wù)安全共享。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型飛機(jī)綜合處理平臺中的任務(wù)安全共享方法,其特征在于:所述分區(qū)劃分原則按照原則3至原則6的順序依次進(jìn)行。
      【文檔編號】G06F21/57GK104462987SQ201410719305
      【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月29日
      【發(fā)明者】張曉紅, 郝玉鍇, 牟明, 李向東, 陳福, 徐 明 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所
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