專利名稱：嵌入式操作系統(tǒng)中實現(xiàn)多核處理器通信的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多核處理器在嵌入式揭:作系統(tǒng)中的通信領域，更具體的涉及 一種嵌入式操作系統(tǒng)中實現(xiàn)多核處理器通信的裝置及方法。
背景技術：
隨著電信業(yè)務的不斷擴大，系統(tǒng)對處理器的要求越來越高，傳統(tǒng)的單核 處理器已經(jīng)逐漸不能適應大規(guī)4莫應用的需要，在這種背景下，多核處理器開 始在電信這個大舞臺上展露鋒芒。相比于傳統(tǒng)的單核處理器，對應的多核處 理器的性能更高，而價格更低，因此深受電信廠商的追捧。
嵌入式才喿作系統(tǒng)都有一套協(xié)議棧，通過將網(wǎng)口和協(xié)議棧綁定，上層應用 就可以通過協(xié)議棧與外界自由通信，而無需關注報文格式的問題。嵌入式操 作系統(tǒng)的網(wǎng)絡系統(tǒng)如圖l所示。
嵌入式搡作系統(tǒng)大多支持SENS (增強型網(wǎng)絡堆棧，Scalable Enhanced Networks Stack)協(xié)議棧，SENS協(xié)議棧提供了可替換的網(wǎng)絡設備驅(qū)動程序， 而專為這個網(wǎng)絡堆棧而編寫的網(wǎng)絡接口設備驅(qū)動程序被稱作END (增強的 網(wǎng)絡驅(qū)動程序，Enhanced Network Driver)。如圖2所示，SENS模型包含三 個部分協(xié)議驅(qū)動程序、MUX(多元接口， multiplexer)和END。 SENS模 型獨立于硬件設備接口，它將網(wǎng)絡設備驅(qū)動程序細化，使開發(fā)者可以專注于 END本身的開發(fā)。在驅(qū)動程序和上層協(xié)議(如TCP/IP)之間，SENS模型 提供了協(xié)議驅(qū)動層。在協(xié)議層和驅(qū)動程序之間，SENS模型提供了 MUX層。 MUX層直接和END驅(qū)動程序交互，其應用程序接口提供了獨立于網(wǎng)絡協(xié)議 的驅(qū)動程序接口，可以與多個獨立的END單元同時交互。
對于單核處理器來說， 一般一個核只配有一個網(wǎng)口，該網(wǎng)口只負責與外 界通信。而對于多核處理器來說，會遇到下面的問題
(1) 多個核如何與外界通信？
(2) 核與核之間如果想傳輸協(xié)議報文，又該如何通信？ 當前的技術中沒有很好的解決上述問題，有如下的缺陷
(1) 核間通信獨立于核與外界通信方式，對于上層應用來說需要兩套 機制完成通信工作，不夠靈活。
(2) 核間通訊沒有掛接協(xié)議棧，因此只能收發(fā)報文，無法使用協(xié)議棧 提供的功能，導致功能很單一。
綜上所述，當前需要一種嵌入式操作系統(tǒng)中多核處理器通信的技術方案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種嵌入式搡作系統(tǒng)中實現(xiàn)多核處 理器通信的裝置及方法，可以進行核間通信，也可以與外界進行通信。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了
4寺權(quán)利要求核定后補充
與現(xiàn)有技術相比，應用本發(fā)明，克服了現(xiàn)有技術的不足，首先無論是對
外通信還是核間通信都掛接協(xié)議棧，功能更強大，上層應用開發(fā)更加方便； 其次將對外通信和核間通信對于上層透明化，使得應用層無須關注底層的傳 輸細節(jié)。
圖1是嵌入式搡作系統(tǒng)的網(wǎng)絡系統(tǒng)層結(jié)構(gòu)圖； 圖2是SENS結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明具體實施方式
的嵌入式操作系統(tǒng)中實現(xiàn)多核處理器通信 的裝置結(jié)構(gòu)圖4是本發(fā)明具體實施方式
的嵌入式操作系統(tǒng)中實現(xiàn)多核處理器通信 的方法流^_圖5是本發(fā)明具體實例中報文發(fā)送流程圖； 圖6是本發(fā)明具體實例中報文接收流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
如圖3所示， 一種嵌入式操作系統(tǒng)中多核處理器通信裝置，包括CPU ^t塊、中斷模塊、內(nèi)存模塊、網(wǎng)絡模塊，其中
(1) CPU模塊
CPU模塊，是多核處理器所擁有的各個CPU核，每個CPU核包含兩套 裝置 一是IP識別單元，用于識別需要發(fā)送報文的IP地址，從而選擇不同 的發(fā)送裝置進行發(fā)送；二是END單元，用于負責綁定IP地址，以及與協(xié)議 棧進行通信，END單元包括對外通信END單元和核間通信END單元，其 中，對外通信END單元用于對外通信；核間通信END單元用于CPU核間 通信；
(2) 中斷模塊
中斷模塊包括兩部分 一是核間中斷單元，用于控制CPU核之間的中 斷，即CPU核與CPU核之間可以發(fā)送中斷請求，每個CPU核可以向指定 目標CPU核發(fā)送中斷請求，同時目標CPU核也能夠通過該核間中斷單元識 別中斷請求派發(fā)地的源CPU核；二是網(wǎng)口中斷單元，用于使CPU核能夠識 別對應網(wǎng)絡才莫塊是否收到中斷請求；
(3) 內(nèi)存模塊
內(nèi)存模塊包括兩部分 一是多CPU核所共享的共享內(nèi)存單元，用于使 CPU核之間可以互相通信，共享內(nèi)存單元包括共享內(nèi)存鎖，其中共享內(nèi)存 鎖用于使共享內(nèi)存的操作不會沖突，保證了安全性和可靠性；二是各個CPU 核所獨有的私有內(nèi)存單元，用于網(wǎng)絡模塊對外的通信，存儲向網(wǎng)絡模塊發(fā)送 或者從網(wǎng)絡才莫塊接收到的報文；
(4) 網(wǎng)絡模塊，用于使CPU核可以與外界進行通信。
網(wǎng)絡模塊指的是CPU核對應的網(wǎng)口 ，每個CPU核都有一個對應的網(wǎng)口 ， 通過網(wǎng)口， CPU核可以與外界進行通信。
一種嵌入式操作系統(tǒng)中實現(xiàn)多核處理器通信的裝置，包括網(wǎng)絡模塊、內(nèi)
存模塊、CPU模塊、中斷模塊，其中，
所述內(nèi)存模塊包括多CPU核所共享的共享內(nèi)存單元和各個CPU核所獨
有的私有內(nèi)存單元，其中，
多CPU4亥所共享的共享內(nèi)存單元，在核間通信中，用于使CPU核之間 互相通信，存儲CPU核間發(fā)送的報文；
所述共享內(nèi)存單元包括共享內(nèi)存鎖，其中共享內(nèi)存鎖用于共享內(nèi)存的操
作，使共享內(nèi)存的操作不會沖突，保證了安全性和可靠性。
各個CPU核的私有內(nèi)存單元，用于所述網(wǎng)絡^^莫塊對外的通信，存儲向 網(wǎng)絡模塊發(fā)送或者從網(wǎng)絡模塊接收到的報文；
所述私有內(nèi)存單元，在對外通信中，用于存儲向網(wǎng)絡模塊發(fā)送的報文， 通知網(wǎng)絡模塊將該報文發(fā)送。
所述網(wǎng)絡模塊，用于接收所述私有內(nèi)存單元發(fā)送的報文，同時發(fā)送中斷 請求，完成CPU核的通信；
所述網(wǎng)絡模塊是CPU核對應的網(wǎng)口 ，每個CPU核都有一個對應的網(wǎng)口 ， 通過網(wǎng)口， CPU核與外界進行通信。
CPU模塊是多核處理器所擁有的各個CPU核，每個CPU核包含IP識 別單元、增強的網(wǎng)絡驅(qū)動程序END單元，其中
所述IP識別單元，用于識別需要發(fā)送報文的IP地址，從而選擇相應的 END單元進行發(fā)送；
所述END單元，用于接收所述IP識別單元的發(fā)送信息，綁定IP地址， 以及與協(xié)議棧進行通信。
所述END單元包括對外通信END單元和核間通信END單元，其中，
.所述對外通信END單元用于對外通信，接收協(xié)議棧發(fā)送的報文，并發(fā) 送到對應內(nèi)存模塊的私有內(nèi)存單元；
所述核間通信END單元用于CPU核間通信，對內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單 元設置共享內(nèi)存鎖，接收協(xié)議棧發(fā)送的^L文并發(fā)送到共享內(nèi)存單元。
所述中斷模塊包括核間中斷單元、網(wǎng)口中斷單元，其中，
所述核間中斷單元用于控制CPU核之間的中斷，*接收源CPU核的中斷 請求，選擇當前CPU核中核間通信的END單元，從內(nèi)存;f莫塊的共享內(nèi)存單 元中取出數(shù)據(jù)，送交協(xié)議棧，并向目標CPU核設置中斷，完成CPU核的通 信；即CPU核與CPU核之間可以發(fā)送中斷請求，每個CPU核可以向指定 目標CPU核發(fā)送中斷請求，同時目標CPU核也通過該核間中斷單元識別中 斷請求派發(fā)地的源CPU核；
所述網(wǎng)口中斷單元，用于接收所述網(wǎng)絡模塊的中斷請求并發(fā)送到CPU 核，CPU核從對應內(nèi)存模塊的私有內(nèi)存單元中取出所述報文，送交協(xié)議棧， 并向目標地址設置中斷，完成CPU核的通信。
如圖4所示， 一種嵌入式操作系統(tǒng)中實現(xiàn)多核處理器通信的方法，包括 以下步驟，
步驟iio、初始化cpu模塊，配置內(nèi)存模塊中的私有內(nèi)存單元；
對每個CPU核配置內(nèi)存模塊中的私有內(nèi)存單元，包括以下步驟，
步驟IIOI、初始化CPU模塊的對外通信END單元，包括指定設備號、 分配MAC (介質(zhì)訪問控制)地址等；
步驟1102、初始化內(nèi)存模塊中的私有內(nèi)存單元；
步驟1103、對IP地址進行綁定，包括將對外通信END單元綁定到MUX 中，以及將協(xié)議棧與對外通信END單元進行綁定，此時選擇的IP地址為IPO;
步驟1104、設置中斷模塊的網(wǎng)口中斷單元。
步驟120、配置內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單元；
配置共享內(nèi)存單元，包括以下步驟，
步驟1201、初始化CPU模塊的核間通信END單元，包括指定設備號、 分配MAC地址等；
步驟1202、初始化共享內(nèi)存單元，同時設置共享內(nèi)存鎖；
步驟1203、對IP地址進行綁定，包括將核間通信END單元綁定到MUX 中，以及將協(xié)議棧與核間通信END單元進行綁定，此時選擇的IP地址為IP1;
步驟1204、設置中斷模塊的核間中斷單元。
步驟130、 CPU模塊的IP識別單元識別目標的IP地址，根據(jù)IP地址選 擇對應的END單元；
步驟140、若是對外通信，則將報文放入內(nèi)存模塊的私有內(nèi)存單元中， 并通過中斷模塊的網(wǎng)口中斷單元向目標地址設置中斷，同時發(fā)送中斷請求， 完成CPU核的才艮文發(fā)送；
若是CPU核間通信，則將報文放入內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單元中，并通 過中斷模塊的核間中斷單元向目標地址設置中斷，同時發(fā)送中斷請求，完成
CPU核的報文發(fā)送。
步驟150、若中斷模塊的網(wǎng)口中斷單元收到中斷請求，則M應內(nèi)存模 塊的私有內(nèi)存單元中取出數(shù)據(jù)，送交協(xié)議棧，完成CPU核的報文接收。
若中斷模塊的核間中斷單元收到中斷請求，則從內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單 元中取出數(shù)據(jù)，送交協(xié)議棧，完成CPU核的報文接收。
下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明作進一步說明。
CPU核的報文發(fā)送步驟如圖5所示。
.步驟210、 CPU模塊的IP識別單元根據(jù)需要發(fā)送報文的目標IP地址選 擇對應的END單元；
步驟220、判斷是否是核間通訊地址，如果是，則執(zhí)行步驟250;否則 目標IP地址為非核間通訊地址，執(zhí)行步驟230;
步驟230、選擇對外通信END單元，協(xié)議棧將發(fā)送的報文放入對應內(nèi) 存模塊的私有內(nèi)存單元中；
步驟240、通知對應網(wǎng)絡模塊開始發(fā)送私有內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)，完成對 外通信中CPU核的報文發(fā)送，結(jié)束；
步驟250、選擇核間通信END單元，對內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單元設置 共享內(nèi)存鎖；
此時目標IP地址為核間通ifl地址。
步驟260、協(xié)議棧將發(fā)送的報文》文入共享內(nèi)存單元中；
步驟270、對內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單元解除共享內(nèi)存鎖；
步驟280、通過IP識別單元識別出需要通信的目標CPU核；
步驟290、通過中斷模塊的核間中斷單元向目標CPU核設置核間中斷， 完成核間通信中CPU核的報文發(fā)送，結(jié)束。
CPU核的報文接收步驟如圖6所示。
.步驟310、檢測中斷模塊，判斷是否是網(wǎng)口中斷，如果是，則執(zhí)行步驟 320，否則執(zhí)行步驟340;
如果網(wǎng)口中斷單元收到中斷，則說明對應網(wǎng)絡模塊有報文發(fā)送進來。
步驟320、選擇當前CPU核中對外通信的END單元；
步驟330、 M應內(nèi)存模塊的私有內(nèi)存單元中取出數(shù)據(jù)，并送交協(xié)議棧， 完成CPU核的報文接收，結(jié)束；
步驟340、檢測中斷模塊，判斷是否是核間中斷，如果是，則執(zhí)行步驟 350，否則，結(jié)束；
如果核間中斷單元收到中斷，則說明核間有報文發(fā)送進來。
步驟350、選擇當前CPU核中核間通信的END單元；
步驟360、對內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單元設置共享內(nèi)存鎖；
步驟370、從對應內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單元中取出數(shù)據(jù)，并送交協(xié)議棧， 完成CPU核的報文接收。
步驟380、對內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單元解除共享內(nèi)存鎖，結(jié)束。
本發(fā)明提供了多核處理器在嵌入式操作系統(tǒng)中對外通信以及核間通信 的方法，采用了該方法的系統(tǒng)不僅可以與外部的網(wǎng)絡i殳備進行通信，還可以 讓內(nèi)部的核間進行通信，且兩種通信的區(qū)別對于系統(tǒng)的應用層來說完全透 明，無論是核間通信還是對外通信都可以靈活采用嵌入式操作系統(tǒng)協(xié)議棧所 提供的支持，4吏得系統(tǒng)的通信功能更加完善和強大，此外因為核間通信采用 的共享內(nèi)存方式，其效率和可靠性也很高。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉該技術的人在本發(fā)明所揭露的技術范圍內(nèi),可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范 圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1、一種嵌入式操作系統(tǒng)中實現(xiàn)多核處理器通信的裝置，其特征在于，包括內(nèi)存模塊、網(wǎng)絡模塊，其中，所述內(nèi)存模塊，在對外通信中，用于存儲向網(wǎng)絡模塊發(fā)送的報文，通知網(wǎng)絡模塊將該報文發(fā)送；所述網(wǎng)絡模塊，用于接收所述內(nèi)存模塊發(fā)送的報文，同時發(fā)送中斷請求，完成CPU核的通信。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)存模塊包括多CPU核所共享的共享內(nèi)存單元和各個CPU核所獨 有的私有內(nèi)存單元，其中，多CPU核所共享的共享內(nèi)存單元，在核間通信中，用于使CPU核之間 互相通信，存儲CPU核間發(fā)送的報文；各個CPU核的私有內(nèi)存單元，用于所述網(wǎng)絡模塊對外的通信，存儲向 網(wǎng)絡模塊發(fā)送或者從網(wǎng)絡模塊接收到的報文。
3、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述共享內(nèi)存單元包括共享內(nèi)存鎖，其中共享內(nèi)存鎖用于共享內(nèi)存的操作。
4、 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述網(wǎng)絡模塊是CPU核對應的網(wǎng)口 ，每個CPU核都有一個對應的網(wǎng)口 ， 通過網(wǎng)口， CPU核與外界進4亍通信。
5、 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括CPU模塊，CPU模塊是多核處理器所擁有的各個CPU核，每個 CPU核包含IP識別單元、增強的網(wǎng)絡驅(qū)動程序END單元，其中所述IP識別單元，用于識別需要發(fā)送報文的IP地址，從而選擇相應的 END單元進4于發(fā)送；所述END單元，用于接收所述IP識別單元的發(fā)送信息，綁定IP地址， 以及與協(xié)議棧進行通信。
6、 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述END單元包括對外通信END單元和核間通信END單元，其中，所述對外通信END單元用于對外通信，接收協(xié)議棧發(fā)送的報文，并發(fā) 送到對應內(nèi)存模塊的私有內(nèi)存單元；所述核間通信END單元用于CPU核間通信，對內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單 元設置共享內(nèi)存鎖，接收協(xié)議棧發(fā)送的報文并發(fā)送到共享內(nèi)存單元。
7、 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，.還包括中斷模塊，所述中斷模塊包括核間中斷單元、網(wǎng)口中斷單元，其中，所述核間中斷單元用于控制CPU核之間的中斷，接收源CPU核的中斷 請求，選擇當前CPU核中核間通信END單元，從內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單元 中取出數(shù)據(jù)，送交協(xié)議棧，并向目標CPU核設置中斷，完成CPU核的通信；所述網(wǎng)口中斷單元，用于接收所述網(wǎng)絡模塊的中斷請求并發(fā)送到CPU 核，CPU核從對應內(nèi)存模塊的私有內(nèi)存單元中取出報文，送交協(xié)議棧，并 向目標地址設置中斷，完成CPU核的通信。
8、 一種嵌入式才喿作系統(tǒng)中實現(xiàn)多核處理器通信的方法，所述系統(tǒng)包 括內(nèi)存模塊，包括以下步驟，a、 初始化CPU模塊，配置所述內(nèi)存模塊，內(nèi)存模塊用于網(wǎng)絡模塊對外 的通信,存儲向網(wǎng)絡模塊發(fā)送的報文；b、 內(nèi)存模塊接收到所述報文后，若是CPU核的對外通信，則將所述報文放入內(nèi)存模塊的私有內(nèi)存單元 中，并通過中斷模塊的網(wǎng)口中斷單元向目標地址設置中斷，同時發(fā)送中斷請 求，完成CPU核的報文發(fā)送；若是CPU核間通信，則將所述報文放入內(nèi)存模塊的共享內(nèi)存單元中，并通過中斷模塊的核間中斷單元向目標地址設置中斷，同時發(fā)送中斷請求，完成CPU核的報文發(fā)送。
9、如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于， 所述步驟a中包括，步驟IIOI、初始化CPU模塊的END單元，包括指定設備號、分配介 質(zhì)訪問控制地址；步驟1102、初始化內(nèi)存模塊；步驟1103、對IP地址進行綁定，包括將END單元綁定到多元接口中， 以及將協(xié)議棧與END單元進行綁定；步驟1104、設置中斷模塊；所述中斷模塊包括核間中斷單元、網(wǎng)口中 斷單元，所述核間中斷單元用于控制CPU核之間的中斷；所述網(wǎng)口中斷單 元，用于使CPU核識別對應網(wǎng)絡模塊是否收到中斷請求；步驟1105、 CPU模塊識別目標的IP地址，根據(jù)IP地址選擇對應的END 單元。
10、 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于， 還包括，若所述中斷才莫塊的網(wǎng)口中斷單元收到中斷請求，則從對應內(nèi)存模塊的私 有內(nèi)存單元中取出數(shù)據(jù)，送交協(xié)議棧，完成CPU核的報文接收；若所述中斷模塊的核間中斷單元收到中斷請求，則從內(nèi)存模塊的共享內(nèi) 存單元中取出數(shù)據(jù)，送交協(xié)議棧，完成CPU核的報文接收。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種嵌入式操作系統(tǒng)中實現(xiàn)多核處理器通信的裝置及方法，包括內(nèi)存模塊、網(wǎng)絡模塊，其中，所述內(nèi)存模塊，在對外通信中，用于存儲向網(wǎng)絡模塊發(fā)送的報文，通知網(wǎng)絡模塊將該報文發(fā)送；所述網(wǎng)絡模塊，用于接收所述內(nèi)存模塊發(fā)送的報文，同時發(fā)送中斷請求，完成CPU核的通信。應用本發(fā)明，克服了現(xiàn)有技術的不足，首先無論是對外通信還是核間通信都掛接協(xié)議棧，功能更強大，上層應用開發(fā)更加方便；其次將對外通信和核間通信對于上層透明化，使得應用層無須關注底層的傳輸細節(jié)。
文檔編號H04L12/56GK101170511SQ200710187350
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者趙昊翔, 郭樹波 申請人:中興通訊股份有限公司