專利名稱：一種避免雙處理器寫競(jìng)爭(zhēng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分組流量計(jì)數(shù)應(yīng)用環(huán)境下，用于避免由于兩個(gè)處理器同時(shí)對(duì)一個(gè)共享內(nèi)存變量進(jìn)行寫操作時(shí)可能引發(fā)的系統(tǒng)崩潰的方法；典型應(yīng)用是在針對(duì)諸如高速路由器等設(shè)計(jì)應(yīng)用中，采用專用網(wǎng)絡(luò)處理器處理分組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，通用處理器處理上層協(xié)議及其它分組管理事務(wù)，應(yīng)用環(huán)境對(duì)處理效率要求高。
背景技術(shù)：
對(duì)于某些多處理器系統(tǒng)，例如包含一個(gè)通用的主控中央處理器和一個(gè)專用的輔助處理器的系統(tǒng)，兩個(gè)處理器間的進(jìn)程間通信可以采用MP(Message Passing消息傳遞)機(jī)制和共享內(nèi)存機(jī)制，共享內(nèi)存機(jī)制有如下的一些使用特點(diǎn)1.共享內(nèi)存可以被多個(gè)進(jìn)程(包括不同CPU間的進(jìn)程)所打開并訪問；2.讀寫操作的進(jìn)程在執(zhí)行讀寫操作時(shí)其他進(jìn)程不應(yīng)進(jìn)行寫操作；3.多個(gè)進(jìn)程可以交替對(duì)某一共享內(nèi)存執(zhí)行寫操作；4.一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行了內(nèi)存的寫操作后，不影響其他進(jìn)程對(duì)該內(nèi)存的訪問，同時(shí)其他進(jìn)程對(duì)更新后的內(nèi)存具有可見性；5.在進(jìn)程執(zhí)行寫操作時(shí)如果異常退出，對(duì)其他進(jìn)程寫操作禁止應(yīng)自動(dòng)解除；6.共享內(nèi)存的處理速度和效率較高；對(duì)于不同的兩個(gè)處理器共享的內(nèi)存而言，如果對(duì)于同一個(gè)共享內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)，兩個(gè)處理器的各個(gè)進(jìn)程對(duì)于該數(shù)據(jù)區(qū)都是可讀和可寫的，那么在沒有互斥機(jī)制保證的前提下，很容易就會(huì)引發(fā)由于兩個(gè)處理器的進(jìn)程都去寫該內(nèi)存中同一內(nèi)存變量而造成系統(tǒng)崩潰。常見的處理方法是采用信號(hào)量等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)寫數(shù)據(jù)的互斥。即設(shè)置一個(gè)讀寫信號(hào)位，當(dāng)處理器A寫該共享內(nèi)存變量時(shí)，A寫信號(hào)置位，即處理器B不能寫。若B于此時(shí)有寫中斷發(fā)生，則只能等待下一處理器時(shí)鐘周期或輪詢等待。這種處理方法效率低，不適用于諸如高速路由轉(zhuǎn)發(fā)處理應(yīng)用環(huán)境中。設(shè)置信號(hào)量方法在專用網(wǎng)絡(luò)處理器環(huán)境中會(huì)引發(fā)寄存器資源緊張；設(shè)置硬件鎖則影響效率，同時(shí)可能引發(fā)軟件無法控制的系統(tǒng)崩潰。
在諸如高速路由器分組數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)并作流量限制的應(yīng)用場(chǎng)景中，專用處理器在每個(gè)分組到來時(shí)，將分組數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)記錄在共享內(nèi)存區(qū)，并讀取指導(dǎo)流量動(dòng)作的門限變量值，與流量值比較后執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作；通用處理器需要以單位時(shí)間間隔定時(shí)讀取記錄在共享內(nèi)存區(qū)的流量變量，確定下一單位時(shí)間門限值，寫入共享內(nèi)存。
已有的硬件解決方法是設(shè)立兩個(gè)共享內(nèi)存變量流量計(jì)數(shù)、門限；互斥通過硬件鎖實(shí)現(xiàn)。有數(shù)據(jù)包流量發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)處理器鎖流量計(jì)數(shù)值，寫流量計(jì)數(shù)，解鎖，讀門限值，處理；通用處理器時(shí)鐘中斷到，鎖流量計(jì)數(shù)，計(jì)算門限，寫門限，流量計(jì)數(shù)清零，解鎖。這里流量計(jì)數(shù)為兩個(gè)處理器都要進(jìn)行寫處理的寄存器變量，通過加鎖解決競(jìng)爭(zhēng)。正如前文所述，其弊端是由于硬件鎖的引入，導(dǎo)致效率降低，隱患增加。
已有的軟件解決方法是在共享內(nèi)存區(qū)設(shè)立信號(hào)量，較硬件方法多耗費(fèi)一個(gè)寄存器，效率低下，在網(wǎng)絡(luò)處理器應(yīng)用環(huán)境中寄存器資源緊張，是以該方法應(yīng)用中基本不予考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種避免雙處理器寫競(jìng)爭(zhēng)的方法，可以在應(yīng)用環(huán)境中采用盡可能少的變量資源來避免由于不同處理器的進(jìn)程同時(shí)對(duì)同一個(gè)共享內(nèi)存變量進(jìn)行寫操作時(shí)帶來的危險(xiǎn)，高效處理分組流量計(jì)數(shù)應(yīng)用。
本發(fā)明所述的避免雙處理器寫競(jìng)爭(zhēng)的方法，包括以下處理步驟
1)在網(wǎng)絡(luò)處理器中設(shè)置兩個(gè)寄存器變量，流量計(jì)數(shù)(count)和門限值變量(bucket)，兩個(gè)變量分別在0-2n范圍循環(huán)計(jì)數(shù)，n為變量的位數(shù)；2)判斷流量計(jì)數(shù)變量是否大于門限值，如果是，則轉(zhuǎn)步驟3)，否則，跳轉(zhuǎn)步驟4)；3)判斷流量計(jì)數(shù)與分組數(shù)據(jù)包字節(jié)數(shù)(pkt)之和是否大于流量計(jì)數(shù)，若是，則做門限值許可處理，否則，轉(zhuǎn)步驟4)；4)比較流量計(jì)數(shù)與分組數(shù)據(jù)包字節(jié)數(shù)之和是否小于門限值，若是，轉(zhuǎn)步驟5)，否則，做門限值超限處理；5)比較門限值與流量計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)包分組字節(jié)數(shù)之和的差是否小于2n-1，若是，則做門限值許可處理，否則，做門限值超限處理。
本發(fā)明中由于流量計(jì)數(shù)變量?jī)H由網(wǎng)絡(luò)處理器寫入，通用處理器僅讀取該變量，有效避免了寫競(jìng)爭(zhēng)，沒有等待信號(hào)量或解鎖的過程，不降低處理效率。而且沒有引入硬件鎖，避免了因之引入的系統(tǒng)隱患。


圖1是分組流量計(jì)數(shù)方法原理示意圖。
圖2是分組流量計(jì)數(shù)方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
該方法基于以下應(yīng)用假設(shè)1.分組數(shù)據(jù)包字節(jié)數(shù)小于1M，滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，典型應(yīng)用中以太網(wǎng)分組字節(jié)數(shù)最大為1500字節(jié)。
2.網(wǎng)絡(luò)處理器字長(zhǎng)為32位或64位，即寄存器變量全1至少為4G，一半為
2G，大于分組數(shù)據(jù)包100倍以上。
處理中，設(shè)立2個(gè)寄存器變量流量計(jì)數(shù)、門限。
方法原理示意見附圖1。
寄存器變量為0-4G，進(jìn)位后開始又一循環(huán)。
第一次循環(huán)中門限值始終大于流量計(jì)數(shù)，流量計(jì)數(shù)與分組字節(jié)數(shù)之和應(yīng)小于門限值。即流量計(jì)數(shù)與分組字節(jié)數(shù)之和小于等于門限值時(shí)對(duì)應(yīng)一種處理(處理1)，反之對(duì)應(yīng)另一種處理(處理2)，共兩種處理方式。
當(dāng)門限值或流量計(jì)數(shù)與分組字節(jié)數(shù)之和進(jìn)入又一循環(huán)時(shí)，情況發(fā)生變化。
經(jīng)歸納，可通過有限狀態(tài)確定分組處理動(dòng)作。
處理1對(duì)應(yīng)狀態(tài)1.(流量計(jì)數(shù)大于門限)且(流量計(jì)數(shù)與分組字節(jié)數(shù)之和大于流量計(jì)數(shù))；2.(流量計(jì)數(shù)小于門限)且(流量計(jì)數(shù)與分組字節(jié)數(shù)之和小于門限)且(門限值與(流量計(jì)數(shù)與分組字節(jié)數(shù)之和)之差小于2G)處理2對(duì)應(yīng)狀態(tài)剩余所有狀態(tài)。
通過采用該方法，只使用了兩個(gè)寄存器變量資源，避免了硬件鎖的弊端，處理效率完全滿足應(yīng)用需求。
處理流程見附圖2。
當(dāng)分組數(shù)據(jù)包到來，處理流程如下1.網(wǎng)絡(luò)處理器比較流量計(jì)數(shù)是否大于門限值，否則轉(zhuǎn)入4；2.比較流量計(jì)數(shù)與分組字節(jié)數(shù)之和是否大于流量計(jì)數(shù)，否則轉(zhuǎn)入4；3.門限值許可情況下對(duì)分組進(jìn)行相應(yīng)處理，轉(zhuǎn)入7；4.比較流量計(jì)數(shù)與分組字節(jié)數(shù)之和是否大于門限值，否則轉(zhuǎn)入6；5.比較門限值與(流量計(jì)數(shù)與分組字節(jié)數(shù)之和)之差是否小于2G，否則轉(zhuǎn)入6，是則轉(zhuǎn)入3；6.門限值不許可情況下對(duì)分組進(jìn)行相應(yīng)處理；
7.處理結(jié)束。
流程中，流量計(jì)數(shù)變量?jī)H由網(wǎng)絡(luò)處理器寫入，通用處理器僅讀取該變量，有效避免了寫競(jìng)爭(zhēng)，沒有等待信號(hào)量或解鎖的過程，不降低處理效率。由于未引入硬件鎖，避免了因之引入的系統(tǒng)隱患。
結(jié)合上面的說明，本發(fā)明方法可以用于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分組流量計(jì)數(shù)中高效避免雙處理器寫競(jìng)爭(zhēng)。采用本發(fā)明的方法，避免了流量計(jì)數(shù)應(yīng)用中的寫競(jìng)爭(zhēng)，提高了處理效率，避免了可能引入的系統(tǒng)隱患。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)邏輯簡(jiǎn)潔清晰，尤其適于類匯編語言的網(wǎng)絡(luò)處理器編程實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種避免雙處理器寫競(jìng)爭(zhēng)的方法，其特征在于，所述方法包括以下處理步驟1)在網(wǎng)絡(luò)處理器中設(shè)置兩個(gè)寄存器變量，流量計(jì)數(shù)和門限值變量，兩個(gè)變量分別在0-2n范圍循環(huán)計(jì)數(shù)，n為變量的位數(shù)；2)判斷流量計(jì)數(shù)變量是否大于門限值，如果是，則轉(zhuǎn)步驟3)，否則，跳轉(zhuǎn)步驟4)；3)判斷流量計(jì)數(shù)與分組數(shù)據(jù)包字節(jié)數(shù)之和是否大于流量計(jì)數(shù)，若是，則做門限值許可處理，否則，轉(zhuǎn)步驟4)；4)比較流量計(jì)數(shù)與分組數(shù)據(jù)包字節(jié)數(shù)之和是否小于門限值，若是，轉(zhuǎn)步驟5)，否則，做門限值超限處理；5)比較門限值與流量計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)包分組字節(jié)數(shù)之和的差是否小于2n-1，若是，則做門限值許可處理，否則，做門限值超限處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避免雙處理器寫競(jìng)爭(zhēng)的方法，其特征在于，所述流量計(jì)數(shù)和門限值變量為32位或64位變量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的避免雙處理器寫競(jìng)爭(zhēng)的方法，當(dāng)所述分組數(shù)據(jù)包字節(jié)數(shù)小于1M時(shí)，所述流量計(jì)數(shù)和門限值變量可在0-4G之間循環(huán)，所述步驟5)中比較門限值與流量計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)包分組字節(jié)數(shù)之和的差是否小于2G，若是，則做門限值許可處理，否則，做門限值超限處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分組流量計(jì)數(shù)應(yīng)用環(huán)境下，用于避免由于兩個(gè)處理器同時(shí)對(duì)一個(gè)共享內(nèi)存變量進(jìn)行寫操作時(shí)可能引發(fā)的系統(tǒng)崩潰的方法，通過在網(wǎng)絡(luò)處理器中設(shè)置兩個(gè)寄存器變量流量計(jì)數(shù)(count)和門限值變量(bucket)，進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)，再依據(jù)一定的判斷原則進(jìn)行處理。本發(fā)明采用了流量計(jì)數(shù)變量?jī)H由網(wǎng)絡(luò)處理器寫入，通用處理器僅讀取該變量，有效避免了寫競(jìng)爭(zhēng)，沒有等待信號(hào)量或解鎖的過程，不降低處理效率，而且沒有引入硬件鎖，避免了因之引入的系統(tǒng)隱患。
文檔編號(hào)G06F12/00GK1549154SQ0313154
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者周宇寧, 方軍, 戴進(jìn), 唐珂, 白英杰, 張鋼鋼 申請(qǐng)人:深圳市中興通訊股份有限公司南京分公司, 深圳市中興通訊股份有限公司南京分公