專利名稱：一種大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到大規(guī)模計算機(jī)領(lǐng)域，特指一種大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更 新方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
計算機(jī)系統(tǒng)引導(dǎo)程序是加電或復(fù)位時加載運行的程序，通常固化在非易失性存儲器 中。引導(dǎo)程序?qū)τ布M(jìn)行初始化并引導(dǎo)其他程序如操作系統(tǒng)引導(dǎo)程序，它收集系統(tǒng)中硬 件設(shè)備最基本的信息，為系統(tǒng)提供最底層、最直接的硬件控制。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，隨 著引導(dǎo)程序的不斷升級、功能的不斷增加或錯誤的修正，需要經(jīng)常對引導(dǎo)程序進(jìn)行更新。 單個引導(dǎo)程序的更新方法很多，主要可分為兩類l)離線更新，引導(dǎo)程序的存儲介質(zhì)在 安裝到PCB板之前利用專用的工具將引導(dǎo)程序燒錄到存儲介質(zhì)中；2)在線熱升級，通過 外部設(shè)備連接到PCB板，提供必要的軟件工具來實現(xiàn)引導(dǎo)程序的更新。
離線更新需要專門的工具，而且需要PCB板支持存儲介質(zhì)的可拆裝，這就使得離線 更新極為不方便，而且不是所有的PCB板都支持存儲介質(zhì)的拆裝，因此離線更新方法有 一定的局限性。在大規(guī)模系統(tǒng)中采用離線更新的方法費時、費力、操作不方便。
在線熱升級可分為兩種l)利用串口等硬件接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，通過系統(tǒng)的CPU 來執(zhí)行引導(dǎo)程序的更新；2)利用JTAG接口實現(xiàn)引導(dǎo)程序的更新。在線熱升級比離線升級 操作方便，不需要專用的工具和系統(tǒng)的拆卸，是目前計算機(jī)系統(tǒng)引導(dǎo)程序更新較為常用 的方法。
大規(guī)模計算機(jī)系統(tǒng)通常由數(shù)量眾多的節(jié)點組成，每一個節(jié)點具有本地引導(dǎo)程序?qū)?jié) 點內(nèi)部進(jìn)行初始化和系統(tǒng)引導(dǎo)工作。即使是單個節(jié)點，其引導(dǎo)程序存儲到引導(dǎo)區(qū)的過程 也需要一定的時間，因此對于具有成千上萬個節(jié)點的大規(guī)模系統(tǒng)來說，如果采用傳統(tǒng)的 在線熱升級方法對全系統(tǒng)所有節(jié)點的引導(dǎo)程序逐一進(jìn)行更新，這無疑將是一個漫長的過 程，更新效率極低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種采用 并發(fā)模式、具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、能夠有效解決大規(guī)模系統(tǒng)中引導(dǎo)程序的更新費時、 費力問題的大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新方法及系統(tǒng)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為 一種大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序 并行更新方法，其特征在于更新客戶端通過通信支持模塊向大規(guī)模計算機(jī)的各個節(jié)點 并行地發(fā)送更新命令和數(shù)據(jù)，各節(jié)點上節(jié)點更新服務(wù)模塊接收到更新客戶端的更新命令 和數(shù)據(jù)后對各節(jié)點弓I導(dǎo)程序進(jìn)行更新。
每個節(jié)點引導(dǎo)程序更新的步驟為
(1) 、節(jié)點在加電或復(fù)位后啟動基本引導(dǎo)程序進(jìn)行底層硬件的初始化；
(2) 、基本引導(dǎo)程序?qū)崿F(xiàn)硬件初始化后啟動更新服務(wù)程序；
(3) 、更新服務(wù)程序循環(huán)等待客戶端的握手請求，如果在一定時間內(nèi)握手成功，則進(jìn) 入步驟(4);否則，更新服務(wù)程序退出，啟動主引導(dǎo)程序；
(4) 、更新服務(wù)程序等待客戶端發(fā)送的命令；
(4.1) 、接收到取消更新命令，則服務(wù)程序從引導(dǎo)區(qū)讀取主引導(dǎo)程序并啟動主引導(dǎo)程 序，進(jìn)入步驟5;
(4.2) 、接收到更新命令，服務(wù)程序啟動數(shù)據(jù)接收與校驗，
a) 、數(shù)據(jù)接收失敗或者校驗失敗，發(fā)送更新失敗消息到客戶端，跳轉(zhuǎn)到步驟(4);
b) 、接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過校驗成功后，服務(wù)程序?qū)⒅饕龑?dǎo)程序?qū)懭胍龑?dǎo)區(qū)，然后啟
動主引導(dǎo)程序，進(jìn)入步驟(5);
(5) 、發(fā)送更新結(jié)果到客戶端，本次更新操作結(jié)束。
所述更新客戶端根據(jù)節(jié)點列表中的節(jié)點數(shù)目決定創(chuàng)建子線程的數(shù)目，每個子線程對 應(yīng)一個節(jié)點，所有的子線程接收到更新節(jié)點后，啟動更新操作，子線程首先與目標(biāo)節(jié)點 進(jìn)行握手操作，成功后開始發(fā)送更新命令和引導(dǎo)程序更新數(shù)據(jù)，并等待更新結(jié)果，所有 的子線程更新操作結(jié)束后，主程序負(fù)責(zé)收集更新結(jié)果，子線程的更新操作并行完成，子 線程之間沒有任何的通信。
所述客戶端中的子線程負(fù)責(zé)完成主程序分配的節(jié)點引導(dǎo)程序更新任務(wù)，其步驟為
(1) 、主程序從節(jié)點列表中讀取需要更新的節(jié)點，并為節(jié)點列表中的每一個節(jié)點創(chuàng)建
一個子線程。如果列表為空，主程序任務(wù)完成，退出；
(2) 、子線程向?qū)?yīng)節(jié)點的更新服務(wù)程序發(fā)出握手請求，服務(wù)程序接收請求后進(jìn)行解 析和驗證，通過驗證后發(fā)送驗證成功的應(yīng)答消息，否則發(fā)送驗證失敗消息；
(3) 、子線程接收到握手成功消息后，進(jìn)入步驟4。否則，若沒有超時，執(zhí)行步驟2; 如果超時，通知主程序更新失敗，退出子線程；
(4) 、將引導(dǎo)程序以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送到更新服務(wù)程序，等待接收應(yīng)答消息，更新服 務(wù)程序接收到數(shù)據(jù)包后進(jìn)行解析驗證，通過驗證后將引導(dǎo)程序?qū)懭胍龑?dǎo)分區(qū)。寫入成功， 給客戶端對應(yīng)的子線程發(fā)送更新成功消息，否則發(fā)送數(shù)據(jù)更新失敗消息；
(5) 、子線程等待更新結(jié)果；
(5.1) 、子線程接收到更新成功的消息，通知主程序該節(jié)點更新成功，退出子線程；
(5.2) 、子線程接收到更新失敗的消息，進(jìn)行重試；如果重試次數(shù)沒有超過設(shè)定的重 試次數(shù)，則跳轉(zhuǎn)到步驟4;否則給對應(yīng)的節(jié)點發(fā)送取消更新操作的消息，并通知主程序該 節(jié)點更新失敗，退出子線程。
一種大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新系統(tǒng)，其特征在于它包括通信支持模塊、 運行于普通微機(jī)上的更新客戶端以及設(shè)置于大規(guī)模計算機(jī)的每個節(jié)點上的節(jié)點引導(dǎo)程序 更新模塊，所有節(jié)點更新服務(wù)模塊通過通信支持模塊與更新客戶端相連，響應(yīng)客戶端的 更新命令并最終實現(xiàn)各節(jié)點引導(dǎo)程序的并行更新。
所述節(jié)點弓I導(dǎo)程序更新模塊包括基本引導(dǎo)程序單元和主引導(dǎo)程序單元，用來接收客 戶端更新數(shù)據(jù)包的更新服務(wù)程序嵌入在基本引導(dǎo)程序單元中。
所述通信支持模塊包含一個或多個支持多個節(jié)點同時更新的通信子模塊，所述通信 子模塊具有一個與客戶端進(jìn)行通信的接口和多個與節(jié)點進(jìn)行通信的接口，所述通信子模
塊包括一個網(wǎng)絡(luò)控制器、嵌入式微處理器、n個RS232接口控制器和n個JTAG接口，網(wǎng) 絡(luò)控制器為客戶端提供一個以太網(wǎng)接口，接口控制器負(fù)責(zé)實現(xiàn)通信子模塊和節(jié)點更新程 序之間的數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)點通過接口控制器與通信子模塊進(jìn)行互連。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點就在于
1、 本發(fā)明由于所有節(jié)點的引導(dǎo)程序更新過程都是同時進(jìn)行的，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模非常大時， 采用本發(fā)明的更新效率得到了十分明顯的提高。對于例如具有256個節(jié)點的大規(guī)模并行 系統(tǒng)，假設(shè)對一個節(jié)點進(jìn)行引導(dǎo)程序更新所需的時間是T，如果采用傳統(tǒng)的方法逐個對 所有節(jié)點進(jìn)行更新，那么對全系統(tǒng)所有節(jié)點更新所需要的時間是256T的時間。而在采用 本發(fā)明對系統(tǒng)所有節(jié)點進(jìn)行并行更新的情況下，所需時間為T。因此系統(tǒng)引導(dǎo)程序的更 新時間大大減少。
2、 本發(fā)明支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展。采用本發(fā)明不會因為系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大而影響系統(tǒng) 節(jié)點引導(dǎo)程序的更新速度和方法。由于通信子模塊支持1個到多個節(jié)點的并行更新，因 此當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模增大時，只需簡單增加通信子模塊的數(shù)量就能夠支持，而且不會增加更新 時間。
3、本發(fā)明支持平臺的多樣性，具有通用性。通信支持模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口與 客戶端連接，任何一臺具有以太網(wǎng)接口的普通微機(jī)均可作為客戶端使用。通信子模塊與 節(jié)點的接口采用目前更新引導(dǎo)程序常用的標(biāo)準(zhǔn)接口 RS232和JTAG，因此只要目標(biāo)平臺 具有RS232接口和JTAG接口中的任意一種接口，就能夠使用本發(fā)明實現(xiàn)對多個目標(biāo)平 臺的引導(dǎo)程序的并行更新。


圖l是本發(fā)明中引導(dǎo)程序并行更新示意圖2是本發(fā)明中單節(jié)點引導(dǎo)程序更新流程示意圖3是本發(fā)明中更新程序客戶端的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明中更新程序客戶端子線程實現(xiàn)流程示意圖5是本發(fā)明中通信支持模塊的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明中通信子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明提供了一種大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新方法，更新客戶端通過通信 支持模塊向大規(guī)模計算機(jī)的各個節(jié)點并行地發(fā)送更新命令和數(shù)據(jù)，各節(jié)點上節(jié)點更新服 務(wù)模塊接收到更新客戶端的更新命令和數(shù)據(jù)后對各節(jié)點引導(dǎo)程序進(jìn)行更新。在較佳實施 例中，更新客戶端根據(jù)節(jié)點列表中的節(jié)點數(shù)目決定創(chuàng)建子線程的數(shù)目，每個子線程對應(yīng) 一個節(jié)點，所有的子線程接收到更新節(jié)點后，啟動更新操作，子線程首先與目標(biāo)節(jié)點進(jìn) 行握手操作，成功后開始發(fā)送更新命令和引導(dǎo)程序更新數(shù)據(jù)，并等待更新結(jié)果，所有的 子線程更新操作結(jié)束后，主程序負(fù)責(zé)收集更新結(jié)果，子線程的更新操作并行完成，子線 程之間沒有任何的通信。
根據(jù)上述方法，本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新系統(tǒng)， 它包括通信支持模塊、運行于普通微機(jī)上的更新客戶端以及設(shè)置于大規(guī)模計算機(jī)的每個 節(jié)點上的節(jié)點引導(dǎo)程序更新模塊，所有節(jié)點更新服務(wù)模塊通過通信支持模塊與更新客戶 端相連，響應(yīng)客戶端的更新命令并最終實現(xiàn)各節(jié)點引導(dǎo)程序的并行更新。其中，節(jié)點引 導(dǎo)程序更新模塊包括基本引導(dǎo)程序單元和主引導(dǎo)程序單元，嵌入在基本引導(dǎo)程序單元中 的更新服務(wù)程序用來接收客戶端更新數(shù)據(jù)包。通信支持模塊包含一個或多個支持多個節(jié) 點同時更新的通信子模塊，所述通信子模塊具有一個與客戶端進(jìn)行通信的接口和多個與
節(jié)點進(jìn)行通信的接口 ，所述通信子模塊包括一個網(wǎng)絡(luò)控制器、嵌入式微處理器、n個RS232
接口控制器和n個JTAG接口，網(wǎng)絡(luò)控制器為客戶端提供一個以太網(wǎng)接口，接口控制器負(fù) 責(zé)實現(xiàn)通信子模塊和節(jié)點更新程序之間的數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)點通過接口控制器與通信子模塊 進(jìn)行互連。
大規(guī)模計算機(jī)系統(tǒng)中的各個節(jié)點通過通信支持模塊與更新程序客戶端互連，節(jié)點更 新服務(wù)模塊負(fù)責(zé)實現(xiàn)本地節(jié)點引導(dǎo)程序的更新操作，并且通過通信支持模塊與更新客戶 端進(jìn)行通信?？蛻舳送ㄟ^通信支持模塊向系統(tǒng)各個節(jié)點并行地發(fā)送更新命令和數(shù)據(jù)。節(jié) 點接收到更新命令后執(zhí)行引導(dǎo)程序的更新操作，節(jié)點之間的更新過程互不影響，并行執(zhí) 行。
節(jié)點更新服務(wù)模塊是一段嵌入在引導(dǎo)程序中的更新服務(wù)程序。引導(dǎo)程序由兩部分組
成基本引導(dǎo)程序單元和主引導(dǎo)程序單元。更新服務(wù)程序嵌入在基本引導(dǎo)程序單元中。 基本引導(dǎo)程序單元主要功能是對底層硬件進(jìn)行最基本的初始化操作和啟動更新服務(wù)程 序?；疽龑?dǎo)程序單元實現(xiàn)了引導(dǎo)過程更新所需的最基本的功能，包括簡單的CPU初始 化、簡單的內(nèi)存初始化和更新過程所需的通信接口的初始化。基本引導(dǎo)程序單元固化在 非易失性存儲器中，通常不需要被更新。因此引導(dǎo)程序的更新主要是指對主引導(dǎo)程序單 元的更新。基本引導(dǎo)程序單元在完成最基本的硬件初始化操作后，啟動更新服務(wù)程序。 更新服務(wù)程序循環(huán)等待客戶端發(fā)送的更新消息。如果更新服務(wù)程序在一定時間內(nèi)未收到 客戶端的更新消息，則退出循環(huán)等待過程，執(zhí)行原來的主引導(dǎo)程序單元并正常引導(dǎo)系統(tǒng)。 更新服務(wù)程序在循環(huán)等待過程中一旦收到客戶端的更新消息，將根據(jù)收到的消息進(jìn)行引 導(dǎo)程序的更新操作。
客戶端模塊根據(jù)更新節(jié)點列表啟動節(jié)點引導(dǎo)程序更新操作。節(jié)點列表可以是所有節(jié) 點，也可以是部分節(jié)點。更新客戶端根據(jù)用戶的設(shè)定將更新消息發(fā)送到所有需要被更新 的節(jié)點。在客戶端和更新服務(wù)程序之間通過通信支持模塊實現(xiàn)更新消息的并行發(fā)送，新 的引導(dǎo)程序以數(shù)據(jù)包的形式通過通信支持模塊并行發(fā)送到所有被更新的節(jié)點。
在具體實施例中，如圖1所示，本發(fā)明中引導(dǎo)程序并行更新示意圖?？蛻舳送ㄟ^通 信支持模塊與系統(tǒng)的所有節(jié)點互連，客戶端給所有需要更新的節(jié)點并行發(fā)送的更新命令 包和數(shù)據(jù)包通過通信支持模塊轉(zhuǎn)發(fā)到各個節(jié)點，節(jié)點接收到更新命令和更新數(shù)據(jù)包后執(zhí) 行引導(dǎo)程序的更新。節(jié)點之間引導(dǎo)程序的更新互不影響，并行完成。更新客戶端
如圖2所示，本發(fā)明中單節(jié)點引導(dǎo)程序更新流程示意圖。如何實現(xiàn)單節(jié)點引導(dǎo)程序
的在線熱更新是實現(xiàn)系統(tǒng)引導(dǎo)程序并行更新的基礎(chǔ)。在系統(tǒng)加電或復(fù)位以后，固化在存 儲介質(zhì)中的基本引導(dǎo)程序?qū)崿F(xiàn)對基本硬件的初始化，然后啟動更新服務(wù)程序。更新服務(wù)
程序等待客戶端發(fā)送的命令直到超時。更新服務(wù)程序接收到更新命令后開始接收更新數(shù) 據(jù)并行校驗，將通過校驗的數(shù)據(jù)寫到引導(dǎo)區(qū)，發(fā)送更新成功消息到客戶端。更新服務(wù)程 序接收數(shù)據(jù)失敗或數(shù)據(jù)校驗失敗，發(fā)送更新失敗消息到客戶端并重新等待客戶端發(fā)送的 命令或數(shù)據(jù)，直到超時。
單個節(jié)點引導(dǎo)程序更新的詳細(xì)實現(xiàn)過程如下
1、 節(jié)點在加電或復(fù)位后啟動基本引導(dǎo)程序進(jìn)行底層硬件的初始化；
2、 基本引導(dǎo)程序?qū)崿F(xiàn)硬件初始化后啟動更新服務(wù)程序；
3、 更新服務(wù)程序循環(huán)等待客戶端的握手請求。如果在一定時間內(nèi)握手成功，則進(jìn)入 步驟4;否則，更新服務(wù)程序退出，啟動主引導(dǎo)程序。
4、 更新服務(wù)程序等待客戶端發(fā)送的命令；
4.1、 接收到取消更新命令，則服務(wù)程序從引導(dǎo)區(qū)讀取主引導(dǎo)程序并啟動主引導(dǎo)程序， 進(jìn)入步驟5;
4.2、 接收到更新命令，服務(wù)程序啟動數(shù)據(jù)接收與校驗，
a) 、數(shù)據(jù)接收失敗或者校驗失敗，發(fā)送更新失敗消息到客戶端，跳轉(zhuǎn)到步驟4;
b) 、接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過校驗成功后，服務(wù)程序?qū)⒅饕龑?dǎo)程序?qū)懭胍龑?dǎo)區(qū)，然后啟
動主引導(dǎo)程序，進(jìn)入步驟5。
5、 發(fā)送更新結(jié)果到客戶端，本次更新操作結(jié)束。
在引導(dǎo)程序中添加一個更新服務(wù)程序使得引導(dǎo)程序的更新實現(xiàn)了在線熱更新，為大 規(guī)模計算機(jī)系統(tǒng)引導(dǎo)程序的并行更新奠定了基礎(chǔ)。
如圖3所示，本發(fā)明中更新程序客戶端的結(jié)構(gòu)示意圖。更新客戶端根據(jù)節(jié)點列表中 的節(jié)點數(shù)目決定創(chuàng)建子線程的數(shù)目，每個子線程對應(yīng)一個節(jié)點。所有的子線程接收到更 新節(jié)點后，啟動更新操作。子線程首先與目標(biāo)節(jié)點進(jìn)行握手操作，成功后開始發(fā)送更新 命令和引導(dǎo)程序更新數(shù)據(jù)，并等待更新結(jié)果。所有的子線程更新操作結(jié)束后，主程序負(fù) 責(zé)收集更新結(jié)果。子線程的更新操作并行完成，子線程之間沒有任何的通信。更新程序 客戶端實現(xiàn)了節(jié)點的并行更新，能夠大大減少大規(guī)模計算機(jī)系統(tǒng)節(jié)點引導(dǎo)程序更新需要 的時間。
如圖4所示，本發(fā)明中客戶端子線程實現(xiàn)流程示意圖?？蛻舳酥械淖泳€程負(fù)責(zé)完成 主程序分配的節(jié)點引導(dǎo)程序更新任務(wù)。子線程首先向節(jié)點服務(wù)程序發(fā)送握手請求。如果 握手失敗，進(jìn)行重試直到超時。握手成功后將引導(dǎo)程序數(shù)據(jù)進(jìn)行打包發(fā)送給節(jié)點。子線 程接收到更新成功的應(yīng)答后再通知主程序，退出子線程。子線程接收到更新失敗的應(yīng)答
后進(jìn)行重試直到超時，詳細(xì)的工作流程是
1、 主程序從節(jié)點列表中讀取需要更新的節(jié)點，并為節(jié)點列表中的每一個節(jié)點創(chuàng)建一 個子線程。如果列表為空，主程序任務(wù)完成，退出。
2、 子線程向?qū)?yīng)節(jié)點的更新服務(wù)程序發(fā)出握手請求，服務(wù)程序接收請求后進(jìn)行解析 和驗證，通過驗證后發(fā)送驗證成功的應(yīng)答消息，否則發(fā)送驗證失敗消息。
3、 子線程接收到握手成功消息后，進(jìn)入步驟4。否則，若沒有超時，執(zhí)行步驟2; 如果超時，通知主程序更新失敗，退出子線程。
4、 將引導(dǎo)程序以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送到更新服務(wù)程序，等待接收應(yīng)答消息。更新服務(wù)
程序接收到數(shù)據(jù)包后進(jìn)行解析驗證，通過驗證后將引導(dǎo)程序?qū)懭胍龑?dǎo)分區(qū)。寫入成功， 給客戶端對應(yīng)的子線程發(fā)送更新成功消息，否則發(fā)送數(shù)據(jù)更新失敗消息。
5、 子線程等待更新結(jié)果。
5.1、 子線程接收到更新成功的消息，通知主程序該節(jié)點更新成功，退出子線程。
5.2、 子線程接收到更新失敗的消息，進(jìn)行重試。如果重試次數(shù)沒有超過設(shè)定的重試 次數(shù)，則跳轉(zhuǎn)到步驟4;否則給對應(yīng)的節(jié)點發(fā)送取消更新操作的消息，并通知主程序該節(jié) 點更新失敗，退出子線程。
如圖5所示，本發(fā)明中通信支持模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。通信支持模塊為大規(guī)模計算機(jī) 系統(tǒng)節(jié)點引導(dǎo)程序的并行更新提供物理連接和通信支持。根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模的不同，通信支 持模塊包含一個或多個通信子模塊。每個通信子模塊支持多個節(jié)點同時更新。假設(shè)系統(tǒng) 有mXn個節(jié)點，每個通信子模塊支持n個節(jié)點同時更新，那么通信支持模塊將包含m 個通信子模塊。
如圖6所示，本發(fā)明中通信子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。通信子模塊是通信支持模塊的核 心組成部分，實現(xiàn)了更新客戶端和節(jié)點更新程序之間的并行數(shù)據(jù)傳輸。通信子模塊主要 包括網(wǎng)絡(luò)控制器、通信服務(wù)程序和接口控制器。通信支持模塊的子模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計使得系 統(tǒng)具有很好的擴(kuò)展性，單個通信子模塊支持的接口數(shù)目高達(dá)幾百個。因此，通信支持模 塊能夠支持的并行更新的節(jié)點數(shù)目可以從幾百個擴(kuò)展到成千上萬個，很好的支持了大規(guī) 模計算機(jī)系統(tǒng)節(jié)點引導(dǎo)程序的并行更新。通信子模塊提供的接口可以是RS232接口也可 以是JTAG接口，與傳統(tǒng)的單一接口相比，具有多樣性。
網(wǎng)絡(luò)控制器為更新客戶端提供以太網(wǎng)通信服務(wù)。更新客戶端與所有節(jié)點之間的數(shù)據(jù) 通信都是通過以太網(wǎng)接口來實現(xiàn)的。接口控制器實現(xiàn)了節(jié)點與通信支持模塊之間的互連。 每個節(jié)點通過一個專用的接口控制器與通信子模塊互連。通信服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)控制 器與接口控制器之間的數(shù)據(jù)交流。通信服務(wù)程序為每個接口控制器創(chuàng)建一個線程，每個 線程監(jiān)聽該節(jié)點的接口控制器和對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信端口。如果接口控制器上有數(shù)據(jù)到達(dá)， 線程負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通信端口發(fā)送到更新客戶端，如果網(wǎng)絡(luò)通信端口有數(shù)據(jù)到達(dá)， 線程將數(shù)據(jù)通過接口控制器發(fā)送到節(jié)點更新服務(wù)程序。
接口控制器包含RS232串口控制器和JTAG控制器，每一個節(jié)點通過RS232串口和 JTAG接口與通信子模塊連接。如果節(jié)點采用串口作為通信接口，通信服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn) TCP/IP數(shù)據(jù)與RS232數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換與路由。如果節(jié)點釆用的通信接口是JTAG接口， 通信子模塊中的JTAG控制器將通信服務(wù)程序?qū)懭氲臄?shù)據(jù)通過JTAG接口直接寫入到引導(dǎo) 區(qū)，而不需要經(jīng)過節(jié)點更新服務(wù)程序進(jìn)行處理。同時通信子模塊中的JTAG控制器將更 新結(jié)果提交給通信服務(wù)程序，由通信服務(wù)程序發(fā)送到更新程序客戶端。使用JTAG接口 進(jìn)行更新的方式不僅能夠更新主引導(dǎo)模塊同時也能夠更新基本引導(dǎo)模塊。
本發(fā)明已應(yīng)用于國防科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院自行研制的高性能大規(guī)模并行計算機(jī)系 統(tǒng)，該系統(tǒng)具有1024個節(jié)點，通信支持模塊具有16個通信子模塊，每個通信子模塊連 接64個節(jié)點。通信子模塊提供了 64個RS232接口和64個JTAG接口分別與各節(jié)點相連。 客戶端模塊采用運行Windows操作系統(tǒng)的普通微機(jī)。本發(fā)明已經(jīng)過驗證并取得了很好的 應(yīng)用效果。本發(fā)明并不局限于具體的目標(biāo)節(jié)點硬件平臺，對于具有RS232接口或JTAG 接口的目標(biāo)平臺具有通用性。
權(quán)利要求
1、一種大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新方法，其特征在于更新客戶端通過通信支持模塊向大規(guī)模計算機(jī)的各個節(jié)點并行地發(fā)送更新命令和數(shù)據(jù)，各節(jié)點上節(jié)點更新服務(wù)模塊接收到更新客戶端的更新命令和數(shù)據(jù)后對各節(jié)點引導(dǎo)程序進(jìn)行更新。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新方法，其特征在于每 個節(jié)點引導(dǎo)程序更新的步驟為(1) 、節(jié)點在加電或復(fù)位后啟動基本引導(dǎo)程序進(jìn)行底層硬件的初始化；(2) 、基本引導(dǎo)程序?qū)崿F(xiàn)硬件初始化后啟動更新服務(wù)程序；(3) 、更新服務(wù)程序循環(huán)等待客戶端的握手請求，如果在一定時間內(nèi)握手成功，則進(jìn) 入步驟(4);否則，更新服務(wù)程序退出，啟動主引導(dǎo)程序；(4) 、更新服務(wù)程序等待客戶端發(fā)送的命令；(4.1) 、接收到取消更新命令，則服務(wù)程序從引導(dǎo)區(qū)讀取主引導(dǎo)程序并啟動主引導(dǎo)程 序，進(jìn)入步驟5;(4.2) 、接收到更新命令，服務(wù)程序啟動數(shù)據(jù)接收與校驗，a) 、數(shù)據(jù)接收失敗或者校驗失敗，發(fā)送更新失敗消息到客戶端，跳轉(zhuǎn)到步驟(4);b) 、接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過校驗成功后，服務(wù)程序?qū)⒅饕龑?dǎo)程序?qū)懭胍龑?dǎo)區(qū)，然后啟動主引導(dǎo)程序，進(jìn)入步驟(5);(5) 、發(fā)送更新結(jié)果到客戶端，本次更新操作結(jié)束。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新方法，其特征在于所述更新客戶端根據(jù)節(jié)點列表中的節(jié)點數(shù)目決定創(chuàng)建子線程的數(shù)目，每個子線程對應(yīng)一個節(jié)點，所有的子線程接收到更新節(jié)點后，啟動更新操作，子線程首先與目標(biāo)節(jié)點 進(jìn)行握手操作，成功后開始發(fā)送更新命令和引導(dǎo)程序更新數(shù)據(jù)，并等待更新結(jié)果，所有 的子線程更新操作結(jié)束后，主程序負(fù)責(zé)收集更新結(jié)果，子線程的更新操作并行完成，子 線程之間沒有任何的通信。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新方法，其特征在于所述客戶端中的子線程負(fù)責(zé)完成主程序分配的節(jié)點引導(dǎo)程序更新任務(wù)，其步驟為(1)、主程序從節(jié)點列表中讀取需要更新的節(jié)點，并為節(jié)點列表中的每一個節(jié)點創(chuàng)建 一個子線程；如果列表為空，主程序任務(wù)完成，退出； (2) 、子線程向?qū)?yīng)節(jié)點的更新服務(wù)程序發(fā)出握手請求，服務(wù)程序接收請求后進(jìn)行解 析和驗證，通過驗證后發(fā)送驗證成功的應(yīng)答消息，否則發(fā)送驗證失敗消息；(3) 、子線程接收到握手成功消息后，進(jìn)入步驟4;否則，若沒有超時，執(zhí)行步驟2; 如果超時，通知主程序更新失敗，退出子線程；(4) 、將引導(dǎo)程序以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送到更新服務(wù)程序，等待接收應(yīng)答消息，更新服 務(wù)程序接收到數(shù)據(jù)包后進(jìn)行解析驗證，通過驗證后將引導(dǎo)程序?qū)懭胍龑?dǎo)分區(qū)；寫入成功， 給客戶端對應(yīng)的子線程發(fā)送更新成功消息，否則發(fā)送數(shù)據(jù)更新失敗消息；(5) 、子線程等待更新結(jié)果；(5.1) 、子線程接收到更新成功的消息，通知主程序該節(jié)點更新成功，退出子線程；(5.2) 、子線程接收到更新失敗的消息，進(jìn)行重試；如果重試次數(shù)沒有超過設(shè)定的重 試次數(shù)，則跳轉(zhuǎn)到步驟4;否則給對應(yīng)的節(jié)點發(fā)送取消更新操作的消息，并通知主程序該 節(jié)點更新失敗，退出子線程。
5、 一種大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新系統(tǒng)，其特征在于它包括通信支持模 塊、運行于普通微機(jī)上的更新客戶端以及設(shè)置于大規(guī)模計算機(jī)的每個節(jié)點上的節(jié)點引導(dǎo) 程序更新模塊，所有節(jié)點更新服務(wù)模塊通過通信支持模塊與更新客戶端相連，響應(yīng)客戶 端的更新命令并最終實現(xiàn)各節(jié)點引導(dǎo)程序的并行更新。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新系統(tǒng)，其特征在于所述節(jié)點引導(dǎo)程序更新模塊包括基本引導(dǎo)程序單元和主引導(dǎo)程序單元，嵌入在基本引導(dǎo) 程序單元中的更新服務(wù)程序用來接收客戶端更新數(shù)據(jù)包。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新系統(tǒng)，其特征在 于所述通信支持模塊包含一個或多個支持多個節(jié)點同時更新的通信子模塊，所述通信子模塊具有一個與客戶端進(jìn)行通信的接口和多個與節(jié)點進(jìn)行通信的接口，所述通信子模塊包括一個網(wǎng)絡(luò)控制器、嵌入式微處理器、n個RS232接口控制器和n個JTAG接口，網(wǎng) 絡(luò)控制器為客戶端提供一個以太網(wǎng)接口，接口控制器負(fù)責(zé)實現(xiàn)通信子模塊和節(jié)點更新程 序之間的數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)點通過接口控制器與通信子模塊進(jìn)行互連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大規(guī)模計算機(jī)節(jié)點引導(dǎo)程序并行更新方法及系統(tǒng)，更新客戶端通過通信支持模塊向大規(guī)模計算機(jī)的各個節(jié)點并行地發(fā)送更新命令和數(shù)據(jù)，各節(jié)點上節(jié)點更新服務(wù)模塊接收到更新客戶端的更新命令和數(shù)據(jù)后對各節(jié)點引導(dǎo)程序進(jìn)行更新。該更新系統(tǒng)包括通信支持模塊、運行于普通微機(jī)上的更新客戶端以及設(shè)置于大規(guī)模計算機(jī)的每個節(jié)點上的節(jié)點引導(dǎo)程序更新模塊，所有節(jié)點更新服務(wù)模塊通過通信支持模塊與更新客戶端相連，響應(yīng)客戶端的更新命令并最終實現(xiàn)各節(jié)點引導(dǎo)程序的并行更新。本發(fā)明采用并發(fā)模式、具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、能夠有效解決大規(guī)模系統(tǒng)中引導(dǎo)程序的更新費時、費力問題。
文檔編號G06F9/445GK101178659SQ20071019260
公開日2008年5月14日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者軍 劉, 劉光明, 孫彩霞, 屈婉霞, 徐煒遐, 曹躍勝, 李曉芳, 王永文, 田寶華, 蔣句平, 鄭明玲, 黎鐵軍 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)