專利名稱：一種多用戶訪問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體涉及一種公共資源的多用戶訪問權(quán)限的控制方式。
背景技術(shù)：
在電信類設(shè)備中最常見的模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示，其特點是一個主機帶多個用戶(這里的用戶可以是單板或其他)，主機存放有供多個用戶使用的資源，用戶可以訪問主機資源。在這類結(jié)構(gòu)中多個用戶隨時都可能申請主機的同一個資源，而當(dāng)一個資源不能同時被兩個用戶使用時，就涉及到一個主機資源使用權(quán)分配問題，要對多個要使用同一資源的用戶進(jìn)行訪問權(quán)限的控制。通常的分配、控制是如下方式實現(xiàn)的1、多個用戶先后或同時向主機發(fā)出資源使用申請消息，然后等待；2、主機收到多個用戶的申請消息后查看該資源是否被其他用戶占用，如果未被占用，則在資源上設(shè)置占用標(biāo)記，再判斷提出申請的用戶誰的優(yōu)先級更高，然后通知最高優(yōu)先級的用戶使用資源，對其他用戶則返回申請失敗消息。
3、用戶收到使用許可后使用資源，使用完畢后發(fā)送消息通知主機。
4、主機收到消息后在資源上清除占用標(biāo)記，以便其他用戶使用。
這種解決方法存在的問題是主機花費時間來配合某一資源在各個用戶之間分發(fā)，來回交互比較多，比較慢，也給主機增加了很大的負(fù)擔(dān)。
在前面所述的現(xiàn)有資源分配的方法中，每一次分配資源主機需要兩次進(jìn)入中斷(在用戶申請時和上報使用完畢消息時)，用戶需要一次進(jìn)入中斷(資源使用權(quán)下發(fā)時)，中斷導(dǎo)致任務(wù)切換，這個開支在IP流量大的時候十分驚人，使主機難以負(fù)荷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供多用戶訪問權(quán)限的控制方法，該方法使公共資源的分發(fā)和維護(hù)都由用戶完成，主機不再參與，取消了主機的負(fù)擔(dān)，并且只需要用戶極小的開支。
本方法的內(nèi)容如下在主機中有一公共資源，多個用戶需要獨占的使用該資源，A、當(dāng)用戶較少時，包括如下步驟
(A1)在主機內(nèi)存中，為該公共資源設(shè)置一個標(biāo)志字，該標(biāo)志字的若干比特位組成一個標(biāo)識，每一個用戶對應(yīng)一個標(biāo)識；(A2)當(dāng)某用戶需要使用該公共資源時，將其對應(yīng)的標(biāo)識改為設(shè)置狀態(tài)；(A3)讀取整個標(biāo)志字，如果該標(biāo)志字中只有該用戶對應(yīng)的標(biāo)識被設(shè)置，則申請成功，進(jìn)行步驟A4；否則申請不成功，將對應(yīng)的標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，延遲一段時間再申請，重復(fù)開始執(zhí)行步驟A2；(A4)申請成功的用戶使用這一公共資源，使用完畢后，將對應(yīng)的標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，結(jié)束流程；B、當(dāng)用戶更多時，包括如下步驟(B1)將用戶分為M組，設(shè)置M個標(biāo)志字，這些標(biāo)志字為第一級標(biāo)志字，標(biāo)志字的若干比特位組成一個標(biāo)識，每組用戶對應(yīng)一個第一級標(biāo)志字，每一用戶對應(yīng)該標(biāo)志字的一個標(biāo)識；將第一級標(biāo)志字分成N組，再設(shè)置N個標(biāo)志字，這些標(biāo)志字為第二級標(biāo)志字，標(biāo)志字的若干比特位組成一個標(biāo)識，每組第一級標(biāo)志字對應(yīng)一個第二級標(biāo)志字，每一個第一級標(biāo)志字對應(yīng)該第二級標(biāo)志字的一個標(biāo)識；以此類推，第K級標(biāo)志字為該公共資源的標(biāo)志字；其中M為大于1的自然數(shù)；N為自然數(shù)；K為大于1的自然數(shù)；(B2)當(dāng)某用戶需要使用該公共資源時，將其對應(yīng)第一級的標(biāo)識改寫為設(shè)置狀態(tài)；(B3)讀取整個該第一級標(biāo)志字；如果該第一級標(biāo)志字中只有該用戶對應(yīng)的標(biāo)識被設(shè)置，則第一級申請成功，進(jìn)行步驟B4，繼續(xù)進(jìn)行第二級的申請；否則將其該寫的標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，延遲一段時間再申請，重復(fù)開始執(zhí)行步驟B2；(B4)第一級申請成功的用戶，將其第一級標(biāo)志字所對應(yīng)的第二級標(biāo)志字中的相應(yīng)標(biāo)識改寫為設(shè)置狀態(tài)；(B5)讀取整個該第二級標(biāo)志字；如果該第二級標(biāo)志字中只有該用戶對應(yīng)的標(biāo)識被設(shè)置，則第二級申請成功，進(jìn)行步驟B6否則將其改寫過的第一級和第二級的標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，延遲一段時間再申請，重復(fù)開始執(zhí)行步驟B2；(B6)以此類推，如果直到第K級申請成功，則該用戶使用這一公共資源，使用完畢后，將改寫過的所有標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，結(jié)束流程；如申請不成功，則將其改寫過的所有標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，延遲一段時間再申請，重復(fù)開始執(zhí)行步驟B2。
各級標(biāo)志字為32比特或16比特，所述的標(biāo)志字為無符號長整型或無符號短整型，或整型。各用戶對應(yīng)的標(biāo)識為8比特或16比特，各用戶對應(yīng)的標(biāo)識為字符型或無符號短整型。各級標(biāo)志字與各用戶對應(yīng)的標(biāo)識為如下組合的任一種32比特與8比特，或32比特與16比特，或16比特與8比特。各級標(biāo)志字與各用戶對應(yīng)的標(biāo)識的組合的選擇是根據(jù)下一級需申請的用戶數(shù)來確定的。
各個用戶所述的延遲時間為各不相同的時間。
各個用戶所述延遲時間采用隨機數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生一個數(shù)字m，延遲時間為m條機器指令時間。
采用本發(fā)明的方法，主機只需提供一塊內(nèi)存來存放標(biāo)志字，對于用戶的申請，主機不需做任何操作，極大的減少了主機負(fù)擔(dān)；同時，采用原子操作，用戶側(cè)的操作也非常簡潔快速整個的申請過程只需要執(zhí)行幾條機器指令的時間，可以忽略不計，與以前的中斷和任務(wù)切換相比，估計為1/100的數(shù)量級；并且采用級連的方式，可以管理更多的用戶使用資源。當(dāng)兩個用戶同時申請發(fā)生沖突時，兩個用戶都退出申請，等待延時后再申請，并且延時的時間是不同的，一般不會發(fā)生被兩個用戶再度沖突的情況；
圖1電信類設(shè)備常見模塊圖；圖2是本發(fā)明所述方法的一個具體實施例流程圖；圖3是本發(fā)明采用兩級級連競爭的一種示意圖；圖4是本發(fā)明采用兩級級連競爭的另一種示意圖；圖5是本發(fā)明一實施例多加密卡系統(tǒng)示例框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的主要步驟為為公共資源設(shè)置一個標(biāo)志字，可以為32比特或16比特，例如為32位的無符號長整型(ULong)、整型(int)、16比特的無符號短整型(UShort)，每個用戶對應(yīng)其中的若干比特位(即標(biāo)識)，可以為8比特或16比特，例如為8比特的字符型(UChar)、16比特的無符號短整型(UShort)；其組合有3種(32比特，8比特)、(32比特，16比特)、(16比特，8比特)。
例如采用(32比特，8比特)的組合，標(biāo)志字為ULong型，每個用戶對應(yīng)標(biāo)識為UChar型，實現(xiàn)最多4個用戶的競爭，如圖2所示的流程，要申清資源的用戶改寫其對應(yīng)的UChar標(biāo)識，再讀取整個ULong，判斷是否只有本用戶對應(yīng)的UChar被設(shè)置，如果是，則申請成功，使用資源，使用完畢后歸還，并清除對應(yīng)的UChar；如果為否則申請不成功，清除對應(yīng)的UChar標(biāo)志，延遲后再申請。標(biāo)志字與標(biāo)識的組合如采用(32比特，16比特)、(16比特，8比特)的組合實現(xiàn)2個用戶的競爭。
用戶更多時可以采用多級級連競爭的方式，標(biāo)志字與標(biāo)識的組合可以根掘?qū)嶋H的用戶數(shù)量來靈活確定的。例如，圖3所示為2級級連競爭的示意圖，最多為8個用戶進(jìn)行競爭用戶分為2組，設(shè)置2個第一級標(biāo)志字，第一級標(biāo)志字為32比特的ULong型，每個用戶對應(yīng)的標(biāo)識為8比特的UChar型，此時，第一級標(biāo)志字只有2個，所以不用再分組，設(shè)置一個第二級標(biāo)志字，即為資源的標(biāo)志字，這個第二級標(biāo)志字可以采用(16比特，8比特)的組合，即UShort型和UChar型，進(jìn)行2競爭1。用戶按照前段介紹的步驟，在第一級申請成功之后，改寫其第一級標(biāo)志字ULong對應(yīng)的第二級標(biāo)志字UShort的UChar標(biāo)識，再讀取整個第二級標(biāo)志字UShort，如果只有該用戶的對應(yīng)的UChar標(biāo)識被設(shè)置，則申請成功，使用資源后，清除其對應(yīng)的2級的UChar標(biāo)識，如果為否，則沒有申請成功，清除其對應(yīng)的2級的UChar標(biāo)志，延遲后再申請。圖4也為一種2級級連競爭的示意圖，可以最多為16個用戶進(jìn)行競爭。如果有更多的用戶，依照此方法類推，設(shè)置更多的級別即可。
需要說明的采用32比特、16比特、8比特的原因是，在常見的32位系統(tǒng)中對ULong(32比特)、UShort(16比特)和UChar(8比特)的讀和寫操作都是原子操作。
下面介紹原子操作和非原子操作原子操作的操作過程不會被打斷，是完整的操作。比如在32位計算機系統(tǒng)里對長整型(long)、整型(int)、短整型(short)和字符型(char)數(shù)據(jù)的操作屬于原子操作，也就是說無論有多少個主設(shè)備在同時操作一塊內(nèi)存，但是任何一個主設(shè)備對這個內(nèi)存中的任何一個long、int、short和char型數(shù)據(jù)的一次讀和寫操作都不會被其他主設(shè)備打斷，其他主設(shè)備的操作只能在之前或者之后被插入。(ULong和long是一回事，只不過后者把最高bit位看成符號位而已，其他也是如此)非原子操作，對數(shù)據(jù)的操作過程中可能被其他主設(shè)備打斷，而且該主設(shè)備可能操作這個數(shù)據(jù)，則該操作不能保證完整性。比如32位系統(tǒng)里面操作一個64比特數(shù)據(jù)不足原子操作，因為操作完第一個32比特數(shù)據(jù)后可能被別的主設(shè)備插入一個操作，該操作可能操作到這個64比特數(shù)據(jù)。
具體的一個例子A設(shè)備要傳送一個64比特的數(shù)據(jù)(假設(shè)是0x1234567887654321)給B設(shè)備，方法是寫一個64比特的數(shù)據(jù)到內(nèi)存中的兩個32比特的無符號長整型(ULong)位置(未使用之前假定為0x00000000 00000000)，然后B設(shè)備從內(nèi)存這兩個32比特的ULong位置中讀取該數(shù)據(jù)。操作過程可能是這樣1.A設(shè)備寫0x12345678到高位的32比特的ULong位置，內(nèi)存值為0x1234567800000000；2.B設(shè)備讀取高位的32比特的ULong位置，得到0x12345678；
3.B設(shè)備讀取低位的32比特的ULong位置，得到0x00000000，總共就得到了0x12345678 00000000；4.A設(shè)備寫0x87654321到低位的32比特的ULong位置，內(nèi)存值為0x1234567887654321；可見，A設(shè)備正確地寫人了數(shù)據(jù)，但是B設(shè)備卻沒有讀到正確的數(shù)據(jù)。
又比如“或內(nèi)存”不是原子操作，這個操作實際上是分兩步進(jìn)行，第一步是讀數(shù)據(jù)，第二步是把“或”之后的數(shù)據(jù)寫回，在這個讀和寫操作之間可能被別的主設(shè)備插入操作，該主設(shè)備可能操作這里的數(shù)據(jù)，所以這個“或”操作是不完整的。此外，對任何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作都是非原子操作。
以下將用多加密卡系統(tǒng)為例進(jìn)一步具體來說明本發(fā)明。
在路由器中，在IPSec(IP協(xié)議安全擴展)協(xié)議中要求每個連接對應(yīng)一個反重播序列號，路由器一般需要多個加密處理卡來處理同一個連接的IP包，達(dá)到加密能力增倍的目的(各個加密卡設(shè)置在各自的單板上)。反重播序列號保存在主機中，每個加密卡對該反重播序列號有可能進(jìn)行修改，然后再放回主機，所以在同一時間只能由一個加密卡處理，在多個加密卡之間輪流使用，加密卡之間沒有通信通道，以前只能通過主機進(jìn)行傳遞、管理，使主機的任務(wù)更加繁重。
如圖3所示，設(shè)有4塊加密卡，通過PCI(Peripheral Component Interconnect，外設(shè)部件互連)總線與主機相連，主機內(nèi)存中設(shè)一標(biāo)志字，采用ULong型，Ulong由4個UChar，每個UChar對應(yīng)一個加密卡，該UChar被設(shè)置表示該加密卡試圖申請主機中的反重播序列號。
假設(shè)要申請的加密卡為2號，中請的步驟為1、寫UChar2為0xff；2、然后讀整個ULong如果為0x00_ff_00_00，說明沒有其他的加密卡試圖申請，申請成功，可以獲取反重播序列號，使用完畢后，清除UChar2；如果為0x00_ff_00_ff，說明4號加密卡也試圖申請序列號，2號加密卡申請失敗，清除UChar2為0x00，延遲一定時間再次申請。
下面詳細(xì)介紹使用本方法遇到的各種情況(1)不發(fā)生沖突的情況1.加密卡1寫UChar12.加密卡1讀取ULong，發(fā)現(xiàn)申請成功
3.加密卡1使用序列號4.加密卡2寫UChar25.加密卡2讀取ULong，發(fā)現(xiàn)沖突6.加密卡2放棄，清UChar27.加密卡1使用序列號完畢，歸還序列號，清UChar1(2)發(fā)生沖突的情況共有如下三種情況情況11.加密卡1寫UChar12.加密卡2寫UChar23.加密卡1讀取ULong，發(fā)現(xiàn)沖突4.加密卡2讀取ULong，發(fā)現(xiàn)沖突5.加密卡1放棄，清UChar16.加密卡2放棄，清UChar2結(jié)果加密卡1和2申請均失敗，他們都需要延遲一段時間后重新申請。
情況21.加密卡1寫UChar12.加密卡2寫UChar23.加密卡1讀取ULong，發(fā)現(xiàn)沖突4.加密卡1放棄，清UChar15.加密卡2讀取ULong，發(fā)現(xiàn)申請成功6.加密卡2使用，直到最后清UChar2結(jié)果加密卡2申請成功，加密卡1需要延遲后重新申請。
情況31.加密卡1寫UChar12.加密卡2寫UChar23.加密卡2讀取ULong，發(fā)現(xiàn)沖突4.加密卡2放棄，清UChar25.加密卡1讀取ULong，發(fā)現(xiàn)申請成功6.加密卡1使用，直到最后清UChar1結(jié)果加密卡1申請成功。
根據(jù)如上三種情況的分析，無論怎樣均不會出現(xiàn)兩塊加密卡同時申請到序列號的錯誤。
假定兩個加密卡同時申請發(fā)生沖突，結(jié)果都申請失敗，則每個加密卡都需要延遲一段時間后再申請。本方法中每個加密卡延遲不同的時間，避免下次又同時申請發(fā)生沖突。如果每個加密卡延遲的時間固定為10、20、30…條機器指令，有時候可能繼續(xù)沖突，反復(fù)申請可能影響總線效率。所以可以用隨機數(shù)產(chǎn)生器生成一個10～100之間的數(shù)字m，以m條機器指令時間來作為延遲時間。
對于支持更多的加密卡可以采用級連的方式實現(xiàn)，在此不過多描述。
采用本方法之后，整個過程不需主機來控制，極大的減少了主機負(fù)擔(dān)，整個過程只需寫一次主機內(nèi)存、讀一次主機內(nèi)存，申請失敗再寫一次內(nèi)存，這只需要執(zhí)行幾條機器指令的時間，系統(tǒng)資源開支極小。
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(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭示的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種多用戶訪問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法，在主機中有一公共資源，多個用戶需要獨占的使用該資源，其特征在于A、當(dāng)用戶較少時，包括如下步驟(A1)在主機內(nèi)存中，為該公共資源設(shè)置一個標(biāo)志字，該標(biāo)志字的若干比特位組成一個標(biāo)識，每一個用戶對應(yīng)一個標(biāo)識；(A2)當(dāng)某用戶需要使用該公共資源時，將其對應(yīng)的標(biāo)識改為設(shè)置狀態(tài)；(A3)讀取整個標(biāo)志字，如果該標(biāo)志字中只有該用戶對應(yīng)的標(biāo)識被設(shè)置，則申請成功，進(jìn)行步驟A4；否則申請不成功，將對應(yīng)的標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，延遲一段時間再申請，重復(fù)開始執(zhí)行步驟A2；(A4)申請成功的用戶使用這一公共資源，使用完畢后，將對應(yīng)的標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，結(jié)束流程；B、當(dāng)用戶更多時，包括如下步驟(B1)將用戶分為M組，設(shè)置M個標(biāo)志字，這些標(biāo)志字為第一級標(biāo)志字，標(biāo)志字的若干比特位組成一個標(biāo)識，每組用戶對應(yīng)一個第一級標(biāo)志字，每一用戶對應(yīng)該標(biāo)志字的一個標(biāo)識；將第一級標(biāo)志字分成N組，再設(shè)置N個標(biāo)志字，這些標(biāo)志字為第二級標(biāo)志字，標(biāo)志字的若干比特位組成一個標(biāo)識，每組第一級標(biāo)志字對應(yīng)一個第二級標(biāo)志字，每一個第一級標(biāo)志字對應(yīng)該第二級標(biāo)志字的一個標(biāo)識；以此類推，第K級標(biāo)志字為該公共資源的標(biāo)志字；其中M為大于1的自然數(shù)；N為自然數(shù)；K為大于1的自然數(shù)；(B2)當(dāng)某用戶需要使用該公共資源時，將其對應(yīng)第一級的標(biāo)識改寫為設(shè)置狀態(tài)；(B3)讀取整個該第一級標(biāo)志字；如果該第一級標(biāo)志字中只有該用戶對應(yīng)的標(biāo)識被設(shè)置，則第一級申請成功，進(jìn)行步驟B4，繼續(xù)進(jìn)行第二級的申請；否則將其該寫的標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，延遲一段時間再申請，重復(fù)開始執(zhí)行步驟B2；(B4)第一級申請成功的用戶，將其第一級標(biāo)志字所對應(yīng)的第二級標(biāo)志字中的相應(yīng)標(biāo)識改寫為設(shè)置狀態(tài)；(B5)讀取整個該第二級標(biāo)志字；如果該第二級標(biāo)志字中只有該用戶對應(yīng)的標(biāo)識被設(shè)置，則第二級申請成功，進(jìn)行步驟B6；否則將其改寫過的第一級和第二級的標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，延遲一段時間再申請，重復(fù)開始執(zhí)行步驟B2；(B6)以此類推，如果直到第K級申請成功，則該用戶使用這一公共資源，使用完畢后，將改寫過的所有標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，結(jié)束流程；如申請不成功，則將其改寫過的所有標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，延遲一段時間再申請，重復(fù)開始執(zhí)行步驟B2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶訪問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述的標(biāo)志字為32比特或16比特。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多用戶訪問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述的標(biāo)志字為無符號長整型或無符號短整型，或整型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶訪問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述備用戶對應(yīng)的標(biāo)識為8比特或16比特。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多用戶訪問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述各用戶對應(yīng)的標(biāo)識為字符型或無符號短整型。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的多用戶訪問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述各級標(biāo)志字與各用戶對應(yīng)的標(biāo)識為如下組合的任一種32比特與8比特，或32比特與16比特，或16比特與8比特。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多用戶訪問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述各級標(biāo)志字與各用戶對應(yīng)的標(biāo)識的組合的選擇是根據(jù)下一級需申請的用戶數(shù)來確定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶防問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法，其特征在于，各個用戶所述的延遲時間為各不相同的時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶訪問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法，其特征在于，各個用戶所述的延遲時間采用隨機數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生一個數(shù)字m，延遲時間為m條機器指令時間。
全文摘要
一種多用戶訪問權(quán)限控制的實現(xiàn)方法，在主機中有一公共資源，多個用戶需要獨占地使用該資源時，為該公共資源設(shè)置一個標(biāo)志字，該標(biāo)志字的若干比特位組成一個標(biāo)識，每一個用戶對應(yīng)一個標(biāo)識；當(dāng)某用戶需要使用該公共資源時，將其對應(yīng)的標(biāo)識改寫為設(shè)置狀態(tài)，讀取整個標(biāo)志字，如果該標(biāo)志字中只有該用戶對應(yīng)的標(biāo)識被設(shè)置，則申請成功，使用資源，使用完畢后歸還，將對應(yīng)的標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)；否則申請不成功，將對應(yīng)的標(biāo)識恢復(fù)為初始狀態(tài)，延遲一段時間再申請。對于更多用戶的情況采用多級級連的方式。整個過程不需主機來控制，不會發(fā)生中斷，極大的減少了主機負(fù)擔(dān)和對系統(tǒng)資源開支。
文檔編號H04Q3/64GK1510867SQ0215829
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月21日
發(fā)明者范云松, 游紅宇 申請人:華為技術(shù)有限公司