CN101163094B - 实现任务间共享数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现任务间共享数据的方法，解决了多任务访问共享数据区容易产生死锁，而且不易定位故障的问题。包括：没有访问共享数据区权限的任务向具备访问权限的任务发ACTION消息；具备访问权限的任务收到该消息后，按照消息的内容，运行相应程序，操作共享数据区；运行结束，具备访问权限的任务向ACTION消息的发送者发送应答消息，该应答消息包含运行结果；本发明的共享数据区不用保护，任务间可以安全的访问共享数据区数据。不用考虑锁等保护机制，编码得以简化；没有锁，不会出现死锁，完全避免了死锁问题。

Description

实现任务间共享数据的方法

技术领域

本发明涉及计算机系统领域，具体涉及一种实现任务间共享数据的方法。尤其适用于定时器、后台等任务对共享数据的访问处理。

背景技术

计算机系统，无论是大的图形化操作系统还是小小的芯片上运行的程序，经常采用多任务的处理方式。每个任务具备不同的功能，任务间通过消息交互一些信息。这些任务有时需要访问同一个数据区，这些被多个任务访问的数据就是共享数据，也被称作临界区。由于多任务访问，临界区必须保证在某个任务的访问过程中不被修改，即直到当前任务使用完毕，才允许其他任务访问临界区。这样才能保证临界区数据的正确。例如银行系统，用户的账户信息就是临界区，而存取款的动作就是一个个任务，必须完成一笔业务再处理另外一笔业务。

为了保证临界区是互斥访问的，即一个时间只能有一个任务对其访问。操作系统提供了很多手段，例如锁机制和事务。可以对临界区进行锁保护，任何一个任务访问临界区，必须先获得锁，得到锁后，才能操作临界区，访问完毕后释放锁。如果得不到锁，任务就处于等待状态。事务是数据库系统的概念，与锁类似。

这个方法在嵌入式操作系统上存在一些缺点：

1.一些嵌入式操作系统用中断实现锁，使得加锁和解锁的开销比较大。有的时候对临界区的数据操作简单，指令不多，操作很快就能完成，但是加锁和解锁的操作占用较多时间，代码无法提高效率。

2.编码复杂，一旦发生死锁，不易定位故障。由于任务中可以多次访问临界区，如果某次访问没有释放锁，后面的访问无法进行，但是锁的占用者却是自己，只能走读代码查找问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种无须对共享数据进行保护，而且多任务能够访问共享数据区的实现任务间共享数据的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种实现任务间共享数据的方法，包括如下步骤：

步骤A，没有访问共享数据区权限的任务向具备访问权限的任务发ACTION消息；

步骤B，具备访问权限的任务收到该消息后，按照消息的内容，运行相应程序，操作共享数据区；

步骤C，运行结束，具备访问权限的任务向ACTION消息的发送者发送应答消息，该应答消息包含运行结果；

优选的：在所述实现任务间共享数据的方法中，还包括如下步骤：

步骤D，ACTION的发送者收到所述应答消息，判断运行结果；

步骤E，如果所述运行结果是未完，那么ACTION的发送者再向具备访问权限的任务发送ACTION消息；

步骤F，如果应答消息里的结果是结束，那么ACTION的发送者不再向具备访问权限的任务发ACTION消息。

优选的：在所述实现任务间共享数据的方法中，PROTOCOL任务为具备访问共享数据区权限的任务；CLEAR_SUB任务为没有访问共享数据区权限的任务；CLEAR_SUB的优先级低于PROTOCOL的优先级；活动用户表为共享数据区。

优选的：在所述实现任务间共享数据的方法中，所述PROTOCOL任务在用户上、下线时，向活动用户表增加、删除该用户所对应的纪录；当网管下踢用户命令时，CLEAR_SUB任务查询活动用户表，删除符合条件的用户的纪录，CLEAR_SUB任务的优先级低于PROTOCOL任务的优先级。

优选的：在所述实现任务间共享数据的方法中，所述步骤A具体为：

步骤A1，CLEAR_SUB任务收到clear sub domain 100命令，构造踢用户消息；

步骤A2，CLEAR_SUB任务把构造好踢用户消息发送给PROTOCOL任务。

优选的：在所述实现任务间共享数据的方法中，所述踢用户消息的内容包含：用户标志1，表示从第一个用户开始；DomainID置为100，删除的条件，活动用户DomainID是100；当前时刻，表示删除此时刻前上线的用户；操作用户个数，表示一次处理几个用户；本次命令编号，为了区分多个网管命令。

优选的：在所述实现任务间共享数据的方法中，所述步骤B具体为：

步骤B1，PROTOCOL收到踢用户消息，按照消息中的用户标志1定位到起始用户；

步骤B2，读取当前用户，先判断当前用户的DomainID是否等于100，然后判断用户上线时间是否在当前时刻之前；

步骤B3，如果两个条件都满足，踢掉当前用户，处理的用户数加1，执行步骤B2；

步骤B4，如果当前用户的DomainID大于100，步骤结束。

优选的：在所述实现任务间共享数据的方法中，所述步骤C具体为：

步骤C1，退出步骤B的运行；

步骤C2，如果当前用户的DomainID大于100，PROTOCOL给CLEAR_SUB发应答消息，该消息的内容是END，表示处理结束；

步骤C3，如果当前用户的DomainID等于100，记录当前用户的DomainID作为断点，PROTOCOL给CLEAR_SUB发应答消息，消息内容是CONTINUE，表示没有结束。

优选的：在所述实现任务间共享数据的方法中，所述步骤D、E具体为：

步骤D，CLEAR_SUB任务收到具备访问权限的PROTOCOL任务发送的应答消息；

步骤E，如果应答消息的内容是CONTINUE，CLEAR_SUB任务再向具备访问权限的PROTOCOL任务发一个ACTION消息；如果应答消息的内容是END，CLEAR_SUB任务不再向PROTOCOL任务发消息。

本发明的共享数据区不用保护，任务间可以安全的访问共享数据区数据。不用考虑锁等保护机制，编码得以简化；没有锁，不会出现死锁，完全避免了死锁问题。多个任务通过发消息给有权限的任务来操作共享数据区，那么高优先级的任务先发出消息，低优先级的任务后发出消息，不会出现因为锁导致的任务优先级逆转问题。共享数据实际上是串行访问的，类似底层CPU的处理，非常安全。

此方法尤其适合定时器、后台任务等操作，这些任务一般采用低优先级任务，周期性规律性的访问共享数据区，对执行动作的实时性要求不高，不要求立即返回操作结果。

附图说明

图1以两个任务为例的消息交互示意图。

具体实施方式

实现任务间共享数据的方法要做到免保护，关键是只让一个任务访问临界区，其他任务不允许访问临界区。例如有n个任务，它们共享数据区D。那么规定只有一个任务能够访问数据区D，其他任务不能直接访问数据区D，只能发消息给具备访问权限的任务，消息里说明访问的动作，可以是一个函数名或其他能够表明动作的编号。具备访问权限的任务收到消息后，执行动作，操作共享数据。运行结束后，给动作的发起方发一个应答消息。发起动作的任务根据应答消息，决定后续的操作。

消息交互过程如图1所示，下面是该方法实现两个任务间共享数据的例子。

实施步骤：

在接入服务器设备上有许多任务，其中PROTOCOL任务处理协议信息，完成用户的上下线动作，任务优先级为100；CLEAR_SUB任务处理网管的所有踢用户命令，任务优先级是140。

活动用户表是两个任务都要访问的数据。当用户上线、下线时，PROTOCOL向活动用户表增加、删除表项。当网管下踢用户命令时，CLEAR_SUB任务查询活动用户表，删除符合条件的用户。由于网管踢用户的命令往往会影响一大批用户，可能会删除上万个用户，如果用高优先级的任务完成这个工作，会影响设备对其他事件的响应速度，网管命令也会很久无响应。所以用低优先级的CLEAR_SUB任务完成这个工作，分批的删除符合条件的活动用户。CLEAR_SUB任务用上面描述的方法访问活动用户表。步骤如下：

第一步：某个任务(此任务没有访问权限)向具备访问权限的任务发ACTION消息。

CLEAR_SUB任务没有访问活动用户的权限，PROTOCOL具备访问活动用户的权限。CLEAR_SUB不能直接操作活动用户数据，当它收到一条网管指令，要求删除domain 100里的所有在线用户。那么CLEAR_SUB任务做下面动作：

1.CLEAR_SUB任务收到clear sub domain 100命令，构造踢用户的消息，内容包含：

用户标志1(表示从第一个用户开始)，DomainID置为100(删除的条件，活动用户DomainID是100)，当前时刻(表示删除此时刻前上线的用户)，操作用户个数(表示一次处理几个用户)，本次命令编号(为了区分多个网管命令)。

2.CLEAR_SUB任务把构造好的消息发送给PROTOCOL任务

第二步：具备访问权限的任务收到ACTION，按照消息的内容，运行一段程序，操作共享数据区D。

PROTOCOL是具备访问权限的任务。

1.PROTOCOL收到踢用户消息。

2.按照消息中的用户标志定位到起始用户。

3.读取用户，判断用户的DomainID是否与消息中条件一致，用户上线时间是否在消息时刻之前。

4.如果条件不满足执行步骤5，否则到7。

5.踢掉这个用户。

6.处理的用户数增一。

7.处理下一个用户记录。

8.如果下一个记录为空，或处理的用户数达到消息中操作用户个数，退出循环，否则到3循环处理。

第三步：运行结束，具备访问权限的任务向ACTION消息的发送者发ACK消息，包含运行的结果。

退出第二步的循环，如果达到活动用户表尾部，说明已经查完所有记录，给CLEAR_SUB发ACK消息，消息内容是END，表示处理结束。反之，记录断点，消息内容是CONTINUE，表示没有结束。断点表示下次处理开始的地方，断点的生成方式为：拷贝收到的消息，修改用户标志为下一个要处理的记录标志。

第四步：ACTION的发送者收到ACK消息，判断运行的结果。

CLEAR_SUB是ACTION的发送者，那么它收到PROTOCOL的应答ACK消息。

第五步：如果结果是未完，那么ACTION的发送者再向具备访问权限的任务发一个ACTION消息，重复上面过程。

CLEAR_SUB查看消息内容，如果是CONTINUE消息，那么提取消息中的断点，再向PROTOCOL任务发ACTION消息，重复上面过程。

第六步：如果ACK消息里的结果是结束，那么ACTION的发送者不再向具备访问权限的任务发消息，继续其他工作。

CLEAR_SUB查看消息内容，如果是END消息，表示处理结束，那么CLEAR_SUB任务结束这个网管命令的处理，回到等待命令的状态。

采用这样的方式，能够达到多任务共享访问数据的目的，并不局限于两个任务间共享，可以是任意多个任务共享数据，还把访问大批用户的命令分割成一小块一小块的执行，不会由于长时间占据共享数据，而造成其他任务无法处理。并且由于任务间存在优先级的差异，会随着任务的忙闲调节处理大批量数据的速度，不象定时器是个固定的处理频率。定时器的任务执行时间是固定的，忙的时候它让系统更忙，闲的时候也不能多做一些。而我们这个方法却能够自动调节，忙的时候低优先级任务调度不到无法执行，不会造成系统更忙；而闲的时候能够加快运行，快速把命令做完。

Claims (9)

1.一种实现任务间共享数据的方法，包括如下步骤：

步骤A，没有访问共享数据区权限的任务向具备访问权限的任务发ACTION消息；

步骤B，具备访问权限的任务收到该消息后，按照消息的内容，运行相应程序，操作共享数据区；

步骤C，运行结束，具备访问权限的任务向ACTION消息的发送者发送应答消息，该应答消息包含运行结果。

2.根据权利要求1所述的实现任务间共享数据的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤D，ACTION消息的发送者收到所述应答消息，判断运行结果；

步骤E，如果所述运行结果是未完，那么ACTION消息的发送者再向具备访问权限的任务发送ACTION消息；

步骤F，如果应答消息里的结果是结束，那么ACTION消息的发送者不再向具备访问权限的任务发ACTION消息。

3.根据权利要求1所述的实现任务间共享数据的方法，其特征在于，PROTOCOL任务为具备访问共享数据区权限的任务；CLEAR_SUB任务为没有访问共享数据区权限的任务；CLEAR_SUB的优先级低于PROTOCOL的优先级；活动用户表为共享数据区。

4.根据权利要求3所述的实现任务间共享数据的方法，其特征在于，所述PROTOCOL任务在用户上、下线时，向活动用户表增加、删除该用户所对应的纪录；当网管下踢用户命令时，CLEAR_SUB任务查询活动用户表，删除符合条件的用户的纪录，CLEAR_SUB任务的优先级低于PROTOCOL任务的优先级。

5.根据权利要求4所述的实现任务间共享数据的方法，其特征在于，所述步骤A具体为：

步骤A1，CLEAR_SUB任务收到clear sub domain 100命令，构造踢用户消息；

步骤A2，CLEAR_SUB任务把构造好踢用户消息发送给PROTOCOL任务。

6.根据权利要求5所述的实现任务间共享数据的方法，其特征在于，所述踢用户消息的内容包含：用户标志1，表示从第一个用户开始；DomainID，置为100，表示删除的条件为删除的活动用户DomainID是100；当前时刻，表示删除此时刻前上线的用户的时刻；操作用户个数，表示一次处理几个用户；本次命令编号，为了区分多个网管命令。

7.根据权利要求4或6所述的实现任务间共享数据的方法，其特征在于，所述步骤B具体为：

步骤B1，PROTOCOL收到踢用户消息，按照消息中的用户标志1定位到起始用户；

步骤B2，读取当前用户，先判断当前用户的DomainID是否等于100，然后判断用户上线时间是否在当前时刻之前；

步骤B3，如果两个条件都满足，踢掉当前用户，处理的用户数加1，执行步骤B2；

步骤B4，如果当前用户的DomainID大于100，步骤结束。

8.根据权利要求7所述的实现任务间共享数据的方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

步骤C1，退出步骤B的运行；

步骤C2，如果当前用户的DomainID大于100，PROTOCOL给CLEAR_SUB发应答消息，该消息的内容是END，表示处理结束；

步骤C3，如果当前用户的DomainID等于100，记录当前用户的DomainID作为断点，PROTOCOL给CLEAR_SUB发应答消息，消息内容是CONTINUE，表示没有结束。

9.根据权利要求2所述的实现任务间共享数据的方法，其特征在于，所述步骤D、E具体为：

步骤D，CLEAR SUB任务收到具备访问权限的PROTOCOL任务接发送的应答消息；

步骤E，如果应答消息的内容是CONTINUE，CLEAR_SUB任务再向具备访问权限的PROTOCOL任务发一个ACTION消息；如果应答消息的内容是END，CLEAR_SUB任务不再向PROTOCOL任务发消息。

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