CN104063375A

CN104063375A - 管道通讯的方法和装置

Info

Publication number: CN104063375A
Application number: CN201310086248.XA
Authority: CN
Inventors: 张礼方; 姚宗友; 高洋
Original assignee: Shenzhen Tencent Computer Systems Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Tencent Computer Systems Co Ltd
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2014-09-24

Abstract

本发明公开了一种管道通讯的方法和装置，属于通讯领域。所述方法包括：创建一个管道文件；将所述管道文件挂载到内存文件系统中；通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯。所述装置包括：创建模块、挂载模块和通讯模块。本发明由于使用内存文件系统代替磁盘保存管道文件，无需将管道文件写入磁盘，因此不受磁盘是否老化的限制，降低了磁盘输入输出的等待时间，提高了进程间通讯的速度；与已有更换硬件的方式相比，降低了成本，容易实现，即使是海量平台系统也能够避免延时毛刺的现象发生。

Description

管道通讯的方法和装置

技术领域

本发明涉及通讯领域，特别涉及一种管道通讯的方法和装置。

背景技术

在linux或unix系统上，进程间通讯一般使用管道方式实现消息通知。一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出，管道的一端只能用于读，称为管道读端，另一端则只能用于写，称为管道写端。管道应用的一个局限就是它只能用于具有亲缘关系的进程间通信。在有名管道（named pipe或FIFO）提出后，该局限得到了克服。有名管道不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，并以管道文件的形式保存。当不存在亲缘关系的两个进程进行通讯时，只要可以访问该路径，就能够实现彼此之间的相互通信。

由于管道文件一般都保存在磁盘上，当设备运营一段时间后，磁盘会出现老化，此时，执行写入管道或者读出管道的操作就会出现iowait过高，即磁盘输入输出的等待时间过长，从而导致输入输出出现延时毛刺，严重时访问延时会达到数百乃至上千毫秒的情况。

目前，上述延时毛刺的问题可以通过更换硬件的方式来解决，但是，这样会消耗比较大的人力，也需要新设备的支持，成本较高；另外，对于海量平台系统而言，可能有数千台甚至更多的服务器面临着这个问题，更换硬件的方式很难实现。

发明内容

本发明提供了一种管道通讯的方法和装置，以降低磁盘输入输出的等待时间，减少延时。所述技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种管道通讯的方法，所述方法包括：

创建一个管道文件；

将所述管道文件挂载到内存文件系统中；

通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯。

另一方面，本发明还提供了一种管道通讯的装置，所述装置包括：

创建模块，用于创建一个管道文件；

挂载模块，用于将所述管道文件挂载到内存文件系统中；

通讯模块，用于通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：通过创建一个管道文件，并将所述管道文件挂载到内存文件系统中，通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯，由于使用内存文件系统代替磁盘保存管道文件，无需将管道文件写入磁盘，因此不受磁盘是否老化的限制，降低了磁盘输入输出的等待时间，提高了进程间通讯的速度；与已有更换硬件的方式相比，降低了成本，容易实现，即使是海量平台系统也能够避免延时毛刺的现象发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的管道通讯的方法流程图；

图2是本发明实施例2提供的管道通讯的方法流程图；

图3是本发明实施例3提供的管道通讯的装置一种结构图；

图4是本发明实施例3提供的管道通讯的装置另一种结构图；

图5是本发明实施例提供的管道文件写入磁盘的成功率统计示意图；

图6是本发明实施例提供的管道文件写入内存文件系统的成功率统计示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

参见图1，本实施例提供了一种管道通讯的方法，包括：

101：创建一个管道文件；

102：将该管道文件挂载到内存文件系统中；

103：通过该内存文件系统中的该管道文件进行进程间通讯。

本实施例中，所述管道文件是指有名管道机制下的管道文件，也可以称为FIFO文件，主要用于进程间通讯。通常，管道文件的后缀名为“.fifo”，如一个管道文件为“13568412.fifo”。

所述内存文件系统包括用于linux或unix的基于内存的文件系统，例如tmpfs，其是一种基于内存的文件系统，通常用于linux系统和unix系统。与磁盘相比，tmpfs的优势在于稳定、使用寿命长，因此，本发明用tmpfs取代磁盘来保存管道文件，从而避免了磁盘老化带来的延时毛刺的问题。

在第一种实施方式下，通过该内存文件系统中的该管道文件进行进程间通讯，包括：

如果进程未开启，则开启进程，然后通过该内存文件系统中的该管道文件进行进程间通讯。

在第二种实施方式下，通过该内存文件系统中的该管道文件进行进程间通讯，包括：

如果进程已开启，则重启进程，然后通过该内存文件系统中的该管道文件进行进程间通讯。

本实施例中，将该管道文件挂载到内存文件系统之后，需要开启或者重启进程，上述设置才能生效，保证了开启或重启后的进程能够正确使用该管道文件。

在第三种实施方式下，上述方法还包括：

将该管道文件的索引信息保存在该内存文件系统中，取消定期将该索引信息写入磁盘的操作。

本实施例中，所述索引信息是指每个管道文件都具有的inode信息，这是一组信息，包括与管道文件有关的各种信息，如创建者、创建时间、最后修改时间、最后访问时间等等，本发明对此不做具体限定。通常，管道文件的索引信息都是保存在内存文件系统中，并且，还会定期将内存文件系统中的所述索引信息写入磁盘，本实施例取消了定期将索引信息写入磁盘的操作，仅仅将inode信息保存在内存文件系统中，避免了写磁盘的开销，也避免了由于inode信息写磁盘与修改inode信息互斥锁而导致加锁时间变长产生延时毛刺的问题。

在第四种实施方式下，上述方法还包括：

将日志文件挂载到该内存文件系统中；

当访问该日志文件时，从该内存文件系统中访问该日志文件。

通过将日志文件写入内存文件系统，也可以避免由于磁盘老化写入日志文件时iowait过高的问题，减少了磁盘输入输出延时，避免了延时毛刺。

本实施例提供的上述方法可以应用于海量平台系统，所述海量平台系统是指由众多服务集群组成的一个服务平台；或者，上述方法也可以应用于非海量平台系统。

本实施例提供的上述方法，通过创建一个管道文件，并将所述管道文件挂载到内存文件系统中，通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯，由于使用内存文件系统代替磁盘保存管道文件，无需将管道文件写入磁盘，因此不受磁盘是否老化的限制，降低了磁盘输入输出的等待时间，提高了进程间通讯的速度；与已有更换硬件的方式相比，降低了成本，容易实现，即使是海量平台系统也能够避免延时毛刺的现象发生。

实施例2

参见图2，本实施例提供了一种管道通讯的方法，包括：

201：创建一个管道文件；

本实施例中，所述管道文件是指有名管道机制下的管道文件，也可以称为FIFO文件，主要用于进程间通讯。通常，管道文件的后缀名为“.fifo”。

202：将该管道文件挂载到内存文件系统中；

具体地，以linux系统为例，步骤202可以通过如下linux命令来实现：

mount_dir="/mnt/tmpfs"

mount tmpfs"$mount_dir"-t tmpfs-o size=256M

mkdir/mnt/tmpfs/tmp/

其中，创建的管道文件对应的路径为"/mnt/tmpfs"，该文件的大小为256M，将该管道文件挂载到tmpfs中。

203：判断当前是否未开启进程，如果未开启进程，则执行204；如果已开启进程，则执行205；

204：开启进程，通过该内存文件系统中的该管道文件进行进程间通讯，然后执行206。

205：重启进程，通过该内存文件系统中的该管道文件进行进程间通讯，然后执行206。

206：将该管道文件的索引信息保存在该内存文件系统中，取消定期将该索引信息写入磁盘的操作；

所述互斥锁是指inode信息写入磁盘与修改inode信息这两种操作互相排斥，不能同时进行，后一个操作需要等待前一个操作执行完成才行。其中，函数pipe_writev中的write操作可以用来修改inode信息，但是该函数中还包含了一个加锁的操作，具体如下：

static ssize_t

pipe_writev(struct file*filp,const struct iovec*_iov,

unsigned long nr_segs,loff_t*ppos)

其中的加锁操作为:

mutex_lock(PIPE_MUTEX(*inode));

所述加锁操作是指当某一进程对inode信息进行修改时，使该inode信息处于加锁状态，此时，其它进程在同一时间无法对该inode信息进行操作，如果其它进程也需要对该inode信息进行修改，也需要等待该inode信息解锁，即需要等待上述进程修改完成。其中，对inode信息的修改主要包括：inode的最后修改时间、最后访问时间等等。

另外，内核具有定期执行将inode信息写入磁盘的功能，类似的，将inode信息写入磁盘时也会对inode信息进行加锁，如果刚好与修改inode的操作同时发生就会产生互斥锁，如果磁盘老化，则加锁的时间变会得很长，导致延时毛刺。本实施例中，取消了定期将inode信息写入磁盘的操作，仅仅将inode信息保存在内存文件系统中，不仅节省了写磁盘的开销，也避免了互斥锁以及延时毛刺。

本实施例中，管道文件和inode信息可以通过不同的命令来查看，以方便用户了解管道文件和inode信息。下面，具体举例如下：

user_00Tencent64:/mnt/tmpfs/tmp>ls-l

total0

prwSrw-rw-1user_00users0Jan717:441359172003_0.fifo

prwSrw-rw-1user_00users0Jan720:301359172008_0.fifo

prwSrw-rw-1user_00users0Jan720:301359172009_0.fifo

prwSrw-rw-1user_00users0Jan720:301359172010_0.fifo

prwSrw-rw-1user_00users0Jan720:301359172011_0.fifo

prwSrw-rw-1user_00users0Jan720:301359188521_0.fifo

prwSrw-rw-1user_00users0Jan717:411359188522_0.fifo

prwSrw-rw-1user_00users0Jan720:301359188523_0.fifo

prwSrw-rw-1user_00users0Jan720:301359188524_0.fifo

通过上述命令“ls-l”可以查看到上述列出的各种信息，包括管道文件的文件名，创建者、创建日期、创建时间等等。

207：将日志文件挂载到该内存文件系统中，当访问该日志文件时，从该内存文件系统中访问该日志文件。

本实施例中，步骤206和207的顺序不固定，不分先后，而且与上述步骤201至205的先后顺序也不限定。

本实施例提供的上述方法可以应用于海量平台系统，或者也可以应用于非海量平台系统。

实施例3

参见图3，本实施例提供了一种管道通讯的装置，包括：

创建模块301，用于创建一个管道文件；

挂载模块302，用于将该管道文件挂载到内存文件系统中；

通讯模块303，用于通过该内存文件系统中的该管道文件进行进程间通讯。

在第一种实施方式下，通讯模块303用于：

在第二种实施方式下，通讯模块303用于：

参见图4，在第三种实施方式下，上述装置还包括：

第一处理模块304，用于将该管道文件的索引信息保存在该内存文件系统中，取消定期将该索引信息写入磁盘的操作。

在第四种实施方式下，上述装置还包括：

第二处理模块，用于将日志文件挂载到该内存文件系统中，当访问该日志文件时，从该内存文件系统中访问该日志文件。

本实施例提供的上述装置可以执行上述任一方法实施例中提供的方法，详细过程见方法实施例中的描述，此处不赘述。

本实施例提供的上述装置，通过创建一个管道文件，并将所述管道文件挂载到内存文件系统中，通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯，由于使用内存文件系统代替磁盘保存管道文件，无需将管道文件写入磁盘，因此不受磁盘是否老化的限制，降低了磁盘输入输出的等待时间，提高了进程间通讯的速度；与已有更换硬件的方式相比，降低了成本，容易实现，即使是海量平台系统也能够避免延时毛刺的现象发生。

为了更好地说明本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果，参见图5和图6，分别对管道文件写入磁盘和写入内存文件系统分别进行了成功率的统计。其中，图5为管道文件写入磁盘的成功率的统计示意图，图6为管道文件写入内存文件系统的成功率的统计示意图。两个图中，横轴代表时间，纵轴代表成功率。通常，成功率100%是指通讯延时的时间在指定值以下，如果超过该指定值，则认为延时过长，通讯失败。例如，指定值为3s，如果延时为1s或者2s，则认为成功率为100%，如果延时为4s或者5s，则认为成功率未达到100%。从图5和图6中可以看出，已有的写入磁盘的方式经常出现通讯失败的情况，出现大量的延时毛刺，成功率较低；本发明写入内存文件系统的方式成功率全部为100%，在图中显示为一条直线，没有出现任何延时毛刺。因此，更进一步证明了本发明实施例提供的技术方案降低了磁盘输入输出的等待时间，提高了进程间通讯的速度，能够避免延时毛刺的现象发生。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种管道通讯的方法，其特征在于，所述方法包括：

创建一个管道文件；

将所述管道文件挂载到内存文件系统中；

通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯，包括：

如果进程未开启，则开启进程，然后通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯，包括：

如果进程已开启，则重启进程，然后通过所述内存文件系统中的所述管道文件进行进程间通讯。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述管道文件的索引信息保存在所述内存文件系统中，取消定期将所述索引信息写入磁盘的操作。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将日志文件挂载到所述内存文件系统中；

当访问所述日志文件时，从所述内存文件系统中访问所述日志文件。

6.一种管道通讯的装置，其特征在于，所述装置包括：

创建模块，用于创建一个管道文件；

挂载模块，用于将所述管道文件挂载到内存文件系统中；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述通讯模块用于：

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述通讯模块用于：

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第一处理模块，用于将所述管道文件的索引信息保存在所述内存文件系统中，取消定期将所述索引信息写入磁盘的操作。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二处理模块，用于将日志文件挂载到所述内存文件系统中，当访问所述日志文件时，从所述内存文件系统中访问所述日志文件。