CN105389226B - 一种访问共享内存异常的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种访问共享内存异常的系统及方法，访问共享内存异常的系统，包括：接收单元用以接收目标进程的访问请求；检测单元连接接收单元，用以检测信号量是否空闲；获取单元连接检测单元，当信号量空闲时，获取单元获取信号量，以使目标进程访问共享内存单元；判断单元连接检测单元，用以判断信号量的标志位是否为第一预设状态；处理单元分别连接判断单元和检测单元，提供一第一预设条件，当信号量的标志位为第一预设状态时，处理单元用以将第一预设状态转换为第二预设状态，并在第一预设条件下控制检测单元检测信号量是否空闲；调度控制单元连接判断单元，用以在信号量的标志位为第二预设状态时，释放信号量，以停止当前访问的进程。

Description

一种访问共享内存异常的系统及方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种应用于嵌入式系统上的访问共享内存异常的系统及方法。
背景技术
共享内存是进程间通信的一种方式，允许两个独立的进程访问同一个逻辑内存，以实现进程之间数据的共享和传递。但共享内存并未提供同步机制，也就是说，在第一个进程结束对共享内存的写操作之前，没有自动机制可以阻止第二个进程开始对共享内存进行读取。目前在Linux系统中最常见的方式是采用信号量的“取锁”与“解锁”的机制来同步对共享内存的访问，以实现对共享内存的数据读取。信号量的“取锁”与“解锁”的机制可也称为检测机制，即通过某个临界值来判断锁是否异常，进程是否处于异常状态。这种临界值一般为经验值，没有经过严格推算和详细验证。由于进程对共享内存的访问是非常频繁的，因此需要频繁的检测信号量的持锁时间，通常检测机制的临界值普遍为经验值不能准确的判断锁是否正常，容易影响访问共享内存的工作效率。
发明内容
针对现有的信号量的检测机制存在的上述问题，现提供一种旨在实现可在一定的等待时间内让异常进程自行恢复，提高访问效率的访问共享内存异常的系统及方法。
具体技术方案如下：
一种访问共享内存异常的系统，应用于目标进程访问共享内存单元，提供一信号量以标识所述共享内存单元的当前状态，包括：
一接收单元，用以接收所述目标进程的访问请求；
一检测单元，连接所述接收单元，用以检测所述信号量是否空闲；
一获取单元，连接所述检测单元，当所述信号量空闲时，所述获取单元获取所述信号量，以使所述目标进程访问所述共享内存单元；
一判断单元，连接所述检测单元，用以判断所述信号量的标志位是否为第一预设状态；
一处理单元，分别连接所述判断单元和所述检测单元，提供一第一预设条件，当所述信号量的标志位为第一预设状态时，所述处理单元用以将所述第一预设状态转换为第二预设状态，并在所述第一预设条件下控制所述检测单元检测所述信号量是否空闲；
一调度控制单元，连接所述判断单元，用以在所述信号量的标志位为所述第二预设状态时，释放所述信号量，以停止当前访问的进程。
优选的，所述处理单元提供一第二预设条件，用以在所述第二预设条件下控制所述目标进程访问所述共享内存单元。
优选的，所述处理单元包括：
一转换模块，用以将所述信号量的标志位从所述第一预设状态转换为状态为第二预设状态；
一计时模块，连接所述转换模块，用以记录所述信号量的标志位处于第二预设状态的持续时间；
一比较模块，连接所述计时模块，提供一阈值时间，用以比较所述持续时间是否大于或等于所述阈值时间；
一处理模块，连接所述比较模块，当所述持续时间大于或等于所述阈值时间时，即为所述第一预设条件，所述处理模块用以在所述第一预设条件下输出控制指令，以控制所述检测单元检测所述信号量是否空闲。
优选的，当所述持续时间小于所述阈值时间时，即为所述第二预设条件，所述处理模块用以在所述第二预设条件下控制所述目标进程访问所述共享内存单元。
优选的，所述目标进程和所述当前访问的进程为同等优先级调度的进程。
优选的，所述第一预设状态为等待状态。
优选的，所述第二预设状态为触发状态。
一种访问共享内存异常的方法，应用于目标进程访问共享内存单元，提供一信号量以标识所述共享内存单元的当前状态，令所述信号量的标志位为等待状态，包括下述步骤：
S1.接收所述目标进程的访问请求；
S2.检测所述信号量是否空闲，若是，执行所述步骤S3；若否，执行所述步骤S4；
S3.获取所述信号量，以使所述目标进程访问所述共享内存单元，结束；
S4.判断所述信号量的标志位是否为所述等待状态，若是，执行步骤S5；若否，则所述信号量的标志位为触发状态，执行步骤S6；
S5.将所述等待状态转换为所述触发状态，并在一第一预设条件下返回执行所述步骤S2；
S6.释放所述信号量，以停止当前访问的进程。
优选的，在所述步骤S5中，还包括在所述第二预设条件下控制所述目标进程访问所述共享内存单元。
优选的，所述步骤S5的包括：
S51.将所述信号量的标志位从所述等待状态转换为所述触发状态；
S52.记录所述信号量的标志位处于所述触发状态的持续时间；
S53.比较所述持续时间是否小于所述阈值时间，当所述持续时间大于或等于所述阈值时间时，即为所述第一预设条件，返回执行所述步骤S2；当所述持续时间小于所述阈值时间时，即为所述第二预设条件，执行步骤S54；
S54.在所述第二预设条件下控制所述目标进程访问所述共享内存单元。
优选的，所述目标进程和所述当前访问的进程为同等优先级调度的进程。
上述技术方案的有益效果：
在本技术方案中，在访问共享内存异常的系统中通过处理单元可在一定的等待时间内让异常进程自行恢复，而不是强制通过预设的时间值来触发处理流程，提高了访问效率，通过调度控制单元可强制停止异常进程，以防止异常进程长时间占用共享内存影响其他进程访问。访问共享内存异常的方法可在异常进程状态下，为进程提供自行恢复的时间，若进程可以自行恢复，就可避免强制停止异常进程的情形，提高了访问的效率。
附图说明
图1为本发明所述的访问共享内存异常的系统的一种实施例的模块图；
图2为本发明所述的访问共享内存异常的方法的一种实施例的方法流程图；
图3为本发明所述的访问共享内存异常的方法的另一种实施例的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，一种访问共享内存异常的系统，应用于目标进程访问共享内存单元，提供一信号量以标识共享内存单元的当前状态，包括：
一接收单元2，用以接收目标进程的访问请求；
一检测单元3，连接接收单元2，用以检测信号量是否空闲；
一获取单元1，连接检测单元3，当信号量空闲时，获取单元1获取信号量，以使目标进程访问共享内存单元；
一判断单元6，连接检测单元3，用以判断信号量的标志位是否为第一预设状态；
一处理单元4，分别连接判断单元6和检测单元3，提供一第一预设条件，当信号量的标志位为第一预设状态时，处理单元4用以将第一预设状态转换为第二预设状态，并在第一预设条件下控制检测单元3检测信号量是否空闲；
一调度控制单元5，连接判断单元6，用以在信号量的标志位为第二预设状态时，释放信号量，以停止当前访问的进程。
进一步地，第一预设状态为等待状态，第二预设状态为触发状态。在进程在获取信号量之前可将信号量的标志位设为等待状态。
在本实施例中，在第一次判断信号量的标志位时，若是等待状态可通过处理单元4实现在一定的等待时间内让异常进程自行恢复，而不是强制通过预设的时间值来触发处理流程，提高了访问效率，若当判断单元6判断信号量的标志位是触发状态时，可通过调度控制单元5强制停止异常进程，以防止异常进程长时间占用共享内存影响其他进程访问。实现了在一定的等待时间内异常进程没有自行恢复时，通过调度控制单元5强制停止异常进程的目的。
在优选的实施例中，处理单元4提供一第二预设条件，用以在第二预设条件下控制目标进程访问共享内存单元。
在优选的实施例中，处理单元4包括：
一转换模块41，用以将信号量的标志位从第一预设状态转换为状态为第二预设状态；
一计时模块42，连接转换模块41，用以记录信号量的标志位处于第二预设状态的持续时间；
一比较模块44，连接计时模块42，提供一阈值时间，用以比较持续时间是否大于或等于阈值时间；
一处理模块43，连接比较模块44，当持续时间大于或等于阈值时间时，即为第一预设条件，处理模块43用以在第一预设条件下输出控制指令，以控制检测单元3检测信号量是否空闲。
在本实施例中，以进程A和进程B为例具体说明访问共享内存异常的处理原理：若进程A获取信号量后，进行后续处理，在释放信号量前因某种原因进程A卡在某个处理上，导致不能及时释放信号量。如果此时没有其他进程来访问共享内存，那么进程A可以继续持有信号量，直至处理完，然后释放信号量，此时，进程A自行恢复，无需触发异常处理流程。如果进程B访问共享内存，发现信号量被锁，则进入等待状态，当持续时间大于或等于阈值时间时，则控制检测单元3重新检测信号量是否空闲；若等待超时发现信号量仍然被锁，则触发异常处理流程，通过调度控制单元5强制释放进程A所持信号量，并停止进程A。在本实施例中主要实现了如果没有竞争资源，则等待系统自行恢复对目的，及如果有竞争资源(进程B)出现，则由进程B来触发对信号量的检测的目的。
在优选的实施例中，当持续时间小于阈值时间时，即为第二预设条件，处理模块43用以在第二预设条件下控制目标进程访问共享内存单元。
在本实施例中，如果进程B访问共享内存，发现信号量被锁，则进入等待状态，当持续时间小于阈值时间时，即为进程A自信恢复释放锁，可通过处理模块43控制目标进程访问共享内存单元。
在优选的实施例中，目标进程和当前访问的进程为同等优先级调度的进程。
在嵌入式系统中多个进程访问共享内存时，本发明可针对同等优先级调度的进程进行检测及调控，避免了因信号量异常导致访问共享内存失败的问题。
如图2所示，一种访问共享内存异常的方法，应用于目标进程访问共享内存单元，提供一信号量以标识共享内存单元的当前状态，令信号量的标志位为等待状态，包括下述步骤：
S1.接收目标进程的访问请求；
S2.检测信号量是否空闲，若是，执行步骤S3；若否，执行步骤S4；
S3.获取信号量，以使目标进程访问共享内存单元，结束；
S4.判断信号量的标志位是否为等待状态，若是，执行步骤S5；若否，则信号量的标志位为触发状态，执行步骤S6；
S5.将等待状态转换为触发状态，并在一第一预设条件下返回执行步骤S2；
S6.释放信号量，以停止当前访问的进程。
在本实施例中，进程在获取信号量之前，将信号量的标志位设为：等待状态。检测信号量是否被其他进程占用，也就判断信息量是否空闲，如果空闲，则获取信号量，访问共享内存；如果信号量被其他进程占用，判断信号量标志位，当信号量标志位为等待状态时，将等待状态转换为触发状态，并在第一预设条件下返回执行步骤S2；信号量标志位为：触发状态，释放信号量，以停止当前访问的进程。实现了在一定的等待时间内异常进程没有自行恢复时，可强制停止异常进程的目的。
本方法可在进程进入异常状态后，为进程提供时间进行自行恢复，如果外部的某些操作导致某个进程在取锁后没有在正常时间内释放锁，而且此时也没有其他进程来竞争资源，那么可视为进程调度是可以在一定程度上进行恢复的，在这样情况下，就没有必要对进程的异常状态进行干预。
在优选的实施例中，在步骤S5中，还包括在第二预设条件下控制目标进程访问共享内存单元。
如图3所示，在优选的实施例中，步骤S5的包括：
S51.将信号量的标志位从等待状态转换为触发状态；
S52.记录信号量的标志位处于触发状态的持续时间；
S53.比较持续时间是否小于阈值时间，当持续时间大于或等于阈值时间时，即为第一预设条件，返回执行步骤S2；当持续时间小于阈值时间时，即为第二预设条件，执行步骤S54；
S54.在第二预设条件下控制目标进程访问共享内存单元。
在本实施例中，当信号量标志位为等待状态时，可先将标志位从等待状态转换为触发状态，并进入等待阶段；当持续时间大于或等于阈值时间时，则返回执行步骤S2，视为等待超时，触发异常处理流程，强制释放停止当前访问的进程，释放信号量。若持续时间小于阈值时间时，可使目标进程访问共享内存单元。
在优选的实施例中，目标进程和当前访问的进程为同等优先级调度的进程。
在嵌入式系统中多个进程访问共享内存时，本发明可针对同等优先级调度的进程进行检测及调控，避免了因信号量异常导致访问共享内存失败的问题。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种访问共享内存异常的系统，应用于目标进程访问共享内存单元，提供一信号量以标识所述共享内存单元的当前状态，其特征在于，包括：
一接收单元，用以接收所述目标进程的访问请求；
一检测单元，连接所述接收单元，用以检测所述信号量是否空闲；
一获取单元，连接所述检测单元，当所述信号量空闲时，所述获取单元获取所述信号量，以使所述目标进程访问所述共享内存单元；
一判断单元，连接所述检测单元，用以判断所述信号量的标志位是否为第一预设状态；
一处理单元，分别连接所述判断单元和所述检测单元，提供一第一预设条件，当所述信号量的标志位为第一预设状态时，所述处理单元用以将所述第一预设状态转换为第二预设状态，并在所述第一预设条件下控制所述检测单元检测所述信号量是否空闲；所述第一预设条件为所述信号量的标志位处于第二预设状态的持续时间大于或等于阈值时间；
一调度控制单元，连接所述判断单元，用以在所述信号量的标志位为所述第二预设状态时，释放所述信号量，以停止当前访问的进程。
2.如权利要求1所述的访问共享内存异常的系统，其特征在于，所述处理单元提供一第二预设条件，用以在所述第二预设条件下控制所述目标进程访问所述共享内存单元。
3.如权利要求2所述的访问共享内存异常的系统，其特征在于，所述处理单元包括：
一转换模块，用以将所述信号量的标志位从所述第一预设状态转换为状态为第二预设状态；
一计时模块，连接所述转换模块，用以记录所述信号量的标志位处于第二预设状态的持续时间；
一比较模块，连接所述计时模块，提供一阈值时间，用以比较所述持续时间是否大于或等于所述阈值时间；
一处理模块，连接所述比较模块，当所述持续时间大于或等于所述阈值时间时，即为所述第一预设条件，所述处理模块用以在所述第一预设条件下输出控制指令，以控制所述检测单元检测所述信号量是否空闲。
4.如权利要求3所述的访问共享内存异常的系统，其特征在于，当所述持续时间小于所述阈值时间时，即为所述第二预设条件，所述处理模块用以在所述第二预设条件下控制所述目标进程访问所述共享内存单元。
5.如权利要求1所述的访问共享内存异常的系统，其特征在于，所述目标进程和所述当前访问的进程为同等优先级调度的进程。
6.如权利要求1所述的访问共享内存异常的系统，其特征在于，所述第一预设状态为等待状态。
7.如权利要求1所述的访问共享内存异常的系统，其特征在于，所述第二预设状态为触发状态。
8.一种访问共享内存异常的方法，应用于目标进程访问共享内存单元，提供一信号量以标识所述共享内存单元的当前状态，其特征在于，令所述信号量的标志位为等待状态，包括下述步骤：
S1.接收所述目标进程的访问请求；
S2.检测所述信号量是否空闲，若是，执行所述步骤S3；若否，执行所述步骤S4；
S3.获取所述信号量，以使所述目标进程访问所述共享内存单元，结束；
S4.判断所述信号量的标志位是否为所述等待状态，若是，执行步骤S5；若否，则所述信号量的标志位为触发状态，执行步骤S6；
S5.将所述等待状态转换为所述触发状态，并在一第一预设条件下返回执行所述步骤S2；所述第一预设条件为所述信号量的标志位处于第二预设状态的持续时间大于或等于阈值时间；
S6.释放所述信号量，以停止当前访问的进程。
9.如权利要求8所述的访问共享内存异常的方法，其特征在于，在所述步骤S5中，还包括在第二预设条件下控制所述目标进程访问所述共享内存单元。
10.如权利要求9所述的访问共享内存异常的方法，其特征在于，所述步骤S5的包括：
S51.将所述信号量的标志位从所述等待状态转换为所述触发状态；
S52.记录所述信号量的标志位处于所述触发状态的持续时间；
S53.比较所述持续时间是否小于所述阈值时间，当所述持续时间大于或等于所述阈值时间时，即为所述第一预设条件，返回执行所述步骤S2；当所述持续时间小于所述阈值时间时，即为所述第二预设条件，执行步骤S54；
S54.在所述第二预设条件下控制所述目标进程访问所述共享内存单元。
11.如权利要求8所述的访问共享内存异常的方法，其特征在于，所述目标进程和所述当前访问的进程为同等优先级调度的进程。
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