CN109254757A - 双核心框架的软件通信体系结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双核心框架的软件通信体系结构，包含上层管理软件、适配层模块和二个核心框架，所述核心框架包含域管理器、设备管理器，其特征在于所述适配层模块执行以下步骤：一、在软件通信体系结构初始化时，适配层模块令二个核心框架中的域管理器、设备管理器的属性相同，并根据默认条件判别二个核心框架的主备关系；二、在软件通信体系结构运行过程中，当适配层模块接收到上层管理软件的安装应用指令、卸载应用指令、注册设备指令时、设备注销指令时，通过CORBA中间件调用主核心框架中的操作接口完成对应的操作，更新备份核心框架中的域管理器、设备管理器的属性以及向上层管理软件返回设备注销结果；三、当适配层模块接收到主核心框架的域管理器或设备管理器失效的反馈结果时，启用备份核心框架。

Description

双核心框架的软件通信体系结构

技术领域

本发明涉及一种双核心框架的软件通信体系结构，当主核心框架出现故障时，切换到备用核心框架执行原主核心框架的功能。

背景技术

SCA通过面向对象方法划分软件/硬件结构，建立了开放的系统标准，提供了与具体实现无关的软件无线电开发框架，保证了软、硬件的可移植、可重构及可扩展性。基于SCA的软件平台包括一个运行环境和一个或多个波形应用。按照SCA标准的定义，运行环境包括操作系统、CORBA中间件、核心框架和逻辑设备。

操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。由内核、接口库、外围设备驱动程序等组成，提供进程管理、任务调度、CPU初始化、内存管理、文件系统、通信接口等功能。

CORBA中间件采用基于“软件总线”的思想，目的是建立一个标准、开放、通用的体系结构，符合CORBA结构的对象可以互相交互，不论它们是用什么样的语言编写的，且不论它们运行于什么样的机器和操作系统下。这种体系结构可以让分布的应用程序完成通信，无论这种应用程序是什么厂商生产的，只要符合CORBA标准就可以相互通信，即对象之间的数据是通过CORBA中间件进行传输的。基于SCA的软件无线电系统中，域内各种组件之间通过CORBA中间件进行通信，主要使用了命名服务、事件服务和日志服务。

核心框架是开放应用层接口和业务的核心集合，为软件应用设计提供对底层软件和硬件更高层次的抽象。核心框架由4部分组成：基本应用接口，框架控制接口，支持核心与非核心应用的框架业务接口，描述系统内硬件设备特性和软件组件的域描述体。其中框架控制接口是核心框架的关键接口，通过域管理器组件、设备管理器组件负责整个域内应用资源和设备资源的管理。

逻辑设备是实际硬件的软件代理，可以把它类比为操作系统中的设备驱动程序，逻辑设备实际上是系统中所有CPU、DSP和FPGA设备在核心框架上的“驱动”。这些“驱动”在核心框架内被当做设备资源由设备管理器进行管理，通过CORBA中间件完成核心框架对逻辑设备功能接口的调用，是波形应用组件在CPU、DSP、FPGA这些实际硬件设备上进行动态加载的执行者。

SCA软件平台的核心是核心框架，核心框架提供两种服务，域管理器服务和设备管理器服务。按照SCA标准，一个SCA软件平台核心框架只有一个域管理器，一个域管理器可以注册一个或多个设备管理器节点及多个应用组件，这种注册方法是CORBA中间件提供的命名服务来实现的。部署应用时，首先要通过域管理器入口，“应用工厂组件”通过命名服务查询该应用的应用组件是否已经创建并进行过注册，只有“应用组件”进行过注册，才能继续执行部署过程。同样，需要通过逻辑设备加载应用组件时，首先要通过域管理器入口，在域管理通过命名服务查询该逻辑设备所在的设备管理器是否已经注册，然后在设备管理器中通过命名服务查询该逻辑设备是否已经注册，只有“逻辑设备组件”进行过注册，才能继续执行加载过程。这种管理机制带来了以下问题：

(1)域管理器失效时，会引起已经注册的设备管理器和应用组件都无法正常提供服务，为系统的安全性留下隐患。

(2)设备管理器失效时，会引起已经注册的逻辑设备无法提供正常服务，为系统的安全性留下隐患。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种双核心框架的软件通信体系结构，用以解决现有软件通信体系结构的域管理器和设备管理器失效时，域管理器和设备管理器无法提供服务的问题。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种双核心框架的软件通信体系结构，包含上层管理软件、适配层模块和二个核心框架，所述核心框架包含域管理器、设备管理器，所述适配层模块执行以下步骤：

一、在软件通信体系结构初始化时，适配层模块令二个核心框架中的域管理器、设备管理器的属性相同，并根据默认条件判别二个核心框架的主备关系；

二、在软件通信体系结构运行过程中，当适配层模块接收到上层管理软件的安装应用指令时，通过CORBA中间件调用主核心框架中的安装应用接口进行应用安装，更新备份核心框架中的域管理器的属性以及向上层管理软件返回应用安装结果；当适配层模块接收到上层管理软件的卸载应用指令，通过CORBA中间件调用主核心框架中的释放应用接口进行应用卸载，更新备份核心框架中的域管理器的属性以及向上层管理软件返回应用卸装结果；当适配层模块接收到上层管理软件的注册设备指令时，通过CORBA中间件调用主核心框架中的注册设备接口进行设备注册，更新备份核心框架中的域管理器、设备管理器的属性以及向上层管理软件返回注册设备结果；当适配层模块接收到上层管理软件的设备注销指令时，通过CORBA中间件调用主核心框架中的注销设备接口进行设备注销，更新备份核心框架中的域管理器、设备管理器的属性以及向上层管理软件返回设备注销结果；

三、当适配层模块接收到主核心框架的域管理器或设备管理器失效的反馈结果时，启用备份核心框架。

依据上述特征，所述安装应用接口执行以下程序：

1.1)域管理器解析应用配置文件，实例化应用工厂对象；

1.2)域管理器调用应用工厂的创建应用接口触发应用创建过程，创建应用接口执行以下程序

A.1)应用工厂实例化应用程序对象及应用组件注册对象；

A.2)应用工厂调用执行设备的加载接口加载应用组件二进制文件；

A.3)应用工厂调用执行设备的执行接口触发应用组件的实例化过程；

A.4)应用工厂实例化应用组件；

1.3)应用组件实例化完毕之后在域管理器注册应用。

依据上述特征，所述释放应用接口执行以下程序：

2.1)域管理器调用应用组件的释放应用接口，释放应用接口执行以下步骤；

B.1)应用组件调用可执行设备的停止应用接口；

B.2)应用组件调用可执行设备的卸载应用接口；

2.2)域管理器注销应用信息。

依据上述特征，所述注册设备接口执行以下程序：

3.1)设备管理器在设备配置文件信息中注册设备信息；

3.3)设备管理器调用域管理器的注册设备接口在域管理器注册设备。

依据上述特征，所述注销设备接口执行以下程序：

4.1)设备管理器删除设备对象及信息；

4.2)设备管理器调用域管理器的注销设备接口在域管理器中注销设备。

本发明的有益效果在于：

1)本发明提出了一种在兼容SCA规范的前提下，通过增加备份核心框架的方法，解决现有架构下域管理器和设备管理器失效时，无法提供正常服务的问题，大大增加了基于SCA的软件无线电系统的安全性；

2)本发明通过实时更新两个核心框架软件的域管理器和设备管理器的属性信息，保持两个核心框架软件的状态同步，增强了系统的可靠性；

3)本发明通过增加适配层模块，监控主核心框架和备份核心框架的状态，同步两个核心框架的属性信息，控制核心框架的切换，为上层管理软件的开发带来了便利，降低了系统开发成本。

附图说明

图1是双核心框架的软件通信体系结构的结构示意图。

图2是应用安装、创建、注册的流程UML图。

图3是应用卸载、注销的流程UML图。

图4是逻辑设备注册的流程UML图。

图5是逻辑设备注销的流程UML图。

图6是适配层模块控制主备核心框架切换流程UML图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

先给出如下说明：

说明1：域管理器：管理域内波形组件资源、设备管理器的注册与注销，负责波形应用的创建与波形功能管理。

说明2：设备管理器：负责逻辑设备资源在域中的注册、注销以及设备属性的配置和查询。

说明3：逻辑设备：具体硬件设备在SCA中的软件代理。逻辑设备通过硬件抽象层协议实现对具体硬件接口的操作，CF通过逻辑设备实现波形应用组件在具体硬件设备上的加载与卸载以及设备容量、使用状态等属性的配置与查询。

说明4：波形应用：执行一个特定的遵从SCA功能的程序，由一个或多个资源组成。

说明5：资源：具有某种标准接口的软件模块，可形成特定的应用程序，这些应用程序将完成特定的通信功能和协议，包括软件资源和逻辑设备。

说明6：应用工厂：该组件提供创建特定应用程序功能。

参见图1所示，本实施例所示的双核心框架的软件通信体系结构包含二个核心框架和适配层模块。每个核心框架中均包含域管理器和设备管理器。

SCA标准中域管理器的属性包括已注册的设备管理器(deviceManagers)、已实例化的应用(applications)、已成功安装的应用工厂(applicationFactories)、文件管理器(fileMgr)、应用配置文件信息(domainManagerProfile)和域管理器标识(identifier)。通常开机之后，域管理器的设备管理器、文件管理器、应用配置文件信息和域管理器标识保持不变，已实例化的应用和已成功安装的应用工厂会随着应用安装、创建、卸载发生变化。为保持两个域管理器的状态一致，主域管理器和备份域管理器的属性信息需要保持一致，并且相应运行的应用组件都需要保持一致。

SCA标准中设备管理器的属性包括文件系统(deviceManagers)、设备配置文件信息(deviceConfigurationProfile)、已注册的逻辑设备(registerDevices)和配置文件信息(registerServices)。通常开机之后，设备管理器的文件系统、设备配置文件信息和配置文件信息保持不变，已注册的逻辑设备会随着逻辑设备注册、注销发生变化。为保持两个设备管理器的状态一致，主域管理器和备份域管理的属性信息需要保持一致，并且相应运行的设备组件都需要保持一致。

SCA标准中域管理器和设备管理器都是CORBA接口，为上层管理软件提供对系统软硬件资源进行控制管理的接口。适配层模块实质上是对域管理器和设备管理器接口的再次封装，为上层管理软件提供非CORBA的接口。同时，上层管理软件对主备核心框架的所有操作都经过适配层模块，适配层模块能够根据操作反馈结果及时知晓域管理器和设备管理器的状态，并在主域管理器和设备管理器出现故障时启用备份核心框架。

参见图6所示，适配层模块通过以下步骤实现主备框架结构的切换。

步骤一、在软件通信体系结构初始化时，适配层模块令二个核心框架中的域管理器、设备管理器的属性相同，并根据默认条件判别二个核心框架的主备关系。

步骤二、在软件通信体系结构运行过程中，当适配层模块接收到上层管理软件的安装应用指令时，通过CORBA中间件调用主核心框架中的安装应用接口进行应用安装，待接收到主核心框架中的域管理器的成功反馈结果后更新备份核心框架中的域管理器的属性以及向上层管理软件返回应用安装结果；当适配层模块接收到上层管理软件的卸载应用指令，通过CORBA中间件调用主核心框架中的释放应用接口进行应用卸载，待接收到主核心框架中的域管理器的成功反馈结果后更新备份核心框架中的域管理器的属性以及向上层管理软件返回应用卸装结果；当适配层模块接收到上层管理软件的注册设备指令时，通过CORBA中间件调用主核心框架中的注册设备接口进行设备注册，待接收到主核心框架中的域管理器、设备管理器的成功反馈结果后更新备份核心框架中的域管理器、设备管理器的属性以及向上层管理软件返回注册设备结果；当适配层模块接收到上层管理软件的设备注销指令时，通过CORBA中间件调用主核心框架中的注销设备接口进行设备注销，待接收到主核心框架中的域管理器、设备管理器的成功反馈结果后更新备份核心框架中的域管理器、设备管理器的属性以及向上层管理软件返回设备注销结果；

步骤三、若适配层模块在步骤二中接收到主核心框架的域管理器或设备管理器的反馈结果为失效时，启用备份核心框架。

在上述步骤中所提到的安装应用接口、释放应用接口、注册设备接口、注销设备接口均为现有的软件通信体系结构中核心框架所具有的接口，下面对这些接口作简单说明。

参见图2所示，安装应用接口执行以下程序：

1.1)域管理器解析应用配置文件，实例化应用工厂对象；

1.2)域管理器调用应用工厂的创建应用接口触发应用创建过程，创建应用接口执行以下程序

A.1)应用工厂实例化应用程序对象及应用组件注册对象；

A.2)应用工厂调用执行设备的加载接口加载应用组件二进制文件；

A.3)应用工厂调用执行设备的执行接口触发应用组件的实例化过程；

A.4)应用工厂实例化应用组件；

1.3)应用组件实例化完毕之后在域管理器注册应用。

参见图3所示，释放应用接口执行以下程序：

2.1)域管理器调用应用组件的释放应用接口，释放应用接口执行以下步骤；

B.1)应用组件调用可执行设备的停止应用接口；

B.2)应用组件调用可执行设备的卸载应用接口；

2.2)域管理器注销应用信息。

参见图4所示，注册设备接口执行以下程序：

3.1)设备管理器在设备配置文件信息中注册设备信息；

3.4)设备管理器调用域管理器的注册设备接口在域管理器注册设备。

参见图5所示，注销设备接口执行以下程序：

4.1)设备管理器删除设备对象及信息；

4.2)设备管理器调用域管理器的注销设备接口在域管理器中注销设备。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种双核心框架的软件通信体系结构，包含上层管理软件、适配层模块和二个核心框架，所述核心框架包含域管理器、设备管理器，其特征在于所述适配层模块执行以下步骤：

一、在软件通信体系结构初始化时，适配层模块令二个核心框架中的域管理器、设备管理器的属性相同，并根据默认条件判别二个核心框架的主备关系；

二、在软件通信体系结构运行过程中，当适配层模块接收到上层管理软件的安装应用指令时，通过CORBA中间件调用主核心框架中的安装应用接口进行应用安装，更新备份核心框架中的域管理器的属性以及向上层管理软件返回应用安装结果；当适配层模块接收到上层管理软件的卸载应用指令，通过CORBA中间件调用主核心框架中的释放应用接口进行应用卸载，更新备份核心框架中的域管理器的属性以及向上层管理软件返回应用卸装结果；当适配层模块接收到上层管理软件的注册设备指令时，通过CORBA中间件调用主核心框架中的注册设备接口进行设备注册，更新备份核心框架中的域管理器、设备管理器的属性以及向上层管理软件返回注册设备结果；当适配层模块接收到上层管理软件的设备注销指令时，通过CORBA中间件调用主核心框架中的注销设备接口进行设备注销，更新备份核心框架中的域管理器、设备管理器的属性以及向上层管理软件返回设备注销结果；

三、当适配层模块接收到主核心框架的域管理器或设备管理器失效的反馈结果时，启用备份核心框架。

2.根据权利要求1所述的一种双核心框架的软件通信体系结构，其特征在于所述安装应用接口执行以下程序：

1.1)域管理器解析应用配置文件，实例化应用工厂对象；

1.2)域管理器调用应用工厂的创建应用接口触发应用创建过程，创建应用接口执行以下程序

A.1)应用工厂实例化应用程序对象及应用组件注册对象；

A.2)应用工厂调用执行设备的加载接口加载应用组件二进制文件；

A.3)应用工厂调用执行设备的执行接口触发应用组件的实例化过程；

A.4)应用工厂实例化应用组件；

1.3)应用组件实例化完毕之后在域管理器注册应用。

3.根据权利要求1所述的一种双核心框架的软件通信体系结构，其特征在于所述释放应用接口执行以下程序：

2.1)域管理器调用应用组件的释放应用接口，释放应用接口执行以下步骤；

B.1)应用组件调用可执行设备的停止应用接口；

B.2)应用组件调用可执行设备的卸载应用接口；

2.2)域管理器注销应用信息。

4.根据权利要求1所述的一种双核心框架的软件通信体系结构，其特征在于所述注册设备接口执行以下程序：

3.1)设备管理器在设备配置文件信息中注册设备信息；

3.2)设备管理器调用域管理器的注册设备接口在域管理器注册设备。

5.根据权利要求1所述的一种双核心框架的软件通信体系结构，其特征在于所述注销设备接口执行以下程序：

4.1)设备管理器删除设备对象及信息；

4.2)设备管理器调用域管理器的注销设备接口在域管理器中注销设备。