CN112506684A - 一种跨进程快速传送大数据的方法、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及计算机进程间通讯领域，尤其涉及一种跨进程快速传送大数据的方法、系统及存储介质。本发明采用命名管道结合共享内存的方式来实现跨进程的大数据快速传输，即可以达到实时快速的传输，而且不会过多消耗系统资源。

Description

一种跨进程快速传送大数据的方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及计算机进程间通讯领域，尤其涉及一种跨进程快速传送大数据的方法、系统及存储介质。
背景技术
对于比较复杂的应用程序，很难避免出现Bug，然后Crash。为了避免出现一个小Bug就导致整个应用都无法使用，设计的时候就会把隔离性作为基本设计原则，将不同的功能分散到不同的进程中去，一个崩溃不会影响另一个，再结合进程崩溃后的自动重启，大大增强了应用的可靠性。如：Chrome浏览器，就分为本地窗口进程（Browser），JS运行的Render进程，用于视频渲染等的PPAPI插件的进程。云会议PC／Mac使用CEF框架（基于Chrome浏览器内核）也是一个多进程应用。为了多个进程之间能很好的相互协作， 都需要依赖可靠的进程间通讯技术来进行交互。
现有技术的跨进程通信方式主要包括命名管道与共享内存，其中：
命名管道主要流程是：需要进行交互的进程使用协商好的命名管道的名字分别打开管道，建立传输通道；然后发送方将打包好的数据拷贝到管道的发送队列中，管道的发送线程从待发送队列中获取数据通过管道进行发送，接收方收到消息后将数据从管理中拷贝出来进行组包，当一个完整的数据包组完后，通知接受者来获取数据。每一次数据的发送对需要经历多次内存拷贝，会耗费一定cpu和内存。此方法对数据量小数据包（小于1KByte）的交互是没有问题，但是当需要发送高频大数据的时候，比如视频数据，一帧1080P数据就有4MByte，一秒15帧，此时多次内存拷贝会占用相当多的CPU时间。
共享内存是多个进程使用同一块物理内存，大家都可以直接操作该内存区域，故对于跨进程传输来说可以避免无谓的内存拷贝。对于大数据的传送尤其是需要实时性高得数据，使用共享内存方法可以有效节约对CPU无谓占用。但是共享内存也有一个缺点，即无状态，一端写入之后另一端是无法知道数据已经被更新了，所以对于需要实时得数据传输还是会存在问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种跨进程快速传送大数据的方法，采用该方法，进行跨进程传输数据时可以在保证实时性的同时大大降低占用的CPU和内存。
本发明所采用的技术方案是：一种跨进程快速传送大数据的方法，它包括以下步骤：
S1、建立命名管道；
S2、开辟共享内存；
S3、将开辟的共享内存分成N个内存块；
S4、数据发送方将需要传输的数据写入其中一个内存块；
S5、数据发送方将写入数据的内存块信息以及数据信息通过命名管道进行传输；
S6、数据接收方接收到命名管道中传输过来的内存块信息与数据信息，然后根据内存块信息与数据信息读取内存块中的数据；
S7、数据接收方通过命名管道发送数据读取完毕的信息给数据发送方。
作为优选，步骤S2为数据发送方开辟共享内存，并且开辟共享内存后将开辟的共享内存地址通过命名管道发送给数据接收方，且数据接收方通过命名通道接收到共享内存的地址后，打开共享内存。
作为优选，步骤S4首先需要判断是否存在能放入需要传输的数据的内存块，若存在，则选择其中一个可以放入需要传输的数据的内存块，然后将需要传输的数据存入该内存块；若不存在，则需要重新开辟一个供需要传输的数据存入的共享内存。
作为优选，当存在能够放入需要传输的数据的内存块，需要从这些内存块中选择其中容量最小的内存块，然后将需要传输的数据写入该内存块。
作为优选，重新开辟的共享内存大小与需要传输的数据大小匹配。
作为优选，步骤S4将需要传输的数据写入内存块后，将该内存块置为不可用，且步骤S7接收到数据读取完毕的信息后将该内存块置为可用。
作为优选，步骤S6数据接收方接收到内存块信息后找到对应的内存块，并且还需要根据接收到的数据信息比对内存块中存储的数据。
作为优选，监控N个内存块中可用内存块的数量，如可用内存块数量小于设定的第一阈值，则需要在共享内存中添加新的内存块。
为了解决本申请的技术问题，本发明还公开了一种跨进程快速传送大数据的系统，它包括：
通道建立模块，用于在两个需要传输数据的进程之间建立命名通道；
内存开辟模块，用于开辟共享内存且将开辟好的共享内存分成N个内存块；
内存块选择模块，用于选择一个供传输数据写入的内存块；
数据传输模块，用于将传输数据存入内存块选择模块选择的内存块；
信息反馈模块，用于传递存入传输数据的内存块信息，且反馈读取完毕信号。
为了解决本申请的技术问题，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被执行时实现上述发明内容中的步骤1到步骤7及其优选所对应的跨进程快速传送大数据的方法。
采用以上结构与现有技术相比，本发明具有以下优点：将大数据存储在共享内存中，这样不需要进行多次内存拷贝，系统资源消耗较少，并且通过命名管道将写入的状态通知到对端，这样能达到即时传输的效果，即本申请通过将命名管道与共享内存结合起来进行跨进程数据传输，即可以达到实时快速的传输，而且不会过多消耗系统资源得特点。
附图说明
图1为本发明一种跨进程快速传送大数据的方法的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
具体实施例一：
一种跨进程快速传送大数据的方法，需要在A程序与B程序之间进行数据传输，其中A程序为数据发送方，B程序为数据接收方，其包括以下步骤：
S11、A程序建立与B程序之间的命名管道，即通过两者协商好的命名建立传输通道，然后两者需要进行预传输，来判断传输通道是否建立成功；
S12、A程序开辟共享内存，即在整个共享内存中选取一部分作为这两个进程之间通信的共享内存；
S13、A程序将开辟后的共享内存分成N个内存块，N可取决于程序使用频率，即如果使用频率高，则需要多分几个内存块，如果使用频率低，则少分几个内存块，并且每个内存块均有各自不同的编号，只要知道内存块的编号即可找到对应的内存块，而且需要在内存块上增加一个标志位，用于标识每个内存块的状态，即为可用状态或者不可用状态，并且刚分好的时候需要将所有的内存块都置为可用；
S14、A程序将需要传输的数据写入共享内存中，并且根据需要传输的数据大小选择可用的内存块写入，内存块的大小大于需要传输的数据大小，并且在可用且容量大于传输数据容量的内存块中选择容量最小的，这样可以充分利用共享内存；
S15、然后A程序将写入传输数据的内存块编号、共享内存地址、数据类型以及数据大小通过命名管道传输给B程序；
S16、B程序从命名管道中接收到信息，然后根据接收到的共享内存地址打开共享内存，然后根据内存块编号找到对应的存储块，再根据数据类型以及数据大小读取对应数据；
S17、最后B程序将读取完毕的信号通过命名管道发送给A程序。
具体的，“命名管道”又名“命名管线”（Named Pipes），是一种简单的进程间通信（IPC）机制，可在同一台计算机的不同进程之间，支持可靠的、单向或双向的数据通信。其主要流程是：需要进行数据传输的两个进程使用协商好的命名管道的名字分别打开管道，建立传输通道；然后发送方将打包好的数据拷贝到管道的发送队列中，管道的发送线程从待发送队列中获取数据通过管道进行发送，接收方收到消息后将数据从管道中拷贝出来进行组包，当一个完整的数据包组完后，通知接收者来获取数据。命名管道是服务器进程和一个或多个客户进程之间通信的单向或双向管道。不同于匿名管道的是：命名管道可以在不相关的进程之间和不同计算机之间使用，服务器建立命名管道时给它指定一个名字，任何进程都可以通过该名字打开管道的另一端，根据给定的权限和服务器进程通信。
共享内存，是允同一台计算机上两个不相关的进程访问同一个物理内存，共享内存是两个正在运行的进程之间共享和传递数据的一种非常有效的方式。
上述跨进程快速传送大数据的方法是采用跨进程快速传送大数据装置来实现的，该装置包括通道建立模块，内存开辟模块，内存块选择模块，数据传输模块以及信息反馈模块，其中：
通道建立模块，当A进程与B进程需要进行数据传输中，首先通过通道建立模块在两者之间以两者协商好的命名建立命名通道；
内存开辟模块，当A程序与B程序传输数据时，需要开辟共享内存，并且将开辟的共享内存分成N个内存块，N可取决于程序使用频率，即如果使用频率高，则需要多分几个内存块，如果使用频率低，则少分几个内存块，并且每个内存块均有各自不同的编号，只要知道内存块的编号即可找到对应的内存块；
内存块选择模块，需要根据具体需要传输的数据来选择其中一个内存块作为数据传输的内存块；
数据传输模块，用于将需要传输的数据写入内存块选择模块选择好的内存块内；
信息反馈模块，A程序通过信息反馈模块将写入需要传输的数据的内存块编号、共享内存地址以及需要传输的数据信息发送给B程序，B程序通过信息反馈模块将读取完毕信号反馈给A程序。
具体实施例二，
S21、A程序建立与B程序之间的命名管道；
S22、A程序开辟共享内存；
S23、A程序将开辟后的共享内存分成N个内存块；
S24、A程序将需要传输的数据写入共享内存中，并且将写入需要传输的数据的内存块置为不可用；
S25、然后A程序将写入传输数据的内存块编号、共享内存地址、数据类型以及数据大小通过命名管道传输给B程序；
S26、B程序从命名管道中接收到信息，然后根据接收到的共享内存地址打开共享内存，然后根据内存块编号找到对应的存储块，再根据数据类型以及数据大小读取对应数据；
S27、最后B程序将读取完毕的信号通过命名管道发送给A程序，A程序再将之前的内存块置为可用。
其与具体实施例一的区别在于，具体实施例二中步骤S4内存块中写入数据后，需要将内存块置为不可用，防止出现数据传输混乱的情况，并且步骤S7，A程序在接收到读取完毕信息后，需要将内存块状态置为可用，这样可以方便后续的数据传输。
具体实施例三，
S31、A程序建立与B程序之间的命名管道；
S32、A程序开辟共享内存，然后将开辟后的共享内存地址通过命名管道发送给B程序；
S33、B程序接收到共享内存地址后直接打开共享内存，且同时A程序将开辟后的共享内存分成N个内存块；
S34、A程序将需要传输的数据写入共享内存中；
S35、然后A程序将写入传输数据的内存块编号、数据类型以及数据大小通过命名管道传输给B程序；
S36、B程序从命名管道中接收到信息，然后根据内存块编号找到对应的存储块，再根据数据类型以及数据大小读取对应数据；
S37、最后B程序将读取完毕的信号通过命名管道发送给A程序。
与具体实施例一的区别在于，具体实施例三中当A程序开辟完共享内存后就会把共享内存的地址发送给B程序，这样B程序就可以先根据地址找到这个共享内存，打开这个共享内存，之后只需要发送内存块编号即可，这样B程序后续也只需要根据内存块编号找到对应的内存块即可，可以节省一部分时间，是的数据传输的实时性更好。
具体实施例四：
S41、A程序建立与B程序之间的命名管道；
S42、A程序开辟共享内存；
S43、A程序将开辟后的共享内存分成N个内存块；
S44、A程序判断是否存在内存块可以写入需要传输的数据，若存在，则将需要传输的数据写入内存块中，然后跳转到步骤S45；若不存在，则重新开辟一个与需要传输的数据大小匹配的共享内存，然后将数据写入新开辟的共享内存，跳转到步骤S46；
S45、然后A程序将写入传输数据的内存块编号、共享内存地址、数据类型以及数据大小通过命名管道传输给B程序，然后跳转到步骤S47；
S46、然后A程序将写入数据的新开辟的共享内存地址、数据类型以及数据大小通过命名管道传输给B程序，然后跳转到步骤S47；
S47、B程序从命名管道中接收到信息，然后根据信息找到对应的数据存储位置，再根据数据类型以及数据大小读取对应数据；
S48、最后B程序将读取完毕的信号通过命名管道发送给A程序。
与具体实施例一相比，具体实施例四中在写入数据时需要判断现有可用的内存块能否写入传输的数据，即需要判断剩下可用的内存块中是否存在容量足够容纳需要传输的数据的内存块，这样可以防止出现需要传输的数据过大，而可用的内存块过小的情况，使得整体可靠性更高。
具体实施例五：
S51、A程序建立与B程序之间的命名管道；
S52、A程序开辟共享内存；
S53、A程序将开辟后的共享内存分成N个内存块；
S54、A程序将需要传输的数据写入共享内存中；
S55、然后A程序将写入传输数据的内存块编号、共享内存地址、数据类型以及数据大小通过命名管道传输给B程序；
S56、B程序从命名管道中接收到信息，然后根据接收到的共享内存地址打开共享内存，然后根据内存块编号找到对应的内存块，再根据数据类型以及数据大小与内存块中的数据进行比对，若内存块中存储的数据与接收到的数据信息不匹配，或者直接该内存块中没有数据存在，则不读取并且报错；若内存块中存储的数据与接收到的数据信息匹配，则读取对应数据，然后跳转到步骤S57；
S57、最后B程序将读取完毕的信号通过命名管道发送给A程序。
与具体实施例一的区别在于，具体实施例五中通过比对数据是否正确，进而使得数据传输的可靠性更高。
除此之外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被执行时能实现上述具体实施例中任一项跨进程快速传送大数据的方法。
本发明通过使用IPC命名管道和共享内存精细化到小内存块得控制结合算法，对于传输大数据达到实时快速、不会过多消耗系统资源得特点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。

Claims (10)

1.一种跨进程快速传送大数据的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
S1、建立命名管道；
S2、开辟共享内存；
S3、将开辟的共享内存分成N个内存块；
S4、数据发送方将需要传输的数据写入其中一个内存块；
S5、数据发送方将写入数据的内存块信息以及数据信息通过命名管道进行传输；
S6、数据接收方接收到命名管道中传输过来的内存块信息与数据信息，然后根据内存块信息与数据信息读取内存块中的数据；
S7、数据接收方通过命名管道发送数据读取完毕的信息给数据发送方。
2.根据权利要求1所述的一种跨进程快速传送大数据的方法，其特征在于：步骤S2为数据发送方开辟共享内存，并且开辟共享内存后将开辟的共享内存地址通过命名管道发送给数据接收方，且数据接收方通过命名通道接收到共享内存的地址后，打开共享内存。
3.根据权利要求1所述的一种跨进程快速传送大数据的方法，其特征在于：步骤S4首先需要判断是否存在能放入需要传输的数据的内存块，若存在，则选择其中一个可以放入需要传输的数据的内存块，然后将需要传输的数据存入该内存块；若不存在，则需要重新开辟一个供需要传输的数据存入的共享内存。
4.根据权利要求3所述的一种跨进程快速传送大数据的方法，其特征在于：当存在能够放入需要传输的数据的内存块，需要从这些内存块中选择其中容量最小的内存块，然后将需要传输的数据写入该内存块。
5.根据权利要求3所述的一种跨进程快速传送大数据的方法，其特征在于：重新开辟的共享内存大小与需要传输的数据大小匹配。
6.根据权利要求1所述的一种跨进程快速传送大数据的方法，其特征在于：步骤S4将需要传输的数据写入内存块后，将该内存块置为不可用，且步骤S7接收到数据读取完毕的信息后将该内存块置为可用。
7.根据权利要求1所述的一种跨进程快速传送大数据的方法，其特征在于：步骤S6数据接收方接收到内存块信息后找到对应的内存块，并且还需要根据接收到的数据信息比对内存块中存储的数据。
8.根据权利要求1所述的一种跨进程快速传送大数据的方法，其特征在于：监控N个内存块中可用内存块的数量，如可用内存块数量小于设定的第一阈值，则需要在共享内存中添加新的内存块。
9.一种跨进程快速传送大数据的系统，其特征在于，它包括：
通道建立模块，用于在两个需要传输数据的进程之间建立命名通道；
内存开辟模块，用于开辟共享内存且将开辟好的共享内存分成N个内存块；
内存块选择模块，用于选择一个供传输数据写入的内存块；
数据传输模块，用于将传输数据存入内存块选择模块选择的内存块；
信息反馈模块，用于传递存入传输数据的内存块信息，且反馈读取完毕信号。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被执行时实现权利要求1至8中任一项所述的跨进程快速传送大数据的方法。
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Application publication date: 20210316