CN114327938A - 一种Linux系统下的PISA管理器实现方式 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Linux系统下的PISA管理器实现方式，应用于基于信息技术应用创新平台的开创性的基础设施体系架构，所述PISA管理器用于管理API层跨进程调用SPI层，包括服务句柄管理、服务请求ID管理、内存管理、同步调用实现和异步调用实现管理；每个API层调用SPI层，均生成系统唯一的服务句柄；API每次调用SPI层，均生成系统唯一的服务请求ID；通过文件映射共享内存和跨进程锁，保存PISA管理器生成的服务句柄和服务请求ID、API层的调用进程数和调用进程句柄。本发明可以支持多进程访问金融自助设备的设备服务。

Description

一种Linux系统下的PISA管理器实现方式
技术领域
本发明属于金融自助设备技术领域，具体涉及一种Linux系统下的PISA管理器实现方式。
背景技术
目前，绝大部分金融终端设备，如自助类设备等，均遵循基于Windows操作系统的CEN/XFS(The European Committee for Standardization/Extensions for FinancialServices)规范，CEN/XFS规范为欧洲标准化委员会制定的金融服务扩展规范，与Windows系统密切相关，具有较强的操作系统绑定特性，无法直接迁移至其他系统。
随着Linux系统逐渐应用于越来越多的领域，现已出现了以Linux系统为基础的XFS实现方式，实现大多的都采用直接调用的方式，但这种方式导致设备不能支持多进程访问，而且设备服务跟应用有强的耦合性。因此有必要开发一种Linux系统下的PISA管理器实现方式，用于解决Linux系统下开发设备服务所存在的诸多困难。
发明内容
本发明提供一种Linux系统下的PISA管理器实现方式，可以支持多进程访问金融自助设备的设备服务。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种Linux系统下的PISA管理器实现方式，所述PISA管理器用于管理API层跨进程调用SPI层，包括服务句柄管理、服务请求ID管理、内存管理、同步调用实现和异步调用实现管理；每个API层调用SPI层，均生成系统唯一的服务句柄；API每次调用SPI层，均生成系统唯一的服务请求ID；通过文件映射共享内存和跨进程锁，保存PISA管理器生成的服务句柄和服务请求ID、API层的调用进程数和调用进程句柄。
进一步地，生成系统唯一的服务句柄和系统唯一的服务请求ID的实现方式为：
S01：当API层调用SPI层时，API层初始化PISA管理器，PISA管理器映射到共享内存文件中；如果共享内存的文件不存在，执行步骤S02，如果共享内存的文件存在，执行步骤S03；
S02：生成共享内存文件，文件中包括共享内存跨进程锁、服务句柄、服务请求ID、调用进程数以及调用进程列表，重置调用管理器的进程数为零，并跳转执行步骤S05；
S03：读取共享内存文件中的共享内存跨进程锁、服务句柄、服务请求ID、调用进程数以及调用进程列表，执行步骤S04；
S04：轮询共享内存文件中的调用进程列表，判断列表中的进程编号是否有效，如果进程编号无效，则调用进程数减1；执行步骤S05；
S05：判断调用进程数是否为零，如果为零，则重置服务句柄以及服务请求ID；执行步骤S06；
S06：共享内存的文件中保存的调用进程数加1，并在调用进程列表中增加节点。
进一步地，PISA管理器对服务句柄和服务请求ID的管理方法为：
S11：当API层调用SPI层时，PISA管理器锁定共享内存跨进程锁；
S12：若API层调用连接建立指令，则执行步骤S13，否则执行步骤S14；
S13：共享内存文件中的服务句柄数增加1；
S14：共享内存文件中的服务请求ID增加1；
S15：释放共享内存跨进程锁。
进一步地，所述内存管理通过共享内存的方式，即API层与SPI层文件共享同时映射到同一个内存地址，完成跨进程的API层与SPI层通讯；
其中，跨进程内存操作包括分配、增加、释放三种操作，内存的分配和释放需要跨进程锁互斥内存的分配和释放，并通过链表管理内存分配，采用列表的方式把增加的内存链接在链表中，释放空间直接释放链表上的所有节点；
内存管理的节点包括：跨进程的锁资源、内存列表的数量、共享内存链表数组、共享内存的地址指针首地址，其中的共享内存链表数组包括：暂用该地址的进程编号、共享内存是否使用、指向共享内存的地址指针、共享内存的大小；
链表节点包括：本节点内存的长度、内存的初始化方式、指向下一个节点指针和共享内存数组。
进一步地，进程加载共享内存进行如下操作，完成共享内存的初始化：
S21：读取指定地址的共享内存的配置文件，获取共享内存的映射地址、共享内存的共享大小、共享内存文件位置；
S22：判断该共享内存文件是否存在，若不存在则执行步骤S23，若存在则执行步骤S24；
S23：创建共享文件，并设置文件大小为共享管理的节点加上共享内存块的大小，初始化跨进程锁，执行步骤S25；
S24：打开共享文件，设置共享内存的大小；
S25：锁定管理的节点中的跨进程锁；
S26：若管理的节点的共享内存的指针地址不等于共享内存的地址空间，则执行步骤S27，否则执行步骤S28；
S27：初始化管理的节点，设置管理的节点中的链表数为1，指针地址指向共享内存地址，并初始化共享内存数组的第一个元素；
S28：删除管理节点内存数组中无效进程暂用的元素，如果该节点状态为已暂用，并且进程编号为无效进程，则执行删除节点过程；
S29：释放管理的节点中的跨进程锁。
进一步地，进程分配共享内存和增加共享内存的执行步骤包括：
S31：若过程为增加共享内存，则执行步骤S32；若过程为分配共享内存，则执行步骤S33；
S32：通过父节点地址找到链表中节点指针地址，通过链表找到尾节点；
S33：申请共享内存地址块为申请内存加上链表节点的空间大小；
S34：锁定管理的节点中的跨进程锁；
S35：内存管理节点通过列表数，从共享内存链表数组中找到一块满足申请空间大小节点；如果链表数大于申请空间的大小，则执行步骤S36，否则执行步骤S37。
S36：拆分两个节点，内存管理节点链表数加1，原始位置记录申请的空间链表，记录分配空间的进程编号、空间大小、空间首地址，设置已使用标识；共享内存链表数组链表数节点位置增加一个新节点，设置空间未使用和空间首地址，返回空间地址；执行步骤S38；
S37：设置进程编号以及已使用标识，返回空间地址；
S38：释放管理的节点中的跨进程锁；
S39：空间地址初始化；设置空间大小和初始化标志；初始化内存数组；如果是增加共享内存，尾节点链表指向该节点，返回内存数组地址的首地址为分配空间的地址和结果。
进一步地，释放共享内存的执行步骤包括：
S41：通过释放内存地址找到链表中节点指针地址；
S42：判断链表的内存分配方式是否合法，如果不合规则返回失败，否则继续；
S43：锁定管理的节点中的跨进程锁；
S44：内存管理节点通过列表数找到链表地址空间；如果未找到，跳转执行步骤S49；
S45：设置数组节点空间未使用，并把数组的最后一个节点移动到该节点位置，内存管理节点链表数减1；
S46：轮询整个数组节点，判断是否可以跟一个未使用的块合并，如果能合并执行步骤S47，否则执行S48；
S47：把首地址联合，共享内存大小合并；执行S49；
S48：数组节点最后一个节点增加这个未使用的块；执行S49；
S49：释放管理的节点中的跨进程锁。
进一步地，异步调用实现方式为：API层通过服务句柄、逻辑名生成一个消息队列名，API层把这个消息队列名直接发送给SPI层；SPI完成指令调度后，会根据消息回调消息队列名，发送完成消息；API层获取到完成消息后，直接处理消息，把消息结果给上层应用。
同步调用实现方式为：API层通过PISA管理器调用同步动作，PISA管理器内部生成一个消息队列名，PISA管理器把消息队列名发送给SPI层，并等待消息队列返回的消息；SPI层执行指定调度后，把消息回调给消息队列名，发送完成消息；PISA管理器接收到完成消息后，直接发消息结果返回给API层。
有益效果
本发明具有以下优点：
1、本发明提供了PISA管理器的内部实现，方便后续开发者完成linux下管理器的开发。
2、本发明提供的跨进程共享内存实现方式，为后续在跨进程共享内存实现提供一种实现思路。
3、本发明提供的跨进程消息通讯的实现方式，为其他跨进程通讯提供了一种思路。
附图说明
图1是本申请实施例中所述的基础设施体系架构PISA的结构模型图；
图2是本申请实施例进程加载共享内存的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明的技术方案为依据开展，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，对本发明的技术方案作进一步解释说明。
本实施例提供一种Linux系统下的PISA管理器实现方式，应用于智能机具标准架构协议(PISA,Protocol for Intelligence terminal Standards Architecture)，一种智能终端(包括金融终端)的标准体系架构，主要包括PISA管理器、配置信息和设备服务程序，结构模型见图1。
其中的PISA管理器用于管理API层跨进程调用SPI层，因此PISA管理器实现方式主要包括服务句柄管理、服务请求ID管理、内存管理、同步调用实现和异步调用实现管理。
PISA管理器需要管理API层调用的SPI层请求服务句柄和服务请求编号(即服务请求ID)，服务句柄和服务请求ID均需要本系统是唯一的，因此：每个API层调用SPI层，均生成系统唯一的服务句柄；API每次调用SPI层，均生成系统唯一的服务请求ID；通过文件映射共享内存和跨进程锁，保存PISA管理器生成的服务句柄和服务请求ID、API层的调用进程数和调用进程句柄。
生成系统唯一的服务句柄和系统唯一的服务请求ID的实现方式为：
S01：当API层调用SPI层时，API层初始化PISA管理器，PISA管理器映射到共享内存文件中；如果共享内存的文件不存在，执行步骤S02，如果共享内存的文件存在，执行步骤S03；
S02：生成共享内存文件，文件中包括共享内存跨进程锁、服务句柄、服务请求ID、调用进程数以及调用进程列表，重置调用管理器的进程数为零，并跳转执行步骤S05；
S03：读取共享内存文件中的共享内存跨进程锁、服务句柄、服务请求ID、调用进程数以及调用进程列表，执行步骤S04；
S04：轮询共享内存文件中的调用进程列表，判断列表中的进程编号是否有效，如果进程编号无效，则调用进程数减1；执行步骤S05；
S05：判断调用进程数是否为零，如果为零，则重置服务句柄以及服务请求ID；执行步骤S06；
S06：共享内存的文件中保存的调用进程数加1，并在调用进程列表中增加节点。
以上步骤实现服务句柄和服务请求编号在系统调用中的唯一性，同时保证没有调用者的情况下，服务句柄和编号会变重置。
PISA管理器对服务句柄和服务请求ID的管理方法为：
S11：当API层调用SPI层时，PISA管理器锁定共享内存跨进程锁；
S12：若API层调用连接建立指令，则执行步骤S13，否则执行步骤S14；
S13：共享内存文件中的服务句柄数增加1；
S14：共享内存文件中的服务请求ID增加1；
S15：释放共享内存跨进程锁。
内存管理主要要完成跨进程API层跟SPI层通讯的结构体相对复杂，需要通过共享内存的方式完成API和SPI层消息通讯。API层跟SPI通过地址映射的方式共享内存空间。一方申请共享内存，修改内存的地址，并把地址传递给另一层。另一层直接通过地址就可以访问对应的内容。本发明实现的方式是文件共享同时映射到同一个内存地址的方式。
内存地址的分配需要分配、增加、释放三种操作方式，内存分配和释放需要跨进程支持，需要跨进程锁互斥内存的分配和释放。共享内存需要支持增加操作，本发明的处理方式是通过链表管理内存分配。内存管理的节点包含如下内容：跨进程的锁资源、内存列表的数量、共享内存链表数组、共享内存的地址指针首地址。共享内存链表数组包括：暂用该地址的进程编号、共享内存是否使用、指向共享内存的地址指针、共享内存的大小。
共享内存要支持增加功能，所以需要一部分空间来管理分配空间和增加空间节点的内存，本发明采用列表的方式把增加的内存链接在链表中，释放空间直接释放链表上的所有节点即可，链表节点(list)包含如下内容：本节点内存的长度、内存的初始化方式、指向下一个节点指针和共享内存数组。
进程加载共享内存进行如下操作，完成共享内存的初始化：
S21：读取指定地址的共享内存的配置文件，获取共享内存的映射地址、共享内存的共享大小、共享内存文件位置；
S22：判断该共享内存文件是否存在，若不存在则执行步骤S23，若存在则执行步骤S24；
S23：创建共享文件，并设置文件大小为共享管理的节点加上共享内存块的大小，初始化跨进程锁，执行步骤S25；
S24：打开共享文件，设置共享内存的大小；
S25：锁定管理的节点中的跨进程锁；
S26：若管理的节点的共享内存的指针地址不等于共享内存的地址空间，则执行步骤S27，否则执行步骤S28；
S27：初始化管理的节点，设置管理的节点中的链表数为1，指针地址指向共享内存地址，并初始化共享内存数组的第一个元素；
S28：删除管理节点内存数组中无效进程暂用的元素，如果该节点状态为已暂用，并且进程编号为无效进程，则执行删除节点过程；
S29：释放管理的节点中的跨进程锁。
进程分配共享内存和增加共享内存的执行步骤包括：
S31：若过程为增加共享内存，则执行步骤S32；若过程为分配共享内存，则执行步骤S33；
S32：通过父节点地址找到链表中节点指针地址，通过链表找到尾节点；
S33：申请共享内存地址块为申请内存加上链表节点的空间大小；
S34：锁定管理的节点中的跨进程锁；
S35：内存管理节点通过列表数，从共享内存链表数组中找到一块满足申请空间大小节点；如果链表数大于申请空间的大小，则执行步骤S36，否则执行步骤S37。
S36：拆分两个节点，内存管理节点链表数加1，原始位置记录申请的空间链表，记录分配空间的进程编号、空间大小、空间首地址，设置已使用标识；共享内存链表数组链表数节点位置增加一个新节点，设置空间未使用和空间首地址，返回空间地址；执行步骤S38；
S37：设置进程编号以及已使用标识，返回空间地址；
S38：释放管理的节点中的跨进程锁；
S39：空间地址初始化；设置空间大小和初始化标志；初始化内存数组；如果是增加共享内存，尾节点链表指向该节点，返回内存数组地址的首地址为分配空间的地址和结果。
释放共享内存的执行步骤包括：
S41：通过释放内存地址找到链表中节点指针地址；
S42：判断链表的内存分配方式是否合法，如果不合规则返回失败，否则继续；
S43：锁定管理的节点中的跨进程锁；
S44：内存管理节点通过列表数找到链表地址空间；如果未找到，跳转执行步骤S49；
S45：设置数组节点空间未使用，并把数组的最后一个节点移动到该节点位置，内存管理节点链表数减1；
S46：轮询整个数组节点，判断是否可以跟一个未使用的块合并，如果能合并执行步骤S47，否则执行S48；
S47：把首地址联合，共享内存大小合并；执行S49；
S48：数组节点最后一个节点增加这个未使用的块；执行S49；
S49：释放管理的节点中的跨进程锁。
异步调用实现方式为：API层通过服务句柄、逻辑名生成一个消息队列名，API层把这个消息队列名直接发送给SPI层；SPI完成指令调度后，会根据消息回调消息队列名，发送完成消息；API层获取到完成消息后，直接处理消息，把消息结果给上层应用。
同步调用实现方式为：API层通过PISA管理器调用同步动作，PISA管理器内部生成一个消息队列名，PISA管理器把消息队列名发送给SPI层，并等待消息队列返回的消息；SPI层执行指定调度后，把消息回调给消息队列名，发送完成消息；PISA管理器接收到完成消息后，直接发消息结果返回给API层。
以上实施例为本申请的优选实施例，本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种Linux系统下的PISA管理器实现方式，其特征在于，所述PISA管理器用于管理API层跨进程调用SPI层，包括服务句柄管理、服务请求ID管理、内存管理、同步调用实现和异步调用实现管理；每个API层调用SPI层，均生成系统唯一的服务句柄；API每次调用SPI层，均生成系统唯一的服务请求ID；通过文件映射共享内存和跨进程锁，保存PISA管理器生成的服务句柄和服务请求ID、API层的调用进程数和调用进程句柄。
2.根据权利要求1所述的实现方式，其特征在于，生成系统唯一的服务句柄和系统唯一的服务请求ID的实现方式为：
S01：当API层调用SPI层时，API层初始化PISA管理器，PISA管理器映射到共享内存文件中；如果共享内存的文件不存在，执行步骤S02，如果共享内存的文件存在，执行步骤S03；
S02：生成共享内存文件，文件中包括共享内存跨进程锁、服务句柄、服务请求ID、调用进程数以及调用进程列表，重置调用管理器的进程数为零，并跳转执行步骤S05；
S03：读取共享内存文件中的共享内存跨进程锁、服务句柄、服务请求ID、调用进程数以及调用进程列表，执行步骤S04；
S04：轮询共享内存文件中的调用进程列表，判断列表中的进程编号是否有效，如果进程编号无效，则调用进程数减1；执行步骤S05；
S05：判断调用进程数是否为零，如果为零，则重置服务句柄以及服务请求ID；执行步骤S06；
S06：共享内存的文件中保存的调用进程数加1，并在调用进程列表中增加节点。
3.根据权利要求1所述的实现方式，其特征在于，PISA管理器对服务句柄和服务请求ID的管理方法为：
S11：当API层调用SPI层时，PISA管理器锁定共享内存跨进程锁；
S12：若API层调用连接建立指令，则执行步骤S13，否则执行步骤S14；
S13：共享内存文件中的服务句柄数增加1；
S14：共享内存文件中的服务请求ID增加1；
S15：释放共享内存跨进程锁。
4.根据权利要求1所述的实现方式，其特征在于，所述内存管理通过共享内存的方式，即API层与SPI层文件共享同时映射到同一个内存地址，完成跨进程的API层与SPI层通讯；
其中，跨进程内存操作包括分配、增加、释放三种操作，内存的分配和释放需要跨进程锁互斥内存的分配和释放，并通过链表管理内存分配，采用列表的方式把增加的内存链接在链表中，释放空间直接释放链表上的所有节点；
内存管理的节点包括：跨进程的锁资源、内存列表的数量、共享内存链表数组、共享内存的地址指针首地址，其中的共享内存链表数组包括：暂用该地址的进程编号、共享内存是否使用、指向共享内存的地址指针、共享内存的大小；
链表节点包括：本节点内存的长度、内存的初始化方式、指向下一个节点指针和共享内存数组。
5.根据权利要求4所述的实现方式，其特征在于，进程加载共享内存进行如下操作，完成共享内存的初始化：
S21：读取指定地址的共享内存的配置文件，获取共享内存的映射地址、共享内存的共享大小、共享内存文件位置；
S22：判断该共享内存文件是否存在，若不存在则执行步骤S23，若存在则执行步骤S24；
S23：创建共享文件，并设置文件大小为共享管理的节点加上共享内存块的大小，初始化跨进程锁，执行步骤S25；
S24：打开共享文件，设置共享内存的大小；
S25：锁定管理的节点中的跨进程锁；
S26：若管理的节点的共享内存的指针地址不等于共享内存的地址空间，则执行步骤S27，否则执行步骤S28；
S27：初始化管理的节点，设置管理的节点中的链表数为1，指针地址指向共享内存地址，并初始化共享内存数组的第一个元素；
S28：删除管理节点内存数组中无效进程暂用的元素，如果该节点状态为已暂用，并且进程编号为无效进程，则执行删除节点过程；
S29：释放管理的节点中的跨进程锁。
6.根据权利要求5所述的实现方式，其特征在于，进程分配共享内存和增加共享内存的执行步骤包括：
S31：若过程为增加共享内存，则执行步骤S32；若过程为分配共享内存，则执行步骤S33；
S32：通过父节点地址找到链表中节点指针地址，通过链表找到尾节点；
S33：申请共享内存地址块为申请内存加上链表节点的空间大小；
S34：锁定管理的节点中的跨进程锁；
S35：内存管理节点通过列表数，从共享内存链表数组中找到一块满足申请空间大小节点；如果链表数大于申请空间的大小，则执行步骤S36，否则执行步骤S37。
S36：拆分两个节点，内存管理节点链表数加1，原始位置记录申请的空间链表，记录分配空间的进程编号、空间大小、空间首地址，设置已使用标识；共享内存链表数组链表数节点位置增加一个新节点，设置空间未使用和空间首地址，返回空间地址；执行步骤S38；
S37：设置进程编号以及已使用标识，返回空间地址；
S38：释放管理的节点中的跨进程锁；
S39：空间地址初始化；设置空间大小和初始化标志；初始化内存数组；如果是增加共享内存，尾节点链表指向该节点，返回内存数组地址的首地址为分配空间的地址和结果。
7.根据权利要求5所述的实现方式，其特征在于，释放共享内存的执行步骤包括：
S41：通过释放内存地址找到链表中节点指针地址；
S42：判断链表的内存分配方式是否合法，如果不合规则返回失败，否则继续；
S43：锁定管理的节点中的跨进程锁；
S44：内存管理节点通过列表数找到链表地址空间；如果未找到，跳转执行步骤S49；
S45：设置数组节点空间未使用，并把数组的最后一个节点移动到该节点位置，内存管理节点链表数减1；
S46：轮询整个数组节点，判断是否可以跟一个未使用的块合并，如果能合并执行步骤S47，否则执行S48；
S47：把首地址联合，共享内存大小合并；执行S49；
S48：数组节点最后一个节点增加这个未使用的块；执行S49；
S49：释放管理的节点中的跨进程锁。
8.根据权利要求1所述的实现方式，其特征在于，异步调用实现方式为：API层通过服务句柄、逻辑名生成一个消息队列名，API层把这个消息队列名直接发送给SPI层；SPI完成指令调度后，会根据消息回调消息队列名，发送完成消息；API层获取到完成消息后，直接处理消息，把消息结果给上层应用。
9.根据权利要求1所述的实现方式，其特征在于，同步调用实现方式为：API层通过PISA管理器调用同步动作，PISA管理器内部生成一个消息队列名，PISA管理器把消息队列名发送给SPI层，并等待消息队列返回的消息；SPI层执行指定调度后，把消息回调给消息队列名，发送完成消息；PISA管理器接收到完成消息后，直接发消息结果返回给API层。
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CN117201577A (zh) * 2023-11-07 2023-12-08 中电长城(长沙)信息技术有限公司 基于pisa的跨平台api和spi的通讯方法和系统

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