CN117033330A - 一种多核文件共享系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多核文件共享系统及其控制方法，系统包括主处理器及协处理器，协处理器设置有多个且与主处理器信号连接；还包括网络文件系统模块（NFS）；主处理器的操作系统内部设置有主远程过程调用模块；主处理器的操作系统启动时，主远程过程调用模块先于网络文件系统模块（NFS）启动；且网络文件系统模块（NFS）启动后通过主远程过程调用模块进行注册；协处理器的操作系统内部设置有协远程过程调用模块；协处理器的操作系统启动后，向协远程过程调用模块请求网络文件系统模块（NFS）服务，协远程过程调用模块将注册信息返回给协处理器；文件共享系统搭建完成以后可以通过网络实现高速的数据传输，文件共享更加高效。

Description

一种多核文件共享系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及文件共享系统及方法的技术领域，具体涉及一种多核文件共享系统及其控制方法。

背景技术

随着嵌入式技术的快速发展，DSP（即数字信号处理器）已经进入了多核时代。多核DSP可以按照其架构分为对称多处理架构SMP和非对称多处理架构AMP。在SMP架构中，DSP的所有核共享内存与外设资源，这种架构下的DSP无需考虑文件数据共享的问题，文件共享系统实现简单。然而由于多核DSP的各个核并没有共享缓存，因此往往会采用AMP架构，这种架构下DSP的每个核相对独立，文件共享的问题就显得十分重要。

在AMP架构下，DSP处理器的每个核都会运行一个操作系统实例，每个操作系统都控制着相对独立的硬件资源，如CPU、缓存等。这种架构为DSP处理器带来了更高的实时性，但也为核间文件共享带来了麻烦。针对这一问题，目前主流的解决方案是使用共享内存。共享内存是指在物理内存中直接开辟一片空间，并将该空间映射到各个核的虚拟内存地址上，这样运行在不同核上的进程就可以通过虚拟的内存地址访问到同一片内存空间，进而实现多核之间的文件共享。

然而现有技术中共享内存时存在的缺陷与不足在于：

1）共享内存会有高速缓存一致性问题。每个处理器都有自己的高速缓存，而又共享同一主内存。当多个处理器都涉及同一块主内存区域的更改时，将导致各自的的缓存数据不一致。为此需要设计复杂的缓存一致性协议解决这一问题。

2）共享内存对数据安全同样有影响。这主要是由于多个进程可以访问同一块内存空间，来自不同进程的访问可能会损害共享内存中存储的数据。因此需要通过其他方式去控制对内存读取同步，例如通过在写入数据时设置有效位，这样通过对有效位的检查就能控制数据同步。这种方法会导致数据访问成本的提高。

3）对共享内存的创建、读写、删除等操作需要复杂的管理机制。在使用中有很多的陷阱，非常容易导致程序的崩溃。

因此，亟需提供一种多核文件共享系统及其控制方法以解决上述现有技术中存在的缺陷与不足。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种多核文件共享系统及其控制方法。

本发明提供的具体方案为：

一种多核文件共享系统，所述系统包括主处理器及协处理器，所述协处理器设置有多个且与主处理器信号连接；

其特征在于：还包括网络文件系统模块；

所述主处理器的操作系统内部设置有主远程过程调用模块；

主处理器的操作系统启动时，主远程过程调用模块先于网络文件系统模块启动；且所述网络文件系统模块启动后通过主远程过程调用模块进行注册；

所述协处理器的操作系统内部设置有协远程过程调用模块；

协处理器的操作系统启动后，向协远程过程调用模块请求网络文件系统模块服务，协远程过程调用模块将注册信息返回给协处理器。

作为本发明的进一步优选实施方式，所述主处理器的操作系统内部还设置有主本地文件访问模块及主网络协议模块；其中，

所述主本地文件访问模块的一端与主本地存储模块信号连接，另一端与所述网络文件系统模块信号连接；

所述主网络协议模块的一端同时与主远程过程调用模块和网络文件系统模块信号连接，另一端与各协处理器信号连接。

作为本发明的进一步优选实施方式，所述协处理器的操作系统内部还设置有协本地文件访问模块、协网络协议模块及用户进程模块；其中，

所述协本地文件访问模块的一端与协本地存储模块信号连接，另一端与所述用户进程模块信号连接；

所述协网络协议模块的一端与协远程过程调用模块信号连接，另一端与主处理器信号连接；

所述用户进程模块的一端与协本地文件访问模块信号连接，另一端与协远程过程调用模块信号连接。

作为本发明的进一步优选实施方式，所述注册信息为网络文件系统模块的服务端口信息。

作为本发明的进一步优选实施方式，所述注册信息为网络文件系统模块的服务端的端口号。

作为本发明的进一步优选实施方式，所述协处理器的操作系统启动后，先进行共享文件系统的挂载，再向协远程过程调用模块请求网络文件系统模块服务。

作为本发明的进一步优选实施方式，通过执行mount命令进行共享文件系统的挂载。

作为本发明的进一步优选实施方式，所述网络文件系统模块设置于主处理器的操作系统内部，或预设协处理器的操作系统内部。

作为本发明的进一步优选实施方式，所述网络文件系统模块的数据管理权限设置为最高，且所述网络文件系统模块能够控制对应服务的开始和终止。

进一步地，本发明还提供一种多核文件共享系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）启动主处理器的操作系统；

2）启动主远程过程调用模块；

3）启动网络文件系统模块；

4）网络文件系统模块申请随机端口并分配对应功能，且通过主远程过程调用模块对端口及对应功能进行注册；

5）启动协处理器的操作系统；

6）启动协远程过程调用模块；

7）协远程过程调用模块向网络文件系统模块请求注册信息；

8）主远程过程调用模块通过协远程过程调用模块将注册信息返回给协处理器；

9）协处理器连接至网络文件系统模块服务对应功能的端口，随后进行数据传输。

相较于现有技术，本发明能够实现的技术效果包括：

1）本发明提供一种多核文件共享系统及其控制方法，文件共享系统搭建完成以后可以通过网络实现高速的数据传输，文件共享更加高效。

2）本发明提供一种多核文件共享系统及其控制方法，通过将网络文件系统模块（NFS）的数据管理权限设置为最高，使得NFS服务器端保持了对数据的绝对控制，有效解决了核间文件共享存在的数据不一致性问题。

3）本发明提供一种多核文件共享系统及其控制方法，网络文件系统模块（NFS）服务较为成熟，使用这种服务可以有效减轻处理器与开发者的管理负担。

附图说明

如图1所示为本发明提供的共享系统的逻辑结构图。

如图2所示为本发明提供的控制方法的步骤流程图。

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做出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[第一实施例]

如图1所示为本发明提供的第一实施例，本实施例提供一种多核文件共享系统，系统包括主处理器及协处理器，在本实施例中，协处理器设置有多个且与主处理器信号连接；以图1中4核DSP为例，核心1为主核心，负责控制其他核心与运行系统，即本实施例中的主处理器，主处理器拥有更强的性能与更多的硬件资源，在其上运行的操作系统也更加强大。其他核心2-4负责协助核心0完成特定工作，即本实施例中的协处理器，在协处理器上运行的操作系统往往功能被简化，甚至不运行操作系统而裸机运行。

本实施所提供的技术方案中，还包括网络文件系统模块NFS；网络文件系统模块NFS可以设置于主处理器的操作系统内部，也可以设置于预设协处理器的操作系统内部。如图1所示，考虑到硬件性能限制，本实施例选择将网络文件系统模块NFS设置于主处理器的操作系统内部。

由于网络文件系统模块NFS基于网络传输，因此需要对传输端口进行设置，因此在本实施例中引入了远程过程调用模块RPC来实现对网络文件系统模块NFS端口的配置。

主处理器的操作系统内部设置有主远程过程调用模块；主处理器的操作系统启动时，主远程过程调用模块先于网络文件系统模块NFS启动；以实现对主处理器的网络文件系统模块NFS的端口进行配置以及通知协远程过程调用模块需要连接的端口信息；且网络文件系统模块NFS启动后通过主远程过程调用模块进行注册，便于各个协处理器获取网络文件系统模块NFS的服务端信息；具体地，注册信息为网络文件系统模块NFS的服务端口信息，例如网络文件系统模块NFS的服务端的端口号等，此后当协处理器产生文件共享需求时就可以通过端口号请求传输数据。

协处理器的操作系统内部设置有协远程过程调用模块；协处理器的操作系统启动后，先通过执行mount命令进行共享文件系统的挂载，再向协远程过程调用模块请求网络文件系统模块NFS服务，协远程过程调用模块将注册信息返回给协处理器，此后当协处理器产生文件共享需求时就可以通过端口号实现数据传输。

作为本实施例的进一步优选实施方式，网络文件系统模块NFS的数据管理权限设置为最高，且网络文件系统模块NFS能够控制对应服务的开始和终止，通过将网络文件系统模块（NFS）的数据管理权限设置为最高，使得NFS服务器端保持了对数据的绝对控制，有效解决了核间文件共享存在的数据不一致性问题。

如图1所示，在本实施例中，主处理器的操作系统内部还设置有主本地文件访问模块及主网络协议模块；其中，

主本地文件访问模块的一端与主本地存储模块信号连接以从主本地存储模块中获取存储的所需数据，另一端与网络文件系统模块NFS信号连接；

主网络协议模块的一端同时与主远程过程调用模块和网络文件系统模块NFS信号连接，另一端与各协处理器信号连接，从而通过主网络协议模块实现主处理器与协处理器之间的数据传输。

如图1所示，在本实施例中，协处理器的操作系统内部还设置有协本地文件访问模块、协网络协议模块及用户进程模块；其中，

协本地文件访问模块的一端与协本地存储模块信号连接以将获取的数据存储于协本地存储模块中，另一端与用户进程模块信号连接；

协网络协议模块的一端与协远程过程调用模块信号连接，另一端与主处理器信号连接，从而通过主网络协议模块与协网络协议模块之间的信号连接实现主处理器与协处理器之间的数据传输；

用户进程模块的一端与协本地文件访问模块信号连接，另一端与协远程过程调用模块信号连接。协处理器中的用户进程模块中包含需要使用文件共享服务的用户进程，多核文件共享系统为这些进程服务，其提供的服务能够被用户进程模块所调用。

[第二实施例]

如图2所示，本发明第二实施例还提供一种多核文件共享系统的控制方法，包括以下步骤：

1）启动主处理器的操作系统；

2）启动主远程过程调用模块；

3）启动网络文件系统模块（NFS）；

4）网络文件系统模块（NFS）申请随机端口并分配对应功能，且通过主远程过程调用模块对端口及对应功能进行注册，主远程过程调用模块通过注册信息将端口及对应功能记录下来；

5）启动协处理器的操作系统；

6）启动协远程过程调用模块；

7）协远程过程调用模块向网络文件系统模块（NFS）请求注册信息，即索要所需功能对应的端口号；

8）主远程过程调用模块通过协远程过程调用模块将注册信息返回给协处理器；

9）协处理器连接至网络文件系统模块（NFS）服务对应功能的端口，随后进行数据传输。

值得注意的是，协处理器在获取端口号之后仍会借助主远程过程调用模块和协远程过程调用模块RPC做为中间人进行通信。由于只有主远程过程调用模块和协远程过程调用模块RPC才能封装和解封装数据，因此无论何时，协处理器与主处理器中对应服务之间的通信都必须通过主远程过程调用模块和协远程过程调用模块RPC来完成。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种多核文件共享系统，所述系统包括主处理器及协处理器，所述协处理器设置有多个且与主处理器信号连接；

其特征在于：还包括网络文件系统模块（NFS）；

所述主处理器的操作系统内部设置有主远程过程调用模块；

主处理器的操作系统启动时，主远程过程调用模块先于网络文件系统模块（NFS）启动；且所述网络文件系统模块（NFS）启动后通过主远程过程调用模块进行注册；

所述协处理器的操作系统内部设置有协远程过程调用模块；

协处理器的操作系统启动后，向协远程过程调用模块请求网络文件系统模块（NFS）服务，协远程过程调用模块将注册信息返回给协处理器。

2.根据权利要求1所述的一种多核文件共享系统，其特征在于：所述主处理器的操作系统内部还设置有主本地文件访问模块及主网络协议模块；其中，

所述主本地文件访问模块的一端与主本地存储模块信号连接，另一端与所述网络文件系统模块（NFS）信号连接；

所述主网络协议模块的一端同时与主远程过程调用模块和网络文件系统模块（NFS）信号连接，另一端与各协处理器信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种多核文件共享系统，其特征在于：所述协处理器的操作系统内部还设置有协本地文件访问模块、协网络协议模块及用户进程模块；其中，

所述协本地文件访问模块的一端与协本地存储模块信号连接，另一端与所述用户进程模块信号连接；

所述协网络协议模块的一端与协远程过程调用模块信号连接，另一端与主处理器信号连接；

所述用户进程模块的一端与协本地文件访问模块信号连接，另一端与协远程过程调用模块信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种多核文件共享系统，其特征在于：所述注册信息为网络文件系统模块（NFS）的服务端口信息。

5.根据权利要求4所述的一种多核文件共享系统，其特征在于：所述注册信息为网络文件系统模块（NFS）的服务端的端口号。

6.根据权利要求1所述的一种多核文件共享系统，其特征在于：所述协处理器的操作系统启动后，先进行共享文件系统的挂载，再向协远程过程调用模块请求网络文件系统模块（NFS）服务。

7.根据权利要求6所述的一种多核文件共享系统，其特征在于：通过执行mount命令进行共享文件系统的挂载。

8.根据权利要求1所述的一种多核文件共享系统，其特征在于：所述网络文件系统模块（NFS）设置于主处理器的操作系统内部，或预设协处理器的操作系统内部。

9.根据权利要求1所述的一种多核文件共享系统，其特征在于：所述网络文件系统模块（NFS）的数据管理权限设置为最高，且所述网络文件系统模块（NFS）能够控制对应服务的开始和终止。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种多核文件共享系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）启动主处理器的操作系统；

2）启动主远程过程调用模块；

3）启动网络文件系统模块（NFS）；

4）网络文件系统模块（NFS）申请随机端口并分配对应功能，且通过主远程过程调用模块对端口及对应功能进行注册；

5）启动协处理器的操作系统；

6）启动协远程过程调用模块；

7）协远程过程调用模块向网络文件系统模块（NFS）请求注册信息；

8）主远程过程调用模块通过协远程过程调用模块将注册信息返回给协处理器；

9）协处理器连接至网络文件系统模块（NFS）服务对应功能的端口，随后进行数据传输。