TWI472910B - 節省系統資源之方法及運用其方法之作業系統 - Google Patents

Description

節省系統資源之方法及運用其方法之作業系統

本發明係關於一種節省電子裝置中系統資源之方法及運用其方法之作業系統；具體而言，本發明係關於一種控管應用程序以達到節省電子裝置中系統資源的方法及運用其方法之作業系統。

目前大部分具有處理器的電子產品通常是藉由一作業系統來操作。通常一般的作業系統(operating system)，如即時作業系統Linux為例，包含一核心空間(kernel space)及一使用者空間(User space)。使用者空間主要是用來執行應用程式的程序(process)，而核心空間則是掌控及安排被執行的程序的時間與系統資源，如處理器及記憶體之資源的運用。在程序被初始執行於使用者空間時，程序通常是藉由核心空間使用到作業系統的資源。

一般來講，程序達成其目的後通常是不會被終止/中斷(Terminate/Suspend)的。在此情況下，隨然目的已達成了，程序還是會保持就緒(ready)的狀態下，直到核心空間的排班單元(Scheduler)所訂的執行時間來臨時才再次執行任務。然而，在這段就緒時間中，只要程序還繼續執行著，系統的資源還是會持續的被佔領，故耗電子裝置的電力且所佔領的虛擬記憶體無法被解放(release)而再次被分配給別的程序使用。

此外，若程序已完成最後一次任務，程序將會一直佔領系統資源並且使電子裝置產生電力浪費的現象。為解決此問題，有多數的人提議可以於使用者空間內執行一具可定時監控掃瞄使用者空間內所在執行的程序，以方便解放更多的資源。然而，當使用者空間中的程序之數量過多時，這種方法會很耗時間跟資源，且由於還是定時的時間才會執行，此方法還是未能完全解決於就緒中的程序佔領系統資源而導致電子裝置浪費電力的問題。

然而，隨著科技的進步以及人類對各種電子產品的需求以及市場上廠商之間的競爭日益增加，各電子產品之廠商也漸漸的開始推出具有更多功能及更大容量之產品。但相對的，更多未被終止/中斷的程序會造成更多系統資源及電力的浪費。

本發明之一個目的在於提供一種節省系統資源之方法，可減少系統資源及電力的浪費。

本發明之另一個目的在於提供一種節省系統資源之方法，可於使用者空間內管理使用者空間內執行的程序。

本發明之另一目的在於提供一種節省系統資源之方法，可即時控管程序的啟動及終止/中斷以節省較多系統資源及電力。

本發明提供一種節省系統資源之方法，對一電子裝置所運行的至少一應用程序進行控管，其中該電子裝置具有一系統資源組合，該節省系統資源之方法包括：執行一中心管理程序，用以控管該些應用程序對該系統資源組合的使用；以該中心管理程序自該應用程序其中之一接收一任務完成資訊；以及根據該任務完成資訊以該中心管理程序選擇性傳輸一終止或中斷資訊至該應用程序，以終止或中斷該應用程序之執行並停止該應用程序使用該系統資源。

本發明提供一種作業系統，供用於一電子裝置，其中該電子裝置包含一系統資源組合；該作業系統包含：一使用者空間，其中執行有至少一應用程序及一中心管理程序；其中該中心管理程序自該應用程序其中之一接收一任務完成資訊，並根據該任務完成資訊選擇性傳輸一終止或中斷資訊至該應用程序以終止或中斷該應用程序之執行；以及一核心空間，係分派部分之該系統資源組合供該應用程序使用；其中該應用程序根據該終止或中斷資訊通知該核心空間該應用程序之終止或中斷以釋放該應用程序使用之部分該系統資源組合。

本發明係提供一種節省系統資源之方法，較佳係用於一具有作業系統之電子裝置中，如手持式智慧電子產品、路由器或其他電腦系統相關的電子裝置。作業系統較佳為一即時作業系統(Real Time Operating System、RTOS)，如Linux或微軟公司的視窗作業系統等；然而在不同實施例中，作業系統可為其他不同的作業系統。

請參閱圖1所示本發明之架構示意圖。在本實施例中，本發明的電子裝置100包括作業系統101及系統資源組合107。系統資源組合107包括資料處理器108及儲存單元109。儲存單元109可為硬碟、快閃記憶體或其他儲存用之單元。在此須說明的是，系統資源不僅限於資料處理器108及儲存單元109，熟於本技術領域者可輕易了解此處的系統資源可包含任何作業系統所能使用到的資源，如網路介面控制器等系統資源。如圖1所示，作業系統101可分為核心空間102及使用者空間103。一般來講，程式(program)是儲存於儲存單元109中。當使用者欲啟動執行某個程式時，作業系統101將會於使用者空間103中執行該程式的應用程序106。當應用程序106在使用者空間103被初始執行時，應用程序106將會先透過系統呼叫(System call)請求核心空間102掌控與安排應用程序106的執行時間與系統資源。換言之，應用程序106是透過系統呼叫來間接要求核心空間分配執行應用程序106的時間以及應用程序106能使用的系統資源。舉例而言，通常核心空間102收到應用程序106的該系統呼叫時，核心空間102將會分配給應用程序106一虛擬記憶體中至少一部份。

為解決上述先前技術的問題，如圖1所示，本案發明提供一種中心管理程序105，其主要目的是管理使用者空間103中所有應用程序106的終止/中斷及重啟。中心管理程序105是與其他應用程序106分別獨立執行的。具體而言，在使用者空間103中執行的程序一般是獨立執行的。在初始執行並且達成目的後，應用程序106將會先發送一任務完成資訊至中心管理程序105。在本實施例中，任務完成資訊包含該應用程序106的重啟時間及當前應用程序106的狀態資料。由於每個在使用者空間103中執行的應用程序106各有不同目的或任務，並非每個應用程序106在完成任務後應被終止/中斷，否則有可能於作業系統中造成無法預知的情況。因此，當中心管理程序105自該應用程序106接收任務完成資訊時，中心管理程序105會先發送一終止或中斷資訊至該應用程序106以便與該應用程序106確認執行終止或中斷的動作。詳言之，若任務完成資訊中沒有設重啟時間的訊息，中心管理程序105會發出終止資訊以通知應用程序106需要終止執行。然而，若任務完成資訊中包含了重啟時間的訊息，中心管理程序105則會發出中斷資訊給應用程序106。此處的差別在於，應用程序106若被終止(Terminate)，若需要再重啟時，該被終止的應用程序106必須重新進行初始執行並請求核心空間分配新的系統資源。然而，若應用程序106被中斷(Suspend)，該應用程序106僅是在一時間內被中斷。在中斷期間內，被中斷的應用程序106所佔領的系統資源可被解放並重新分配給別的應用程序106(比如說，核心空間可利用swapping的方式將該被中斷的應用程序106於虛擬記憶體中的資料暫時存於硬碟中，並在重啟中斷的應用程序106時再次將硬碟中的該資料回復到虛擬記憶體中)。

接著，應用程序106需接受中斷資訊才會準備進行中斷動作。當應用程序106確認接受中斷資訊後，中心管理程序105將會把收到的任務完成資訊儲存於一資料庫中。在本實施例中，資料庫較佳是儲存於儲存單元109中；然而在其他不同實施例中，資料庫亦可存於一資料結構(data structure)或存於電子裝置100外的另一電腦系統(例如，藉由網路將任務完成資訊儲存於設置於另一系統中的資料庫)。藉由此設計，被終止/中斷的應用程序106所佔領的系統資源可被核心空間解放，使系統資源的使用量被降低，以達成節省電力浪費的功效。然而，若上述應用程序106拒絕中心管理程序105所發出的終止/中斷資訊，中心管理程序105則是不會儲存任務完成資訊。

圖2為節省系統資源之方法的流程示意圖。在本一較佳實施例中，如圖2所示，步驟1000包含執行一中心管理程序，用以控管電子裝置100所運行的至少一應用程序106對電子裝置100之系統資源組合107的使用。具體而言，當電子裝置100處於使用狀態時，電子裝置100中的作業系統101較佳會先於使用者空間103中執行中心管理程序105。藉此，中心管理程序105可於使用者空間103中對其他的應用程序106提供控管服務。

步驟1001包含以中心管理程序105自應用程序106其中之一接收一任務完成資訊。詳言之，當應用程序106於使用者空間103中被初始執行時，應用程序106會對核心空間102發出一系統呼叫以請求使用系統資源組合的權力。應用程序106被分配到系統資源組合一部分的系統資源後將會進行任務。舉例而言，如果電子裝置100為一網路路由器(Network Router)，而網路路由器執行了ntp-client之程序，ntp-client程序則可能會請求有權限使用電子裝置100的網路系統資源。當ntp-client達成使用電子裝置100的網路功能對外傳收資料之目的/任務後，ntp-client程序則會向中心管理程序105發送任務完成資訊，以告知中心管理程序105 ntp-client程序(應用程序106)以完成任務了。

步驟1002包含根據任務完成資訊以中心管理程序105選擇性傳輸一終止或中斷資訊至該應用程序106，以終止或中斷該應用程序106之執行並停止該應用程序106使用系統資源。接續上述ntp-client的舉例，當中心管理程序105接收到ntp-client程序的任務完成資訊後，中心管理程序105會根據該任務完成資訊來決定要對ntp-client程序傳輸一終止資訊或傳輸一中斷資訊。

步驟1003包含確認任務完成資訊是否包含重啟時間資料。任務完成資訊可以包含應用程序106的重啟時間資料或其他與應用程序106相關的資料。重啟時間資料是指在作業系統101中該應用程序106下次被安排執行的時間。當步驟1003發現任務完成資訊不包含重啟時間資料時，則表示應用程序106已完成最後任務而有需被終止執行於使用者空間103內，以達成能解放系統資源。

圖3的流程圖為終止應用程序106的步驟。如圖3所示，步驟1011包含中心管理程序105即據以傳輸該終止資訊至該應用程序106。此步驟是在說明應用程序106可以自己向核心空間102提出終止執行的請求(如Terminate的指令)。當應用程序105接收到該終止資訊時，應用程序105則是需要決定要不要接受該終止資訊。詳言之，一個程式可能會在使用者空間103中執行複數個應用程序106。若隨便接受終止的指令，而不考量終止後將會對該程式的運作之影響，可能會造成不可預測的結果。舉例而言，接續上述得ntp-client之舉例，若ntp-client無謂的接受被終止的指令，而終止後若有程式還需要ntp-client的服務，由於ntp-client已被終止了，因此該程式無法順利完成其目標。在本實施例中，每一個應用程序106有權力接受或拒絕中心管理程序105發出的終止資訊，以確保能避免上述問題點。步驟1012包含以中心管理程序105確認該應用程序106接受該終止資訊。在本實施例中，應用程序106可以回傳一確認資訊給中心管理程序105；然而，在其他實施例中，中心管理程序105可以根據一預設等待時間來決定應用程序106是否有接受終止資訊(亦即，應用程序106不會回傳確認資訊)。接著，步驟1013包含根據該確認結果結束該應用程序。

然而，當步驟1003確認任務完成資訊有包含重啟時間資料時，則表示應用程序106之後還會被要求進行任務。因此，應用程序106不應該被終止，而是需要被暫時的中斷。

圖4A為進行中斷及重啟應用程序106之流程圖的一較佳實施例。如圖4A所示，發現任務完成資訊包含重啟時間資料後會進行步驟1004。步驟1004包含中心管理程序即據以傳輸中斷資訊至該應用程序106。接著進行步驟1006，其步驟包含以中心管理程序105確認應用程序106接受該中斷資訊。此處之確認方法與上述確認接受終止資料方法相同。步驟1007包含根據該確認結果儲存該任務完成資訊於一儲存裝置中，其中該任務完成資訊包含一程序重啟資料以中心管理程序105確認該應用程序106接受該中斷資訊。步驟1008包含根據該確認結果儲存該任務完成資訊於一儲存裝置中。

圖4B為圖4A之另一較佳實施例。在本實施例中，步驟1005取代了步驟1006及步驟1007。步驟1005包含以中心管理程序105根據重啟時間資訊至核心空間102進行排程於一重啟時間執行重啟。圖4B與圖4A最大的差別在於，圖4B的流程是藉由中心管理程序105來完全當應用程序106與核心空間102之間的介面。透過中心管理程序105所能使用的系統資源，中心管理程序105可更容易得控管應用程序106得中斷、終止及重啟時間與系統資源使用。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範圍。必須指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

100‧‧‧電子裝置

101‧‧‧作業系統

102‧‧‧核心空間

103‧‧‧使用者空間

104‧‧‧排班單元

105‧‧‧中心管理程序

106‧‧‧應用程序

107‧‧‧系統資源

108‧‧‧資料處理器

109‧‧‧儲存單元

圖1為本發明作業系統之架構示意圖；圖2為節省系統資源之方法的一流程示意圖；圖3為節省系統資源之方法的另一流程示意圖；圖4A為節省系統資源之方法的另一流程示意圖；以及圖4B為節省系統資源之方法的另一流程示意圖。

100．．．電子裝置

101．．．作業系統

102．．．核心空間

103．．．使用者空間

104．．．排班單元

105．．．中心管理程序

106．．．應用程序

107．．．系統資源

108．．．資料處理器

109．．．儲存單元

Claims (11)

1. 一種節省系統資源之方法，對一電子裝置所運行的至少一應用程序進行控管，其中該電子裝置具有一系統資源組合，該節省系統資源之方法包括以下步驟：(A)執行一中心管理程序，用以控管該些應用程序對該系統資源組合的使用，其中當該些應用程序其中之一完成一任務時產生一任務完成資訊；(B)以該中心管理程序自該應用程序其中之一接收主動傳來的該任務完成資訊；以及(C)根據該任務完成資訊以該中心管理程序選擇性傳輸一終止或中斷資訊至該應用程序，以終止或中斷該應用程序之執行並停止該應用程序使用該系統資源。
2. 如請求項1所述之節省系統資源之方法，其中該任務完成資訊包括一重啟時間資料；在步驟(C)中，當該任務完成資訊中包含該重啟時間資料時，該中心管理程序即據以傳輸該中斷資訊至該應用程序。
3. 如請求項2所述之節省系統資源之方法，進一步包含：以該中心管理程序根據該重啟時間資訊至一核心空間進行排程於一重啟時間執行重啟。
4. 如請求項2所述之節省系統資源之方法，進一步包含：以該中心管理程序確認該應用程序接受該中斷資訊；以及根據該確認結果儲存該任務完成資訊於一儲存裝置中；其中該任務完成資訊包含一程序重啟資料。
5. 如請求項3或4所述之節省系統資源之方法，進一步包含：以該核心空間於該重啟時間通知該中心管理程序進行之前被中斷之該應用程序之重啟；以該中心管理程序自該儲存裝置中存取該任務完成資訊；以及根據該任務完成資訊重啟該應用程序。
6. 如請求項2所述之節省系統資源之方法，其中在步驟(C)中，當該任務完成資訊中不包含該重啟時間資料時，該中心管理程序即據以傳輸該終止資訊至該應用程序。
7. 如請求項6所述之節省系統資源之方法，進一步包含：以該中心管理程序確認該應用程序接受該終止資訊；以及根據該確認結果結束該應用程序。
8. 一種作業系統，供用於一電子裝置，其中該電子裝置包含一系統資源組合；該作業系統包含：一使用者空間，其中執行有至少一應用程序及一中心管理程序；其中當該些應用程序其中之一完成一任務時產生一任務完成資訊，該中心管理程序自該應用程序其中之一接收該任務完成資訊，並根據該任務完成資訊選擇性傳輸一終止或中斷資訊至該應用程序以終止或中斷該應用程序之執行；以及一核心空間，係分派部分之該系統資源組合供該應用程序使用；其中該應用程序根據該終止或中斷資訊通知該核心空間該應用程序之終止或中斷以釋放該應用程序使用之部分該系統資源組合。
9. 如請求項8所述之作業系統，其中該電子裝置為電腦、路由器、行動電話或嵌入式系統。
10. 如請求項8所述之作業系統，其中該系統資源組合包含快閃記憶體、硬碟、網路介面控制器、虛擬記憶體。
11. 如請求項8所述之作業系統，其中該任務完成資訊係儲存於一資料庫，該資料庫包含記憶體或資料結構。