軟總線架構(gòu)在實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用
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軟總線引入了以下操作特性：資源創(chuàng)建于軟總線的資源池，功能模塊通過標(biāo)示符來間接地使用資源，資源使用需要經(jīng)過軟總線的驗(yàn)證，多個(gè)進(jìn)程對同一資源會(huì)有不同的操作方式和優(yōu)先級，不同的資源有不同的調(diào)度策略。針對這些特性，就需要有相應(yīng)的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要維護(hù)資源與標(biāo)示符之間的關(guān)聯(lián)、任務(wù)進(jìn)程對資源的相關(guān)操作參數(shù)、資源特有的調(diào)度策略等。本文設(shè)計(jì)中軟總線主要使用四個(gè)表格存儲(chǔ)關(guān)聯(lián)信息，其詳細(xì)設(shè)計(jì)圖如圖2：
圖2 軟總線詳細(xì)設(shè)計(jì)圖
3.3 資源使用調(diào)度詳細(xì)設(shè)計(jì)
為了保證資源的安全性，系統(tǒng)要求進(jìn)程在使用資源的時(shí)候先進(jìn)行進(jìn)程注冊和資源申請。同時(shí)，系統(tǒng)對資源使用的行為進(jìn)行比較嚴(yán)格的檢測。因此，進(jìn)程使用資源分為三步：進(jìn)程注冊，進(jìn)程申請資源及進(jìn)程使用資源。進(jìn)程注冊是在進(jìn)程建立的時(shí)候，同時(shí)將進(jìn)程信息寫入軟總線的進(jìn)程表加以保存。進(jìn)程申請資源通常在進(jìn)程建立以后第一次工作時(shí)完成，類似對資源的初始化。進(jìn)程申請資源要求進(jìn)程在軟總線已經(jīng)注冊，同時(shí)要求進(jìn)程對資源的參數(shù)限定符合該資源。進(jìn)程使用標(biāo)識符來標(biāo)示所要使用的資源，如果該資源不存在，這以該進(jìn)程給定的參數(shù)在資源池中建立和初始化該資源并關(guān)聯(lián)進(jìn)程；如果資源存在，比對參數(shù)，如果一致，直接關(guān)聯(lián)進(jìn)程，否則出錯(cuò)處理。出錯(cuò)處理產(chǎn)生以“標(biāo)識符_進(jìn)程編號”為標(biāo)識的副本，以進(jìn)一步的使用，當(dāng)然同時(shí)會(huì)有出錯(cuò)提示。
資源使用要求進(jìn)程和資源已經(jīng)關(guān)聯(lián)。同時(shí)使用的過程中，進(jìn)程操作的是數(shù)據(jù)的副本，而對資源的更新是要受到系統(tǒng)的檢測的。這次，副本數(shù)據(jù)的更新是實(shí)時(shí)的，這樣就避免出現(xiàn)同步的問題。資源調(diào)度也會(huì)在資源獲取前依據(jù)資源調(diào)度表中的信息進(jìn)行。進(jìn)程對資源申請和使用的詳細(xì)調(diào)度如圖 3 所示：
圖3 進(jìn)程對資源申請和使用的詳細(xì)調(diào)度圖
3.4 系統(tǒng)驗(yàn)證和安全性模擬實(shí)驗(yàn)
經(jīng)過驗(yàn)證，該系統(tǒng)*能模塊使用軟總線提供的接口操作資源，其速度和效率不低于使用未封裝的資源。同時(shí)，軟總線的封裝使得資源對功能模塊透明，而且使用資源時(shí)還要求對其進(jìn)行較強(qiáng)的驗(yàn)證，因此資源的安全性及系統(tǒng)的健壯性得到了較大幅度的提高。為了驗(yàn)證系統(tǒng)的安全性健壯性，我們進(jìn)行了安全測試。在測試中，模擬了系統(tǒng)可能出現(xiàn)的各種安全漏洞。同時(shí)，與使用非軟總線結(jié)構(gòu)，對資源不進(jìn)行強(qiáng)驗(yàn)證的系統(tǒng)進(jìn)行比較。結(jié)果如表1：
如上表所示，使用軟總線架構(gòu)，系統(tǒng)具有更強(qiáng)的安全性和健壯性。
4．結(jié)束語
本文介紹了使用軟總線封裝系統(tǒng)資源，設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式軟件的架構(gòu)方式。通過實(shí)際的工程實(shí)踐，給出軟總線的設(shè)計(jì)方案。文章通過理論分析和實(shí)驗(yàn)對比指出了這種架構(gòu)方式在處理多任務(wù)調(diào)度和資源共享上相對普通架構(gòu)的優(yōu)勢。
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