一種無鎖鏈表管理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無鎖鏈表管理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鏈表(Linked list)是一種物理存儲單元上非連續(xù)、非順序的存儲結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接次序?qū)崿F(xiàn)的。鏈表由一系列結(jié)點(diǎn)(鏈表中每一個元素稱為結(jié)點(diǎn))組成，結(jié)點(diǎn)可以在運(yùn)行時動態(tài)生成。每個結(jié)點(diǎn)包括兩個部分:一個是存儲數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)域，另一個是存儲下一個結(jié)點(diǎn)地址的指針域。
[0003]鏈表是一種常見的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一種線性表，但是并不會按線性的順序存儲數(shù)據(jù)，而是在每一個節(jié)點(diǎn)里存到下一個節(jié)點(diǎn)的指針(Pointer)。使用鏈表結(jié)構(gòu)可以克服數(shù)組鏈表需要預(yù)先知道數(shù)據(jù)大小的缺點(diǎn)，鏈表結(jié)構(gòu)可以充分利用計算機(jī)內(nèi)存空間，實現(xiàn)靈活的內(nèi)存動態(tài)管理。但是鏈表失去了數(shù)組隨機(jī)讀取的優(yōu)點(diǎn)，鏈表允許插入和移除表上任意位置上的節(jié)點(diǎn)，但是不允許隨機(jī)存取。
[0004]由于在可編程邏輯器件設(shè)計中，存儲資源有限，鏈表數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)因為其靈活性已被大量的使用。但是，可編程邏輯器件設(shè)計為多為流水線設(shè)計結(jié)構(gòu)，那么就有同一時刻在同一條鏈表上添加兩個或以上節(jié)點(diǎn)的可能性。為了保證鏈表結(jié)構(gòu)的正確性，在添加鏈表節(jié)點(diǎn)時，必須保證同一條鏈表同時只能操作一個節(jié)點(diǎn)。
[0005]目前，實現(xiàn)同一條鏈表上只能同時操作一個節(jié)點(diǎn)，一般的實現(xiàn)方法是使用加鎖機(jī)制管理鏈表。對于一個高性能的，需要經(jīng)常進(jìn)行大規(guī)模運(yùn)算的系統(tǒng)，流水線結(jié)構(gòu)是提高邏輯吞吐量從而增強(qiáng)計算性能的一個重要辦法。而流水線結(jié)構(gòu)要求流水線上的數(shù)據(jù)能夠流動起來，這樣吞吐量才能達(dá)到滿意的效果，但是通過加鎖來避免鏈表建立錯誤的辦法，就會經(jīng)常打斷流水線操作。并且，加鎖操作還會影響流水線上的本節(jié)點(diǎn)之后的節(jié)點(diǎn)，從而嚴(yán)重降低系統(tǒng)的吞吐量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供一種無鎖鏈表管理裝置，包括命令區(qū)分模塊、新建存儲模塊以及鏈表操作模塊，其中:
[0007]命令區(qū)分模塊，用于區(qū)分鏈表節(jié)點(diǎn)命令的命令類型，提取出新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令；
[0008]新建存儲模塊，用于存儲命令區(qū)分模塊提取出的新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令；
[0009]鏈表操作模塊，從存儲模塊中逐個調(diào)取新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令并進(jìn)行處理。
[0010]進(jìn)一步地，命令區(qū)分模塊中提取新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令之前還包括去冗余模塊，用于將接收到的鏈表節(jié)點(diǎn)命令中重復(fù)的命令聚合為一個命令，以確保每個命令都是唯一的。
[0011]進(jìn)一步地，在去冗余模塊接收到鏈表節(jié)點(diǎn)命令之前包括，將進(jìn)入鏈表流水線的鏈表節(jié)點(diǎn)命令分組發(fā)送至去冗余模塊。
[0012]優(yōu)選地，對比組內(nèi)鏈表節(jié)點(diǎn)的命令，當(dāng)多個鏈表節(jié)點(diǎn)命令的命令類型和節(jié)點(diǎn)符號同時相同時則為重復(fù)的命令。
[0013]進(jìn)一步地，命令類型為新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令、刪除鏈表節(jié)點(diǎn)命令、查找鏈表節(jié)點(diǎn)命令以及更新鏈表節(jié)點(diǎn)命令。
[0014]本發(fā)明在管理鏈表時不需要加鎖操作，保證鏈表操作流水線上只有一個鏈表新建命令，直接讓鏈表節(jié)點(diǎn)進(jìn)入鏈表操作的流水線上，將流水線的動作流動起來，達(dá)到系統(tǒng)理想的吞吐量性能。利用新建存儲模塊存儲新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令，避免了在無鎖的鏈表管理機(jī)制下有多個用戶同時新建鏈表節(jié)點(diǎn)時，出現(xiàn)鏈表節(jié)點(diǎn)被替換而導(dǎo)致鏈表建立錯誤的問題。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例中無鎖鏈表管理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實施例中無鎖鏈表管理裝置邏輯流程圖；
[0017]圖3是本發(fā)明實施例中無鎖鏈表管理裝置執(zhí)行流程圖。
【具體實施方式】
[0018]目前的可編程邏輯器件設(shè)計多為流水線設(shè)計結(jié)構(gòu)，以FPGA為例，當(dāng)有多人同時對一條鏈表進(jìn)行鏈表節(jié)點(diǎn)命令的操作時，就有同一時刻在同一條鏈表上添加兩個或兩個以上節(jié)點(diǎn)的可能性，則會導(dǎo)致多個節(jié)點(diǎn)同時添加在同一條鏈表的同一個位置，那么就會發(fā)生之前的節(jié)點(diǎn)會被之后的節(jié)點(diǎn)替換，從而致使鏈表建立錯誤。為了保證鏈表結(jié)構(gòu)的正確性，在添加鏈表節(jié)點(diǎn)時，必須保證同一條鏈表同時只能操作一個節(jié)點(diǎn)，一般的實現(xiàn)方法是使用加鎖機(jī)制管理鏈表。具體實現(xiàn)為:當(dāng)有用戶對鏈表節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作時，首先對該鏈表進(jìn)行加鎖，以鏈表頭地址為關(guān)鍵詞做一個加鎖操作，加鎖成功后才能對該鏈表進(jìn)行鏈表節(jié)點(diǎn)命令的操作，對鏈表節(jié)點(diǎn)的命令操作完成后對該鏈表解鎖，此時才可以處理下一個節(jié)點(diǎn)。如有其它用戶在此期間也需對該鏈表進(jìn)行鏈表節(jié)點(diǎn)的命令操作時，由于該鏈表已經(jīng)加鎖，所以無法對該鏈表進(jìn)行操作，只能待上一個節(jié)點(diǎn)命令解鎖后方可對其進(jìn)行操作。對于一個高性能的，需要經(jīng)常進(jìn)行大規(guī)模運(yùn)算的系統(tǒng)，流水線結(jié)構(gòu)是提高邏輯吞吐量從而增強(qiáng)計算性能的一個重要辦法。而流水線結(jié)構(gòu)要求流水線上的數(shù)據(jù)能夠流動起來，這樣吞吐量才能達(dá)到滿意的效果。但是，通過使用加鎖方法來管理鏈表，雖然避免了鏈表建立錯誤的辦法，卻會經(jīng)常打斷流水線操作，并且還會影響流水線上的本節(jié)點(diǎn)之后的節(jié)點(diǎn)，從而嚴(yán)重降低系統(tǒng)的吞吐量。
[0019]本發(fā)明提供一種新的鏈表管理機(jī)制解決以上問題，在優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明提供一種無鎖鏈表管理裝置，請參考圖1，該裝置包括命令區(qū)分模塊、新建存儲模塊以及鏈表操作模塊，通過對進(jìn)入鏈表操作流水線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并且增加一個新建存儲模塊，儲存新建鏈表節(jié)點(diǎn)的命令，達(dá)到不需要加鎖操作就能保證鏈表建立正確的方法。如圖2所示，該裝置在運(yùn)行過程中執(zhí)行如下處理流程:
[0020]步驟201，命令區(qū)分模塊區(qū)分鏈表節(jié)點(diǎn)命令的命令類型，提取出新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令；
[0021]步驟202，新建存儲模塊儲存命令區(qū)分模塊提取出的新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令；
[0022]步驟203，鏈表操作模塊從新建存儲模塊中調(diào)取新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令并逐個處理。
[0023]請參考圖3，在本發(fā)明中，為了保證去冗余模塊的有效進(jìn)行，首先將進(jìn)入鏈表操作流水線的待操作鏈表節(jié)點(diǎn)的命令進(jìn)行分組，優(yōu)選地以16個命令為一組輸入去冗余模塊，當(dāng)然也可以不滿16個或多于16個，該參數(shù)可自行設(shè)定。去冗余模塊接收到此16個一組的鏈表節(jié)點(diǎn)命令后，對比該組命令的命令類型和節(jié)點(diǎn)符號。鏈表節(jié)點(diǎn)的命令類型分為以下幾種:添加節(jié)點(diǎn)命令、刪除節(jié)點(diǎn)命令、更新節(jié)點(diǎn)命令以及查找節(jié)點(diǎn)命令。當(dāng)兩個或多個待操作鏈表節(jié)點(diǎn)命令的命令類型和節(jié)點(diǎn)符號同時相同時則為重復(fù)的命令，當(dāng)檢測到重復(fù)的命令時去冗余模塊則將相同的命令丟掉或者聚合至僅剩下一個，保證一組命令通過去冗余模塊后，每一個命令在組內(nèi)都是唯一的命令。
[0024]例如，將進(jìn)入鏈表操作流水線的鏈表節(jié)點(diǎn)命令，為提高工作效率以16個鏈表節(jié)點(diǎn)命令分為一組輸入去冗余模塊，我們將16個鏈表節(jié)點(diǎn)命令分別命名為:A1，BI，Cl，Dl，El，F(xiàn)l, Gl, Al，Al，BI, B2, Cl，Dl, Al，Gl, El。其中數(shù)字代表命令類型，字母代表節(jié)點(diǎn)符號，那么，這16個命令通過去冗余模塊后，將相同的命令丟掉或者聚合為I個，結(jié)果只剩下Al ,BI,B2，Cl，Dl, El, Fl, Gl等8個組內(nèi)無重復(fù)的命令。
[0025]當(dāng)有多個用戶同時在一條鏈表上添加新的鏈表節(jié)點(diǎn)時，節(jié)點(diǎn)指針可能會同時指向鏈表的同一個節(jié)點(diǎn)位置，此時就會出現(xiàn)多個新建鏈表節(jié)點(diǎn)占用一個鏈表中節(jié)點(diǎn)位置的情況，那么就會發(fā)生之前的新建鏈表節(jié)點(diǎn)會被之后的新建鏈表節(jié)點(diǎn)替換，從而造成鏈表建立錯誤。在本發(fā)明中相應(yīng)新增加一個單獨(dú)的新建存儲模塊，用于儲存新建鏈表節(jié)點(diǎn)的命令，新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令又為添加鏈表節(jié)點(diǎn)的命令。在存儲新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令之前，命令區(qū)分模塊將去冗余模塊輸出的無重復(fù)的鏈表節(jié)點(diǎn)命令進(jìn)行分類，把新建鏈表節(jié)點(diǎn)的命令單獨(dú)提出，放入單獨(dú)的新建存儲模塊，等待被調(diào)用；此時除新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令外的其他鏈表節(jié)點(diǎn)命令則可以直接逐個處理，以保證流水線的連續(xù)性，新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令則從新建存儲模塊中逐個調(diào)取處理。需要注意的是，在鏈表操作模塊中，在一個鏈表節(jié)點(diǎn)命令處理完成后才可調(diào)用下一個命令，根據(jù)進(jìn)入流水線的先后順序逐個處理鏈表節(jié)點(diǎn)命令。
[0026]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的無鎖鏈表在執(zhí)行新建鏈表節(jié)點(diǎn)操作時較現(xiàn)有技術(shù)相比，需要額外的增加一個新建存儲模塊，將經(jīng)過區(qū)分鏈表節(jié)點(diǎn)命令類型后獲知的新建鏈表節(jié)點(diǎn)提取出來儲存于新增的新建存儲模塊，再逐個調(diào)取進(jìn)行處理。從而使得鏈表不需要加鎖操作，直接讓節(jié)點(diǎn)進(jìn)入鏈表操作的流水線上，將流水線的動作流動起來，達(dá)到系統(tǒng)理想的吞吐量性能。還避免了在無鎖的鏈表管理機(jī)制下有多個用戶同時新建鏈表節(jié)點(diǎn)時，出現(xiàn)鏈表節(jié)點(diǎn)被替換而導(dǎo)致鏈表建立錯誤的問題。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無鎖鏈表管理裝置，包括命令區(qū)分模塊、新建存儲模塊以及鏈表操作模塊，其特征在于: 命令區(qū)分模塊，用于區(qū)分鏈表節(jié)點(diǎn)命令的命令類型，提取出新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令； 新建存儲模塊，用于存儲命令區(qū)分模塊提取出的新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令； 鏈表操作模塊，從存儲模塊中逐個調(diào)取新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令并進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述命令區(qū)分模塊中提取新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令之前還包括去冗余模塊，用于將接收到的鏈表節(jié)點(diǎn)命令中重復(fù)的命令聚合為一個命令，以確保每個命令都是唯一的。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在去冗余模塊接收到鏈表節(jié)點(diǎn)命令之前進(jìn)一步包括，將進(jìn)入鏈表流水線的鏈表節(jié)點(diǎn)命令分組發(fā)送至去冗余模塊。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述去冗余模塊具體用于，對比組內(nèi)鏈表節(jié)點(diǎn)的命令，當(dāng)多個鏈表節(jié)點(diǎn)命令的命令類型和節(jié)點(diǎn)符號同時相同時則為重復(fù)的命令。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述命令類型包括新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令、刪除鏈表節(jié)點(diǎn)命令、查找鏈表節(jié)點(diǎn)命令以及更新鏈表節(jié)點(diǎn)命令。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鏈表操作模塊進(jìn)一步用于，逐個處理其他類型的鏈表節(jié)點(diǎn)命令。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無鎖鏈表管理裝置，包括命令區(qū)分模塊、新建存儲模塊以及鏈表操作模塊，其中，命令區(qū)分模塊，用于區(qū)分鏈表節(jié)點(diǎn)命令的命令類型，提取出新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令；新建存儲模塊，用于存儲命令區(qū)分模塊提取出的新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令；鏈表操作模塊，用于從存儲模塊中逐個調(diào)取新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令以及區(qū)分模塊輸出的其他命令進(jìn)行處理。本發(fā)明利用新建存儲模塊存儲新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令，保證鏈表操作流水線上只有一個新建鏈表節(jié)點(diǎn)命令，避免了出現(xiàn)鏈表節(jié)點(diǎn)被替換而導(dǎo)致鏈表建立錯誤的問題。
【IPC分類】G06F11-36
【公開號】CN104572432
【申請?zhí)枴緾N201310512207
【發(fā)明人】熊澤磊
【申請人】杭州迪普科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月24日