云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型軟件設(shè)計(jì)

王愛(ài)菊++丁穎++馬文越+黃繼海

摘 要： 為了提高云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下服務(wù)器的兼容性，提出一種基于云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下差異設(shè)備同步串口調(diào)度控制的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型。首先進(jìn)行服務(wù)器兼容性估計(jì)模型軟件的總體設(shè)計(jì)構(gòu)架，在C語(yǔ)言開發(fā)的Visual DSP++平臺(tái)上建立軟件開發(fā)環(huán)境；然后按照代碼開發(fā)流程進(jìn)行服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的目標(biāo)生成文件開發(fā)，選用了MBM29LV400BC作為主控單元，進(jìn)行云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的模塊化設(shè)計(jì)，包括串口信息采集模塊、通信傳輸模塊、集成控制模塊和接口模塊。在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)差異設(shè)備同步串口調(diào)度，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器兼容性估計(jì)模型軟件設(shè)計(jì)優(yōu)化。測(cè)試結(jié)果表明，該軟件具有較好的服務(wù)器兼容性估計(jì)性能，提高了云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)差異化服務(wù)器的兼容性調(diào)度能力，可靠性較好。

關(guān)鍵詞： 云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)； 服務(wù)器； 兼容性； 軟件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TN711?34； TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）12?0083?03

Abstract： In order to improve the server compatibility in cloud computing network， a server compatibility estimation model based on synchronous serial port dispatching control of difference equipments in cloud computing network is proposed. The overall design framework of model software for server compatibility estimation is constructed. The software development environment is established on the Visual DSP++ platform developed with C language， and then the target generation file is developed for server compatibility estimation model according the code development process. MBM29LV400BC is chosen as the main control unit to conduct the modular design of server compatibility estimation model in cloud computing network， including the serial port information acquisition module， communication module， integrated control module and interface module. The synchronous serial scheduling of difference equipments is achieved in cloud computing network， so as to realize software design optimization of server compatibility estimation model. The test results show that the software has a good performance of server compatibility estimation and better reliability， and can improve the compatibility scheduling ability of the differentiation server in cloud computing network.

Keywords： cloud computing network； server； compatibility estimation； software design

在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性是保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行的關(guān)鍵。由于云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器設(shè)備的差異性以及串口之間參考時(shí)鐘輸入的不一致，容易導(dǎo)致云計(jì)算服務(wù)器的兼容性不好，使得數(shù)據(jù)信息傳輸出現(xiàn)丟包和時(shí)延。因此，研究云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)的云計(jì)算速率，結(jié)合云網(wǎng)絡(luò)下的海量數(shù)據(jù)的推薦系統(tǒng)[1]，改善云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性方面具有重要意義。通過(guò)服務(wù)器的兼容性設(shè)計(jì)，使得服務(wù)器的DSP與PC機(jī)進(jìn)行正常數(shù)據(jù)通信，軟件設(shè)計(jì)建立在Visual DSP++平臺(tái)上[2]，處理程序是在CCS 2.20開發(fā)平臺(tái)下設(shè)計(jì)的。在兼容性估計(jì)模型設(shè)計(jì)中，還包括了信息處理模塊設(shè)計(jì)和軟件仿真器設(shè)計(jì)等，通過(guò)前期的兼容性調(diào)度算法編譯，調(diào)入到DSP中進(jìn)行軟件調(diào)試，并進(jìn)行軟件模型優(yōu)化。

1 軟件開發(fā)預(yù)備工作

1.1 編譯過(guò)程分析

云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)軟件模型的編輯、編譯和鏈接過(guò)程如圖1所示。在圖1所示的服務(wù)器兼容性估計(jì)軟件模型的編輯、編譯和鏈接過(guò)程中，服務(wù)器兼容性估計(jì)的信息處理過(guò)程分為三個(gè)階段[3]：首先進(jìn)行文本編輯，在匯編器中生成服務(wù)器兼容性測(cè)試的目標(biāo)文件，在列表文件中接受中斷請(qǐng)求，通過(guò)目標(biāo)性兼容文件設(shè)計(jì)CPU的IFR（Interrupt Flag Register）相應(yīng)標(biāo)志位置；采用軟件中斷和非屏蔽中斷設(shè)計(jì)進(jìn)行存儲(chǔ)器的映像設(shè)計(jì)，在out輸出層中根據(jù)優(yōu)先級(jí)別最高（當(dāng)同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)以上中斷時(shí)）的二進(jìn)制格式文件進(jìn)行程序調(diào)試；采用允許中斷點(diǎn)、剖析點(diǎn)及探測(cè)點(diǎn)三種斷點(diǎn)設(shè)置方法進(jìn)行系統(tǒng)的終端調(diào)試和平臺(tái)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器兼容性估計(jì)軟件模型的CCS編輯功能與VB，VC可視化開發(fā)功能[4]，經(jīng)過(guò)匯編和鏈接生成.out文件，為服務(wù)器兼容性估計(jì)模型提供多種實(shí)時(shí)分析和編程方法。

1.2 服務(wù)器兼容性估計(jì)的中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)

在上述進(jìn)行了云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的軟件開發(fā)環(huán)境描述基礎(chǔ)上，進(jìn)行兼容性估計(jì)的中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)，通過(guò)聚類分析的內(nèi)核控制方法對(duì)軟件進(jìn)行特征選擇[5]，服務(wù)器的兼容性估計(jì)模型的軟件設(shè)計(jì)采用如下中斷規(guī)則：

（1） SRL（Straight shadow memory）：污點(diǎn)標(biāo)記規(guī)則。系統(tǒng)調(diào)用的相關(guān)信息進(jìn)行服務(wù)器的源操作數(shù)污點(diǎn)檢測(cè)和循環(huán)中斷控制，即：

taint（leioevr_op）=grgt5nt（rrygbtht_opp）

獲得系統(tǒng)調(diào)用編號(hào)與參數(shù)值，典型指令：mvfrtgv， frhgovs， mjkilkvsz， moiloiuyz。

（2） CRL（Compound Right to Left）。采用STL map實(shí)現(xiàn)映射， 服務(wù)器兼容性估計(jì)的中斷服務(wù)規(guī)則：判斷源操作數(shù)的addr，即addr （left_op）= INS_Insertt（POINT_BE） |tansetnt（left_op），直接清除目的操作數(shù)：

IARG_MEMUFONDIOEAD_EA，

…

IAIPOSD_END）

服務(wù)器兼容性估計(jì)的中斷服務(wù)的典型指令：算術(shù)運(yùn)算（ggd，sfrvb，mcrvl），邏輯運(yùn)算（rgvfd，or，xcrvfr），位運(yùn)算（sfv fr，lhr）， 通過(guò)寄存器分配，設(shè)置[addr，acrgrdr+n]的終端信息。

（3） 單操作數(shù)。nop，根據(jù)源操作數(shù)進(jìn)行設(shè)備兼容性設(shè)計(jì)，在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下保持向后兼容性，執(zhí)行內(nèi)存有效尋址操作；not，清除IARG_END信息；push/pop，供應(yīng)指令插樁。

（4） 常指令。以char為單位分配部分指令的操作位[6]，如xrefr efrfx， frvx， svrvdb ecdv， evcv， 在指令執(zhí)行之前根據(jù)SRL傳播規(guī)則執(zhí)行eax清零。在內(nèi)核初始化和外設(shè)初始化程序中執(zhí)行兼容性估計(jì)的常指令。

根據(jù)上述分析，得到服務(wù)器兼容性估計(jì)的中斷服務(wù)程序代碼棧布局如圖2所示。

服務(wù)器兼容性估計(jì)的中斷服務(wù)程序在模擬器上設(shè)置內(nèi)核啟動(dòng)參數(shù)，對(duì)把編譯器的全路徑寫入進(jìn)程管理、內(nèi)存管理系統(tǒng)中，生成兼容性估計(jì)的目標(biāo)文件[7]，得到服務(wù)器兼容性估計(jì)的中斷服務(wù)規(guī)則代碼設(shè)計(jì)如下：

strcpy（dest， src） |- taint（dest）=taint（src）

int strcmp（char *p1， char* p2） |-taint（eax）=taint（p1| p2）

strcat（char *p1， char* p2） |- taint[p1.end+i）=taint（p2+i），

i=0…p2.len

atoi（char *str） |- taint（eax） = taint（str）

memset（void *m， char c， int len）|-taint[m+i）=UNTAINTED， （i=0 …len）

void* malloc（int len） |- taint[eax， eax+len）=taint（len）

free（p） |- taint[p，p+len） = UNTAINTED

2 模型軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

在上述進(jìn)行了開發(fā)環(huán)境描述和程序中斷規(guī)則設(shè)計(jì)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行服務(wù)器的兼容性估計(jì)模型軟件開發(fā)。本文提出一種基于云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下差異設(shè)備同步串口調(diào)度控制的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型。以云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型軟件的總體設(shè)計(jì)構(gòu)架為基礎(chǔ)，在C語(yǔ)言開發(fā)的Visual DSP++平臺(tái)上進(jìn)行軟件模塊化設(shè)計(jì)，選用MBM29LV400BC作為主控單元，進(jìn)行云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的模塊化設(shè)計(jì)，包括串口信息采集模塊、通信傳輸模塊、集成控制模塊和接口模塊。對(duì)軟件系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)具體描述如下：

（1） 串口信息采集模塊。串口信息采集模塊是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的數(shù)據(jù)信息采集和數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能，串口信息采集模塊由DAC（數(shù)/模轉(zhuǎn)換器）A/D轉(zhuǎn)換以及功率放大器等部分組成。在輸出控制端口，基于FPGA嵌入式設(shè)計(jì)進(jìn)行云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的串口信息采集。串口信息采集采用12通道同步、異步輸入，D/A轉(zhuǎn)換的A/D分辨率為16位，兼容性估計(jì)模型的串口信息采集采用可編程功能口與PFI0～9進(jìn)行服務(wù)器兼容性傳輸和控制，系統(tǒng)用DDS（直接數(shù)字合成）技術(shù)芯片AD9850完成云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)/模采樣。邏輯時(shí)序控制器采用ALTERA公司新推出的高密度﹑高性能的MAX7000AE作為DSP中斷控制，進(jìn)行服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的目標(biāo)生成文件開發(fā)，在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)差異設(shè)備同步串口調(diào)度。串口信息采集的代碼如下：

void decode_IARG_MEMOr（frrfcde *f， uifrgvt newvcrrn）{

void tmap；

void *buf；

…

f?> void tmap_unsetn =（ nfcrfvrlen >>12）&0xvrfhgbt65f?1；

p=crvfoc（f?>frcrvfvfesize）；

…

mevcrgvrfcpy（buf，p， f?>framevcrssize）；

…

}

判斷源操作數(shù)的指令執(zhí)行模式，根據(jù)上述代碼使用Pintool提供的API插樁實(shí)現(xiàn)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下差異設(shè)備同步串口調(diào)度。

（2） 通信傳輸模塊。通信傳輸模塊是整個(gè)服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的核心模塊，在通信傳輸模塊中，以int tmap為單位分配內(nèi)存，通過(guò)Emulator由云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器的JTAG（Joint Test Action Group）接口下載通信程序到DSP中運(yùn)行，進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化傳輸調(diào)度[8]，生成Linux內(nèi)核映像文件，在優(yōu)先級(jí)別最高的狀態(tài)寄存器ST1中執(zhí)行如下程序?qū)崿F(xiàn)通信中斷響應(yīng)加載：

Visual DSP Software development environmen RAM initialization ???>

void tmap_setn Configuration PORT_MUX register /networks

//源操作數(shù)的污點(diǎn)標(biāo)記

PORT_EN //查詢時(shí)間計(jì)算

Shells ???>

（3） 接口模塊設(shè)計(jì)。在C語(yǔ)言開發(fā)的Visual DSP++平臺(tái)中進(jìn)行云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下服務(wù)器兼容性估計(jì)模型軟件接口設(shè)計(jì)，配置PPI口以及DMA0，接口模塊的操作位設(shè)置如下：PORT_EN設(shè)為1，F(xiàn)LD_SEL設(shè)為1，DMA的配置采用內(nèi)部觸發(fā)；DLEN設(shè)為011。采用PPI默認(rèn)的DMA通道構(gòu)建服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的通用接口，提高云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性能。

最后在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)差異設(shè)備同步串口調(diào)度，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器兼容性估計(jì)模型軟件設(shè)計(jì)優(yōu)化。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析

云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的軟件測(cè)試建立在CPU為Core2 6670，內(nèi)存為2 GB的硬件測(cè)試環(huán)境中，云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器編號(hào)和串口類型設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。采用本文設(shè)計(jì)的兼容性估計(jì)模型，進(jìn)行程序加載和函數(shù)調(diào)用，得到兼容性深度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

分析表1可知，采用本文方法進(jìn)行云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)，具有較好的串口調(diào)度性能，網(wǎng)絡(luò)接口的兼容性較好。圖3為采用本文方法和傳統(tǒng)方法進(jìn)行云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兼容性估計(jì)的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臏?zhǔn)確覆蓋性對(duì)比結(jié)果，分析得知，采用本文方法進(jìn)行兼容性設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋度得到有效提高，提高了云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)差異化服務(wù)器的兼容性調(diào)度能力，可靠性較好。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文研究了云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器兼容性設(shè)計(jì)問(wèn)題，提出一種基于云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下差異設(shè)備同步串口調(diào)度控制的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型。在C語(yǔ)言開發(fā)的Visual DSP++平臺(tái)上建立軟件開發(fā)環(huán)境，按照代碼開發(fā)流程進(jìn)行服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的目標(biāo)生成文件開發(fā)，進(jìn)行云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型的模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)串口信息采集模塊、通信傳輸模塊、集成控制模塊和接口模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)描述。在云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)差異設(shè)備同步串口調(diào)度，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器兼容性估計(jì)模型軟件設(shè)計(jì)優(yōu)化。研究得出，本文設(shè)計(jì)的服務(wù)器兼容性估計(jì)模型具有較好的服務(wù)器兼容性測(cè)試性能，提高了云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)差異化服務(wù)器的兼容性調(diào)度能力，兼容性深度較高，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能得到改善。

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