一種通信系統中具有高擴展性的通用軟體架構實現方法與流程
2023-09-11 05:24:51 2
本發明屬於無線通信領域，尤其涉及集群通信系統設備。
背景技術：
數字集群通信是二十世紀末興起的新型移動通信系統，它除了具備一般通信業務中的點對點呼叫功能外，還能實現點對多點的群組呼叫業務，同時在此基礎上，還定義了優先級呼叫、呼叫等待等補充業務。除此之外，數字集群系統還具有呼叫建立快、延遲短、保密性高等特點。基於數字集群通信在技術上的特點和優勢，被廣泛引用於公安、消防、應急指揮調度等專用通信領域。
數字集群通信系統功能非常龐大和複雜，結合降低實現成本和提高軟體擴展性的考慮，設計一個具有高擴展性和快速實現的通用軟體架構是非常必要的。
技術實現要素：
本發明所解決的技術問題是：在集群通信系統設計開發中，提出了一種能夠具有高擴展性和快速實現的通用軟體架構，為在此架構中的開發人員提供了進行模塊化實體開發的快速集成和移植功能。
本發明採用的技術方案為：
一種通信系統中具有高擴展性的通用軟體架構實現方法，其特徵在於，包括以下步驟：
步驟1：啟動主線程，根據配置選擇應用程式運行的作業系統，聲明模塊接口，初始化應用程式參數；
步驟2：為主線程和每一個子線程分別建立一個線程驅動上下文，並在每一個線程驅動上下文中定義該線程的線程序號、建立模塊隊列、建立內部消息優先隊列和建立外部消息優先隊列；
步驟3：註冊外部模塊實體的服務通道，並分別給各個服務通道分配一個通道號；
步驟4：為主線程和每一個子線程分別註冊應用程式的內部模塊實體，並分別將內部模塊實體添加到對應的模塊隊列中；給所有的內部模塊實體和所有的外部模塊實體分別分配一個模塊號，將外部模塊實體的模塊號和通道號一一對應進行關聯；
步驟5：根據模塊接口聲明分別對主線程和每一個子線程上的內部模塊實體進行配置，並在每一個內部模塊實體上分別配置內外事件的消息處理程序；
步驟6：啟動子線程，分別將每一個子線程返回的系統線程號和線程上下文中定義的線程序號一一對應進行關聯；
步驟7：主線程和每一個子線程循環監聽外部模塊實體和內部模塊實體的消息事件，並按優先級分別對應存入該線程的外部消息優先隊列和內部消息優先隊列中，無消息事件則進入等待狀態；所述的消息事件中包括該消息事件的目的模塊號；
步驟8：分別按優先級從外部消息優先隊列和內部消息優先隊列中取出優先級最高的消息事件，根據消息事件的目的模塊號將消息事件發送至內部模塊實體，內部模塊實體進入消息事件處理程序；根據消息事件的處理結果判斷是否需要對外發送消息，若是，則進入發送消息事件程序，執行步驟9；否則執行步驟9；
步驟9：查詢主線程和每一個子線程中的外部消息優先隊列和內部消息優先隊列中是否還有未處理的消息事件，若有，則轉入步驟8，否則轉入步驟7。
其中，步驟8中發送消息事件程序具體為：
生成消息事件，填充目的模塊號和線程序號，根據目的模塊號判斷是外部模塊實體還是內部模塊實體；
如果是外部模塊實體，則根據目的模塊號找到關聯的通道號和服務通道，通過服務通道發送消息事件到外部模塊實體；
如果是內部模塊實體，則通過線程序號找到該模塊註冊的線程，將該消息事件插入到該線程的內部消息優先隊列中，根據線程序號關聯的系統線程號找到該線程並發送喚醒信號給該線程，通知線程進行消息處理。
與現有技術相比本發明的優點在於：
本發明所述軟體架構設計的控制流和事件機制便於集成新的業務模塊到系統中，具備高擴展性，同時能夠促使開發人員專注於自己的業務邏輯設計，具備實現快速開發業務的能力。
附圖說明
圖1是本發明多線程運行模式流程圖。
圖2是本發明軟體框架運行模型。
圖3是本發明收消息模型。
具體實施方式
下面結合附圖1-3，對本發明做進一步詳細的說明。
本發明的軟體架構具有下列內容：
1、控制流
軟體架構的核心特徵是處理內外消息的事件驅動，在一個典型的實時或者其他作業系統中，控制流通常體現為進程、任務、線程的概念。事件驅動程序是基於無限事件循環來實現的，其中包含等待行為，在等待行為中，作業系統將阻塞直到等待事件的到來，當等待事件發生時，喚醒處理線程，處理事件並返回等待狀態。
本文的軟體架構提供了一個標準化的事件循環工作流的實現，可以用統一的方式移植和集成其他功能實體模塊到框架中，通用框架提供高擴展性的集成其他實體模塊作為一個處理模塊、線程或者單獨的進程的方法。
2、消息流
軟體架構提供了一組運行於單線程或者多線程上的不同模塊實體間的消息通信機制，每個模塊實體都會被分配一個公共的名字用來註冊自己公共名稱標識作為命名目的地，在集成的系統程序中，實體模塊可以通過命名目的地路由到正確的信息實體。事件循環處理機制可以等待和接收外部模塊和內部模塊的消息，收到消息後調用模塊實體處理程序來完成一個完整的消息流程。
本發明的流程圖如圖1所示，具體包括以下步驟：
步驟1：啟動主線程，根據配置選擇應用程式運行的作業系統，聲明模塊接口，初始化應用程式參數；
步驟2：為主線程和每一個子線程分別建立一個線程驅動上下文，並在每一個線程驅動上下文中定義該線程的線程序號、建立模塊隊列、建立內部消息優先隊列和建立外部消息優先隊列；
步驟3：註冊外部模塊實體的服務通道，並分別給各個服務通道分配一個通道號；
步驟4：為主線程和每一個子線程分別註冊應用程式的內部模塊實體，並分別將內部模塊實體添加到對應的模塊隊列中；給所有的內部模塊實體和所有的外部模塊實體分別分配一個模塊號，將外部模塊實體的模塊號和通道號一一對應進行關聯；
步驟5：根據模塊接口聲明分別對主線程和每一個子線程上的內部模塊實體進行配置，並在每一個內部模塊實體上分別配置內外事件的消息處理程序；
步驟6：啟動子線程，分別將每一個子線程返回的系統線程號和線程上下文中定義的線程序號一一對應進行關聯；
步驟7：主線程和每一個子線程循環監聽外部模塊實體和內部模塊實體的消息事件，並按優先級分別對應存入該線程的外部消息優先隊列和內部消息優先隊列中，無消息事件則進入等待狀態；所述的消息事件中包括該消息事件的目的模塊號；
步驟8：分別按優先級從外部消息優先隊列和內部消息優先隊列中取出優先級最高的消息事件，根據消息事件的目的模塊號將消息事件發送至內部模塊實體，內部模塊實體進入消息事件處理程序；根據消息事件的處理結果判斷是否需要對外發送消息，若是，則進入發送消息事件程序，執行步驟9；否則執行步驟9；
進入發送消息事件程序，具體為：生成消息事件，填充目的模塊號和線程序號，根據目的模塊號判斷是外部模塊實體還是內部模塊實體；
如果是外部模塊實體，則根據目的模塊號找到關聯的通道號和服務通道，通過服務通道發送消息事件到外部模塊實體；
如果是內部模塊實體，則通過線程序號找到該模塊註冊的線程，將該消息事件插入到該線程的內部消息優先隊列中，根據線程序號關聯的系統線程號找到該線程並發送喚醒信號給該線程，通知線程進行消息處理。
步驟9：查詢外部消息優先隊列和內部消息優先隊列中是否還有未處理的消息事件，若有，則轉入步驟8，否則轉入步驟7。
如圖2所示：多個分離的實體模塊運行在線程模式中，包括軟體啟動、模塊註冊、無限事件處理循環、消息優先隊列、消息調度、實體模塊，這6部分構成了一個完整的工作流程框架驅動整個程序的運行。運行過程具體為：首先是啟動執行，打開與外部實體的通信機制，註冊實體模塊，啟動無限事件處理循環。事件驅動循環中會收到內外部實體的消息事件，添加到消息優先隊列中，消息調度程序根據消息事件的目的地址，選擇不同的實體模塊來處理該消息事件。最後實體模塊對該消息事件進行處理，處理完畢返回軟體框架事件處理循環中，接著進入下一事件循環。
如圖3所示：消息分為外部消息、內部消息，外部消息通過註冊的通道號和模塊號關聯，然後通過模塊號進入內部尋址，內部消息則直接通過模塊號尋址，程序收到的外部消息放入外部消息隊列，收到的內部消息則放入內部消息隊列，然後通過事件處理程序進行程序處理。
綜上所述，以上僅為本發明的較佳應用示例，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。