[发明专利]一种多核CPU加载Linux操作系统的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及采用Linux操作系统的多核CPU领域，特别涉及一种多核CPU加载Linux操作系统的方法及系统。

背景技术

目前多核CPU的应用越来越广泛，与传统的单核CPU相比，多核CPU具有更强的并行处理能力、更高的计算密度和更低的功耗。在这种架构中，多核CPU运行操作系统的单一副本，共享高速缓存、内存、I/O总线等资源。

目前Linux操作系统的运转方式主要有三种：非对称多处理(AMP，Asymmetric multiprocessing)、对称多处理(SMP，Symmetric multiprocessing)、混合多处理(BMP，Bound multiprocessing)。非对称多处理的方式中，每个CPU内核运行一个独立的操作系统或同一操作系统的拷贝。对称多处理的方式中，由一个操作系统统一管理所有的CPU内核，进程并不与某一个特定内核相绑定。混合多处理的方式基于对称多处理，由一个操作系统统一管理所有的CPU内核，但是进程可以与某一个特定内核相绑定。

这三种方式各有优缺点。非对称多处理主要用于传统的单核CPU运行环境，一个进程总是运行在同一个内核中，在多核CPU上，容易导致一个内核要么没有被充分利用，要么被利用过度。对称多处理由操作系统实时监控系统的运行状态，在多核之间合理分配资源，使负载能够均匀地分配到所有内核之上，但可能导致一部分系统资源浪费在频繁的进程切换之上。混合多处理吸取了前两种方式的优点，在以对称多处理方式运行的Linux操作系统上，通过进程绑定可以使进程只能运行在同一个内核中。

本发明的发明人在实现本发明的过程中发现：在采用多核CPU的领域，通常将多核划分为控制CPU和数据CPU。控制CPU是在多个CPU以SMP或BMP方式运行Linux操作系统时，用于处理较复杂的业务，并控制、维护、管理整个操作系统的CPU。控制CPU运行有关系统管理方面的进程，支持完整的Linux操作系统，能够处理所有复杂的业务，但性能较差。数据CPU只专注于数据处理，注重的是处理的性能，要求一定时间内处理尽可能多的业务，往往只运行一个任务。故而对于某些注重性能的数据处理，需要放到数据核上去执行。这就对Linux操作系统在多核CPU上的加载提出了两点要求：

1)所有内核之间共享内存、全局数据结构、API等资源；

2)控制CPU、数据CPU之间不能相互干扰。

上述要求1)可通过SMP方式实现。上述要求2)理论上可通过BMP方式实现，即采用进程与CPU绑定的方式，但利用这种BMP的方式实现时需要将所有的进程一一和CPU进行绑定，这样操作起来十分繁琐、复杂，维护起来也十分困难，且降低了系统的可维护性、可移植性、和可用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的多核CPU加载Linux操作系统的方法，该方法使得控制核和数据核之间不会相互影响，且无需将所有的进程一一与CPU进行绑定。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多核CPU加载Linux操作系统的方法，所述多核CPU包括：至少一个控制核和至少一个数据核，其中，包括如下步骤：

步骤A，所述至少一个控制核中的一个作为主核加载Linux操作系统，并在初始化过程中，唤醒所有从核，使所有从核进入预定的死循环状态；

步骤B，所述主核设置CPU位图，所述CPU位图中只包括控制核；

步骤C，所述主核执行Linux操作系统的对称多处理初始化，并当所述CPU位图中包括除所述主核外的其它控制核时，按照对称多处理的方式对所述除主核外的其它控制核进行二次唤醒；

步骤D，所述主核使所述至少一个数据核中的每个进入各自的入口函数。

优选地，所述的方法，其中，所述步骤C之后，所述步骤D之前还包括：

所述主核分配内存空间，所述内存空间用于作为所述至少一个数据核的堆栈和全局数据区；

所述主核分别配置所述至少一个数据核中每个数据核的堆栈指针、全局数据指针和入口函数。

优选地，所述的方法，其中，所述步骤D之后，还包括：

步骤E，所述至少一个数据核中的每个数据核加载预定的业务处理进程。

优选地，所述的方法，其中，所述步骤D之后，所述步骤E之前，还包括：

所述至少一个数据核中的每个数据核分别进入各自的入口函数，并在进入各自的入口函数后，配置本核的中断、快速重编址缓冲器、和/或异常处理函数。