[发明专利]一种应用于工业控制系统的数据异步存储及访问方法

摘要

本发明涉及一种应用于工业控制系统的数据异步存储及访问机制，包括工业控制系统的实时数据缓存步骤和工业控制系统的数据读取步骤，在工业控制系统的实时数据缓存步骤和工业控制系统的数据读取步骤中均采用内存数据库，所述内存数据库中的实时数据结构为先进先出的环形队列，所述环形队列中的数据项采用变长方式，并且设置头指针和尾指针，所述头指针指向环形队列头部待读取的数据的第一个字节，所述尾指针指向队列尾部已写入数据的下一个可用空字节。本发明应用在广域测量、实时交易、军事监测等领域的数据交换中，使用变长循环队列结构的内存数据库，通过对数据的缓存、组织，使数据访问做到异步、可延时。

主权项

一种应用于工业控制系统的数据异步存储及访问方法，包括工业控制系统的实时数据缓存步骤和工业控制系统的数据读取步骤，在工业控制系统的实时数据缓存步骤和工业控制系统的数据读取步骤中均采用内存数据库，其特征在于，所述内存数据库中的实时数据结构为先进先出的环形队列，所述环形队列中的数据项采用变长方式，并且设置头指针和尾指针，所述头指针指向环形队列头部待读取的数据的第一个字节，所述尾指针指向队列尾部已写入数据的下一个可用空字节；形成所述内存数据库中的实时数据结构为先进先出的环形队列的方式为：内存数据库的数据区域采用操作系统的共享内存技术，预先开辟一块一定大小的操作系统级别的共享内存区域，所述共享内存区域独立于系统中运行的各进程，并被各个进程映射访问；当进程映射访问了所述共享内存区域，在进程中得到映射的共享内存区域首地址，内存数据库依据得到的共享内存区域首地址把共享内存区域结构化成环形队列；所述工业控制系统的实时数据缓存步骤中，将工业控制系统的实时数据处理为环形队列的数据包，数据包的缓存在队尾进行，按顺序使数据包节点入队，数据包节点入队包括数据长度入队步骤和数据内容入队步骤，其中，所述数据长度入队步骤具体为：①在数据包中获取需要入队的数据长度data_size和数据内容；②获取队列当前的头指针head和尾指针tail的位置；③判断环形队列的空间是否可容纳当前需要入队的数据，如果data_size>(tail_p+total_size–head_p)%total_size，则执行步骤④，否则，返回步骤①，其中data_size为需要入队的数据包中数据长度所占的字节数，tail_p为环形队列的尾指针的位置，head_p为环形队列的头指针的位子，total_size为环形队列的总长度；④将数据包中的数据长度data_size入队，入队时判断尾指针tail是否到达环形队列的末端；⑤如果尾指针tail到达环形队列末端或到达环形队列末端长度不够容纳数据长度，则使用拆分方法将数据长度分成两段存储；如果尾指针tail未到达环形队列末端，则将数据长度直接存储；所述数据内容入队步骤具体为：①数据内容入队时，判断队尾指针tail到达环形队列末端的长度是否可容纳数据内容的长度，如果队尾指针到末端不够容纳数据，使用拆分方法将数据内容分成两段存储；如果尾指针tail未到达环形队列末端，则把数据内容直接存储；②更新环形队列队尾指针tail，完成数据包节点入队；所述内存数据库中设置写入数据时使用的互斥锁mutexWrite及消息队列writeQueue，当完成工业控制系统的实时数据缓存步骤时，发送无数据的通知消息WRITE_MSG到消息队列writeQueue,监控进程实时读取消息队列里的消息，读取到写入 消息WRITE_MSG时，对共享内存区域的循环队列进行读取，一直读取到队列为空；所述内存数据库中设置对循环队列的写访问之间保护的互斥锁mutexWrite和对循环队列的读访问之间保护的互斥锁mutexRead，所述写访问和读访问之间设置一个标识队列中可读数据包格式的信号量readable。