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申请/专利权人：成都甄识科技有限公司

摘要：本发明公开了一种IOCP机制及基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统，涉及网络通信技术领域，本发明的加速系统，包括物联网服务器、网络通信加速设备和各类应用场景端，网络通信加速设备包括存储器、eFPGA和多个网络接口，存储器用于为网络通信加速设备提供数据存储程序，网络接口用于实现与应用场景端通信，eFPGA用于并行实现多个IOCP实例，处理对应网络接口的数据，本发明利用eFPGA技术在应用系统中实现负载均衡，具有并行执行能力，而不是类似CPU等串行执行指令，加快了通信的速度，提高了数据处理的带宽，并且利用多FPGA，可以实现更加大量的物联网数据的接入需求。

主权项：1.一种IOCP机制，其特征在于，包括如下步骤：S1：启动应用程序，创建一个处理套接字连接事务的主线程和若干个处理异步IO请求的工作者线程，并且创建工作者线程时，注册一个IO完成回调函数；S2：将创建的若干工作者线程以堆栈的方式存入线程池；S3：发起IO请求，主线程完成连接后，将IO请求投入先进先出FIFO消息队列，由工作者线程处理IO请求，主线程则被解放出来继续侦听新的IO请求；S4：线程池以先进后出FIFO方式在若干工作者线程中调度其中一个空闲的工作者线程，使其处理IO请求；S5：被调用的工作者线程完成IO请求后，调用IO完成回调函数，返回线程池，等待下一次调用。

全文数据：一种IOCP机制及基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统技术领域本发明涉及网络通信技术领域，更具体的是涉及一种IOCP机制及基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统。背景技术在数字化时代，特别是随着5G的强势来袭，网络通信是非常重要的，网络通信是把各种设备连接在一起的重要技术手段。随着通信规模的越来越庞大，网络中心节点的设计变得非常重要，因为它是影响通信效率的瓶颈点。IO完成端口IOCompletionPort，简称IOCP是在Winsock2.0中引入的内核级完成端口，是一种高效处理各种IO的机制，由于其在为海量IO请求提供服务时，处理大量客户端频繁连接，小数据包频繁收发问题时的优越表现，相比于普通的多线程通信，IOCP消耗的系统资源更少且鲁棒性更佳。物联网是万物相连的，每个物理实体均有一个唯一标识ID，用于接入网络，以便共享服务。物联网需要具备提供大量并发访问服务的能力，通过改进应用程序的性能和提高硬件性能并不能真正解决这个问题，因为单台服务器性能总是有限的，而且网络请求具有突发性，当某些重大事件发生时，网络访问就会极具上升，从而造成网络阻塞。发明内容本发明的目的在于：为了解决现有的物联网在面对突发性网络访问大增时，容易造成网络阻塞的问题，本发明提供一种IOCP机制及基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统。本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种IOCP机制，包括如下步骤：S1：启动应用程序，创建一个处理套接字连接事务的主线程和若干个处理异步IO请求的工作者线程，并且创建工作者线程时，注册一个IO完成回调函数；S2：将创建的若干工作者线程以堆栈的方式存入线程池；S3：发起IO请求，主线程完成连接后，将IO请求投入先进先出FIFO消息队列，由工作者线程处理IO请求，主线程则被解放出来继续侦听新的IO请求；S4：线程池以先进后出FIFO方式在若干工作者线程中调度其中一个空闲的工作者线程，使其处理IO请求；S5：被调用的工作者线程完成IO请求后，调用IO完成回调函数，返回线程池，等待下一次调用。在将IO请求投入先进先出FIFO消息队列后，事先创建好的工作者线程从线程池中被唤醒，投入到工作者线程调用方式，相对于在发生IO请求时才创建线程来说，更快且更有效率；并且线程池采用先进后出FIFO方式在调度工作者线程，减少了工作者线程上下文的切换，在IO请求完成足够满的情况下，若一个工作者线程处理得过来，就可以始终唤醒同一个工作者线程，这样，IOCP便实现了使用单个或几个线程来处理成千上万客户端的IO请求，线程空闲时被挂起，不需占用CPU资源。一种基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统，包括物联网服务器、网络通信加速设备和各类应用场景端，所述网络通信加速设备包括存储器、eFPGA和多个网络接口，所述存储器用于为网络通信加速设备提供数据存储程序，网络接口用于实现与应用场景端通信，eFPGA用于并行实现多个IOCP实例，处理对应网络接口的数据。进一步的，所述网络通信加速设备还包括PCIe卡槽，所述PCIe卡槽用于扩展多个网络通信加速设备集成，实现更大规模的应用。进一步的，所述应用场景端为家电、移动终端、监控、智能建筑、交通、环境监测等物联网应用场景。进一步的，所述应用场景端与网络通信加速设备采用Socket通信。进一步的，所述eFPGA为嵌入式FPGA，采用Xilinx的HLS技术和VHDL技术联合开发实现收发数据、数据交互等业务逻辑。进一步的，所述网络接口数量不大于128。本发明的有益效果如下：1、本发明利用eFPGA技术在应用系统中实现负载均衡，具有并行执行能力，而不是类似CPU等串行执行指令，加快了通信的速度，提高了数据处理的带宽，并且利用多FPGA，可以实现更加大量的物联网数据的接入需求。附图说明图1是本发明具体实施方式的机制工作流程示意图。图2是本发明具体实施方式的系统结构示意图。图3是本发明具体实施方式的网络通信加速设备结构示意图。图4是本发明具体实施方式的并行运行多个IOCP实例的示意图。具体实施方式为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。实施例1如图1所示，本实施例提供一种IOCP机制，包括如下步骤：S1：启动应用程序，创建一个处理套接字连接事务的主线程和N个处理异步IO请求的工作者线程，并且创建工作者线程时，注册一个IO完成回调函数；S2：将创建的若干工作者线程以堆栈的方式存入线程池；S3：发起IO请求，建立Sockt连接，主线程完成连接后，将Sockt与IOCP关联，将IO请求投入先进先出FIFO消息队列，由工作者线程处理IO请求，主线程则被解放出来继续侦听新的IO请求；S4：线程池以先进后出FIFO方式在若干工作者线程中调度其中一个空闲的工作者线程，使其处理IO请求；S5：被调用的工作者线程完成IO请求后，调用IO完成回调函数，返回线程池，等待下一次调用。在将IO请求投入先进先出FIFO消息队列后，事先创建好的工作者线程从线程池中被唤醒，投入到工作者线程调用方式，相对于在发生IO请求时才创建线程来说，更快且更有效率；并且线程池采用先进后出FIFO方式在调度工作者线程，减少了工作者线程上下文的切换，在IO请求完成足够满的情况下，若一个工作者线程处理得过来，就可以始终唤醒同一个工作者线程，这样，IOCP便实现了使用单个或几个线程来处理成千上万客户端的IO请求，线程空闲时被挂起，不需占用CPU资源。如图2和图3所示，本实施例还提供一种基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统，包括物联网服务器、网络通信加速设备和各类应用场景端，所述应用场景端为家电、移动终端、监控、智能建筑、交通、环境监测等物联网应用场景，应用场景端与网络通信加速设备采用Socket通信，本实施例的各单元遵守相同的通信协议，所述网络通信加速设备包括电源、存储器、eFPGA、PCIe卡槽和多个网络接口，电源用于为设备提供工作用电，所述存储器用于为网络通信加速设备提供数据存储程序，网络接口用接收和发送Socket通信包，网络接口的数量不大于128，PCIe卡槽用于扩展多个网络通信加速设备集成，实现更大规模的应用，如图4所示，eFPGA用于并行实现多个IOCP实例，每一IOCP实例对应一个网络接口，eFPGA用于处理对应网络接口的数据，eFPGA为嵌入式FPGA，采用Xilinx的HLS技术和VHDL技术联合开发实现收发数据、数据交互等业务逻辑。本实施例的加速系统提高了网络接入的数量，采用PCIe技术，可根据需要扩展应用，并且由于eFPGA可以实现并行执行IOCP实例，运行效率高，加速了网络通信的数据带宽，并且由于系统遵守相同的通信协议，易于系统间的拓展应用。以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种IOCP机制，其特征在于，包括如下步骤：S1：启动应用程序，创建一个处理套接字连接事务的主线程和若干个处理异步IO请求的工作者线程，并且创建工作者线程时，注册一个IO完成回调函数；S2：将创建的若干工作者线程以堆栈的方式存入线程池；S3：发起IO请求，主线程完成连接后，将IO请求投入先进先出FIFO消息队列，由工作者线程处理IO请求，主线程则被解放出来继续侦听新的IO请求；S4：线程池以先进后出FIFO方式在若干工作者线程中调度其中一个空闲的工作者线程，使其处理IO请求；S5：被调用的工作者线程完成IO请求后，调用IO完成回调函数，返回线程池，等待下一次调用。2.一种基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统，其特征在于，包括物联网服务器、网络通信加速设备和各类应用场景端，所述网络通信加速设备包括存储器、eFPGA和多个网络接口，所述存储器用于为网络通信加速设备提供数据存储程序，网络接口用于实现与应用场景端通信，eFPGA用于并行实现多个IOCP实例，处理对应网络接口的数据。3.根据权利要求2所述的一种基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统，其特征在于，所述网络通信加速设备还包括PCIe卡槽，所述PCIe卡槽用于扩展多个网络通信加速设备集成。4.根据权利要求2所述的一种基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统，其特征在于，所述应用场景端为家电、移动终端、监控、智能建筑、交通、环境监测及其他物联网应用场景。5.根据权利要求2所述的一种基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统，其特征在于，所述应用场景端与网络通信加速设备采用Socket通信。6.根据权利要求2所述的一种基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统，其特征在于，所述eFPGA为嵌入式FPGA，采用Xilinx的HLS技术和VHDL技术联合开发实现业务逻辑。7.根据权利要求2所述的一种基于eFPGA和IOCP的物联网通信加速系统，其特征在于，所述网络接口数量不大于128。

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