付承彪

（曲靖師范學(xué)院 計算機科學(xué)與工程學(xué)院，云南 曲靖655011）

0 引言

近年來，隨著IP網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，基于IP承載網(wǎng)絡(luò)的下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）已被業(yè)界廣泛認(rèn)可。NGN網(wǎng)絡(luò)基于軟交換技術(shù)[1]，因為它具有開放的體系架構(gòu),高效的擴展性和靈活性[2]，并能提供給用戶更加個性化的服務(wù)，在整個通信網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 多線程技術(shù)簡介

我們?nèi)绻岩粋€正在運行的軟件看做一個進(jìn)程，就像一個大的管道，這個管道不運送什么東西，但里面有很多個小的管道，每個小管負(fù)責(zé)的東西不同，而這些小管道就可以看做是一個個線程[3]。如果運行的是一個單線程的程序的話，而這個線程需要連續(xù)運行幾個功能時，如果正在運行的那個功能因碰到一個等待或者睡眠的指令的話，他就會停在那里不做任何事，此是這個CPU就空閑在那里，同時還會等待知道程序重新繼續(xù)運行。如果使用多線程技術(shù)，那么可以把這幾個功能同時（并不是絕對意義上的同時）運行，當(dāng)其中一個功能遇到睡眠指令的時候，其他沒有睡眠的繼續(xù)運行，這個可以花更短的時間，讓CPU更充分的被利用來完成需要的事情，線程通常共享一個代碼區(qū)，但有各自獨立的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。

2 多線程技術(shù)的設(shè)計

線程總是在某個進(jìn)程環(huán)境中創(chuàng)建的，而且它的整個壽命期都在進(jìn)程中。進(jìn)程是不活潑的，從來不執(zhí)行任何東西，它只是線程的容器。線程用于描述進(jìn)程中的運行路徑，每當(dāng)進(jìn)程創(chuàng)建時，系統(tǒng)就要創(chuàng)建一個主線程[4]。多線程的設(shè)計在NGN網(wǎng)絡(luò)測試儀中最重要的是能夠?qū)崿F(xiàn)多項任務(wù)的“同時”進(jìn)行，以至多個客戶可以同時進(jìn)行讀操作，而不會彼此影響。

本軟件將采取多線程的結(jié)構(gòu)：除主線程外，主要的輔助線程有：數(shù)據(jù)讀取線程、文件保存線程、粗解碼線程和CDR合成線程。

主線程負(fù)責(zé)與用戶交互，包括軟件的啟動、中止、響應(yīng)用戶輸入、顯示界面顯示和刷新等。主線程具有調(diào)度其它輔助線程的作用。

數(shù)據(jù)讀取線程負(fù)責(zé)從硬件接收數(shù)據(jù)，為了在高速率時不丟包，這個線程被設(shè)置為一個高優(yōu)先級的線程。該線程的作用是響應(yīng)硬件驅(qū)動的消息，從硬件讀取信令消息數(shù)據(jù)，把接收到的消息數(shù)據(jù)以一定的格式存放到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，該緩沖直接映射到硬盤文件上面。

粗解碼線程為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的新消息，建立消息索引，并進(jìn)行粗解碼和呼叫合成。處理完一條消息后，此線程向主線程發(fā)送界面顯示或刷新消息，接著處理下一條新消息（如果有消息）。粗解碼結(jié)果存放在粗解碼結(jié)果緩沖區(qū)或文件中。

文件保存線程負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)保存在文件，后臺把消息緩沖區(qū)中的原始消息數(shù)據(jù)存儲在磁盤上，用于減少內(nèi)存消耗，而且用于將來的離線分析。擬采取的方法如下：在內(nèi)存中分配一個足夠大的緩沖區(qū)，用來防止消息到來速度過快造成的消息緩沖區(qū)溢出；另一方面，當(dāng)消息緩沖區(qū)的占用超過一定比例時，就將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容保存至硬盤數(shù)據(jù)文件，騰出所占內(nèi)存空間，此過程由數(shù)據(jù)存盤線程在后臺完成。整個軟件的多線程體系結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 多線程體系結(jié)構(gòu)

實時采集的情況和離線回放的情況有較大不同，在離線的情況下，數(shù)據(jù)不用進(jìn)行讀取線程，而是存儲在存儲設(shè)備中，通過文件映射將數(shù)據(jù)直接映射到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。

在創(chuàng)建了多個線程后，對資源訪問的沖突問題也隨之產(chǎn)生。從上圖1中可以看到數(shù)據(jù)讀取線程、粗解碼線程、存盤線程都會訪問存放原始數(shù)據(jù)的緩存；合成線程和CDR信息存盤線程會同時訪問CDR信息緩存等。

線程需要下面兩種情況下相互進(jìn)行通信：

（1）當(dāng)有多個線程訪問共享資源而不使資源被破壞；

（2）當(dāng)一個線程需要將某個任務(wù)已經(jīng)完成的情況通知另外一個或多個線程；

為了達(dá)到上述要求，需要建立一種機制，即線程同步，來避免對資源訪問的沖突，令一個線程能在一定時間獨占某一資源進(jìn)行訪問，限制其他線程在這段時間對同一資源的訪問權(quán)。

在一些極端情況下，如果數(shù)據(jù)到達(dá)速率很高，遠(yuǎn)大于粗解碼速率，即粗解碼線程需要對已存盤的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行操作，必須定義并保存好粗解碼消息。

3 結(jié)論

本文首先概述了多線程技術(shù)，然后在分析NGN中多線程技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出了NGN網(wǎng)絡(luò)中的多線程應(yīng)用。本文所闡述的多線程技術(shù)，在NGN現(xiàn)網(wǎng)中的應(yīng)用有一定的現(xiàn)實意義。

［1］付承彪，蔡昌許，陶燕林.H.248協(xié)議在NGN網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用分析[J].曲靖師范學(xué)院學(xué)報，2013，32（06）：48-51.

［2］代孝東，陳文星.基于SIP和H.248協(xié)議的混合軟交換技術(shù)的研究[J].計算機科學(xué)，2011，38(10A)：336-337轉(zhuǎn)352.

［3］田安紅，付承彪，李麗.基于Socket的網(wǎng)絡(luò)通信過程的研究[J].曲靖師范學(xué)院，2013，32（06）：45-47.

［4］董浩，張玲.軟交換核心網(wǎng)的安全解決方案研究[J].山西電子技術(shù)，2013（01）：69-71.