基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法、设备及介质与流程

本发明涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法、设备及介质。

背景技术：

1、在多通道(核)环境下需要通过共享内存的方法进行信息交互，需要进行彼此的防护隔离，隔离可分为时域和空域两种，分别是以时间划分来分配内存访问权限和以空间来划分访问权限，这两者的实现起来都受到一定的限制，或者说存在隔离被打破的薄弱环节，比如：

2、1、时域情况下需要做好多通道间或多核间的时间同步，保证在对方的时间范围内不对共享内存进行操作。

3、2、时域情况下往往采用锁的方式进行互斥访问，一旦单通道出现死锁，将影响到其他通道的正常工作。

4、3、空域情况下，使用软件方式进行空间划分存在越界访问的风险。

5、4、空域情况下，采用mmu(memory management unit，内存管理单元)的方式进行内存权限防护，存在mmu功能失效无法及时检出的风险。

6、对于轨道交通等功能安全相关应用，多通道(核)间的隔离访问安全性需被提到了较高维度，经过检索中国专利公开号cn109800050a公开了一种虚拟机的内存管理方法、装置、相关设备及系统，具体公开了配置主虚拟机，以使所述主虚拟机获得对从虚拟机的内存管理权限；其中，所述主虚拟机为具有信任根的虚拟机，所述从虚拟机为除主虚拟机外的其他虚拟机。但是该专利主要涉及内存管理和数据访问等技术，对于隔离防护、功能安全和异常识别等并未涉及，因此如何来实现内存隔离的同时实现数据交互，并保证越界访问能被识别的安全功能，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法、设备及介质。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，该方法包括：

4、内存访问权限控制过程，用于限定每个通道或核有限内存的访问权限；

5、内存区域编码防护过程，用于对空间及通道设置特征值和去绕特征码；

6、通道或核间数据交互过程，用于对每个通道或核的内容空间设定用于存储数据属性部分和数据内容部分的空间，从而实现通道或核间的数据对称交互。

7、作为优选的技术方案，该方法具体包括以下步骤：

8、步骤s1，设置各通道或核的访问权限；

9、步骤s2，为每个空间分配一个具有识别属性的特征码；

10、步骤s3，为每个通道或核设置一个身份识别特征码；

11、步骤s4，本通道或核通过自身可写的空间向其他通道发送数据，其中数据格式分成数据属性部分和数据内容部分；

12、步骤s5，接收方通过解析数据属性部分确定消息归属，并采用自身的特征码去解锁数据内容部分。

13、作为优选的技术方案，所述步骤s1中，通过mmu设置各通道或核的访问权限。

14、作为优选的技术方案，所述步骤s4中的数据属性部分采用明码方式，并标识数据的源、目的、位置、长度和去绕特征码信息。

15、作为优选的技术方案，所述步骤s4中的数据内容部分在对应通道写入时带上自己空间特征码和要接收通道的身份识别特征码。

16、作为优选的技术方案，所述步骤s5中，若数据属性部分被其他空间破坏，根据既定格式解析出来的数据位置和大小都发生变化，接收方用自己的特征码和源特征码去解锁数据后任无法通过完整性校验，则这种情况可被识别出来。

17、作为优选的技术方案，所述步骤s5中，若数据内容部分被其他空间破坏，接收方用自己的特征码和去绕特征码去解锁数据后任无法通过完整性校验，则这种情况可被识别出来。

18、作为优选的技术方案，该方法增加组播和广播发送，其中发送方在组播和广播发送时数据属性部分的目的信息中包含所有接收方的明码信息，并根据是组播或广播来设置各接收方接收该数据时的去绕特征码。

19、作为优选的技术方案，所述接收方根据数据属性信息确定是否要进行数据接收操作，并根据自己的特征码、去绕特征码和空间特征码去解锁数据。

20、作为优选的技术方案，所述发送方在发送的数据属性区中增加用于记录自己读取其他通道的状态信息。

21、作为优选的技术方案，所述发送方通过查询接收方的数据属性区中由接收方标识的发送方通道的数据被读取的状态信息，可知数据是否已被获取，获取后可继续写入下一帧信息。

22、根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

23、根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。

24、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

25、1)本发明实现了内存隔离的同时实现数据交互，并保证越界访问能被识别的安全功能；

26、2)本发明摈弃了时域隔离需要进行时间同步的要求；

27、3)本发明采用了空域隔离和特征标识相结合的方案，使得空间隔离打破后能被及时的识别出来，防止非预期的数据处理；

28、4)本发明解决了写操作的空间完全隔离后(同一区域只有单个通道具有写操作的权限)，如何进行读取完成确认的问题；

29、5)本发明避免了采用锁的机制进行临界资源访问会产生的死锁问题。

技术特征：

1.一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，所述步骤s1中，通过mmu设置各通道或核的访问权限。

4.根据权利要求2所述的一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，所述步骤s4中的数据属性部分采用明码方式，并标识数据的源、目的、位置、长度和去绕特征码信息。

5.根据权利要求2所述的一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，所述步骤s4中的数据内容部分在对应通道写入时带上自己空间特征码和要接收通道的身份识别特征码。

6.根据权利要求2所述的一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，所述步骤s5中，若数据属性部分被其他空间破坏，根据既定格式解析出来的数据位置和大小都发生变化，接收方用自己的特征码和源特征码去解锁数据后任无法通过完整性校验，则这种情况可被识别出来。

7.根据权利要求2所述的一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，所述步骤s5中，若数据内容部分被其他空间破坏，接收方用自己的特征码和去绕特征码去解锁数据后任无法通过完整性校验，则这种情况可被识别出来。

8.根据权利要求2所述的一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，该方法增加组播和广播发送，其中发送方在组播和广播发送时数据属性部分的目的信息中包含所有接收方的明码信息，并根据是组播或广播来设置各接收方接收该数据时的去绕特征码。

9.根据权利要求8所述的一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，所述接收方根据数据属性信息确定是否要进行数据接收操作，并根据自己的特征码、去绕特征码和空间特征码去解锁数据。

10.根据权利要求8所述的一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，所述发送方在发送的数据属性区中增加用于记录自己读取其他通道的状态信息。

11.根据权利要求8所述的一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法，其特征在于，所述发送方通过查询接收方的数据属性区中由接收方标识的发送方通道的数据被读取的状态信息，可知数据是否已被获取，获取后可继续写入下一帧信息。

12.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～11中任一项所述的方法。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～11中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种基于编码的多通道共享内存访问与隔离方法、设备及介质，该方法包括：内存访问权限控制过程，用于限定每个通道或核有限内存的访问权限；内存区域编码防护过程，用于对空间及通道设置特征值和去绕特征码；通道或核间数据交互过程，用于对每个通道或核的内容空间设定用于存储数据属性部分和数据内容部分的空间，从而实现通道或核间的数据对称交互。与现有技术相比，本发明具有实现了内存隔离的同时实现数据交互，并保证了越界访问能被识别的安全功能等优点。

技术研发人员：陈宜航,朱爱鹏,张立鹏,郑重虎,张辉,李长远,王建涛,周宇恒
受保护的技术使用者：卡斯柯信号有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17