[发明专利]中间件架构

说明书

发明背景

为实时流媒体应用构建稳健的(robust)系统是困难的，这是因为 这种应用需要在维持性能和响应性的同时而处理多个数据流。从而， 应用开发者必须克服至少四类挑战：1)隔离并管理系统的复杂度；2) 支持对用于多媒体应用的多种数据格式的并发执行；3)对用于数据流 操作的数据序列进行操作；和4)根据实时应用的变化负载在可变强度 的平台上提供(deliver)响应性能。

附图说明

在下面的附图中以举例而并非限制的形式图示了实施例，其中相 同的附图标记表示相似的元素，其中：

图1A依照本发明一个实施例图示了用于软件开发的方法。

图1B依照本发明一个实施例图示了全局调度器(global scheduler) 的操作。

图2依照本发明一个实施例图示了用于对应用进行数据流分析的 处理流程。

图3A-3C依照本发明一个实施例图示了在中间件架构(middleware framework)中对应用的分解(decomposition)、组合(composition) 以及运行期管理。

图4依照本发明一个实施例图示了使用数据流中间件架构来构建 期望的应用的例子。

图5依照本发明一个实施例图示了数据流中间件架构的实现体系 (hierarchy)。

图6依照本发明一个实施例图示了用于实现数据流中间件架构的 计算机化系统600的框图。

具体实施方式

为了简单和说明性目的，主要参照实施例的例子来描述实施例的 原理。在下面的描述中，阐明了许多具体细节以便提供对实施例的彻 底了解。然而，对本领域普通技术人员来说显而易见的是，可以在并 不限于这些具体细节的情况下实施这些实施例。在其它实例中，没有 详细描述公知的方法和结构以免不必要地模糊所述实施例。

通过利用中间件架构可以极大地加速开发实时多媒体或其它复杂 的应用，所述中间件架构抽取了操作系统相关性并且提供了对频繁使 用的组件的优化实现。因此，这里描述了用于这种中间件架构的方法 和系统。在本发明的一个实施例中，提供了一种数据流中间件(dataflow middleware，DM)架构，其是可操作以通过简化软件设计和构建并减 少软件开发时间来改进复杂应用(诸如多媒体应用)的软件设计的多 平台软件架构。此外，中间件架构可操作用以实时地或离线地在运行 期期间有效地支持复杂操作。

使用DM架构的大部分在先解决方案是单线程的或按模块分配线 程(thread-per-module)的，并且不使用任何全局调度器来用于媒体流 水线的多线程执行。在单线程的解决方案中，常规的架构呈现出模块 化的好处，但是性能较为低下，这是因为无法并行地执行模块。在按 模块分配线程的解决方案中，应用使用并行执行；然而应用模块必须 分别对溢出和饥饿(starvation)情况作出反应，并且本地地决定何时 丢弃媒体或者调整它们的操作速度。因此，本发明的至少一个实施例 设法在不牺牲应用性能的情况下提供应用软件的简化的模块化、数据 流型设计。在数据流设计中，应用是借助有向弧链接在一起的功能模 块的连接网络。数据流设计非常适于表示诸如流媒体应用之类的复杂 应用，这是因为模块性降低了复杂度，弧表示数据流并且所述弧可以 发送多种数据格式。在本发明的另一实施例中，提供了一种包括全局 调度器的中间件架构，所述全局调度器用于通过(across)具有多个处 理器的多处理环境在多核处理器内或通过多个多核处理器来自动化或 协调(orchestrate)应用任务的并行执行。如这里所提及的，处理单元 是单处理器或多核处理器的核心。从而，具有多个处理器、多核处理 器或多个多核处理器的环境可能会具有多个处理单元。

尽管可以克服应用开发者通常所面临的上述挑战中的前三个(尤 其是借助于现代面向对象的程序设计语言时更是如此)，但是实时处 理的第四个挑战要难得多。从而，当任何应用始终在过功率 (over-powered)机器上响应时(例如，使用服务器类机器的网络摄像 头视频捕获)，本发明的一个或多个实施例设法利用(1everage)机器 的多处理能力以便即使当所述机器资源是有限时也能提供应用性能。