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CN111416825A - 线程间无锁日志管理方法和系统、终端、存储介质 - Google Patents

线程间无锁日志管理方法和系统、终端、存储介质 Download PDF

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CN111416825A CN202010214889.9A CN202010214889A CN111416825A CN 111416825 A CN111416825 A CN 111416825A CN 202010214889 A CN202010214889 A CN 202010214889A CN 111416825 A CN111416825 A CN 111416825A
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贾铁振
李�浩
宋延坡
郭义伟
徐庆春
申雪飞
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Zhuhai Comleader Information Technology Co Ltd
Henan Xinda Wangyu Technology Co Ltd
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Zhuhai Comleader Information Technology Co Ltd
Henan Xinda Wangyu Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提出了一种线程间无锁日志管理方法和系统，所述方法包括以下步骤：控制模块对报文进行检测处理，对可能存在安全威胁类型的报文进行分类统计，生成各类型的日志信息并写入对应的缓冲区；控制模块根据当前缓冲区内存使用率，更新数据读取频率f；数据模块按照当前读取频率f，采用轮询模式，周期定时读取缓冲区中各类型的日志信息，并写入到数据库。本发明通过使用环形缓冲区预分配内存，数据模块与控制模块分别操作各自的控制指针，实现线程间的内存无锁读写操作，进而提升了存储单元利用率，避免动态申请释放内存带来的内存使用过多和内存碎片问题。

Description

线程间无锁日志管理方法和系统、终端、存储介质
技术领域
本发明属于网络安全领域，尤其涉及一种线程间无锁日志管理方法和系统、终端、存储介质。
背景技术
当前网络安全是信息化时代的重要研究内容，网络安全贯穿数据通信整个流程。在数据通信业务中，用户接入侧的接入层设备对网络数据报文的安全防御起着重要作用，在网络接入层设备上可以实现对内部局域网与互联网的报文数据检测，及时诊断出可能存在的不安全因素，并执行对应的策略操作。接入层设备在对报文处理的过程中，会生成多种类型的日志信息，需要及时发送到管理平台，由管理员做后续的分析处理。因此，网络接入层设备的日志数据管理是接入层设备的重要组成部分，如何实现日志信息高效的写入与读取流程存在优化空间。
发明内容
为了解决上述问题，有必要提供一种线程间无锁日志管理方法和系统、终端、存储介质。
本发明第一方面提出一种线程间无锁日志管理方法，所述方法包括以下步骤：
控制模块对报文进行检测处理，对可能存在安全威胁类型的报文进行分类统计，生成各类型的日志信息并写入对应的缓冲区；
控制模块根据当前缓冲区内存使用率，更新数据读取频率f；
数据模块按照当前读取频率f，采用轮询模式，周期定时读取缓冲区中各类型的日志信息，并写入到数据库。
基于上述，所述缓冲区根据日志信息类型划分为m个区域，分别存储对应类型日志信息；每个区域是独立的环形缓冲区，由n维数组构成；所述环形缓冲区采用单生产者和单消费者数据结构，使用头指针和尾指针分别标识当前存放日志信息的区间。
基于上述，写入日志信息时，所述控制模块作为生产者从头部指针位置写入数据，更新头部指针，当头指针到达数组尾部时，掉转到数组头部开始存储数据；
读取日志信息时，数据模块作为消费者从尾部读取数据，更新尾指针，若需要读取数据数量少于缓冲区数组剩余数据量，则读取操作到达头部指针位置为止。
基于上述，所述频率f随着内存使用率提高而增大。
本发明第二方面提出一种线程间无锁日志管理系统，该系统包括数据模块和控制模块，所述数据模块设置缓冲区和数据库；
所述控制模块，用于对报文进行检测处理，对可能存在安全威胁类型的报文进行分类统计；用于生成各类型的日志信息并写入对应的缓冲区；用于根据当前缓冲区内存使用率，更新数据读取频率f；
所述数据模块，用于根据当前读取频率f，采用轮询模式，周期定时读取所述缓冲区中各类型的日志信息，并写入到所述数据库。
基于上述，所述缓冲区根据日志信息类型划分为m个区域，分别存储对应类型日志信息；每个区域是独立的环形缓冲区，由n维数组构成；所述环形缓冲区采用单生产者和单消费者数据结构，使用头指针和尾指针分别标识当前存放日志信息的区间。
基于上述，写入日志信息时，所述控制模块作为生产者从头部指针位置写入数据，更新头部指针，当头指针到达数组尾部时，掉转到数组头部开始存储数据；
读取日志信息时，数据模块作为消费者从尾部读取数据，更新尾指针，若需要读取数据数量少于缓冲区数组剩余数据量，则读取操作到达头部指针位置为止。
基于上述，所述频率f随着内存使用率提高而增大。
本发明第三方面提出一种终端，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上并可以在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤。
本发明第四方面提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说：
（1）通过使用环形缓冲区预分配内存，数据模块与控制模块分别操作各自的控制指针，实现线程间的内存无锁读写操作，进而提升了存储单元利用率，避免动态申请释放内存带来的内存使用过多和内存碎片问题；
（2）日志信息的分类存储使得系统执行流程清晰，实现了内存读写函数的复用，降低了代码冗余度，同时避免后续数据分类检索降低执行效率；
（3）日志信息读取实现采取单生产者单消费者共享内存模式，无需加锁实现数据同步，避免锁竞争降低系统性能；
（4）控制模块根据内存使用率动态调节数据读取频率f，数据模块根据频率f，循环读取日志信息，使得日志信息被快速读取出来，降低环形缓冲区数据的覆盖率；同时，缓冲区保存最近的日志内容，防止日志溢出；
（5）把日志信息存储到数据库，降低写文件方式带来的数据丢失问题与安全隐患，提高了系统的可靠性与安全性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明系统的结构框图。
图2是缓冲区日志整体数据结构图。
图3是单个缓冲区数据结构图。
图4 是缓冲区写日志流程图。
图5 是缓冲区读取日志流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种线程间无锁日志管理方法，所述方法包括以下步骤：
接收到报文后，控制模块对报文进行检测处理，对可能存在安全威胁类型的报文进行分类统计，生成各类型的日志信息并写入对应的缓冲区；
控制模块根据当前缓冲区内存使用率，更新数据读取频率f；
数据模块按照当前读取频率f，采用轮询模式，周期定时读取缓冲区中各类型的日志信息，并写入到数据库。
启动后，分配并初始化缓冲区内存，所述缓冲区根据日志信息类型划分为m个区域，分别存储对应类型日志信息；每个区域是独立的环形缓冲区，由n维数组构成，整体数据结构如图2所示。
所述环形缓冲区采用单生产者和单消费者数据结构，使用头指针和尾指针分别标识当前存放日志信息的区间，若头指针与尾指针重合则表示当前缓冲区无数据。单个缓冲区示意图如图3所示。
写入日志信息时，所述控制模块作为生产者从头部指针位置写入数据，更新头部指针，当头指针到达数组尾部时，掉转到数组头部开始存储数据；读取日志信息时，数据模块作为消费者从尾部读取数据，更新尾指针，若需要读取数据数量少于缓冲区数组剩余数据量，则读取操作到达头部指针位置为止。由于读写两个线程操作不同的指针，因此可以实现线程间无锁访问环形缓冲区。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，如图4和图5所示，提供了一种线程间无锁日志管理方法的具体实现方式：
接收报文后，检测特定类型的报文并发送给控制模块，控制模块使用威胁感知单元处理报文后生成不同类型的日志信息。预分配缓冲区固定内存，初始化日志类型type数组，头指针head数组，尾指针tail数组，指针数组存放对应type类型的缓冲区中存储的数据状态。
控制模块日志信息写入缓冲区流程：取出日志类型type的头指针head_m与尾指针tail_m，存储新数据data到头指针head_m的内存位置。右移头指针head_m，若头指针到达该日志类型缓冲区右端(head_m对该缓冲区长度length求余进行判断)则循环跳转到缓冲区左端，实现环形缓冲区效果；若头指针与尾指针tail_m重合，则丢弃尾指针tail_m当前位置数据，右移尾指针tail_m，当前位置标识该缓冲区末尾数据单元。
根据缓冲区内存使用率，更新数据读取频率f，随着内存使用率提高，逐渐增大f。最后按上述过程循环写入下一个新数据。
数据模块对各个缓冲区读取日志信息流程：数据模块按照频率f，定时在每个日志类型type的缓冲区分别读取k个数据单元。对于每个日志类型type，首先取出缓冲队列的头指针head_m与尾指针tail_m，然后读取尾指针tail_m位置的数据，最后右移更新tail_m指针，若尾指针到达该日志类型缓冲队列右端(tail_m对该缓冲区长度length求余进行判断)则循环跳转到缓冲队列左端。如果指针更新后tail_m与head_m重合或者已经读取k个该类型日志数据单元，则本次该类型日志缓冲区数据读取完毕，开始对下一个日志类型的数据缓冲区数据读取。
最后把读取的日志信息写入数据库，进行数据库更新操作。
实施例3
本实施例提供了一种线程间无锁日志管理系统，该系统包括数据模块和控制模块，所述数据模块设置缓冲区和数据库；
所述控制模块，用于对报文进行检测处理，对可能存在安全威胁类型的报文进行分类统计；用于生成各类型的日志信息并写入对应的缓冲区；用于根据当前缓冲区内存使用率，更新数据读取频率f；
所述数据模块，用于根据当前读取频率f，采用轮询模式，周期定时读取所述缓冲区中各类型的日志信息，并写入到所述数据库。
需要说明的是，为描述的方便和简洁，上述描述的线程间无锁日志管理系统的具体工作过程，可以参考上述描述的方法的对应过程，在此不再赘述。
实施例4
本实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上并可以在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述线程间无锁日志管理方法的步骤。
上述存储器存储有计算机程序，上述计算机程序可在上述处理器上运行。上述处理器执行上述计算机程序时实现上述线程间无锁日志管理方法实施例中的步骤。或者，上述处理器执行上述计算机程序时实现上述线程间无锁日志管理系统实施例中各单元的功能。
实施例4
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现上述所述线程间无锁日志管理方法的步骤。
本实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行时实现上述各实施例中的适用于Wi-Fi感知场景的步态识别方法的步骤。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
上述集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种线程间无锁日志管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
控制模块对报文进行检测处理，对可能存在安全威胁类型的报文进行分类统计，生成各类型的日志信息并写入对应的缓冲区；
控制模块根据当前缓冲区内存使用率，更新数据读取频率f；
数据模块按照当前读取频率f，采用轮询模式，周期定时读取缓冲区中各类型的日志信息，并写入到数据库。
2.根据权利要求1所述的线程间无锁日志管理方法，其特征在于：所述缓冲区根据日志信息类型划分为m个区域，分别存储对应类型日志信息；每个区域是独立的环形缓冲区，由n维数组构成；所述环形缓冲区采用单生产者和单消费者数据结构，使用头指针和尾指针分别标识当前存放日志信息的区间。
3.根据权利要求2所述的线程间无锁日志管理方法，其特征在于：写入日志信息时，所述控制模块作为生产者从头部指针位置写入数据，更新头部指针，当头指针到达数组尾部时，掉转到数组头部开始存储数据；
读取日志信息时，数据模块作为消费者从尾部读取数据，更新尾指针，若需要读取数据数量少于缓冲区数组剩余数据量，则读取操作到达头部指针位置为止。
4.根据权利要求1所述的线程间无锁日志管理方法，其特征在于：所述频率f随着内存使用率提高而增大。
5.一种线程间无锁日志管理系统，其特征在于：该系统包括数据模块和控制模块，所述数据模块设置缓冲区和数据库；
所述控制模块，用于对报文进行检测处理，对可能存在安全威胁类型的报文进行分类统计；用于生成各类型的日志信息并写入对应的缓冲区；用于根据当前缓冲区内存使用率，更新数据读取频率f；
所述数据模块，用于根据当前读取频率f，采用轮询模式，周期定时读取所述缓冲区中各类型的日志信息，并写入到所述数据库。
6.根据权利要求5所述的线程间无锁日志管理系统，其特征在于：所述缓冲区根据日志信息类型划分为m个区域，分别存储对应类型日志信息；每个区域是独立的环形缓冲区，由n维数组构成；所述环形缓冲区采用单生产者和单消费者数据结构，使用头指针和尾指针分别标识当前存放日志信息的区间。
7.根据权利要求6所述的线程间无锁日志管理系统，其特征在于：写入日志信息时，所述控制模块作为生产者从头部指针位置写入数据，更新头部指针，当头指针到达数组尾部时，掉转到数组头部开始存储数据；
读取日志信息时，数据模块作为消费者从尾部读取数据，更新尾指针，若需要读取数据数量少于缓冲区数组剩余数据量，则读取操作到达头部指针位置为止。
8.根据权利要求5所述的线程间无锁日志管理系统，其特征在于：所述频率f随着内存使用率提高而增大。
9.一种终端，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上并可以在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
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