[发明专利]一种基于GPU流的快速并行字符串匹配方法和系统

权利要求书

1.一种基于GPU流的快速并行字符串匹配方法，是应用在包括一个主节点和多个从节点的分布式计算系统中，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)主节点接收用户提交的应用程序，对该应用程序进行解析，以得到DAG图；

(2)主节点对步骤(1)中DAG图中任务所对应的数据进行分割处理，以得到分割后的多个数据块；步骤(2)具体包括以下子步骤：

(2-1)主节点对任务所对应的数据进行扫描，以得到坏字符表；坏字符表是通过如下子步骤构建：

(2-1-1)设置计数器i＝1，并获取主节点任务所对应的模式串P，并获取数组skip用于记录坏字符，其中数组skip的大小为256；

(2-1-2)判断i是否等于256，如果是则过程结束，并将得到的数组skip作为最终的坏字符表，否则进入(2-1-3)；

(2-1-3)判断数组skip中第i个元素所对应的字符Ci是否位于模式串P中，若是则进入步骤(2-1-4)，否则将数组skip中第i个元素设置为Plen，其中Plen表示主节点任务所对应的模式串P的长度；

(2-1-4)将数组skip中第i个元素设置为Plen-1-max(P_Ci)，其中P_Ci表示数组skip中第i个元素所对应的字符Ci在模式串P中的位置，max(P_Ci)表示字符Ci在模式串P中最右端的位置，然后进入步骤(2-1-5)；

(2-1-5)设置i＝i+1，并返回步骤(2-1-2)；

(2-2)主节点对任务所对应的数据进行扫描，以得到首字符表F；

(2-3)主节点获取从节点中的GPU总数，并根据该GPU总数确定每个GPU处理的平均数据块大小L；

(2-4)主节点根据步骤(2-3)得到的平均数据块大小L对主节点任务所对应的数据进行分割，以得到分割后的多个数据块；步骤(2-4)具体为，分割过程的第一个分割点，是主节点任务所对应的数据所对应的字符串中，与距离L最近的字符所在的位置，其中L的起始点是字符串的起点，分割过程的第二个分割点，是主节点任务所对应的数据所对应的字符串中，与距离2L最近的字符所在的位置，分割过程的第三个分割点，是主节点任务所对应的数据所对应的字符串中，与距离3L最近的字符所在的位置，…，以此类推，然后以确定的这些分割点对数据进行分割，以得到分割后的多个数据块；

(3)主节点将步骤(2)得到的分割后的数据块发送到从节点；

(4)从节点判断每个数据块中是否存在多个分割点；如果是则转入步骤(5)，否则转入步骤(6)；

(5)从节点按照分割点对步骤(2)得到的每个数据块进行分割，以得到多个分割后的数据块，并创建k个GPU执行流，并将分割后的数据块平均分配给k个GPU执行流进行处理，以得到k个并行执行的任务执行流，其中k为小于等于64的整数；

(6)从节点对步骤(2)得到的每个数据块按照前55％和后55％两部分进行分割，以得到独立的两个数据块，并将分割后的两个数据块分配给两个GPU执行流处理，以得到2个并行执行的任务执行流；

(7)从节点为步骤(5)和(6)中得到的任务执行流配置s个线程，以得到包含s个并行控制流的控制流组，其中s的取值范围是128到512之间；

(8)从节点利用步骤(7)得到的控制流组中的第m个控制流对首字符表F中第m个元素F_m到第m-1个元素F_m+1之间的字符串PS_m进行匹配，以得到移位后的模式串P，其中m∈[1，s]；

(9)从节点判断步骤(8)移位后的模式串P和字符串PS_m是否匹配成功，如果是则过程结束，否则进入步骤(10)；

(10)从节点判断首字符表F中第m+s个元素F_m+s是否处于首字符表F中，如果是，则进入步骤(11)，否则过程结束；

(11)从节点将首字符表F中第m个元素F_m设置为等于F_m+s，并返回步骤(8)。