Flask上下文管理

主要内容

  • 1. Flask 请求上下文管理
  • 2. Flask 应用上下文管理

1. Flask请求上下文管理

1.1 Flask请求上文

  • 当请求进来时,app(), Flask实例化对象app执行__call__
        def __call__(self, environ, start_response):
            """The WSGI server calls the Flask application object as the
            WSGI application. This calls :meth:`wsgi_app` which can be
            wrapped to applying middleware."""
            return self.wsgi_app(environ, start_response)
  • 执行wsgi_app  得到 一个 RequestContext的对象 ctx (封装了request以及session)
    ctx = self.request_context(environ)
    class RequestContext(object):
        #此时的self是RequestContext对象 -->ctx 中封装了request/session
        def __init__(self, app, environ, request=None):
            self.app = app      #app = Flask对象
            if request is None:
                #请求的原始信息通过request_class后此时request已经存在,request.methods等
                request = app.request_class(environ)
            self.request = request
            self.url_adapter = app.create_url_adapter(self.request)
            self.flashes = None
            self.session = None
  • ctx 执行 ctx.push(): 
    ctx = self.request_context(environ)
            error = None
            try:
                try:
                    ctx.push()
                    response = self.full_dispatch_request()
                except Exception as e:
                    error = e
                    response = self.handle_exception(e)
  • RequestContext对象的push方法 
        def push(self):
            # _request_ctx_stack = LocalStack()一个LocalStack对象
            # _request_ctx_stack._local = LocalStack()._loacl = {"__storage__":{},"__ident_func__":get_ident}
            top = _request_ctx_stack.top
            #top =None
            if top is not None and top.preserved:
                top.pop(top._preserved_exc)

    _request_ctx_stack是一个LocalStack对象 ,LocalStack()._local是一个Local对象 即Local()

    class LocalStack(object):
        def __init__(self):
            self._local = Local()
            #self._loacl = {"__storage__":{},"__ident_func__":get_ident}

    Local对象经过初始化得到的字典值

    class Local(object):
        #限定当前只能由两个属性值
        __slots__ = ('__storage__', '__ident_func__')
    
        def __init__(self):
            object.__setattr__(self, '__storage__', {})
            object.__setattr__(self, '__ident_func__', get_ident)
    
            # {"__storage__":{},"__ident_func__":get_ident}  #此时get_dient 是个没有执行的函数,内存地址

    _request_ctx_stack中top方法,返回None

        @property
        def top(self):
            """The topmost item on the stack.  If the stack is empty,
            `None` is returned.
            """
            try:
                # self._local 即Local对象调用__getattr__方法
                #在下文时候Local对象{"__storage__":{8080:{stack:rv=[ctx->request/session]}},"__ident_func__":get_ident}
                # [ctx->request/session]
                return self._local.stack[-1]
                #得到ctx对象
            except (AttributeError, IndexError):
                return None

    _request_ctx_stack 对象执行push方法

            #当前的self为ctx
            _request_ctx_stack.push(self)
        def push(self, obj):
            #此时的self是LocalStack对象, obj为ctx
            """Pushes a new item to the stack"""
            # self._local = {"__storage__":{},"__ident_func__":get_ident}
            #找不到返回值是None
            rv = getattr(self._local, 'stack', None)
            if rv is None:
                #由于.stack后面有等号,执行的时候Local()对象的__setattr__方法
                #实际上是地址的赋值,此时stack和rv都指向空列表
                self._local.stack = rv = []
                #{"__storage__":{8080:{stack:rv=[]}},"__ident_func__":get_ident}
            rv.append(obj)
            # {"__storage__":{8080:{stack:rv=[ctx->request/session]}},"__ident_func__":get_ident}
            # 应用上下文时候{"__storage__":{8080:{stack:rv=[app_ctx->(app/g)]}},"__ident_func__":get_ident}
            return rv
            #rv=[ctx->request/session]
        def __setattr__(self, name, value):
            #name=stack   value=rv=[]
            #self是Local对象 {"__storage__":{},"__ident_func__":get_ident}
            ident = self.__ident_func__() #执行get_ident函数获取当前线程id 8080
            storage = self.__storage__  #storge ={8080:{stack:rv=[]}}
            try:
                storage[ident][name] = value
            except KeyError:
                storage[ident] = {name: value}   #storage={}
    
             # {"__storage__":{8080:{stack:rv=[]}},"__ident_func__":get_ident}
  • 执行完push方法 请求上文结束:
    #当请求进来,第一件事就是要把当前这个请求在我服务器上的线程开辟一个空间(线程对应的空间,必须含有stack对应一个列表存放ctx(request/session)
    # {"__storage__":{8080:{stack:rv=[ctx->request/session]}},"__ident_func__":get_ident}

1.2 Flask请求下文

  • 导入request开始使用,在request中
    #此时request是一个函数包裹一个偏函数   LocalProxy()是一个代理
    #当前的request是一个LocalProxy()  request.method  执行__getattr__方法
    request = LocalProxy(
        partial(_lookup_req_object, 'request')   #return request对象
    )
  • 在偏函数中 将request传入到 _lookup_req_object中: 此时得到一个request对象
    def _lookup_req_object(name):
        # _request_ctx_stack是LocalStack对象
        top = _request_ctx_stack.top
        #下文[ctx->request/session]
        if top is None:
            raise RuntimeError(_request_ctx_err_msg)
        #此时的name是request,从ctx对象中找出request对象
        return getattr(top, name)
        @property
        def top(self):
            """The topmost item on the stack.  If the stack is empty,
            `None` is returned.
            """
            try:
                # self._local 即Local对象调用__getattr__方法
                #在下文时候Local对象{"__storage__":{8080:{stack:rv=[ctx->request/session]}},"__ident_func__":get_ident}
                # [ctx->request/session]
                return self._local.stack[-1]
                #得到ctx对象
            except (AttributeError, IndexError):
                return None

    此时的top不是None已经存在值

  • partial(_lookup_req_object, 'request') 这一层执行完得到一个reauest对象,将偏函数传入到LocalProxy中

    @implements_bool
    class LocalProxy(object):
        __slots__ = ('__local', '__dict__', '__name__', '__wrapped__')
    
        def __init__(self, local, name=None):
            #local是request偏函数
            object.__setattr__(self, '_LocalProxy__local', local)   #__local = request偏函数
            object.__setattr__(self, '__name__', name)
            #当前偏函数可以执行而且判断loacl中是否有 __release_local__  ==>这句话成立
            if callable(local) and not hasattr(local, '__release_local__'):
                # "local" is a callable that is not an instance of Local or
                # LocalManager: mark it as a wrapped function.
                object.__setattr__(self, '__wrapped__', local)  #__warpped__还是local偏函数
  • 当前的request是一个LocalProxy() request.method 执行LocalProxy中的__getattr__方法

        def __getattr__(self, name): # name是method(举例)
            if name == '__members__':
                return dir(self._get_current_object())
            #此时self._get_current_object()是经过_local 执行后得到的request对象,从request对象中去取出method
            return getattr(self._get_current_object(), name)
        def _get_current_object(self):
            #self._local是偏函数
            if not hasattr(self.__local, '__release_local__'):
                #执行偏函数,返回request对象
                return self.__local()
            try:
                return getattr(self.__local, self.__name__)
            except AttributeError:
                raise RuntimeError('no object bound to %s' % self.__name__

 

2. Flask 应用上下文管理

  • 执行wsgi_app方法
       #ctx为一个RequestContext的对象,参数为environ
            ctx = self.request_context(environ)
            error = None
            try:
                try:
                    ctx.push()
                    response = self.full_dispatch_request()
                except Exception as e:
                    error = e
                    response = self.handle_exception(e)
  • 执行push方法,_app_ctx_stack 同样是LocalStck对象,初始化时候top为None
        def push(self):
            app_ctx = _app_ctx_stack.top
            #app_ctx = None
            if app_ctx is None or app_ctx.app != self.app:
                app_ctx = self.app.app_context()   #app_context是AppContext对象  与RequestContenx一样,知识序列化出app和g
                app_ctx.push()
                # 应用上文时候{"__storage__":{8080:{stack:rv=[app_ctx->(app/g)]}},"__ident_func__":get_ident}
                self._implicit_app_ctx_stack.append(app_ctx)
            else:
                self._implicit_app_ctx_stack.append(None)

    执行app_ctx.push  进而 _app_ctx_stack.push

       def push(self):
            """Binds the app context to the current context."""
            self._refcnt += 1
            if hasattr(sys, 'exc_clear'):
                sys.exc_clear()
                #将AppContext存在LocalStack对象中
            _app_ctx_stack.push(self)
            appcontext_pushed.send(self.app)
        def push(self, obj):
            #此时的self是LocalStack对象, obj为ctx
            """Pushes a new item to the stack"""
            # self._local = {"__storage__":{},"__ident_func__":get_ident}
            #找不到返回值是None
            rv = getattr(self._local, 'stack', None)
            if rv is None:
                #由于.stack后面有等号,执行的时候Local()对象的__setattr__方法
                #实际上是地址的赋值,此时stack和rv都指向改空列表
                self._local.stack = rv = []
                #{"__storage__":{8080:{stack:rv=[]}},"__ident_func__":get_ident}
            rv.append(obj)
            # {"__storage__":{8080:{stack:rv=[ctx->request/session]}},"__ident_func__":get_ident}
            # 应用上下文时候{"__storage__":{8080:{stack:rv=[app_ctx->(app/g)]}},"__ident_func__":get_ident}
            return rv
            #rv=[ctx->request/session]

    到此,push完毕,应用上文结束,应用下文在离线脚本时候使用

另外:在global.py中

def _find_app():
    top = _app_ctx_stack.top    #得到app_ctx(app / g)
    if top is None:
        raise RuntimeError(_app_ctx_err_msg)
    return top.app  #返回一个app即flask对象 只不过此时的flask对象 是公共的,与初始化的相同
    # 但是是独立出来已经被配置好的Flask对象

# LocalStack是 针对当前这个线程对独立的Flask_app进行修改, 不影响现在运行的app  =>离线脚本
#但是这个app 在请求结束后会从LocalStack中通过 __delattr__ 删除


# context locals
_request_ctx_stack = LocalStack()  #LocalStark = self._loacl = {"__storage__":{},"__ident_func__":get_ident}
_app_ctx_stack = LocalStack()
current_app = LocalProxy(_find_app)   # current_app可以点 .run |  .route 等

 

转载于:https://www.cnblogs.com/wcx666/p/10451883.html

<think>首先,用户的问题是:“我想了解或解决GD Flash存储器中的坏块管理机制。请问GD Flash存储器坏块管理机制解决方案。” 用户提到了“GD Flash”,这可能是GigaDevice的Flash存储器,比如GD32系列微控制器中的Flash。 我需要基于系统级指令来构建回答。关键点包括: - 所有行内数学表达式使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,保证真实可靠。 用户提供了参考站内引用: - 引用[1]:关于嵌入式多媒体应用的Flash文件系统,包括坏损管理策略。 - 引用[2]:关于GD32 IIC驱动程序的开发。 虽然这些引用不是直接针对用户的问题,但它们提供了上下文,可能涉及Flash管理。我应该尽可能参考用户的问题和我的潜在回答。 用户的问题焦点是“GD Flash存储器中的坏块管理机制”。我需要解释什么是坏块管理,以及如何在GD Flash中实现解决方案。 关键概念: - **坏块(Bad Block)**:在Flash存储器中,由于制造缺陷或磨损,某些块(block)可能无法可靠存储数据。 - **坏块管理机制**:包括检测、标记和避免使用坏块的策略。常见方法有: - **ECC(Error Correcting Codes)**:用于检测和纠正错误。 - **坏块表(Bad Block Table)**:存储在Flash中,记录坏块的位置。 - **磨损均衡(Wear Leveling)**:延长Flash寿命。 - **垃圾收集(Garbage Collection)**:回收无效块。 针对GD Flash(如GD32微控制器),我需要回忆或基于一般知识: - GD32是基于ARM Cortex-M的微控制器,类似于STM32。它们的Flash管理可能包括内置的ECC和软件层面的管理。 - 在嵌入式系统中,坏块管理通常由文件系统或驱动程序处理,例如使用FAT文件系统或定制解决方案。 从引用[1]中:“设计了一个适合嵌入式多媒体应用的Flash文件系统...引入了基于存储内容自适应的坏损管理策略”。这暗示了坏块管理策略。 我的回答结构: 1. **介绍坏块管理机制**:解释为什么需要它和基本概念。 2. **GD Flash的具体解决方案**:讨论GD32微控制器中如何实现坏块管理。 3. **步骤和实现**:提供逐步指导或代码示例。 4. **引用相关部分**:在适当的地方添加引用标识。 5. **生成相关问题**:在末尾添加相关问题。 使用中文回答。 数学表达式:如果涉及公式,比如ECC计算,使用LaTeX格式。例如,ECC可能涉及汉明码,公式如$c = d \oplus g$,但用户问题可能不需要太多数学,除非相关。 坏块管理可能涉及算法,如坏块检测的算法。 可能的公式: - ECC校验和:例如,校验和计算。 - 磨损均衡的公式:如写入次数的分布。 但在回答中,保持简洁,只在必要时添加。 代码示例:如果提供代码,使用代码块格式,如示例中的Python代码。但用户问题是关于Flash存储器的,可能用C语言。 回答结构: - 开头:直接回应用户问题。 - 主体: - 解释坏块管理机制。 - 讨论GD Flash的具体实现。 - 基于引用[1],讨论文件系统层面的管理。 - 提供解决方案步骤。 - 结尾:生成相关问题。 添加引用标识:例如,在讨论文件系统策略时,添加[^1]。 生成相关问题:在末尾,像示例一样,添加“§§相关问题§§”部分。 确保真实可靠:基于我对嵌入式系统的知识。如果我不确定,避免猜测,但可以基于常见实践。 现在,构建回答。</think>### GD Flash存储器坏块管理机制解决方案 GD Flash存储器(如GigaDevice的GD32系列微控制器中的嵌入式Flash)在嵌入式系统中广泛应用,但由于制造缺陷或长期使用导致的磨损,部分存储块可能失效(称为“坏块”)。坏块管理机制是确保数据可靠性和延长Flash寿命的关键技术。本回答将逐步解释坏块管理的原理、GD Flash的具体解决方案,以及实现步骤。回答基于嵌入式系统的最佳实践和相关引用内容,确保真实可靠。 #### 1. **坏块管理机制的基本原理** 坏块管理机制主要包括坏块检测、标记和隔离三个核心环节: - **坏块检测**:通过硬件ECC(Error Correcting Codes)或软件校验和实现。例如,ECC算法(如汉明码)能检测并纠正单比特错误。检测公式可表示为: $$ s = \oplus_{i=1}^{n} d_i $$ 其中,$d_i$ 是数据位,$s$ 是校验和,用于识别错误[^1]。 - **坏块标记**:检测到坏块后,系统在Flash的特定区域(如保留块)存储一个“坏块表”(Bad Block Table),记录坏块地址。例如,地址0x0800FF00可能存储一个表项,标记坏块位置。 - **坏块隔离**:文件系统或驱动程序在读写操作时跳过坏块,使用备用块(Spare Block)替代。这结合了磨损均衡(Wear Leveling)策略,确保写入操作均匀分布,延长Flash寿命。磨损均衡的优化目标是最小化最大写入次数: $$ \min \max(w_i) \quad \text{for} \quad i = 1,2,\dots,N $$ 其中,$w_i$ 是块$i$的写入次数,$N$是总块数[^1]。 坏块管理在GD Flash中通常由硬件ECC和软件层协同实现。硬件提供基础错误检测,而软件(如文件系统或驱动程序)处理高级管理策略。 #### 2. **GD Flash的具体解决方案** GD Flash(如GD32微控制器)的坏块管理机制依赖于内置硬件特性和外部软件设计: - **硬件层面**:GD32 Flash内置ECC单元,可自动检测单比特错误并纠正,但无法处理多比特错误或坏块。ECC操作在读写时触发,错误信息通过寄存器(如Flash状态寄存器)报告。 - **软件层面**:通过文件系统或定制驱动程序实现坏块管理。参考引用[1],嵌入式文件系统(如为多媒体应用设计的Flash文件系统)采用“基于存储内容自适应的坏损管理策略”。这包括: - **坏块表管理**:系统启动时读取坏块表(存储在Flash保留区),并在运行时动态更新。表结构简单,例如一个数组存储坏块地址。 - **自动坏块处理**:在写操作中,如果ECC检测到错误,驱动程序标记该块为坏块,并将数据重定向到备用块。读操作时,如果发现坏块,则从备用块恢复数据。 - **磨损均衡集成**:结合垃圾收集(Garbage Collection)机制,定期整理数据,避免频繁写入同一块,减少坏块产生概率[^1]。 这种方案在GD32开发中常见,通过GD32的标准外设库(如GD32F4xx系列)实现。驱动程序的设计原则强调可靠性和低资源消耗(参考引用[2]),例如使用DMA(Direct Memory Access)减少CPU开销。 #### 3. **实现坏块管理的步骤** 以下是基于GD32微控制器的坏块管理实现步骤。假设使用C语言和GD32标准外设库,代码示例基于GD32F30x系列。实现前,确保熟悉GD32的Flash编程手册。 ##### 步骤1: 初始化坏块表 - 在Flash保留区(如最后一个扇区)定义坏块表结构。表项包括坏块地址和状态。 - 上电时,从Flash读取坏块表到RAM,用于运行时查询。 ```c #include "gd32f30x.h" #define BAD_BLOCK_TABLE_ADDR 0x080FF000 // 坏块表存储地址 typedef struct { uint32_t block_address; // 块地址 uint8_t status; // 状态:0=好块, 1=坏块 } BadBlockEntry; BadBlockEntry bad_block_table[64]; // 假设最多64个坏块 void init_bad_block_table(void) { // 从Flash读取坏块表到RAM uint32_t *src = (uint32_t*)BAD_BLOCK_TABLE_ADDR; for (int i = 0; i < 64; i++) { bad_block_table[i].block_address = *src++; bad_block_table[i].status = *src++; } } ``` ##### 步骤2: 坏块检测与标记 - 在写操作中,使用ECC检测错误。如果写失败(返回错误标志),则标记为坏块。 - 更新坏块表,并写入Flash保留区。 ```c void write_to_flash(uint32_t address, uint32_t *data, uint32_t size) { fmc_unlock(); // 解锁Flash for (uint32_t i = 0; i < size; i++) { // 尝试写入数据 fmc_program_word(address + i*4, data[i]); // 检查ECC错误 if (fmc_flag_get(FMC_FLAG_PGERR) || fmc_flag_get(FMC_FLAG_WPERR)) { // 检测到错误,标记为坏块 mark_bad_block(address); fmc_flag_clear(FMC_FLAG_PGERR | FMC_FLAG_WPERR); // 重定向到备用块(假设备用块地址从0x08100000开始) address = 0x08100000 + (i * 4); fmc_program_word(address, data[i]); } } fmc_lock(); // 锁定Flash } void mark_bad_block(uint32_t block_addr) { // 在坏块表中添加新项 for (int i = 0; i < 64; i++) { if (bad_block_table[i].status == 0) { bad_block_table[i].block_address = block_addr; bad_block_table[i].status = 1; break; } } // 将更新后的表写回Flash fmc_unlock(); fmc_page_erase(BAD_BLOCK_TABLE_ADDR); for (int i = 0; i < 64; i++) { fmc_program_word(BAD_BLOCK_TABLE_ADDR + i*8, bad_block_table[i].block_address); fmc_program_word(BAD_BLOCK_TABLE_ADDR + i*8 + 4, bad_block_table[i].status); } fmc_lock(); } ``` ##### 步骤3: 集成磨损均衡 - 在文件系统层(如使用FATFS或定制文件系统),实现磨损均衡算法。例如,使用循环写入策略分散写入操作。 - 参考引用[1]的“基于存储内容自适应的坏损管理策略”,根据数据类型(如多媒体文件)动态调整坏块处理阈值,减少额外资源消耗[^1]。 ```c // 简化的磨损均衡示例 uint32_t current_block = 0x08000000; uint32_t spare_blocks[] = {0x08100000, 0x08200000}; // 备用块池 void wear_leveling_write(uint32_t *data) { // 检查当前块是否坏块 if (is_bad_block(current_block)) { // 切换到备用块 current_block = spare_blocks[0]; spare_blocks[0] = spare_blocks[1]; // 更新池 } write_to_flash(current_block, data, 1024); // 写入数据 current_block += 0x1000; // 移动到下一块 } ``` ##### 注意事项 - **可靠性**:定期校验坏块表(如通过CRC校验),防止表本身损坏。在GD32中,可使用硬件CRC模块。 - **资源优化**:坏块管理会增加Flash写入次数,因此设计时应最小化额外开销(参考引用[1]的嵌入式多媒体应用优化)[^1]。 - **调试**:使用日志记录坏块事件,便于故障排除(参考引用[2]的IIC驱动程序方法论)[^2]。 - **测试**:在实际硬件上模拟坏块(如人为写入错误数据),验证管理机制。 #### 4. **最佳实践与常见问题** - **最佳实践**: - 在系统设计早期集成坏块管理,避免后期数据丢失。 - 使用GD32的Flash保护功能(写保护位)防止意外修改坏块表。 - 结合引用[1]的自适应策略,针对高写入频率的应用(如日志存储)调整管理参数[^1]。 - **常见问题**: - 问题:坏块表损坏怎么办? 解决方案:添加冗余备份(如双副本坏块表),并在启动时校验。 - 问题:如何减少坏块产生? 解决方案:优化写入频率,使用磨损均衡算法,确保写入分布均匀。 通过以上方案,GD Flash的坏块管理能显著提升系统可靠性。实际实现时,请参考GD32官方文档和示例代码(如GD32F30x标准外设库)。
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