基於環境感知的數據傳輸方法及裝置製造方法
2023-06-01 17:20:06 2
基於環境感知的數據傳輸方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種基於環境感知的數據傳輸方法及裝置，其中的方法包括根據系統所處的流量環境將系統狀態進行分類，並監控分類後的各類系統狀態在進行數據傳輸時的狀態變化，根據各類系統狀態的狀態變化確定對應的緩存調節行為；根據模擬系統狀態所獲得的系統在每一種狀態下的緩存調節行為，確定當前實際運行的系統狀態所對應的緩存調節行為，根據與當前實際運行的系統狀態對應的緩存調節行為，對當前實際運行的系統狀態下的緩存進行調節。利用上述發明能夠在系統各項資源受到外部設備數據傳輸影響最小的同時，使外部設備數據傳輸效率達到最高。
【專利說明】基於環境感知的數據傳輸方法及裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及網絡通訊【技術領域】，更為具體地，涉及一種基於環境感知的數據傳輸 方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 目前，對於外部設備傳輸數據的高效算法有很多，其中，對環境具有自適應功能的 主要是緩存調度算法，這類算法主要考慮在現有資源條件下，儘可能高效快速地將數據在 外部設備與主機之間進行傳輸，而忽略數據傳輸過程對主機關鍵性能的影響，例如，當主機 插上USB等傳輸設備進行數據傳輸時，會不可避免地導致系統響應速度變慢。
[0003] 從計算機系統性能的角度考慮，當系統插上USB設備進行大量數據傳輸時，系統 的資源尤其是緩存將被大量地佔用。目前的緩存調度算法，通常都是通過對當前系統狀態 進行評估來調節系統的緩存分配。這類方法對於比較穩定的運行環境還是有效果的，但是 對於外部環境瞬息萬變的網絡安全設備來說，其調節效率由於受到瞬時數據流量等因素影 響大大降低；因為，這類方法主要是在外部環境變化時對系統進行調節，由於系統外部環境 是快速變化的，使得剛調節好的策略還沒來得及使用，外部環境再次發生變化。所以，目前 的緩存調度算法在網絡安全產品的外部設備進行數據大量傳輸時存在以下兩個問題：
[0004] (1)響應的延遲。緩存調度算法只是針對當前系統狀態進行調節，該調節適用於此 刻場景卻未必適用於下一刻的場景，而隨時變化的外部環境會使得這種調節機制不能及時 地適應瞬時多變的外部環境。圖1示出了基於緩存調度算法進行數據傳輸的系統調節延遲 結構。如圖1所示，在外部環境不斷變化的過程中，主機接收到的反饋信息為環境狀態A，該 狀態下的調節在返回時，當前環境狀態已經從A變化到D，針對環境狀態A所做的調節已經 不適於當前環境狀態D。
[0005] (2)狹義的局部最優化。通常的緩存調度算法都是針對如何高效地利用系統緩存 來進行緩存調度，而對外部設備利用大量緩存的情況，通常的緩存調度算法缺少對主設備 與外部設備之間緩存利用的調節，這種方式往往會導致緩存佔用的失衡，無法保證主設備 的主要功能不受外部設備傳輸數據的影響，例如，某些時刻會話不能成功建立。圖2示出了 基於緩存調度算法進行數據傳輸的緩存佔用失衡結構。如圖2所示，在外部設備數據傳輸 過程中，隨著進程的不斷增加，外設緩存、空閒緩存和進程佔用的比例明顯失衡，進而無法 保證主設備的主要功能不受外部設備傳輸數據的影響。
【發明內容】
[0006] 鑑於上述問題，本發明的目的是提供一種基於環境感知的數據傳輸方法及裝置， 以解決現有緩存調度算法在外部設備傳輸大量數據時，出現的系統調節延遲及緩存佔用失 衡等問題。
[0007] 根據本發明的一個方面，提供了一種基於環境感知的數據傳輸方法，包括通過模 擬系統狀態獲得系統在每一種狀態下的緩存調節行為；具體包括：根據系統所處的流量環 境將系統狀態進行分類，並監控分類後的各類系統狀態在進行數據傳輸時的狀態變化，根 據各類系統狀態的狀態變化確定對應的緩存調節行為；根據模擬系統狀態所獲得的系統在 每一種狀態下的緩存調節行為，確定與當前實際運行的系統狀態所對應的緩存調節行為， 根據與當前實際運行的系統狀態對應的緩存調節行為，對當前實際運行的系統狀態下的緩 存進行調節。
[0008] 其中，在監控分類後的各系統狀態在進行數據傳輸時的狀態變化的過程中，監控 各類系統狀態下的日誌存儲空間、會話、策略、CPU用戶態與內核態的佔用情況、在線用戶與 實時流量和內存信息。
[0009] 其中，還包括根據當前實際運行的系統狀態及實時的數據流量，對當前實際運行 的系統狀態的下一狀態進行預測，並根據與預測的系統狀態對應的緩存調節行為，對預測 的系統狀態下的緩存進行調節。
[0010] 其中，在對當前實際運行的系統狀態的下一狀態進行預測的過程中，計算預測的 系統狀態與實際運行的系統狀態的誤差，根據對誤差的變化趨勢進行評價，調節預測函數； 其中，
[0011] 預測函數為：
[0012]
【權利要求】
1. 一種基於環境感知的數據傳輸方法，包括： 通過模擬系統狀態獲得系統在每一種狀態下的緩存調節行為；具體包括：根據系統所 處的流量環境將系統狀態進行分類，並監控分類後的各類系統狀態在進行數據傳輸時的狀 態變化，根據所述各類系統狀態的狀態變化確定對應的緩存調節行為； 根據模擬系統狀態所獲得的系統在每一種狀態下的緩存調節行為，確定與當前實際運 行的系統狀態所對應的緩存調節行為，根據與所述當前實際運行的系統狀態對應的緩存調 節行為，對所述當前實際運行的系統狀態下的緩存進行調節。
2. 如權利要求1所述的基於環境感知的數據傳輸方法，其中，在監控分類後的各系統 狀態在進行數據傳輸時的狀態變化的過程中， 監控所述各類系統狀態下的日誌存儲空間、會話、策略、CPU用戶態與內核態的佔用情 況、在線用戶與實時流量和內存信息。
3. 如權利要求1所述的基於環境感知的數據傳輸方法，還包括： 根據所述當前實際運行的系統狀態及實時的數據流量，對所述當前實際運行的系統狀 態的下一狀態進行預測，並根據與所述預測的系統狀態對應的緩存調節行為，對所述預測 的系統狀態下的緩存進行調節。
4. 如權利要求3所述的基於環境感知的數據傳輸方法，其中，在對所述當前實際運行 的系統狀態的下一狀態進行預測的過程中， 計算預測的系統狀態與所述實際運行的系統狀態的誤差，根據對所述誤差的變化趨勢 進行評價，調節預測函數；其中， 所述預測函數為：
其中，P(Ylx)表示當前系統狀態為X而下一狀態為Y的條件概率，P(I Ix-Yl I)表示不 同狀態之間進行跳轉受狀態之間距離影響的概率因子，Xi表示當前系統狀態參數，Zi表示 當前系統流量參數，N表示當前系統狀態參數的個數，M表示流量參數的個數，1^表示當前 系統狀態參數的調節因子，△ Ii為當前系統狀態參數的反饋調節因子，1%為流量參數的調 節因子，為流量參數的反饋調節因子。
5. 如權利要求3所述的基於環境感知的數據傳輸方法，還包括： 根據所述緩存調節行為的調節結果，對通過所述緩存調節行為調節後的系統狀態下的 緩存進行微調節；以及， 根據預測獲取的所述當前實際運行的系統狀態的下一狀態，對所述當前實際運行的系 統狀態下的緩存進行微調節。
6. 如權利要求1所述的基於環境感知的數據傳輸方法，其中， 所述調節行為包括調節系統的讀緩存、寫緩存以及每個緩存頁的大小。
7. -種基於環境感知的數據傳輸裝置，包括： 調節行為確定單元，用於通過模擬系統狀態獲得系統在每一種狀態下的緩存調節行 為；具體包括：根據系統所處的流量環境將系統狀態進行分類，並監控分類後的各類系統 狀態在進行數據傳輸時的狀態變化，根據所述各類系統狀態的狀態變化確定對應的緩存調 節行為； 緩存調節單元，用於根據模擬系統狀態所獲得的系統在每一種狀態下的緩存調節行 為，確定與當前實際運行的系統狀態所對應的緩存調節行為，根據與所述當前實際運行的 系統狀態對應的緩存調節行為，對所述當前實際運行的系統狀態下的緩存進行調節。
8. 如權利要求7所述的基於環境感知的數據傳輸裝置，其中，所述調節行為確定單元 在監控分類後的各系統狀態在進行數據傳輸時的狀態變化的過程中， 監控所述系統狀態下的日誌存儲空間、會話、策略、CPU用戶態與內核態的佔用情況、在 線用戶與實時流量和內存信息。
9. 如權利要求7所述的基於環境感知的數據傳輸裝置，還包括： 系統狀態預測單元，用於根據所述當前實際運行的系統狀態及實時的數據流量，對所 述當前實際運行的系統狀態的下一狀態進行預測，並根據與所述預測的系統狀態對應的緩 存調節行為，對所述預測的系統狀態下的緩存進行調節。
10. 如權利要求9所述的基於環境感知的數據傳輸裝置，所述系統狀態預測單元在對 所述當前實際運行的系統狀態的下一狀態進行預測的過程中， 計算預測的系統狀態與所述實際運行的系統狀態的誤差，根據對所述誤差的變化趨勢 進行評價，調節預測函數；其中， 所述預測函數為：
其中，P(YlX)表示當前系統狀態為X而下一狀態為Y的條件概率，P(I |Χ-Υ| I)表示不 同狀態之間進行跳轉受狀態之間距離影響的概率因子，Xi表示當前系統狀態參數，Zi表示 當前系統流量參數，N表示當前系統狀態參數的個數，M表示流量參數的個數，1^表示當前 系統狀態參數的調節因子，△ Ii為當前系統狀態參數的反饋調節因子，1%為流量參數的調 節因子，為流量參數的反饋調節因子。
11. 如權利要求9所述的基於環境感知的數據傳輸裝置，還包括： 微調節單元，用於根據在所述緩存調節單元中獲取的緩存調節結果，對通過所述緩存 調節行為調節後的系統狀態下的緩存進行微調節；以及， 根據所述系統預測單元獲取的所述當前實際運行的系統狀態的下一狀態，對所述當前 實際運行的系統狀態下的緩存進行微調節。
12. 如權利要求7所述的基於環境感知的數據傳輸裝置，其中， 所述調節行為包括調節系統的讀緩存、寫緩存以及每個緩存頁的大小。
【文檔編號】H04L29/08GK104378420SQ201410637271
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】吳子章, 劉申, 於闖 申請人:東軟集團股份有限公司