在基於atca的設備中調度通信流量的方法及裝置的製作方法

2023-05-20 19:27:41 1

專利名稱：在基於atca的設備中調度通信流量的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，具體地說，涉及在基於高級電信計算架構(Advanced Telecom Computing Architecture，簡稱ATCA)的設備中調度通信流量的方法及裝置。
背景技術：
ATCA架構是一種用於多種電信產品的重要硬體架構。基於ATCA架構的設備(以下簡稱為ATCA設備)具有成本低和高靈活性的特點。一般地，ATCA設備可採用插槽刀片(blade)式伺服器的形式。在ATCA機架上可容納數十個「刀片」(即實現不同功能的裝置)，而在每個刀片上可運行相同或不同的應用。

圖1示出了一種典型的ATCA設備，在機架上設置有兩個控制刀片A、B、十個實時刀片C、D、 E、F、G、H、I、J、K、L和兩個交換刀片S。控制刀片用於管理ATCA設備中所有其它的刀片， 實時刀片用於處理通信流量或存儲數據，交換刀片用於將這些刀片連接在一起以與外部設備進行通信。對於每一個進入分組，控制刀片確定哪個實時刀片能夠被分配以處理該進入分組。當啟動新的應用時，需要識別能夠用於負責新應用的分組的處理的實時刀片。因此，ATCA設備需要考慮刀片的負載平衡和接入控制機制，以有效地利用所有刀片的處理能力。另外，當在一個ATCA機架上配置越來越多的應用時，如何最佳地利用ATCA 設備的容量以及如何調度和平衡來自不同應用的請求是關鍵問題。因此，需要解決的問題是如何調度和平衡從多個應用到ATCA設備的一個刀片的請求，以致整個ATCA設備具有最佳的魯棒性和容量。現有的用於通信流量調度的方法主要包括輪詢調度方法、加權輪詢調度方法和基於CPU負載的調度方法。下面對上述現有的調度方法進行簡單的說明。1.輪詢調度方法輪詢調度(Round Robin)方法是一種靜態的負載均衡算法，其在分配新的流量時並不考慮各個流量處理刀片的當前空閒容量，而只是平均地向各個流量處理刀片分配工作負載。在該方法中，流量處理刀片在一個循環周期中被順序地選擇。如果採用輪詢調度方法，則進入的分組將被一個接一個地輪流分配給每個可用的流量處理刀片。在給定的時段，每個流量處理刀片上處理的分組數量之差小於1。輪詢調度方法適用於具有相同配置的流量處理刀片和相同運行環境的系統。但是，對於ATCA設備，每個流量處理刀片是自治系統，並且在每個刀片上運行的應用可以不相同。在這種情況下，流量處理刀片是非對稱配置的，即在某些流量處理刀片上運行的應用可能比其它流量處理刀片上的應用更多，從而使這些流量處理刀片上運行的應用的模塊比其它流量處理刀片的更多。圖2示出了在具有非對稱配置的流量處理刀片的ATCA設備中使用輪詢調度方法的情形的示意圖。如圖2所示，歸屬用戶伺服器HSS應用在流量處理刀片E和F上運行， 3GPP長期演進技設備(LTE)應用在流量處理刀片K和L上運行，而歸屬位置寄存器HLR應用和移動號碼攜帶MNP應用在所有流量處理刀片上運行。在這種情況下，採用輪詢調度方法，則會出現每個流量處理刀片的資源使用不平均的情形，對於那些運行更多應用的流量處理刀片，其CPU使用率肯定比其它流量處理刀片的高(參見圖2)，這容易導致ATCA設備的擁塞和不穩定，從而使得整個ATCA設備的利用率低下。2.加權輪詢調度方法加權輪詢調度方法是輪詢調度方法的擴展。在該方法中，每個流量處理刀片被分配有一定的權值，該權值表明流量處理刀片的處理容量。權值可以預先配置或動態變化。假設Wij是在流量處理刀片i上的應用j的權值，則對於每個周期，可基於權值分配流量權利要求
1.一種在基於高級電信計算架構的設備中調度通信流量的方法，其中所述設備至少包括流量處理裝置，所述方法包括收集所述流量處理裝置的通信流量信息；基於所收集的通信流量信息，生成所述流量處理裝置在下一個時間段的流量分配規則；以及基於所生成的流量分配規則，對進入所述設備的通信流量進行調度。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述收集所述流量處理裝置的通信流量信息的步驟包括測量在所述流量處理裝置上的進入的流量和丟失的流量。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述基於所收集的通信流量信息，生成所述流量處理裝置在下一個時間段的流量分配規則的步驟包括對於在所述設備上運行的每一個應用，基於所述進入的流量和所述丟失的流量，計算該應用在所述流量處理裝置上的進入流量速率和流量丟失率；確定運行該應用的流量處理裝置中所述流量丟失率超過預定服務質量的流量處理裝置的數量；當所確定的流量處理裝置的數量為零時，使用現有的用於通信流量調度的方法計算在下一個時間段向所述流量處理裝置分配的該應用的通信流量；當所確定的流量處理裝置的數量不為零時，對於所述流量丟失率超過預定服務質量的流量處理裝置基於所述進入流量速率和所述流量丟失率，計算該應用在該流量處理裝置上的當前處理速率；基於所述當前處理速率，計算在下一個時間段該應用在該流量處理裝置上的期望流量速率；對於所述流量丟失率低於預定服務質量的流量處理裝置基於所述進入流量速率和目標流量速率，確定在下一個時間段將要處理的該應用的流量速率；基於所確定的在下一個時間段將要處理的該應用的流量速率，計算在下一個時間段該應用在該流量處理裝置上的期望流量速率；以及基於所計算的在下一個時間段該應用在所述流量處理裝置上的期望流量速率，計算在下一個時間段向所述流量處理裝置分配的該應用的通信流量。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述現有的用於通信流量調度的方法是輪詢調度方法、加權輪詢調度方法和基於CPU負載的調度方法中的任意一個。
5.根據權利要求2所述的方法，其中，在所述設備上運行單個應用；所述基於所收集的通信流量信息，生成在下一個時間段的所述流量處理裝置的流量分配規則的步驟包括基於所述進入的流量和所述丟失的流量，計算在所述流量處理裝置上的進入流量速率和流量丟失率；基於所述流量丟失率，計算在下一個時間段分配給所述流量處理裝置的通信流量的比率；以及基於所計算的比率和目標流量速率，計算在下一個時間段分配給所述流量處理裝置的期望流量速率。
6.根據權利要求2所述的方法，其中，在所述設備上運行多個應用；所述基於所收集的通信流量信息，生成所述流量處理裝置在下一個時間段的流量分配規則的步驟包括對於每一個應用，基於所述進入的流量和所述丟失的流量，計算該應用在所述流量處理裝置上的進入流量速率和流量丟失率；計算該應用的總流量速率；基於所述流量丟失率，計算在下一個時間段分配給所述流量處理裝置的通信流量的比率；以及基於所述總流量速率和所計算的比率，計算在下一個時間段分配給所述流量處理裝置的該應用的期望流量速率。
7.根據權利要求1至6任意一項所述的方法，其中，所述基於所生成的流量分配規則， 對進入所述設備的通信流量進行調度的步驟包括接收進入所述設備的通信流量；根據所述流量分配規則，確定將要處理所接收的通信流量的流量處理裝置；以及將所接收的通信流量路由到所確定的流量處理裝置。
8.一種在基於高級電信計算架構的設備中調度通信流量的裝置，其中所述設備至少包括流量處理裝置，所述裝置包括收集模塊，用於收集所述流量處理裝置的通信流量信息；流量分配規則生成模塊，用於基於所收集的通信流量信息，生成所述流量處理裝置在下一個時間段的流量分配規則；以及調度模塊，用於基於所生成的流量分配規則，對進入所述設備的通信流量進行調度。
9.根據權利要求8所述的裝置，其中，所述收集模塊包括測量單元，用於測量在所述流量處理裝置上的進入的流量和丟失的流量。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述收集模塊設置在各個流量處理裝置上。
11.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述流量分配規則生成模塊包括進入流量速率計算單元，用於對於在所述設備上運行的每一個應用，基於所述進入的流量，計算該應用在所述流量處理裝置上的進入流量速率；流量丟失率計算單元，用於基於所述進入的流量和所述丟失的流量，計算該應用在所述流量處理裝置上的流量丟失率；確定單元，用於確定運行該應用的流量處理裝置中所述流量丟失率超過預定服務質量的流量處理裝置的數量；通信流量計算單元，用於當所述確定單元所確定的流量處理裝置的數量為零時，使用現有的用於通信流量調度的方法計算在下一個時間段向所述流量處理裝置分配的該應用的通信流量；用於當所述確定單元所確定的流量處理裝置的數量不為零時，對於所述流量丟失率超過預定服務質量的流量處理裝置，基於所述進入流量速率和所述流量丟失率，計算該應用在該流量處理裝置上的當前處理速率，並基於所述當前處理速率，計算在下一個時間段該應用在該流量處理裝置上的期望流量速率，對於所述流量丟失率低於預定服務質量的流量處理裝置，基於所述進入流量速率和目標流量速率，確定在下一個時間段將要處理的該應用的流量速率，並基於所確定的在下一個時間段將要處理的該應用的流量速率， 計算在下一個時間段該應用在該流量處理裝置上的期望流量速率，以及基於所計算的在下一個時間段該應用在所述流量處理裝置上的期望流量速率，計算在下一個時間段向所述流量處理裝置分配的該應用的通信流量。
12.根據權利要求11所述的裝置，其中，所述現有的用於通信流量調度的方法是輪詢調度方法、加權輪詢調度方法和基於CPU負載的調度方法中的任意一個。
13.根據權利要求9所述的裝置，其中，在所述設備上運行單個應用； 所述流量分配規則生成模塊包括進入流量速率計算單元，用於基於所述進入的流量，計算在所述流量處理裝置上的進入流量速率；流量丟失率計算單元，用於基於所述進入的流量和所述丟失的流量，計算在所述流量處理裝置上的流量丟失率；比率計算單元，用於基於所述流量丟失率，計算在下一個時間段分配給所述流量處理裝置的通信流量的比率；以及期望流量速率計算單元，用於基於所計算的比率和目標流量速率，計算在下一個時間段分配給所述流量處理裝置的期望流量速率。
14.根據權利要求9所述的裝置，其中，在所述設備上運行多個應用； 所述流量分配規則生成模塊包括進入流量速率計算單元，用於對於每一個應用，基於所述進入的流量，計算該應用在所述流量處理裝置上的進入流量速率；流量丟失率計算單元，用於基於所述進入的流量和所述丟失的流量，計算該應用在所述流量處理裝置上的流量丟失率；總流量速率計算單元，用於計算該應用的總流量速率；比率計算單元，用於基於所述流量丟失率，計算在下一個時間段分配給所述流量處理裝置的通信流量的比率；以及期望流量速率計算單元，用於基於所述總流量速率和所計算的比率，計算在下一個時間段分配給所述流量處理裝置的該應用的期望流量速率。
15.根據權利要求8至14任意一項所述的裝置，其中，所述調度模塊包括 接收單元，用於接收進入所述設備的通信流量；流量處理裝置確定單元，用於根據所述流量分配規則，確定將要處理所接收的通信流量的流量處理裝置；以及路由單元，用於將所接收的通信流量路由到所確定的流量處理裝置。
全文摘要
本發明提供了一種在基於高級電信計算架構的設備中調度通信流量的方法以及相應的裝置。在該方法中，收集所述設備中的流量處理裝置的通信流量信息，基於所收集的通信流量信息，生成所述流量處理裝置在下一個時間段的流量分配規則，以及基於所生成的流量分配規則，對進入所述設備的通信流量進行調度。本發明的方法考慮到整個設備的服務質量和籤約容量，並考慮到流量處理裝置的動態處理能力和運行環境，通過自適應地調整通信流量的分配，能夠很好地平衡具有非對稱的多應用配置的設備中各個流量處理裝置的負載，從而確保整個設備的服務質量。
文檔編號H04L12/56GK102420741SQ20101050324
公開日2012年4月18日 申請日期2010年9月28日 優先權日2010年9月28日
發明者劉強, 劉芳, 煙東, 王斌, 遲彩霞 申請人:朗訊科技投資有限公司