CN100499389C - 一种主备单板之间传输数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主备单板之间传输数据的方法，包括以下步骤：预先设置速率门限初始值，当需要传输数据时，主用单板向备用单板发送包括源文件属性信息的控制消息；备用单板接收到该控制消息后创建相应的目录和目标文件，并向主用单板发送响应消息；主用单板收到响应消息后，通知FTP组件开始传输数据；FTP组件将源文件划分成多个block，并依次向备用单板传输数据块；在传输非首个数据块时，传输速率调整模块判断当前传输速率是否大于当前速率门限，是则通过延时方式控制传输速率，然后传输下一个数据块；否则直接传输下一个数据块。本发明进一步根据CPU占有率情况调整速率门限。本发明有效地利用了系统资源进行数据传输，并且提高了对传输过程控制的实时。

Description

一种主备单板之间传输数据的方法

技术领域

本发明涉及通信设备领域，特别是一种主备单板之间传输数据的方法。

背景技术

在通信网络中，为了提高基站设备系统运行的可靠性，对于基站设备系统中的关键单板采用冗余备份的方式来实现，即对于关键控制板使用两块在硬件上做成一致的单板，实际运行时只有一块单板作为主用单板工作，对外提供功能和接口，而另外一块单板作为备用单板不对外提供功能和接口。只有在需要时，比如主用单板发生故障时，两块单板的主备状态发生变化，原主用单板降为备用单板，原备用单板升为主用单板并取代原主用单板向外提供功能和接口，这个过程称为主备倒换。

为了使得在主备倒换后新主用单板能够实现原主用单板的功能，这两块单板正常运行所依赖的一些内存数据和重要的配置文件等需要在两块单板之间进行主备备份，即将原主用单板上的数据完整正确地传送到备用单板上相同的目录体系中，以便于主备倒换后新主用单板上的软件可以直接使用相同属性的数据。

现有单板上的软件模块中具有文件传输软件模块，可以支持在主用单板和备用单板之间进行数据传输。该文件传输软件模块通过两块单板的消息接口来实现数据的传输，如图1所示，其实现的流程如下：

步骤101、设定文件传输软件模块传递消息的格式。

在现有技术中，文件传输软件模块利用消息端口传递数据需要将一个完整的文件数据流分成多个帧来传递，并在每个文件前面加上由该文件的控制信息组成的控制消息帧，控制信息包括该文件的名称、大小、在主用单板上存放的目录等内容。

步骤102、在需要传输数据的时候，主用单板上的文件传输软件模块从主用单板读取所需要传输的文件，即源文件，然后按照步骤101中所述的格式要求将这些文件组成数据消息帧，并且在每个文件的数据信息前加上相应的控制信息，例如：第1帧消息是控制信息，第2、3、4帧消息是数据信息，第5帧是控制信息，第6、7、8、9、10帧是数据信息，其中第2、3、4帧是一个文件分成的三个数据消息帧，第1帧是它们的控制信息；第6、7、8、9、10帧是另一个文件分成的数据消息帧，第5帧是它们的控制信息。这些数据消息帧和控制消息帧组成传输时的消息帧。

步骤103、利用两块单板提供的消息接口，主用单板上的文件传输软件模块将步骤102中组成的消息帧顺序地发送给备用单板的文件传输软件模块，即从第一帧开始，按照顺序，一帧一帧地将上面组成的消息帧发送给备用单板。

步骤104、备用单板上的文件传输软件模块接收到从主用单板发送来的消息帧后，按照步骤101中已经设定的格式进行消息解帧，解出控制消息和文件数据，并根据控制信息和后面的数据信息，在备用单板上建立目录并在相应目录下写入文件数据。

上述利用消息接口传输数据的方法具有流程简单、软件实现规模较小的特点。但是在整个传输过程中，无论是主用单板的读取文件操作还是备用单板的写文件操作都要消耗一部分CPU资源，并且在大部分情况下这种消耗是固定的。那么在主用单板系统较忙时就会出现和正常业务抢占资源的冲突，造成业务处理速度缓慢等问题，严重时有可能影响系统的正常运行；而在系统比较空闲时，没有充分利用空闲的CPU资源来进行文件传输，造成系统资源的浪费。这种方法所采取的方案是将数据流和控制信息流杂合在一起，由于控制信息混杂在数据流中，从而不能实时控制数据流的传输，例如不能实时中断数据传输的过程；并且由于控制信息占用了一部分数据流通道，造成了数据流的传输效率低下，以上面的消息帧为例，控制信息占用了两帧的位置，使得可以传输十帧数据的过程只传输了八帧数据。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种主备单板之间传输数据的方法，其目的在于限制数据传输对系统资源的消耗，解决系统忙时数据传输和正常业务抢占系统资源造成冲突的问题。

本发明进一步的目的是根据CPU占有率调整数据传输速率，充分利用系统资源。

根据上述目的，本发明提出了一种主备单板之间传输数据的方法，预先设置速率门限初始值，该方法包括以下步骤：

A.当需要传输数据的时候，主用单板将源文件划分为多个数据块，并向备用单板依次传输所述数据块；

B.在传输非首个数据块时，主用单板判断当前传输速率是否大于当前速率门限，如果是，则主用单板控制延时t2-t1后再传输下一个数据块，其中，t1为传输上一个数据块所需的时间，t2为根据当前速率门限计算得到的传输上一个数据块所需的时间；否则立即传输下一个数据块。

在步骤A之前进一步包括预先设置数据单元的大小以及将源文件划分成多个数据单元的步骤，所述数据块包括一个或多个数据单元。

所述当前传输速率为传输前一个数据块的传输速率。

所述主用单板判断当前传输速率是否大于当前速率门限的步骤进一步包括：根据传输前一个数据块的传输速率和传输前一个数据块时计算出的传输速率历史值，利用加权平均方法计算出当前传输速率。

所述预先设置速率门限初始值包括预先根据CPU占有率变化的期望值设置速率门限初始值的步骤，步骤B中所述当前速率门限为速率门限初始值。

步骤B中进一步包括：主用单板获取T时段前CPU占有率与当前CPU占有率的变化，以及T时段前的速率门限，根据CPU占有率的变化和T时段前的速率门限计算出第一当前速率门限，并以第一当前速率门限作为当前速率门限。

步骤B中进一步包括：如果CPU占有率的变化发生骤变，根据所述T时段前的速率门限和第一当前速率门限，利用加权平均的方法计算出当前加权速率门限，并以当前加权速率门限作为当前速率门限。

较佳地，所述加权平均的方法为α滤波方式。

步骤A进一步包括：当需要传输数据的时候，主用单板向备用单板发送包括源文件属性信息的控制消息；备用单板接收到上述控制消息后，创建目标文件；在传输数据时，主用单板向所述备用单板上的目标文件中依次写入所述源文件的数据块。

步骤B中所述主用单板控制延时后再传输下一个数据块的步骤包括：在延时时间内将所述目标文件标记为不可写；在延时时间之后，将所述目标文件标记为可写，主用单板向备用单板传输下一个数据块。

上述技术方案进一步包括以下步骤：当需要中断数据传输的时候，将所述目标文件标记为不可写，主用单板停止下一个数据单元的传输。

上述技术方案进一步包括：主用单板向备用单板发送删除当前传输的目标文件的控制消息；备用单板接收到所述控制消息后，删除当前传输的目标文件。

从上述方案中可以看出，本发明采用根据当前速率门限实时调整数据传输速率的方法，实现了对数据传输速率的控制，从而有效控制了数据传输对系统资源的消耗，并且进一步根据CPU占有率的变化调整速率门限，在CPU占有率升高时，降低速率门限，解决了系统忙时和正常业务抢占系统资源造成冲突的问题；在CPU占有率降低时，提高速率门限，放宽了对数据传输速率的限制，充分利用了系统的资源。在确定当前速率门限和数据传输速率的过程中，使用了加权平均尤其是α滤波的方法，消除了两者变化中骤变的影响，提高了控制的可靠性。同时，本发明将控制信息和文件数据分开传输，由于控制信息是单独传播，提高了控制信息对传输过程操作的实时性，并且由于控制信息不占用数据传输的通道，提高了数据传输的效率。

附图说明

图1为现有技术的流程示意图；

图2为本发明所涉及模块的示意图；

图3为本发明的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明采用主用单板和备用单板之间的消息接口来传输控制信息；利用文件传输组件进行文件的传输，以下以主备板上内嵌式操作系统提供的FTP组件为例说明文件的传输。本发明中，FTP组件在进行文件传输时将文件分成数个一定大小的数据单元(block)，然后打开备用单板上的目标文件创建数据套接字，并在已打开的备用单板目标文件的数据套接字写入相应源文件的数据流。本发明不限于使用所述主备板上内嵌式操作系统提供的FTP组件，也可以使用其它文件传输组件，其关键在于，所使用的文件传输组件在传输数据时使用与传输控制信息不同的通道，并且将数据分成多个block，采用一个block接着一个block的传输方式。在此基础上，本发明增加了根据CPU占有率情况调整速率门限的速率门限调整模块和根据当前速率门限调整数据传输速率的传输速率调整模块。

图2中所示的是本发明所涉及到的模块示意图，包括主用单板21和备用单板22。主用单板21上包括主用单板消息模块211、FTP组件212、传输速率调整模块213、速率门限调整模块214以及源文件215。备用单板22上包括备用单板消息模块221和目标文件222，目标文件222是在备用单板消息模块接收到主用单板的控制消息后创建的。主用单板消息模块211和备用单板消息模块221主要通过消息接口传送控制消息，主用单板的FTP组件212负责数据流的传输，如读取源文件215、将源文件分成多个block、向备用单板上的目标文件222写数据等。主用单板上的传输速率调整模块213根据当前的速率门限，在FTP组件每传输一个由数据单元组成的数据块后调整传输速率，这里所述的数据块可以包括一个数据单元也可以包括多个数据单元。主用单板上的速率门限调整模块214每隔时间T根据CPU占有率的变化情况调整速率门限。

参考图3，本发明的流程如下：

步骤301、设置FTP组件212所用block的大小和速率门限的初始值D0。

一个block的大小可以从几kb到几Mb不等，设置FTP组件所用block的大小可以是直接设定一个数值如100kb，也可以是使用已有的默认值。同样，设置速率门限初始值可以是设定一个数值，也可以是使用已有的默认值。速率门限初始值D0可以根据拉高一定CPU占有率的传输速率来确定。例如，期望数据传输时只会拉高CPU占有率10％，而传输速率控制在100kb/s时会拉高CPU占有率10％，那么设置100kb/s为速率门限的初始值D0。

步骤302、当需要传输数据的时候，主用单板消息模块211收集源文件215的属性信息，并向备用单板发送含有源文件属性信息的控制消息，说明需要进行数据传输。所述源文件的属性信息包括源文件所在的目录、源文件的名称、大小等内容。

步骤303、备用单板消息模块221在接收到主用单板发送过来的控制消息之后，根据其中的源文件属性信息，创建相应的目录和目标文件222。如：根据文件所在目录的信息，创建所需目录；根据文件的名称和大小，在目录中创建目标文件222。成功完成这些操作后，备用单板向主用单板发送响应信息，说明备用单板已经完成相应操作，提示主用单板进行下一步操作。

步骤304、主用单板消息模块211收到备用单板的响应消息后，通知主用单板的FTP组件212开始传输数据。

步骤305、主用单板的FTP组件212按照步骤301中设定的block的大小将源文件215划分成多个block。FTP组件212打开备用单板上的目标文件222并且创立相应的数据套接字，然后向已经打开的目标文件的数据套接字顺序写入源文件215的数据块，所述数据块可以包括一个block或多个block。

步骤306，在传输非首个数据块时，传输速率调整模块213判断当前传输速率是否大于当前速率门限，如果是，则通过延时的方式控制传输速率，然后进行下一个数据块的传输；否则直接进行下一个数据块的传输。

下面详细说明步骤306的实施过程。传输速率调整模块首先获取前一个数据块的传输速率，具体方法为测量传输前一个数据块所用的时间t1，用前一个数据块的大小除以t1得到传输前一个数据块的传输速率y，即

y＝(前一个数据块大小)/t1，

并以y作为当前传输速率；然后判断当前传输速率y是否大于当前速率门限D，如果是，则说明当前传输速率太快，那么传输速率调整模块213计算上一个数据块的大小除以当前速率门限D的商，得到传输上一个数据块所应该需要的时间t2，即

t2＝(前一个数据块的大小)/D，

然后控制延时(t2-t1)后再进行下一个数据块的传输，其中

t1＝(前一个数据块的大小)/y；

如果当前传输速率小于等于当前速率门限D，则说明当前传输速率在合理范围之内，直接进行下一个数据块的传输。

延时传输的控制可以通过禁止向备用单板的目标文件222写入数据来实现。可以使用目标文件222的数据套接字中的写数据套接字来实现，如果写数据套接字标记为可写，则FTP组件212从源文件中读取一个block，然后往数据套接字中写一个block；如果写数据套接字标记为不可写，则FTP组件停止传输下一个block，等待写数据套接字标记为可写时再传输下一个block。在需要延时(t2-t1)时，将写数据套接字在这段时间内标记为不可写，在(t2-t1)后再标记为可写，那么FTP组件212就会被控制延时(t2-t1)后传输下一个数据块。

在实际的传输过程中，影响当前传输速率的因素有很多，并且其中有相当一部分因素会造成每个数据块的传输速率的个体差异，这些个体差异可能会造成传输速率的毛刺现象。如果根据以上描述使用当前传输速率y与当前速率门限比较，这样会由于当前传输速率存在一定的个体差异而造成误差。因此本发明进一步提出了根据传输速率历史值和前一个数据块的传输速率y使用加权平均的方式来获得当前传输速率。这里以的α滤波方式为例，设所要获得的当前传输速率为x，传输前一个数据块的传输速率即当前传输速率实际值为y，传输速率历史值即上次的当前传输速率为z，加权系数为α，这里加权系数α取80％。其中，当前传输速率实际值y在上面已经计算过，为：

y＝(前一个数据块大小)/t1，

那么当前传输速率x为：

x＝α×z+(1-α)×y，

其中z可以从记录中读取。计算出当前传输速率x后，将x保存在记录中，作为下次计算时的传输速率历史值z。

较为特殊的是在传输第二个数据块时，即第一次计算当前传输速率x时，取z＝y，相当于取x＝y。这是因为当z＝y时，x＝α×y+(1-α)×y＝y。

在判断得到当前传输速率x大于当前速率门限D后，计算在传输下一个数据块前需要延时：

t＝(前一个数据块的大小)/D-(前一个数据块的大小)/x。

然后传输速率调整模块控制延时t后，再进行下一个数据块的传输。

上述传输速率调整模块所依据的当前速率门限D，可以是步骤301中所设置的速率门限初始值D0，也可以是速率门限调整模块214根据CPU占有率变化情况所调整的速率门限D。

下面说明速率门限调整模块214每隔时间T如何根据CPU占有率变化情况调整速率门限D。因为一般情况下主用单板处理的任务多于备用单板，所以主要考虑主用单板的CPU占有率。

时间间隔T不易过小或过长，如果T过小，例如100毫秒，那么在这段时间内CPU占有率统计情况不够全面，因而造成不准确；如果T过长，例如达到30秒，那么在这么长的时间间隔内CPU的变化可能会很复杂，但是长时间内的统计会反映不出CPU的变化情况，会缺少实用意义。本实施例中T的取值为2秒。

影响CPU占有率变化的因素有多种可能，如果全部考虑将会使得问题变得很复杂，且效率低下。本发明着重考虑使用主备单板之间文件传输速率的变化来减少CPU占有率或者充分利用CPU闲置部分。

设速率门限历史值即T时段前的速率门限为M，T时段前CPU占有率为i，当前CPU占有率为h，传输速率对于CPU占有率的变化率为k。传输速率对于CPU占有率的变化率就是每拉高或降低CPU占有率1％传输速率所需要改变的值。这些数值可以从记录中读取或者测量得到。那么得到速率门限需要变化的值为：

(i-h)×k

则计算得到当前速率门限D为：

D＝(i-h)×k+M，

然后将当前速率门限作为新的当前速率门限提供给传输速率调整模块作为调整传输速率的依据，并把D保存在记录中作为下次计算当前传输速率门限时的速率门限历史值M。这样实现了根据CPU占有率变化情况调整速率门限，并且进一步调整了传输速率。

进一步考虑到CPU占有率的变化也会有骤变现象，因此在计算新的当前速率门限的时候，同样根据上面当前速率门限D和速率门限历史值M采用加权平均的方式计算出当前加权速率门限D′。这里以α滤波方式为例，加权系数为β。这里β不易过大，如果β过大会导致调整缓慢。本实施例中，加权系数β取50％。

那么，当前加权速率门限D′为：

D′＝β×M+(1-β)×D＝β×M+(1-β)×((i-h)×k+M)。

然后以当前加权速率门限D′作为新的速率门限提供给传输速率调整模块作为调整传输速率的依据，并把D′保存在记录中作为下次计算当前加权速率门限时的速率门限历史值M。

本发明还可以进一步包括中断数据传输及删除备用单板上当前传输的目标文件的步骤。

步骤307、当需要中断数据传输时，由用户或者系统向主用单板消息模块211发出一个中断数据传输的指令。主用单板消息模块211接收到该指令后，将目标文件222的写数据套接字标记为不可写，即禁止向备用单板写入数据。在传输下一个数据块时，由于目标文件写数据套接字标记为不可写，那么FTP组件212就停止了下一个数据块的传输，从而中断当前文件的数据传输。并且，主用单板消息模块211向备用单板消息模块221发送删除当前传输的目标文件的控制消息。

步骤308，备用单板消息模块221接收到上述控制消息后，删除当前传输的目标文件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种主备单板之间传输数据的方法，其特征在于，预先设置速率门限初始值，该方法包括以下步骤：

A.当需要传输数据的时候，主用单板将源文件划分为多个数据块，并向备用单板依次传输所述数据块；

B.在传输非首个数据块时，主用单板判断当前传输速率是否大于当前速率门限，如果是，则主用单板控制延时t2-t1后再传输下一个数据块，其中，t1为传输上一个数据块所用的时间，t2为根据当前速率门限计算得到的传输上一个数据块所应该需要的时间；否则立即传输下一个数据块。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A之前进一步包括预先设置数据单元的大小以及将源文件划分成多个数据单元的步骤，所述数据块包括一个或多个数据单元。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前传输速率为传输前一个数据块的传输速率。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主用单板判断当前传输速率是否大于当前速率门限的步骤进一步包括：

根据传输前一个数据块的传输速率和传输前一个数据块时计算出的传输速率历史值，利用加权平均方法计算出当前传输速率。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先设置速率门限初始值包括预先根据CPU占有率变化的期望值设置速率门限初始值的步骤，步骤B中所述当前速率门限为速率门限初始值。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中进一步包括：

主用单板获取T时段前CPU占有率与当前CPU占有率的变化，以及T时段前的速率门限，根据CPU占有率的变化和T时段前的速率门限计算出第一当前速率门限，并以第一当前速率门限作为当前速率门限。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤B中进一步包括：

如果CPU占有率的变化发生骤变，根据所述T时段前的速率门限和第一当前速率门限，利用加权平均的方法计算出当前加权速率门限，并以当前加权速率门限作为当前速率门限。

8、根据权利要求4或7所述的方法，其特征在于，所述加权平均的方法为α滤波方式。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A进一步包括：

当需要传输数据的时候，主用单板向备用单板发送包括源文件属性信息的控制消息；

备用单板接收到上述控制消息后，创建目标文件；

在传输数据时，主用单板向所述备用单板上的目标文件中依次写入所述源文件的数据块。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤B中所述主用单板控制延时后再传输下一个数据块的步骤包括：在延时时间内将所述目标文件标记为不可写；在延时时间之后，将所述目标文件标记为可写，主用单板向备用单板传输下一个数据块。

11、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括以下步骤：

当需要中断数据传输的时候，将所述目标文件标记为不可写，主用单板停止下一个数据单元的传输。

12、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

主用单板向备用单板发送删除当前传输的目标文件的控制消息；备用单板接收到所述控制消息后，删除当前传输的目标文件。

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