CN102348235B - 一种对cpu利用率进行控制的方法及基站收发台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对CPU利用率进行控制的方法及基站收发台，此方法包括：根据设备的CPU当前利用率调整所述设备当前维持的一个或多个业务的最高下行数据速率额度值，从而调整所述CPU的利用率。本发明提出CPU负荷指标的概念来反映用户或流对CPU利用率的影响程度，利用CPU负荷指标对业务的最高下行数据速率额度值进行调整，从而控制CPU利用率，可以防止系统CPU利用率过载的同时保证CPU利用率的平滑稳定和系统CPU资源的充分利用。

Description

一种对CPU利用率进行控制的方法及基站收发台

技术领域

本发明涉及移动通信技术，尤其涉及对CPU利用率进行控制的方法及基站收发台。

背景技术

随着移动通信技术的不断进步，移动通信系统所承载的业务种类越来越丰富，业务量也越来越大，系统的负荷越来越重，系统CPU利用率也日趋饱和。目前的通信系统基本都没有对CPU利用率实施过载的措施，当某些极端情况下，可能会导致系统CPU利用率过载，严重时会使通信系统处于瘫痪。

影响通信系统CPU利用率的因素主要包括以下几个因素：用户数、数据流速率、数据包包长。

接入系统的用户数越多，系统设备的CPU利用率就越大，但是限制用户接入，可能影响服务质量和用户感受，且用户可能反复呼叫产生大量信令，反而加大系统工作量，并且当用户数达到一定程度后，CPU利用率随用户数的增加变化不大。

业务中数据流的速率越大，系统处理的数据吞吐量越多，CPU利用率也就越大。

相同大小的数据量，包长越小，其需要消耗的系统资源和CPU利用率也就越大。

因此，传输速率大并且包长小的业务数据流对CPU利用率的影响较大。为了最大程度的满足用户需求，同时保证系统能够可靠稳定运行，需要对通信系统的CPU利用率进行控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对CPU利用率进行控制的方法及基站收发台，提高对CPU利用率的控制能力，有效防止CPU过载。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对CPU利用率进行控制的方法，包括：根据设备的CPU当前利用率调整所述设备当前维持的一个或多个业务的最高下行数据速率额度值，从而调整所述CPU的利用率。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

设置以下区间中的一个或多个：利用率过载区间，利用率保持区间，利用率安全区间；判断所述CPU当前利用率位于利用率过载区间时，降低所述业务的最高下行数据速率额度值；判断所述CPU当前利用率位于利用率保持区间时，维持所述业务的最高下行数据速率额度值；判断所述CPU当前利用率位于利用率安全区间时，提高所述业务的最高下行数据速率额度值。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

计算当前CPU利用率检测时间间隔内各业务的CPU负荷指标，沿各CPU负荷指标的值从大到小的顺序对前一个或多个CPU负荷指标对应的业务进行最高下行数据速率额度的调整。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

计算当前CPU利用率检测时间间隔内一业务的CPU负荷指标的方法包括：根据此业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的业务流速率以及表示业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的统计包长信息的包长因子以及前一CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标计算当前CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

计算一业务的包长因子的方法包括：在当前CPU利用率检测时间间隔内分析此业务中各下行数据包的包长，统计位于不同包长区间的下行数据包的个数，每个包长区间对应于一权值，相应的包长值越小的包长区间对应的权值越大，根据各包长区间对应的下行数据包的个数以及权值计算出此业务的包长因子。

进一步地，上述方法还可以具有以下特点：

根据各包长区间对应的下行数据包的个数以及权值计算出此业务的包长因子的方法包括：计算各包长区间对应的下行数据包的个数与相应权值的乘积之和，以及各包长区间对应的下行数据包的个数之和，将两个和值的商作为此业务的包长因子。

为了解决上述技术问题，本发明一种对CPU利用率进行控制的基站收发台，包括CPU利用率控制模块；所述CPU利用率控制模块，用于根据设备的CPU当前利用率调整所述设备当前维持的一个或多个业务的最高下行数据速率额度值，从而调整所述CPU的利用率。

进一步地，上述基站收发台还可以具有以下特点：

所述CPU利用率控制模块包括目标业务确定单元和最高下行数据速率额度值调整单元；所述目标业务确定单元，用于计算当前CPU利用率检测时间间隔内各业务的CPU负荷指标，沿各CPU负荷指标的值从大到小的顺序确定前一个或多个CPU负荷指标对应的业务并通知至所述最高下行数据速率额度值调整单元；所述最高下行数据速率额度值调整单元，用于设置以下区间中的一个或多个：利用率过载区间，利用率保持区间，利用率安全区间；还用于判断所述CPU当前利用率位于利用率过载区间时，降低所述业务的最高下行数据速率额度值；还用于判断所述CPU当前利用率位于利用率保持区间时，维持所述业务的最高下行数据速率额度值；还用于判断所述CPU当前利用率位于利用率安全区间时，提高所述业务的最高下行数据速率额度值。

进一步地，上述基站收发台还可以具有以下特点：

所述目标业务确定单元，还用于根据此业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的业务流速率以及表示业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的统计包长信息的包长因子以及前一CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标计算当前CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标。

进一步地，上述基站收发台还可以具有以下特点：

所述目标业务确定单元，还用于设定多个包长区间，每个包长区间对应于一权值，相应的包长值越小的包长区间对应的权值越大；还用于在当前CPU利用率检测时间间隔内分析此业务中各下行数据包的包长，统计位于不同包长区间的下行数据包的个数，计算各包长区间对应的下行数据包的个数与相应权值的乘积之和，以及各包长区间对应的下行数据包的个数之和，将两个和值的商作为此业务的包长因子。

本发明提出CPU负荷指标的概念来反映用户或流对CPU利用率的影响程度，利用CPU负荷指标对业务的最高下行数据速率额度值进行调整，从而控制CPU利用率，可以防止系统CPU利用率过载的同时保证CPU利用率的平滑稳定和系统CPU资源的充分利用。

附图说明

图1是实施例中对CPU利用率进行控制的基站收发台的组成结构图；

图2是实施例中对CPU利用率进行控制的方法流程图；

图3是具体实施例中对CPU利用率进行控制的方法流程图。

具体实施方式

数据处理类设备由下行速率带来的高CPU利用率的原因就是包长小的速率高的业务，同样一次处理操作(例如数据拷贝)其开销占用的比例大，有用数据量小，而且同样的数据量需要更多次操作处理，因此带来的CPU利用率也高，因此控制此类业务的速率可以有效控制CPU利用率。

如图1所示，对CPU利用率进行控制的基站收发台包括CPU利用率控制模块。此CPU利用率控制模块包括目标业务确定单元和最高下行数据速率额度值调整单元。

CPU利用率控制模块用于根据设备的CPU当前利用率调整所述设备当前维持的一个或多个业务的最高下行数据速率额度值，从而调整所述CPU的利用率。

目标业务确定单元用于计算当前CPU利用率检测时间间隔内各业务的CPU负荷指标，沿各CPU负荷指标的值从大到小的顺序确定前一个或多个CPU负荷指标对应的业务并通知至所述最高下行数据速率额度值调整单元。

目标业务确定单元还用于根据此业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的业务流速率以及表示业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的统计包长信息的包长因子以及前一CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标计算当前CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标。

目标业务确定单元还用于设定多个包长区间，每个包长区间对应于一权值，相应的包长值越小的包长区间对应的权值越大；还用于在当前CPU利用率检测时间间隔内分析此业务中各下行数据包的包长，统计位于不同包长区间的下行数据包的个数，计算各包长区间对应的下行数据包的个数与相应权值的乘积之和，以及各包长区间对应的下行数据包的个数之和，将两个和值的商作为此业务的包长因子。

最高下行数据速率额度值调整单元用于设置以下区间中的一个或多个：利用率过载区间，利用率保持区间，利用率安全区间；还用于判断所述CPU当前利用率位于利用率过载区间时，降低所述业务的最高下行数据速率额度值；还用于判断所述CPU当前利用率位于利用率保持区间时，维持所述业务的最高下行数据速率额度值；还用于判断所述CPU当前利用率位于利用率安全区间时，提高所述业务的最高下行数据速率额度值。

如图2所示，对CPU利用率进行控制的方法包括：根据设备的CPU当前利用率调整所述设备当前维持的一个或多个业务的最高下行数据速率额度值，从而调整所述CPU的利用率。设备中下行数据速率明显影响系统CPU利用率，因此本方法中通过实时控制业务的最高下行数据速率额度值，控制业务的下行数据速率，进一步调整CPU利用率，可以有效的防止CPU过载。

根据设备的CPU当前利用率调整所述设备当前维持的一个或多个业务的最高下行数据速率额度值时，设置以下区间中的一个或多个：利用率过载区间，利用率保持区间，利用率安全区间；判断所述CPU当前利用率位于利用率过载区间时，降低所述业务的最高下行数据速率额度值；判断所述CPU当前利用率位于利用率保持区间时，维持所述业务的最高下行数据速率额度值；判断所述CPU当前利用率位于利用率安全区间时，提高所述业务的最高下行数据速率额度值。

最高下行数据速率额度值是系统控制一业务最高下行数据速率的有效参数，执行此业务时下行数据速率不得超过此最高下行数据速率额度值。调整业务的最高下行数据速率额度值时，可以通过对前一时间采集粒度(即CPU利用率检测时间间隔)内的最高下行数据速率额度值加权乘以一个加权系数Factor得到，通过控制加权系数Factor的值，来调整当前时间采集粒度内的下行数据速率额度值。

如下式所示：

RateGate(k)＝Rate(k-1)*Factor；

Rate(k)＜＝RateGate(k)；

其中，k是时间粒度；Rate(k-1)表示第k-1个时间采集粒度内业务的最高下行数据速率额度值；RateGate(k)表示第k个时间采集粒度内业务的最高下行数据速率额度值。

例如：设置三个门限包括：安全门限、保持门限、过载门限。0＜安全门限＜＝保持门限＜＝过载门限＜＝1。大于过载门限小于1的区间称为利用率过载区间，大于保持门限小于过载门限的区间称为利用率保持区间，大于0小于保持门限的区间称为利用率安全区间。还可以将大于安全门限小于保持门限的区间称为第一子区间，将大于0小于安全门限的区间称为第二子区间。

本方法中需实时检测系统的CPU利用率，例如可以设置CPU利用率检测时间间隔，在每个时间间隔内进行CPU利用率检测得到此检测时间间隔内的CPU利用率。

当CPU利用率位于利用率过载区间时，说明此时系统的CPU利用率已过载，需降低业务的下行数据速率以对CPU利用率进行降低控制，因此设置Factor为小于1，例如0.9。

当CPU利用率处于利用率保持区间时，说明此时系统的下行速率达到理想状态，既没有造成CPU资源的浪费，又能保持系统正常稳定运行，因此设置Factor为1以便维持这种状态。

当CPU利用率处于利用率安全区间时，说明此时CPU资源利用率较小，可以提高因CPU利用率，避免CPU资源浪费，因此设置Factor为大于1的值。进一步地，如果CPU利用率处于第一子区间时，说明此时CPU资源稍有富余，可以设置稍大于1的Factor，例如1.05，如果CPU利用率处于第二子区间时，说明此时CPU资源有较多富余，可以设置远大于1的Factor，例如10。

本方法中通过计算业务的CPU负荷指标确定对哪些业务的最高下行数据速率额度值进行调整。具体的，计算当前CPU利用率检测时间间隔内各业务的CPU负荷指标，沿各CPU负荷指标的值从大到小的顺序对前一个或多个CPU负荷指标对应的业务进行最高下行数据速率额度的调整。本发明中还可以对设备支持的所有业务进行最高下行数据速率额度值的调整，还可以对某一个或多个用户的所有业务进行最高下行数据速率额度值的调整，还可以对服务优先级低或服务质量要求不高的业务进行最高下行数据速率额度值的调整。

计算当前CPU利用率检测时间间隔内一业务的CPU负荷指标的方法包括：根据此业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的业务流速率以及表示业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的统计包长信息的包长因子以及前一CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标计算当前CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标。

计算一业务的包长因子的方法包括：在当前CPU利用率检测时间间隔内分析此业务中各下行数据包的包长，统计位于不同包长区间的下行数据包的个数，每个包长区间对应于一权值，相应的包长值越小的包长区间对应的权值越大，根据各包长区间对应的下行数据包的个数以及权值计算出此业务的包长因子。

举例如下：

在每个CPU利用率检测时间间隔(也称为时间采集粒度)内，将各业务的下行数据按包长区间统计包个数，对各包长区间设定包长因子。

相应的包长值越小的包长区间对应的权值越大，具体区间范围和包长因子大小如表1所示。此表1只作示例之用，其包长区间的划分方式，权值的具体取值均可根据不同应用情境进行更改。

表1

根据各包长区间对应的下行数据包的个数以及权值计算出此业务的包长因子的方法包括：计算各包长区间对应的下行数据包的个数与相应权值的乘积之和，以及各包长区间对应的下行数据包的个数之和，将两个和值的商作为此业务的包长因子。

根据表1所示方式，其中，包长因子根据以下方式计算：

PartFactor＝(6A+5B+4C+3D+2E+F)/(A+B+C+D+E+F)

本方法中，计算业务的CPU负荷指标时，还可以加入IIR滤波器的功能，根据下式计算业务的CPU负荷指标：

Quota(k)＝Quota(k-1)*(1-1/τ)+(PartFactor(k)*Rate(k))*1/τ

其中，k是时间粒度；Quota(k)表示业务当前的CPU负荷指标；PartFactor(k)表示当前采集粒度内的包长因子；Rate(k)表示业务当前采集粒度内的下行速率；τ为时间常量。Quota(0)＝0。

具体实施例：

对CPU利用率进行控制的方法包括：

实时采集业务速率和包长分布等信息计算各业务的CPU负荷指标并保存；实时采集系统CPU利用率将系统当前CPU利用率值与安全门限、保持门限、过载门限等CPU门限作比较；根据计算出的各业务的CPU负荷指标，筛选出对系统CPU利用率影响大的业务，计算各业务对应的调整系数Factor，根据此系数调整筛选出的各业务的最高下行数据速率额度值，以此来控制业务的下行速率，通过控制系统的吞吐量来影响整个系统的CPU利用率。

如图3所示，具体实施例中此方法的具体流程包括：

步骤301，系统设置CPU控制定时器；

步骤302，检查CPU控制定时器消息是否到来，如果为否则继续检查；否则执行下一步；

步骤303，在CPU控制定时器消息到来时实时计算定时器时间内各业务的CPU负荷指标并保存；

步骤304，将当前系统的CPU利用率值与各门限作比较；CPU利用率位于保持区间时，设置系数Factor的值为1；CPU利用率位于过载区间时，将各业务的CPU负荷指标从大到小排序将前十分之一的业务的系数Factor设置为0.9，设置过载标志位为1；CPU利用率位于安全区间时，进一步判断过载标志位为0时，将各业务的CPU负荷指标从大到小排序将前十分之一的业务的系数Factor设置为1.05，判断过载标志位为1时，将因过载时降低了系数Factor值的业务的系数Factor设置为10。

此步骤中过载标志位为一全局标志位，其作用是记录CPU过载时对业务进行的下行速率抑制操作，在CPU利用率位于安全区间时将在CPU过载时被抑制下行速率的业务重新提高下行速率的额度值。

步骤305，输出系数Factor，调整确定出的各业务的最高下行数据速率额度值，以便调整系统CPU利用；重新启动定时器，转至步骤302循环执行。

本发明提出CPU负荷指标的概念来反映用户或流对CPU利用率的影响程度，利用CPU负荷指标对业务的最高下行数据速率额度值进行调整，从而控制CPU利用率，可以防止系统CPU利用率过载的同时保证CPU利用率的平滑稳定和系统CPU资源的充分利用。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (6)

1.一种对CPU利用率进行控制的方法，其特征在于，

根据设备的CPU当前利用率调整所述设备当前维持的一个或多个业务的最高下行数据速率额度值，从而调整所述CPU的利用率；具体包括：

计算当前CPU利用率检测时间间隔内各业务的CPU负荷指标，沿各CPU负荷指标的值从大到小的顺序对前一个或多个CPU负荷指标对应的业务进行最高下行数据速率额度的调整；

其中，计算当前CPU利用率检测时间间隔内一业务的CPU负荷指标的方法包括：根据此业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的业务流速率以及表示业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的统计包长信息的包长因子以及前一CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标计算当前CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

设置以下区间中的一个或多个：利用率过载区间，利用率保持区间，利用率安全区间；判断所述CPU当前利用率位于利用率过载区间时，降低所述业务的最高下行数据速率额度值；判断所述CPU当前利用率位于利用率保持区间时，维持所述业务的最高下行数据速率额度值；判断所述CPU当前利用率位于利用率安全区间时，提高所述业务的最高下行数据速率额度值。

3.权利要求1所述的方法，其特征在于，

计算一业务的包长因子的方法包括：

在当前CPU利用率检测时间间隔内分析此业务中各下行数据包的包长，统计位于不同包长区间的下行数据包的个数，每个包长区间对应于一权值，相应的包长值越小的包长区间对应的权值越大，根据各包长区间对应的下行数据包的个数以及权值计算出此业务的包长因子。

4.权利要求3所述的方法，其特征在于，

根据各包长区间对应的下行数据包的个数以及权值计算出此业务的包长因子的方法包括：计算各包长区间对应的下行数据包的个数与相应权值的乘积之和，以及各包长区间对应的下行数据包的个数之和，将两个和值的商作为此业务的包长因子。

5.一种对CPU利用率进行控制的基站收发台，其特征在于，包括CPU利用率控制模块，

所述CPU利用率控制模块，用于根据设备的CPU当前利用率调整所述设备当前维持的一个或多个业务的最高下行数据速率额度值，从而调整所述CPU的利用率；

所述CPU利用率控制模块包括目标业务确定单元和最高下行数据速率额度值调整单元；

所述目标业务确定单元，用于计算当前CPU利用率检测时间间隔内各业务的CPU负荷指标，沿各CPU负荷指标的值从大到小的顺序确定前一个或多个CPU负荷指标对应的业务并通知至所述最高下行数据速率额度值调整单元；还用于根据此业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的业务流速率以及表示业务在当前CPU利用率检测时间间隔内的统计包长信息的包长因子以及前一CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标计算当前CPU利用率检测时间间隔内此业务的CPU负荷指标；

所述最高下行数据速率额度值调整单元，用于设置以下区间中的一个或多个：利用率过载区间，利用率保持区间，利用率安全区间；还用于判断所述CPU当前利用率位于利用率过载区间时，降低所述业务的最高下行数据速率额度值；还用于判断所述CPU当前利用率位于利用率保持区间时，维持所述业务的最高下行数据速率额度值；还用于判断所述CPU当前利用率位于利用率安全区间时，提高所述业务的最高下行数据速率额度值。

6.权利要求5所述的基站收发台，其特征在于，

所述目标业务确定单元，还用于设定多个包长区间，每个包长区间对应于一权值，相应的包长值越小的包长区间对应的权值越大；还用于在当前CPU利用率检测时间间隔内分析此业务中各下行数据包的包长，统计位于不同包长区间的下行数据包的个数，计算各包长区间对应的下行数据包的个数与相应权值的乘积之和，以及各包长区间对应的下行数据包的个数之和，将两个和值的商作为此业务的包长因子。