CN102866921B - 一种多核cpu的调控方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多核CPU的调控方法及系统，其中，所述调控方法包括步骤：预先设置用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的CPU调控模式，所述CPU调控模式包括预定义调控模式及自动调控模式；根据所述CPU调控模式通过底层核心接口对多核CPU的CPU核进行开关、调频及进程迁移控制。本发明提供多核CPU的预定义调控模式及自动调节模式，使移动设备能够根据其CPU的使用情况自动或者按照预定义的模式调节CPU的开关、调频及进程迁移功能，通过本发明，移动设备的用户可选择在不同的场景下，输入指令来调控多核CPU的每个CPU核的工作状态，提高多核CPU的处理能力或者达到节能省电的目的。

Description

一种多核CPU的调控方法及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种多核CPU的调控方法及系统。
背景技术
Android系统智能手机以及平板电脑等移动设备使用双核、四核处理器已经成为一种趋势，由于多核CPU在处理能力有着一定的优势，所以多核CPU在移动设备上的应用也越来越广泛。然而多核CPU为移动设备带来一定性能提升的同时，也使得移动设备在电能方面的瓶颈更为突出。
目前，Android系统多核智能手机一般是根据“负载均衡机制”来调度任务进程至多核CPU的多个核心。但是该“负载均衡机制”下，即使是手机处于空闲或者低电状态，多核CPU的多核心始终处于运行状态，这使得本来就显得稀缺的电能被大量浪费。在手机空闲和低电的情况下用户可能更多的考虑如何省电，而非手机性能的提高；在手机电能充足时，用户则可能希望利用多核CPU的处理能力提高手机性能，但目前的移动设备都无法根据用户的需求对多核CPU的CPU进行调控。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多核CPU的调控方法及系统，旨在解决现有技术中多核CPU无法根据用户的实际需要进行调控的问题。
本发明的技术方案如下：
一种多核CPU的调控方法，其中，包括步骤：
A、预先设置用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的CPU调控模式，所述CPU调控模式包括预定义调控模式及自动调控模式；
B、根据所述CPU调控模式通过底层核心接口对多核CPU的CPU核进行开关、调频及进程迁移控制。
所述多核CPU的调控方法，其中，所述预定义调控模式包括性能最佳模式及省电模式，所述性能最佳模式为多核CPU的CPU核均打开并运行在高频状态，所述省电模式为多核CPU的一个CPU核打开并运行在低频状态。
所述多核CPU的调控方法，其中，当所述CPU调控模式为性能最佳模式时，所述步骤B具体包括：
记录进程使用的CPU数量及进程使用的CPU时间，将高频次的进程迁移至空闲的CPU核进行处理，并将CPU核固定在高频次的运行状态。
所述多核CPU的调控方法，其中，当所述CPU调控模式为省电模式时，所述步骤B具体包括：
记录进程使用的CPU数量及进程使用的CPU时间，将空闲的CPU核关闭，保留一个CPU核运行，并根据需要对运行中的CPU核进行降频处理。
所述多核CPU的调控方法，其中，所述CPU调控模式为自动调控模式时，所述步骤B具体包括：
B1、每隔一预定时间上报多核CPU的CPU核运行状态信息，当所述多核CPU的CPU核占用率均为20%以下时，关闭多余的CPU核保留一个CPU核运行，并对运行的CPU核进行降频处理；
B2、当所述运行的CPU核占用率为90%以上时，打开所有的CPU核；
B3、通过调节进程迁移使多核CPU的CPU核占用率保持平衡。
所述多核CPU的调控方法，其中，所述步骤B具体还包括：
B0、通过底层核心接口对Cgroups接口进行封装，调用多核CPU的子系统CPUSET，实现对多核CPU进行CPU核的开关、调频及进程迁移控制。
所述多核CPU的调控方法，其中，所述步骤B0具体包括：
B01、设置一系统服务，用于调用底层的函数或者通过socket机制同底层核心之间进行通信；
B02、调用系统服务，通过所述系统服务提供用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数；
B03、通过所述用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数来实现对多核CPU的CPU核开关、调频及进程迁移控制。
一种多核CPU的调控系统，其中，包括：
预设置模块，用于预先设置用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的CPU调控模式，所述CPU调控模式为预定义调控模式或自动调控模式；
调控模块，用于根据所述CPU调控模式通过底层核心接口对多核CPU的CPU核进行开关、调频及进程迁移控制。
所述多核CPU的调控系统，其中，所述调控模块包括一底层核心接口单元，用于对Cgroups接口进行封装，调用多核CPU的子系统CPUSET，实现对多核CPU进行CPU核的开关、调频及进程迁移控制。
所述多核CPU的调控系统，其中，所述调控模块还包括：
本地服务单元，用于设置一系统服务，用于调用底层的函数或者通过socket机制同底层核心之间进行通信；
框架单元，用于调用系统服务，通过所述系统服务提供用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数；
API单元，用于通过所述用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数来实现对多核CPU的CPU核开关、调频及进程迁移控制。
有益效果：本发明多核CPU的调控方法及系统，针对用户的移动设备的具体的使用情况以及性能需求，提供多核CPU的预定义调控模式及自动调节模式，使得移动设备在电量充足时保持最佳性能状态下运行，在电量不足情况下则保持省电模式下运行，此外，用户还可设置自动调节模式，从而使移动设备能够根据其CPU核的使用情况自动调节CPU核的开关、调频及进程迁移功能，通过本发明，移动设备的用户可选择在不同的场景下，输入指令来调控多核CPU的每个CPU核的工作状态，提高多核CPU的处理能力或者达到节能省电的目的。
附图说明
图1为本发明多核CPU的调控方法的流程图。
图2为图1所示方法的自动调控模式的流程图。
图3为图1所示方法的调控实现流程图。
图4为本发明多核CPU的调控系统的结构框图。
图5为图4所示系统的调控模块的结构框图。
具体实施方式
本发明提供一种多核CPU的调控方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明多核CPU的调控方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括：
S101、预先设置用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的CPU调控模式，所述CPU调控模式包括预定义调控模式及自动调控模式；
S102、根据所述CPU调控模式通过底层核心接口对多核CPU的CPU核进行开关、调频及进程迁移控制。
在步骤S101中，本发明中的CPU调控模式可分为两个大类即预定义调控模式及自动调控模式，预定义调控模式又可细分为性能最佳模式及省电模式，所述性能最佳模式为多核CPU的CPU核均打开并运行在高频状态，所述省电模式为多核CPU的一个CPU核打开并运行在低频状态。下面分别对这些模式进行详细的说明。
在用户的移动设备电能充足或者能够充电的情况下，用户可能希望利用移动设备体验一些大型游戏或者频繁的进行上网操作，在用户对移动设备进行操作或游戏体验的过程中，会更加注重移动设备的性能，所以本发明提供一种多核CPU的性能最佳模式来使移动设备保持在最佳性能上进行运行。
对于如何使多核CPU保持性能最佳的状态，具体可通过多核CPU架构来记录进程使用的CPU数量以及利用其子系统CPUACCT（Cgroups中生成CPU使用状态报告的节点系统）来记录进程使用的CPU时间，从而根据进程使用的CPU数量及CPU时间通过其子系统CPUSET（Cgroups中为任务分配独立CPU及内存的节点）将高频次的进程迁移到空闲的CPU核进行处理，并且还通过CPUSET子系统将正在使用的CPU核固定运行在高频状态，从而使多核CPU的每个CPU核都在运行并保持在高频状态，充分发挥多核CPU处理能力强的优势，提高用户游戏或上网的使用体验。
在用户的移动设备缺电并且不能进行充电的情况下，用户可能只希望利用移动设备来进行正常的通信即可，所以本发明提供了一种省电模式，来将空闲的CPU核关闭，并且对正在使用的CPU核进行降频处理，从而达到省电的目的。
在省电模式下，本发明也可通过多核CPU架构来实现进程管理，例如记录进程使用的CPU数量以及利用CPUACCT子系统来记录进程使用的CPU时间，根据使用的CPU数量以及CPU时间来关闭空闲的CPU核，保留一个CPU核运行，并在可接受范围内对该运行的CPU核进行降频处理，最终实现移动设备在省电模式下使用。
在用户的移动设备不处于缺电状态并且能够正常运行的情况下，用户可能希望移动设备能根据具体的情况，例如通过具体的事件触发实现CPU核的自动调控，根据这一情况，本发明提供了一自动调控模式，来实现移动设备根据自身的使用情况调控CPU核的运行。
在自动调控模式下，如图2所示，所述步骤S101可具体细化为以下步骤：
S201、每隔一预定时间上报多核CPU的CPU核运行状态信息；此步骤中，具体是底层通过CPUACCT子系统每隔一预定时间主动上报多核CPU的每个CPU核运行状态信息，然后该运行状态信息可通过socket消息的方式上报，并被一自动调控系统获取，该自动调控系统可根据获取到多核CPU的运行状态信息自动下发调控命令。
S202、当所述多核CPU的CPU核占用率均为20%以下时，关闭多余的CPU核保留一个CPU核运行，并对运行的CPU核进行降频处理；当多核CPU的每个CPU核占用率均在20%以下时，可通过CPUSET子系统来关闭空闲的CPU核，只保留一个CPU核运行。
S203、当所述运行的CPU核占用率为90%以上时，打开所有的CPU核；而在该运行的CPU核占用率达到90%以上时，则可通过CPUSET来打开所有的或者部分的CPU核以提高移动设备的处理能力。
S204、通过调节进程迁移使多核CPU核的占用率保持平衡。在多个CPU核运行时，当发现多核CPU的多个CPU核占用率不平衡时，例如CPU0的占用率为95%，而CPU1的占用率为20%，此时可通过动态的进程迁移操作来使多核CPU的每个CPU核保持平衡。
下面对多核CPU的调控来进行更详细的说明。
本发明主要是通过底层核心接口对Cgroups（Linux内核所提供的一种限制、隔离、记录进程所使用物理资源的机制，物理资源包括CPU、I/O口等）接口进行封装，调用其子系统CPUSET，从而实现对多核CPU的CPU核进行开关、调频及进程迁移控制。
如图3所示，所述的调控步骤还可具体细化为以下步骤：
S301、设置一系统服务，用于调用底层的函数或者通过socket机制同底层核心之间进行通信；这主要是通过NativeService（本地服务）来设计一个Deamon服务（系统服务），并且由initroot（Android系统中Linux内核启动的第一条进程）进程来进行启动该Deamon服务，从而实现远程调用函数，具体可直接调用底层的函数或者通过socket机制（一种进程间通信机制）同底层核心之间进行通信。
S302、调用Deamon服务，通过所述Deamon服务提供用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数；此步骤目的是利用Framework（框架）来完成NativeService与JAVAAPI（ApplicationProgrammingInterface，应用程序编程接口）的直接连接的工作，从而通过进程间通信完成对Deamon服务的调用，然后针对上层提供诸如opencpu、closecpu等（opencpu、closecpu等是自定义函数名，提供打开、关闭CPU核心）一系列的JNI接口函数。
S303、通过所述用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数来实现对多核CPU的CPU核开关、调频及进程迁移控制。此步骤是利用API针对上层提供的JNI接口，完成对CPUControl类（CPUControl类是自定义的类名），实现给Androidapk程序使用的一系列API接口，从而实现例如打开CPU核、关闭CPU核、调节CPU频率以及进程迁移的功能。
基于上述方法，本发明还提供一种多核CPU的调控系统，如图4所示，包括：
预设置模块100，用于预先设置用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的CPU调控模式，所述CPU调控模式为预定义调控模式或自动调控模式；
调控模块200，用于根据所述CPU调控模式通过底层核心接口对多核CPU的CPU核进行开关、调频及进程迁移控制。
进一步，如图5所示，所述调控模块200包括一底层核心接口单元240，用于对Cgroups接口进行封装，调用多核CPU的子系统CPUSET，实现对多核CPU进行CPU核的开关、调频及进程迁移控制。
进一步，如图5所示，所述调控模块200还包括：
本地服务单元230，用于设置一系统服务，用于调用底层的函数或者通过socket机制同底层核心之间进行通信；
框架单元220，用于调用系统服务，通过所述系统服务提供用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数；
API单元210，用于通过所述用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数来实现对多核CPU的CPU核开关、调频及进程迁移控制。关于上述各功能单元的作用在前面的方法中已有详述，故步骤赘述。
综上所述，本发明多核CPU的调控方法及系统，针对用户的移动设备的具体的使用情况以及性能需求，提供多核CPU的预定义调控模式及自动调节模式，使得移动设备在电量充足时保持最佳性能状态下运行，在电量不足情况下则保持省电模式下运行，此外，用户还可设置自动调节模式，从而使移动设备能够根据其CPU的使用情况自动调节CPU的开关、调频及进程迁移功能，通过本发明，移动设备的用户可选择在不同的场景下，输入指令来调控多核CPU的每个CPU核的工作状态，提高多核CPU的处理能力或者达到节能省电的目的。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种多核CPU的调控方法，其特征在于，包括步骤：
A、预先设置用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的CPU调控模式，所述CPU调控模式包括预定义调控模式及自动调控模式；
B、根据所述CPU调控模式通过底层核心接口对多核CPU的CPU核进行开关、调频及进程迁移控制；
所述预定义调控模式包括性能最佳模式及省电模式，所述性能最佳模式为多核CPU的CPU核均打开并运行在高频状态，所述省电模式为多核CPU的一个CPU核打开并运行在低频状态；
当移动设备电能充足或者能够充电时运行性能最佳模式；
当移动设备缺电并且不能进行充电时运行省电模式。
2.根据权利要求1所述多核CPU的调控方法，其特征在于，当所述CPU调控模式为性能最佳模式时，所述步骤B具体包括：
记录进程使用的CPU数量及进程使用的CPU时间，将高频次的进程迁移至空闲的CPU核进行处理，并将CPU核固定在高频次的运行状态。
3.根据权利要求1所述多核CPU的调控方法，其特征在于，当所述CPU调控模式为省电模式时，所述步骤B具体包括：
记录进程使用的CPU数量及进程使用的CPU时间，将空闲的CPU核关闭，保留一个CPU核运行，并根据需要对运行中的CPU核进行降频处理。
4.根据权利要求1所述多核CPU的调控方法，其特征在于，所述CPU调控模式为自动调控模式时，所述步骤B具体包括：
B1、每隔一预定时间上报多核CPU的CPU核运行状态信息，当所述多核CPU的CPU核占用率均为20%以下时，关闭多余的CPU核保留一个CPU核运行，并对运行的CPU核进行降频处理；
B2、当所述运行的CPU核占用率为90%以上时，打开所有的CPU核；
B3、通过调节进程迁移使多核CPU的CPU核占用率保持平衡。
5.根据权利要求1所述多核CPU的调控方法，其特征在于，所述步骤B具体还包括：
B0、通过底层核心接口对Cgroups接口进行封装，调用多核CPU的子系统CPUSET，实现对多核CPU进行CPU核的开关、调频及进程迁移控制。
6.根据权利要求5所述多核CPU的调控方法，其特征在于，所述步骤B0具体包括：
B01、设置一系统服务，用于调用底层的函数或者通过socket机制同底层核心之间进行通信；
B02、调用系统服务，通过所述系统服务提供用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数；
B03、通过所述用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数来实现对多核CPU的CPU核开关、调频及进程迁移控制。
7.一种多核CPU的调控系统，其特征在于，包括：
预设置模块，用于预先设置用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的CPU调控模式，所述CPU调控模式为预定义调控模式或自动调控模式；
调控模块，用于根据所述CPU调控模式通过底层核心接口对多核CPU的CPU核进行开关、调频及进程迁移控制；
所述预定义调控模式包括性能最佳模式及省电模式，所述性能最佳模式为多核CPU的CPU核均打开并运行在高频状态，所述省电模式为多核CPU的一个CPU核打开并运行在低频状态；
当移动设备电能充足或者能够充电时运行性能最佳模式；
当移动设备缺电并且不能进行充电时运行省电模式。
8.根据权利要求7所述多核CPU的调控系统，其特征在于，所述调控模块包括一底层核心接口单元，用于对Cgroups接口进行封装，调用多核CPU的子系统CPUSET，实现对多核CPU进行CPU核的开关、调频及进程迁移控制。
9.根据权利要求7所述多核CPU的调控系统，其特征在于，所述调控模块还包括：
本地服务单元，用于设置一系统服务，用于调用底层的函数或者通过socket机制同底层核心之间进行通信；
框架单元，用于调用系统服务，通过所述系统服务提供用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数；
API单元，用于通过所述用于调节CPU开启数量、CPU运行频率及进程迁移的函数来实现对多核CPU的CPU核开关、调频及进程迁移控制。
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