CN102934099B - 一种多核调度方法、装置与系统 - Google Patents

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Abstract

一种多核调度方法、装置与系统，所述方法包括：获取每类业务的参数信息，根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量；依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核；后一类业务的归一化业务量的分配基于前一类业务的归一化业务量的分配结果，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；根据归一化业务量的分配结果，生成每个内核的业务列表；将所述业务列表发送给对应的内核，使所述内核根据所述业务列表执行所分配的业务。

Description

一种多核调度方法、装置与系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种多核调度方法、装置与系统。
背景技术
数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)是基带通信系统中对数字信号进行高速实时处理的专用处理器，在当今的数字化的背景下，DSP已经成为电子工业领域增长最迅速的产品之一。如今，语音、视频和数据服务成为业界潮流，下一代有线和无线基础设施对DSP的处理能力要求越来越高，一般通过增加DSP数量和提高DSP频率来满足大量并行处理能力需求。
随着超3G、4G通信技术的演进，单个DSP处理器件自身的处理能力已不能满足系统的需求，解决这一矛盾的有效途径是采用多核处理方案。当DSP从过去的单核过渡到多核时，不仅向人们提供了更强的处理能力，同时也对在DSP上开展的研发工作提出了新的挑战，人们必须对以往的应用程序做更多的优化工作，以便充分利用多核DSP所提供的处理能力。
多核DSP的调度方案与单核产品的巨大差异，使得如何发挥多核DSP全部的效能成为设计人员面临的一项重要问题。特别是如何对每个核上的业务进行分配，以使得每个核都能得到充分的利用，从而使得系统的整体处理性能得到有效的提升。
图1为目前通用的多核基带系统框架，如图1所示：
在通用的多核架构中，存在两类核，一类核是用于主控的CPU，侧重于调度控制处理；另一类核是DSP内核(core)，侧重于运算处理；CPU和DSP core之间通过总线(BUS)连接。每个核具有自己的一级缓存(L1)；所有核通过二级缓存(L2)来进行数据交换。L1在每个核的内部，访问效率最高；L2在核的外部，访问效率较低。多个DSP Core可以分为若干个簇(Cluster)，每个Cluster内部的DSP core完成相类似的功能。
CPU完成每个DSP Core的业务调度处理，为每个DSP Core分配当前子帧需要处理的业务。每个DSP core根据主控CPU分配的业务列表(TaskList)信息，完成相关的业务处理。
下面通过一个例子来说明采用目前的芯片架构进行多核处理的方法。假定Cluster0有4个DSP core，完成业务T0和T1；Cluster1有4个DSPcore，完成业务T2和T3；Cluster2有4个DSP core，完成业务T4和T5。假设Ti业务调度算法为fTi，其中i＝0，1，2...。CPU在接收到L2下发的管理帧以后进行解析，获取业务Ti的总业务量AmountTi，然后CPU针对每一种业务Ti进行复杂均衡算法处理，将AmountTi平均分配给处理该业务的所有核上。
图2为采用现有的芯片架构进行具体调度算法的流程图，该流程的执行主体为图1中的CPU。如图2所示：首先，CPU接收由L2下发的管理帧，对管理帧进行参数校验和解析，如校验用户数量有没有超过最大值，用户标识(ID)是不是和注册的用户匹配等；从管理帧中读取每类业务的业务量AmountTi，根据该类业务的调度函数fTi将AmountTi平均分配给处理该业务的所有DSP core；当完成所有业务的分配后生成对应于每个DSP core的业务列表(Tasklist)，存储于CPU的L1存储器中；然后从L1存储器中读取对应于每个DSP core的Tasklist发送给对应的DSP core，每个DSP core将根据TaskList中指配的业务进行处理，如DSP core可以在每个子帧的时间长度内，或者在多个子帧的时间长度内进行处理。
如图2所示，CPU的L1存储器用来存储对应于每个DSP内核的TaskList(即业务列表)：CPU将T0和T1业务的分配结果写入到L1存储器中对应于C0_Core0～C0_Core3的各个核的Task List中；将T2业务和T3业务的分配结果写入到L1存储器中对应于C1_Core0～C1_Core3的各个核的TaskList中。然后，CPU读取L1中对应于每个内核的业务列表，并发送给各个DSP内核。
图2所示的现有调度方案存在两个弊端：
1、在针对每类业务Ti的调度过程中，从理论上讲，只要每类业务的分配都达到负荷分担，即使不考虑进行全局调度(即对所有的业务综合起来一起进行调度)，所有业务依次调度完成后实际的效果也应该是全局最优。但是在实际中，由于调度粒度的限制，针对单一的业务调度，并没有办法做到完全的负载均衡，当核上分配的业务种类较多时，这种局限性就会更明显。所以现有的调度方案只是针对每类业务进行负荷大致均分，无法综合所有的业务进行全局调度，实现全局最优的调度算法。
2、原有的调度框架与业务进行捆绑，没有将调度算法与具体业务分离，缺乏必要的灵活性和可扩展性。例如：业务T0是按照用户为粒度进行处理，业务T1是按照符号为粒度进行处理。针对业务T0需要F0调度算法，针对业务T1需要F1调度算法，因此调度算法与业务之间是强相关的，一旦业务种类变化，则整体调度框架将会有比较大变化。
发明内容
为了解决现有技术的缺陷，本发明实施例提供了一种多核调度方法、装置与系统。
一方面，本发明实施例提供了一种多核调度方法，所述方法包括：获取每类业务的参数信息，根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量；依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核；后一类业务的归一化业务量的分配基于前一类业务的归一化业务量的分配结果，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；根据归一化业务量的分配结果，生成每个内核的业务列表；将所述业务列表发送给对应的内核，使所述内核根据所述业务列表执行所分配的业务。
另一方面，本发明实施例还提供了一种多核调度装置，所述装置包括：业务创建单元，用于获取每类业务的参数信息，根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量；业务分配单元，用于依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核；后一类业务的归一化业务量的分配基于前一类业务的归一化业务量的分配结果，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；根据归一化业务量的分配结果，生成每个内核的业务列表；调度控制单元，用于将所述业务列表发送给对应的内核，使所述内核根据所述业务列表执行所分配的业务。
又一方面，本发明实施例还提供一种多核调度系统，所述系统包括：多核调度装置以及多个内核；所述多核调度装置和所述多个内核之间通过总线连接；所述多核调度装置，用于获取每类业务的参数信息，根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量；依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核，后一类业务的归一化业务量的分配基于前一类业务的归一化业务量的分配结果，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；根据归一化业务量的分配结果，生成每个内核的业务列表；将所述业务列表发送给对应的内核；所述内核，用于接收所述多核调度装置下发的业务列表，根据所述业务列表执行所分配的业务。
本发明实施例的技术方案通过将业务量进行归一化处理，并在每次进行业务量分配时参照上一次的分配结果，以使多个内核的归一化业务量达到均衡。该方案实现了不同业务的全局优化调度，提高了每个核的利用效率，提升了整体系统的处理规格。
附图说明
图1为通用的多核基带系统框架示意图；
图2为现有技术的具体调度算法流程图；
图3为本发明实施例多核调度方法的流程图；
图4a为本发明实施例多核调度装置的功能框图；
图4b为本发明实施例多核调度装置的业务创建单元401的细化功能框图；
图4c为本发明实施例多核调度装置的业务分配单元402的细化功能框图；
图5为本发明实施例CPU进行调度的具体实现方法示意图之一；
图6为本发明实施例CPU进行调度的具体实现方法示意图之二；
图7为本发明实施例的多核调度方法具体实施流程图。
具体实施方式
本发明实施例针对目前调度方式下扩展性较差和无法进行全局性调度的缺陷，提出了一种多核调度方法、装置与系统。该方案针对具体业务的特点，先对不同类型业务的业务量进行归一化处理，使不同业务采用同一个调度算法来进行调度，避免了由于业务种类与调度算法绑定而带来的扩展性较差的缺陷，实现了业务调度的灵活性与可扩展性；并且，由于对不同类型业务的业务量均进行了归一化处理，可以实现对每类业务负荷的精确细分，使多种业务的业务量能够在多个内核之间实现更优的负载均衡。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种多核调度方法、装置与系统，本实施例的多核系统架构可以沿用图1的架构，所不同的是CPU的调度方法发生了根本的变化。
本发明实施例首先提供一种多核调度方法，该方法的执行主体为图1所示的主控CPU，图3为该方法的流程图，如图3所示，该方法包括：
S301、获取每类业务的参数信息，根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量。
可选地，所述获取每类业务的参数信息包括：接收管理帧，从所述管理帧中获取每类业务的参数信息。该管理帧可以由图1中的L2下发。
可选地，所述参数信息至少包括：每类业务的数量；所述根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量包括：根据每类业务的数量以及每类业务中单个业务对应的归一化点数，生成每类业务的归一化业务量。
S302、依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核；后一类业务的归一化业务量的分配基于前一类业务的归一化业务量的分配结果，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；根据归一化业务量的分配结果，生成每个内核的业务列表。
可选地，所述依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核包括：在首次分配时，根据第一类业务的最小分配粒度以及该类业务的调度算法，将第一类业务的归一化业务量均衡地分配给所述多个内核。
S303、将所述业务列表发送给对应的内核，使所述内核根据所述业务列表执行所分配的业务。
本发明实施例还提供一种多核调度装置，以实现图3所示的调度方法，该装置可以为主控CPU的一个组成部分。图4a为该装置的功能框图，如图4a所示，本实施例的多核调度装置40包括：
业务创建单元401，用于获取每类业务的参数信息，根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量；
业务分配单元402，用于依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核；后一类业务的归一化业务量的分配基于前一类业务的归一化业务量的分配结果，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；根据归一化业务量的分配结果，生成每个内核的业务列表；
调度控制单元403，用于将所述业务列表发送给对应的内核，使所述内核根据所述业务列表执行所分配的业务。
可选地，如图4b所示，业务创建单元401进一步包括：获取单元4011，用于接收管理帧，从所述管理帧中获取每类业务的参数信息，所述参数信息至少包括每类业务的数量；归一化单元4012，用于根据每类业务的数量以及每类业务中单个业务对应的归一化点数，生成每类业务的归一化业务量。
可选地，如图4c所示，业务分配单元402进一步包括：初始分配子单元4021，用于在首次分配时，根据第一类业务的最小分配粒度以及该类业务的调度算法，将第一类业务的归一化业务量均衡地分配给所述多个内核。
图5显示了CPU进行业务分配的具体实现原理示意图之一，图5的方法完成了单Cluster内的全局最优的调度处理过程。
每个子帧的处理过程中，业务创建单元完成所有注册业务的业务创建，业务创建完成后将业务写入到待分配的归一化业务池中供业务分配单元进行业务分配；业务分配单元从已归一化的业务池中读取每类业务的归一化业务量，完成所有注册业务的业务分配。在具体分配过程中，对某一类业务Ti进行分配时，会基于上一类业务的分配结果来进行综合分配，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；在首次分配时，根据第一类业务的最小分配粒度以及该类业务的调度算法，将第一类业务的归一化业务量均衡地分配给所述多个内核。最后，由调度控制单元将对应于每个内核的TaskList发送给相应的内核。该方法在对每类业务依次调度时，使全局符合调度最优。
图6显示了CPU进行调度的具体实现原理示意图之二，图6所示的方法完成了芯片内所有Cluster上的所有核的全局最优的调度处理过程。
图6的具体调度过程与图5相比主要差别在于：首先，图6是针对所有Cluster上的DSP core进行业务分配，因此增加了获取DSP core数量的操作；此外，待调度的已归一化的任务池不是针对某一Cluser的DSP core，而是针对芯片上的所有DSP core，这样能够做到对芯片内所有Cluster上的所有核的全局最优调度处理。
图6所示的方法中，主控CPU会根据芯片所有Cluster上DSP core的数量和每个Ti已归一化的任务池进行统一调度。在具体调度过程中，每类业务Ti进行调度时，会基于上一类业务的调度结果来进行综合调度。这样就可以做到对每类业务依次调度时，做到全局符合调度最优。
图7为采用本发明实施例的CPU进行多核调度的具体实施流程图。如图7所示，该流程包括：
S701、CPU在系统初始化过程中，将待分配业务注册到CPU的业务创建单元以及业务分配单元；
S702、CPU接收到L2管理帧后完成参数校验和消息解析；
S703、CPU的调度控制单元调用业务创建单元，依次完成所有业务创建功能，得到业务的归一化度量结果，缓存到待分配的业务资源池中；
S704、CPU的调度控制单元调用业务分配单元，依次完成所有业务分配功能，每次业务分配基于上一次的分配结果，进行全局优化。分配完成后将业务分配结果写入到TaskList表中；
S705、CPU的调度控制单元将TaskList表发送到每个DSP Core的L1中，作为每个DSP core执行业务的依据。
下面结合一个具体的例子对本发明实施例的多核调度方法、装置与系统进行详细描述，需要声明的是，该具体的例子仅用于对该案权利要求进行解释，而非对其保护范围进行任何形式的限定，如权利要求中的内核并不限定于本实施例的DSP内核，还可以是其他类型的内核。
例如，Cluster0对应分配有两种业务T0和T1，Cluster0中有4个DSPcore，CPU将会把T0业务和T1业务调度分配到Cluster0中的4个DSP core上。通过解析管理帧获知T0中含有7个用户(User)的业务处理；T1中含有10个符号(symbol)的业务处理。
1、在系统初始化阶段对不同调度粒度进行归一化，比如T0业务的1个User的业务归一化量为2个归一化点数(Point)；T1业务的1个符号的业务归一化量为3个Point。
2、业务创建单元进行业务的归一化，并缓存到业务池中。
T0业务量归一化结果＝7*2Point＝14Point
T1业务量归一化结果＝10*3Point＝30Point
3、业务分配单元遍历每类业务的调度处理。
对T0业务进行调度，T0的总业务量为14Point，一共是7个user，平均到每个核上，最小分配粒度为1个User，完成T0分配后的一种可能结果如表1所示：
表1
然后对T1业务进行调度，T1的总业务量为30Point，一共是10个user，平均到每个核上，最小分配粒度为1个symbol，完成T0和T1分配后的一种可能结果如表2所示：
表2
从表2可以看出，综合考虑4个DSP core的T0业务量和T1业务量，归一化后的总点数基本上达到了每个核平均分配的程度。
通过上述例子可知，本实施例的均衡分配指的是将归一化业务量尽可能平均地分配到多个DSP core上，使得每个DSP core所分配的归一化点数尽可能相同，或者使得分配有最大归一化点数的DSP core与分配有最小归一化点数的DSP core这两者的归一化点数差值小于一个预设值。
对应于图3的调度方法和图4a的调度装置，本发明实施例还提供一种多核调度系统，该系统的架构参照图1所示，所述系统包括：多核调度装置以及多个内核；所述多核调度装置和所述多个内核之间通过总线连接；
所述多核调度装置，用于获取每类业务的参数信息，根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量；依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核，后一类业务的归一化业务量的分配基于前一类业务的归一化业务量的分配结果，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；根据归一化业务量的分配结果，生成每个内核的业务列表；将所述业务列表发送给对应的内核；所述内核，用于接收所述多核调度装置下发的业务列表，根据所述业务列表执行所分配的业务。
具体地，所述多核调度装置包含一内置存储器L1，用于存储生成的每个内核的业务列表；所述内核包含一内置存储器L1，用于存储所述多核调度装置下发的业务列表。
具体地，所述系统还包括一外部存储器L2，用于向所述多核调度装置下发管理帧，所述管理帧中包含了每类业务的参数信息；所述多核调度装置，具体用于从所述管理帧中获取每类业务的参数信息。
可选地，本实施例所述的多个内核为同一簇内部的多个内核或者为不同簇内部的多个内核。
可选地，所述系统的多核调度装置为CPU。
本发明实施例的有益效果包括：
1、本发明实施例的方案解决了无法进行全局调度的缺陷，通过业务创建实现了业务负荷的归一化，从而实现了不同业务的全局优化调度，提高了每个核的利用效率，提升了整体系统的处理规格。
2、本发明实施例的方案抽象出不同的调度策略，不同的业务可以对应到不同的调度策略，或者对应到相同的调度策略。每种业务抽象为归一化后的业务量，这样调度时就可以只看到调度粒度和总的调度量，而不需要看到用户、符号等概念，作到了调度算法与业务解耦，提升了调度算法的灵活性和可扩展性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多核调度方法，其特征在于，所述方法包括：
获取每类业务的参数信息，根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量；
依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核；后一类业务的归一化业务量的分配基于前一类业务的归一化业务量的分配结果，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；
根据归一化业务量的分配结果，生成每个内核的业务列表；
将所述业务列表发送给对应的内核，使所述内核根据所述业务列表执行所分配的业务；
其中，所述参数信息至少包括：每类业务的数量；
所述根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量包括：
根据每类业务的数量以及每类业务中单个业务对应的归一化点数，生成每类业务的归一化业务量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取每类业务的参数信息包括：
接收管理帧，从所述管理帧中获取每类业务的参数信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核包括：
在首次分配时，根据第一类业务的最小分配粒度以及该类业务的调度算法，将第一类业务的归一化业务量均衡地分配给所述多个内核。
4.一种多核调度装置，其特征在于，所述装置包括：
业务创建单元，用于获取每类业务的参数信息，根据每类业务的参数信息生成每类业务的归一化业务量；所述参数信息至少包括每类业务的数量；
业务分配单元，用于依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核；后一类业务的归一化业务量的分配基于前一类业务的归一化业务量的分配结果，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；根据归一化业务量的分配结果，生成每个内核的业务列表；
调度控制单元，用于将所述业务列表发送给对应的内核，使所述内核根据所述业务列表执行所分配的业务；
其中，所述业务创建单元包括：归一化单元，用于根据每类业务的数量以及每类业务中单个业务对应的归一化点数，生成每类业务的归一化业务量。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述业务创建单元还包括：
获取单元，用于接收管理帧，从所述管理帧中获取每类业务的参数信息。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述业务分配单元包括：
初始分配子单元，用于在首次分配时，根据第一类业务的最小分配粒度以及该类业务的调度算法，将第一类业务的归一化业务量均衡地分配给所述多个内核。
7.一种多核调度系统，其特征在于，所述系统包括：多核调度装置以及多个内核；所述多核调度装置和所述多个内核之间通过总线连接；
所述多核调度装置，用于获取每类业务的参数信息，所述参数信息至少包括每类业务的数量；根据每类业务的数量以及每类业务中单个业务对应的归一化点数，生成每类业务的归一化业务量；依次将每类业务的归一化业务量分配给多个内核，后一类业务的归一化业务量的分配基于前一类业务的归一化业务量的分配结果，以使得在完成待分配的多类业务的归一化业务量的分配后，所述多个内核的归一化业务量达到均衡；根据归一化业务量的分配结果，生成每个内核的业务列表；将所述业务列表发送给对应的内核；
所述内核，用于接收所述多核调度装置下发的业务列表，根据所述业务列表执行所分配的业务。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述多核调度装置包含一内置存储器，用于存储生成的每个内核的业务列表；
所述内核包含一内置存储器，用于存储所述多核调度装置下发的业务列表。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述系统还包括一外部存储器，用于向所述多核调度装置下发管理帧，所述管理帧中包含了每类业务的参数信息；
所述多核调度装置，具体用于从所述管理帧中获取每类业务的参数信息。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述多个内核为同一簇内部的多个内核或者为不同簇内部的多个内核。
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