CN104065583A - Atca架构sgsn单板进程均衡方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ATCA架构SGSN单板进程均衡方法和装置，其中，该方法包括：获得基站控制器BSC信息，对BSC按照流量由大到小进行排序；获得用于承载BSC流量的进程，将已排序的BSC依次加入已承载最小流量的进程。本发明的ATCA架构SGSN单板进程均衡方法和装置，首先对BSC按照流量由大到小进行排序，将已排好序的BSC依次加入已承载最小流量的进程中，保证了每个进程承载流量的均衡性，也确保了每个进程中承载BSC数量的均等性，有效实现了各SGSN单板和进程业务之间的均衡，使系统中各设备的实际工作容量接近标称容量。

Description

ATCA架构SGSN单板进程均衡方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域中核心网技术领域，具体地，涉及ATCA架构SGSN单板进程均衡方法和装置。

背景技术

随着移动网络技术的发展，移动全业务运行的展开，数据增值业务已成为运营商重大的业务关注点。ATCA（Advanced Telecommunication ComputingArchitecture，先进电信运算平台）架构的SGSN作为2G、3G和未来4G核心网设备的发展方向，正逐渐成为主流。

由于SGSN在处理用户信令和转发用户数据的业务流中居于核心的地位，SGSN的性能对用户感知有很大的影响。由于ATCA架构SGSN（Serving GPRSSupport Node，服务GPRS支持节点）采用刀片服务器式的架构，业务分布到各服务器之上，所以ATCA架构SGSN各单板和进程的业务是否均衡成为影响SGSN性能的一个重要因数。SGSN各单板和进程业务的不均衡将严重影响设备的容量和运行效率。

ATCA架构的SGSN一般是以BSC（基站控制器）为粒度来进行业务的单板和进程均衡，均衡的目标是确保单板和进程的BSC数量的均衡。实现的方式是以BSC为粒度对SGSN单板或进程进行轮询，我们能够发现BSC数在各SGSN单板和进程上是均衡的。但是这种均衡方式存在以下问题：

1、由于不同BSC的业务形态差异极大，各用户的流量差异也很大，难以实现用户数和流量在各SGSN单板和进程的均衡。

2、如果设备采用将单板组成机框，设备有多个机框构成的情况下，难以实现用户数和流量在各机框之间的均衡。

3、由于各进程和SGSN单板的业务流量不均衡，导致设备的容量难以达到标称容量。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中用户数和流量在各进程中均衡性不佳的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种ATCA架构SGSN单板进程均衡方法。

根据本发明实施例的ATCA架构SGSN单板进程均衡方法，包括：

获得基站控制器BSC信息，对BSC按照流量由大到小进行排序；

获得用于承载BSC流量的进程，将已排序的BSC依次加入已承载最小流量的进程。

本发明是为了克服现有技术中用户数和流量在各进程中均衡性不佳的缺陷，根据本发明的另一个方面，提出一种ATCA架构SGSN单板进程均衡装置。

根据本发明实施例的ATCA架构SGSN单板进程均衡装置，包括：

流量排序模块，用于获得基站控制器BSC信息，对BSC按照流量由大到小进行排序；

流量分配模块，用于获得用于承载BSC流量的进程，将已排序的BSC依次加入已承载最小流量的进程。

本发明的ATCA架构SGSN单板进程均衡方法和装置，首先对BSC按照流量由大到小进行排序，将已排好序的BSC依次加入已承载最小流量的进程中，保证了每个进程承载流量的均衡性，也确保了每个进程中承载BSC数量的均等性，有效实现了各SGSN单板和进程业务之间的均衡，使系统中各设备的实际工作容量接近标称容量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的ATCA架构SGSN单板进程均衡方法的流程示意图；

图2为本发明进程均衡算法的实现步骤流程示意图；

图3为本发明ATCA架构SGSN单板进程均衡方法的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

SGSN单板内进程间业务均衡是全网SGSN业务均衡的基础，实现了SGSN单板内进程间的业务均衡，可以实现单板间的业务均衡和机框间的业务均衡。SGSN单板的最小工作单位是进程，SGSN单板有多个进程同时工作，其中ECU(Enhanced Control-Plane Unit，增强型控制面板单元)单板上的GBP（Gb process，Gb接口处理进程）需要进行负载均衡。进程负载与进程处理的用户数和转发的流量直接相关，用户数越多，转发的流量越大，进程的负载越高。实现进程的负载均衡，就是实现进程相对流量或用户数的均衡。

本发明公开了一种ATCA架构SGSN单板进程均衡方法，该方法跟踪一段时间内各进程的CPU利用率、业务流量、用户数，以BSC为粒度平衡BSC在各进程上的分布，均衡的目标是使各进程CPU利用率、业务流量或用户数达到均衡。避免由于各SGSN单板和进程的业务不均，使设备的实际容量接近标称容量。

如图1所示，本发明公开了一种ATCA架构SGSN单板进程均衡方法，包括：

步骤102：检测是否达到预设的业务均衡周期，如已达到，则先统计在预设的业务均衡周期内，各进程的CPU利用率、业务流量或用户数的数据，如未达到，则继续检测预设的业务均衡周期；

步骤104：根据统计出的CPU利用率、业务流量或用户数的数据，通过进程均衡算法进行进程分配；

步骤106：根据计算出的进程分配情况，确定是否需要进行进程分配调整；

步骤108：如果需要进行进程分配调整，则调整进程分配，保证各进程间流量和用户数的均衡，否则，业务均衡的流程结束。

以下以流量均衡为例说明步骤104的进程均衡算法的实现步骤：系统内共有n个BSC，设置第i个BSC内用户数为Ui，流量为Di。

系统内有m个GBP进程，第j个进程内第i个BSC用户数为Uji，流量为Dji。标记单进程平均用户数Uavg=(∑Ui)/m，平均流量为Davg=(∑Di)/m。单进程的用户数方差为ΔUj=((∑Uji)-Uavg)2，系统方差之和ΔU=∑ΔUj，单进程的流量方差ΔDj=((∑Dji)-Davg)2，系统方差之和ΔD=∑ΔDj。系统方差之和越小，进程间负载越均衡。

由于穷举法的时间复杂度大，不可在多项式时间内完成，本发明提供了一种能够实现系统方差之和的次优方案，如图2所示，包括：

步骤1042：对各BSC的流量从大到小进行排序，并标记第i个BSC的流量为D(i)，那么有第i个BSC的流量要大于第i+1个BSC的流量，即D(i)>=D(i+1)；

步骤1044：将各进程的流量标记为P(j)并进行排序，将流量最小的进程标记为P(min)，如果最小流量相等，则随机标记一个为P(min)；

步骤1046：从流量最大的BSC（i=0）开始，以流量自大而小依次按照步骤1042中的排序将各个BSC依次加入步骤1044中已承载的流量为最小的进程，即P(min)=P(min)+D(i)；

例如，包括流量自大而小排列的A1、B1、C1、D1和E1共5个BSC，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个进程，每个进程所能承载的流量的能力相同：

在分配进程时，依次将A1、B1和C1分配至进程Ⅰ、进程Ⅱ和进程Ⅲ中，在分配D1时，将D1分配至现有已分配BSC的进程中已承载流量最小的进程Ⅲ。同理，将E1分配至现有已分配BSC的进程中已承载流量最小的进程Ⅱ。

综上，A1、B1、C1、D1和E1分别分配至进程Ⅰ、进程Ⅱ、进程Ⅲ、进程Ⅲ和进程Ⅱ，保证了进程Ⅰ、进程Ⅱ和进程Ⅲ中所承载的BSC流量的均衡性，充分实现了SGSN单板的最大工作容量。

同理，如果包括自大而小排列的A2、B2、C2、D2、E2、F2和G2共7个BSC，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3个进程，每个进程所能承载的流量的能力相同：

因此，A2、B2、C2、D2、E2、F2和G2分别分配至进程Ⅰ、进程Ⅱ、进程Ⅲ、进程Ⅲ、进程Ⅱ、进程Ⅰ和进程Ⅲ。

步骤1048：循环执行步骤1046，直至全部的BSC均加入对应的进程，生成各BSC归属的进程。

为进一步阐释本发明的技术方案，本发明公开了另一种ATCA架构SGSN单板进程均衡方法的具体实施例。

如表1所示，本实施例包括BSC1、BSC2、BSC3、BSC4和BSC5共5个BSC，流量分别为1、4、3、6和2，标记分别为D（5）、D（2）、D（3）、D（1）和D（4），将BSC1、BSC2、BSC3、BSC4和BSC5按流量由大到小的排序为BSC4、BSC2、BSC3、BSC5和BSC1；

表1

BSC名称	BSC1	BSC2	BSC3	BSC4	BSC5
						流量	1	4	3	6	2
标记	D(5)	D(2)	D(3)	D(1)	D(4)

步骤202：将实施例中的进程P（1）、P（2）、P（3）依次排列在表2中，P（1）、P（2）、P（3）中的每个进程所能承载的流量的能力相同，将已排序的流量最大的BSC4加入进程P（1），如表2所示；

在步骤202的进程P（1）、P（2）、P（3）排列过程中，并不需限制其前后排列顺序，亦即表2中的首行自左而右也可以依次排列为P（2）、P（3）、P（1），P（3）、P（1）、P（2），P（3）、P（2）、P（1）等等；

表2

进程	P(1)	P(2)	P(3)
				流量和	6	0	0
包含BSC	BSC4

步骤204：将已排序的流量第二大的BSC2加入进程P（2），如表3所示；

表3

进程	P(1)	P(2)	P(3)
				流量和	6	4	0
包含BSC	BSC4	BSC2

步骤206：将已排序的流量第三大的BSC3加入进程P（3），如表4所示；

在步骤202-206中，将已排好序的流量自大而小排列的BSC4、BSC2、BSC3依次顺序加入到进程P（1）、P（2）、P（3）中；

表4

进程	P(1)	P(2)	P(3)
				流量和	6	4	3
包含BSC	BSC4	BSC2	BSC3

步骤208：将已排序的流量第四大的BSC5加入进程P（3），如表5所示；

在步骤206中，进程P（1）、P（2）、P（3）中每个进程有且仅有1个BSC，且流量自大而小排列，为了保证各进程间流量的均衡，步骤208将未加入进程的BSC5加入已承载流量最小的进程P(3)（步骤206中进程P(3)的流量为3，为P（1）、P（2）、P（3）中流量最小）中；

表5

进程	P(1)	P(2)	P(3)
				流量和	6	4	5
包含BSC	BSC4	BSC2	BSC3、BSC5

步骤210：将已排序的流量最小的BSC1加入进程P（2），如表6所示；

在步骤208-210中，将已排好序的流量自大而小排列的BSC5和BSC1依次逆序加入到进程P（3）和P（2）中，能够保证P（1）、P（2）、P（3）中每个进程承载的流量尽可能均衡，同时保证了P（1）、P（2）、P（3）中每个进程承载的BSC数（即用户数）尽可能平均，每两个进程间的BSC数至多相差1个。

本发明的ATCA架构SGSN单板进程均衡方法，首先对BSC按照流量由大到小进行排序，将已排好序的BSC依次加入已承载最小流量的进程中，保证了每个进程承载流量的均衡性，也确保了每个进程中承载BSC数量的均等性，有效实现了各SGSN单板和进程业务之间的均衡，使系统中各设备的实际工作容量接近标称容量。

如图3所示，为本发明ATCA架构SGSN单板进程均衡方法的结构示意图，包括：

流量排序模块10，用于获得基站控制器BSC信息，对BSC按照流量由大到小进行排序；

流量分配模块20，用于获得用于承载BSC流量的进程，将已排序的所述BSC依次加入已承载最小流量的进程。

其中：流量分配模块20，具体用于如果BSC的数量不大于进程的数量，将每个BSC分别加入不同的进程。

其中：流量分配模块20，具体用于如果BSC的数量大于进程的数量且不小于进程数量的2倍，将已排序的每个BSC分别依次顺序加入每个进程中，待所有进程中都加入BSC后，将其余未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程。

其中：流量分配模块20，具体用于如果BSC的数量大于进程数量的2倍，则将已排序的每个BSC分别依次顺序加入每个进程，待所有进程中都加入BSC后，再将未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程；

待所有进程中都加入2个BSC后，然后将仍未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程；

待所有进程中都加入相同数量的BSC后，仍存在未加入进程的BSC，则将未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程。

本发明的ATCA架构SGSN单板进程均衡装置，首先对BSC按照流量由大到小进行排序，将已排好序的BSC依次加入已承载最小流量的进程中，保证了每个进程承载流量的均衡性，也确保了每个进程中承载BSC数量的均等性，有效实现了各SGSN单板和进程业务之间的均衡，使系统中各设备的实际工作容量接近标称容量。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图1-图3为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。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 (8)

1.一种ATCA架构SGSN单板进程均衡方法，其特征在于，包括：

获得基站控制器BSC信息，对所述BSC按照流量由大到小进行排序；

获得用于承载BSC流量的进程，将已排序的所述BSC依次加入已承载最小流量的进程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次将已排序的所述BSC加入已承载最小流量的进程包括：

如果所述BSC的数量不大于所述进程的数量，将每个BSC分别加入不同的进程。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次将已排序的所述BSC加入已承载最小流量的进程包括：

如果所述BSC的数量大于所述进程的数量且不小于所述进程数量的2倍，将已排序的每个BSC分别依次顺序加入每个进程中，待所有进程中都加入BSC后，将其余未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次将已排序的所述BSC加入已承载最小流量的进程包括：

如果所述BSC的数量大于所述进程数量的2倍，则将已排序的每个BSC分别依次顺序加入每个进程，待所有进程中都加入BSC后，再将未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程；

待所有进程中都加入2个BSC后，然后将仍未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程；

待所有进程中都加入相同数量的BSC后，仍存在未加入进程的BSC，则将未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程。

5.一种ATCA架构SGSN单板进程均衡装置，其特征在于，包括：

流量排序模块，用于获得基站控制器BSC信息，对所述BSC按照流量由大到小进行排序；

流量分配模块，用于获得用于承载BSC流量的进程，将已排序的所述BSC依次加入已承载最小流量的进程。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述流量分配模块，具体用于如果所述BSC的数量不大于所述进程的数量，将每个BSC分别加入不同的进程。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述流量分配模块，具体用于如果所述BSC的数量大于所述进程的数量且不小于所述进程数量的2倍，将已排序的每个BSC分别依次顺序加入每个进程中，待所有进程中都加入BSC后，将其余未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述流量分配模块，具体用于如果所述BSC的数量大于所述进程数量的2倍，则将已排序的每个BSC分别依次顺序加入每个进程，待所有进程中都加入BSC后，再将未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程；

待所有进程中都加入2个BSC后，然后将仍未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程；

待所有进程中都加入相同数量的BSC后，仍存在未加入进程的BSC，则将未加入进程的BSC分别依次逆序加入每个进程。