CN106789720B - 一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法 - Google Patents
一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,采用多指标评估,可以准确的评估系统负载状况,提高系统稳定水平,包括以下步骤:获取当前系统硬件使用率;根据当前系统硬件使用率计算得到令牌桶的桶深度以及可注入的令牌数;向令牌桶中注入令牌,如果令牌桶中令牌数超出桶深度,设置当前令牌数为桶深度,否则,桶深度不变。
Description
技术领域
本发明涉及服务系统运行安全技术领域,具体为一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法。
背景技术
在设备通讯过程中,由于数据的突发性,如果不加以控制,很容易导致系统死机,无响应等状况的出现。因此在通讯领域大量的使用了令牌桶技术来处理这类突发状况。
在大型服务领域(如大型网站等),也常常因为出现突发状况,系统压力陡增,出现CPU,内存使用暴增,进而导致服务器宕机。因而也常常采用令牌桶,熔断器等技术来处理该类状况。
一般令牌桶采用固定桶深度或者依赖CPU使用动态调整桶深度,如公告号为CN102164083的专利中公开的一种令牌桶刷新方法,由于任务的复杂性,某些任务是计算密集型,有的是IO密集型,由于任务不同,对于IO密集型,用CPU来调整桶大小,就显得非常不及时,为了克服评估不准确的问题,一些实现就简单的降低桶深度的最大值,导致资源的浪费。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,采用多指标评估,可以准确的评估系统负载状况,提高系统稳定水平。
本发明的技术方案如下: 一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,其特征在于:包括以下步骤:获取当前系统硬件使用率;根据当前系统硬件使用率计算得到令牌桶的桶深度以及可注入的令牌数;向令牌桶中注入令牌,如果令牌桶中令牌数超出桶深度,设置当前令牌数为桶深度,否则,桶深度不变。
进一步的,在根据注入令牌数调节桶深度后,判定令牌桶的当前状态,如果令牌桶的当前状态正常,开启延时定时器,如果定时器时间到,重新根据当前系统硬件使用率计算得到令牌桶的桶深度以及可注入的令牌数;如果令牌桶的当前状态不正常,则关闭令牌桶。
进一步的,系统硬件使用率包括CPU使用率、内存使用率、硬盘使用率、网络带宽使用率。
进一步的,根据系统硬件使用率得到系统压力值,根据系统压力值计算得到注入令牌桶的令牌数。
进一步的,根据单项评估函数分别计算系统中各个硬件的单项评估可用率,分别得到计算机系统各个硬件的评估可用率,根据多个单项评估可用率得到系统可用度,根据木桶理论由最低的单项评估可用率确定系统可用度,根据系统可用度,计算得到桶深度。
进一步的,系统压力值通过以下压力检测评估函数公式计算:
c=(X1*X1r+X2*X2r...+Xn*Xnr)*nr + OldRat * or
其中,X1为硬件1的使用率,X1r为硬件1的使用因子,其中X2为硬件2的使用率,X2r为硬件2的使用因子,其中Xn为硬件N的使用率,Xnr为硬件N的使用因子,nr为评估因子,OldRat为上一次评估结果,or为评估因子 ,满足X1r+X2r+...+Xnr=1,nr+or = 1。
进一步的,计算注入令牌桶的令牌数通过以下公式计算:
(1 - c) * (MAX-MIN) + MIN
其中,c为系统压力值,MAX为最大注入令牌数,MIN为最小注入令牌数。
进一步的,单项评估可用率通过以下单项评估函数公式计算:
xU= (min(max(x, xMIN), xMAX) - xMIN) / (xMAX - xMIN)
其中x为指标实测空闲率,范围为0-1,表示实际的系统硬件的空闲率,xU为x指标的评估可用率,表示根据x指标计算出的实际可用率,xU范围为0-1 ,xMIN为x指标的最小实测空闲率,xMIN范围为0-1,xMAX为x指标的最大实测空闲率,xMAX范围为0-1, min是最小值函数,max是最大值函数,min(max(x, xMIN), xMAX)计算x取值范围只能在xMIN-xMAX之间;
进一步的,系统可用度通过以下公式计算:
yU = MIN([x1U, x2U..........xnU])
其中,yU 为系统最终可用度,范围为0-1,MIN为返回数组最小值计算函数,x1U为根据单项评估函数计算出的实际硬件1可用率,x2U 为根据单项评估函数计算出的硬件2可用率,xnU 为根据单项评估函数计算出的硬件n可用率。
进一步的,桶深度通过以下公式计算:
tU = (1-tr) * (yU * (tMAX - tMIN) + tMIN) + tr * tUx
其中,tU为最终桶深度,yU为系统可用度,tMAX为桶最大深度,tMIN 为桶最小深度,tr为惯性因子(0-1),tUx为前一次计算的桶深度。
本发明的基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,令牌桶可以根据系统中硬件的使用率,调节令牌桶的深度和注入令牌桶的令牌数,在系统硬件使用率较高时减小令牌桶深度和注入令牌桶的令牌数,在系统硬件使用率较低时增加令牌桶深度和注入令牌桶的令牌数,在不更换系统硬件的情况下,提升了系统的硬件的处理能力,采用多指标评估,综合考虑了包括CPU使用率、内存使用率、硬盘使用率、网络带宽使用率,可以准确的评估系统负载状况,提高系统稳定水平,其方法实现简单,可靠,可以有效的应对在系统过载的处理,增强系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明的基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法的流程图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅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作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。
具体实施例1:
见图1,本发明的一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,包括以下步骤:
步骤201:获取当前系统硬件使用率,根据系统硬件使用率,生成合乎当前的系统的令牌桶的桶深度以及可注入的令牌数,执行步骤202;
步骤202:向令牌桶中注入令牌;如果发现令牌桶中令牌数超出桶深度,设置当前令牌数为桶深度,执行步骤203;
步骤203:判定令牌桶的当前状态,如果正常,继续执行步骤204,否则,执行步骤205;
步骤204:开启延时定时器,如果定时器时间到,执行步骤201;
步骤205:关闭令牌桶。
在步骤201中,系统硬件使用率包括CPU使用率和内存使用率,根据系统硬件使用率得到系统压力值,根据系统压力值计算得到注入令牌桶的令牌数;根据单项评估函数分别计算系统中硬件的单项评估可用率,分别得到CPU和内存的评估可用率,根据多个单项评估可用率得到系统可用度,根据木桶理论由最低的单项评估可用率确定系统可用度,根据系统可用度,计算得到桶深度。
系统压力值通过以下压力检测评估函数公式计算:
c=(X1*X1r+X2*X2r)*nr + OldRat * or
其中,设CPU为硬件1,内存为硬件2,则有:X1为CPU的使用率,X1r为CPU的使用因子,其中X2为内存的使用率,X2r为内存的使用因子,nr为评估因子,OldRat为上一次评估结果,or为评估因子 ,满足X1r+X2r=1,nr+or = 1;
计算注入令牌桶的令牌数通过以下公式计算:
(1 - c) * (MAX-MIN) + MIN
其中,c为系统压力值,MAX为最大注入令牌数,MIN为最小注入令牌数。
单项评估可用率通过以下单项评估函数公式计算:
xU= (min(max(x, xMIN), xMAX) - xMIN) / (xMAX - xMIN)
其中x为指标实测空闲率,范围为0-1,表示实际的cpu或内存等的空闲率,xU为x指标的评估可用率,表示根据该检测指标计算出的实际可用率,xU范围为0-1 ,xMIN为x指标的最小实测空闲率,xMIN范围为0-1,xMAX为x指标的最大实测空闲率,xMAX范围为0-1, min是最小值函数,max是最大值函数,min(max(x, xMIN), xMAX)计算x取值范围只能在xMIN-xMAX之间。
系统可用度通过以下公式计算:
yU = MIN([x1U, x2U])
其中,yU 为系统最终可用度,范围为0-1,MIN为返回数组最小值计算函数,x1U为根据单项评估函数计算出的实际CPU可用率,x2U 为根据单项评估函数计算出的实际内存可用率;
桶深度通过以下公式计算:
tU = (1-tr) * (yU * (tMAX - tMIN) + tMIN) + tr * tUx
其中,tU为最终桶深度,yU为系统可用度,tMAX为桶最大深度,tMIN 为桶最小深度,tr为惯性因子(0-1),tUx为前一次计算的桶深度。
具体实施例2:
见图1,本发明的一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,包括以下步骤:
步骤201:获取当前系统硬件使用率,根据系统硬件使用率,生成合乎当前系统的令牌桶的桶深度以及可注入的令牌数,执行步骤202;
步骤202:向令牌桶中注入令牌;如果发现令牌桶中令牌数超出桶深度,设置当前令牌数为桶深度,执行步骤203;
步骤203:判定令牌桶的当前状态,如果正常,继续执行步骤204,否则,执行步骤205;
步骤204:开启延时定时器,如果定时器时间到,执行步骤201;
步骤205:关闭令牌桶。
在步骤201中,系统硬件使用率包括CPU使用率、内存使用率、硬盘使用率和网络带宽使用率,根据系统硬件使用率得到系统压力值,根据系统压力值计算得到注入令牌桶的令牌数;根据单项评估函数分别计算系统中硬件的单项评估可用率,分别得到CPU、内存、硬盘、网络带宽的评估可用率,根据多个单项评估可用率得到系统可用度,根据木桶理论由最低的单项评估可用率确定系统可用度,根据系统可用度,计算得到桶深度。
系统压力值通过以下压力检测评估函数公式计算:
c=(X1*X1r+X2*X2r+ X3*X3r+ X4*X4r)*nr + OldRat * or
其中,设CPU为硬件1,内存为硬件2,硬盘为硬件3,网卡为硬件4,则有:X1为CPU的使用率,X1r为CPU的使用因子,其中X2为内存的使用率,X2r为内存的使用因子,X3为硬盘的使用率,X3r为硬盘的使用因子,其X4为网络带宽的使用率,X4r为网络带宽的使用因子,nr为评估因子,OldRat为上一次评估结果,or为评估因子 ,满足X1r+X2r+ X3r+ X4r =1,nr+or = 1;
计算注入令牌桶的令牌数通过以下公式计算:
(1 - c) * (MAX-MIN) + MIN
其中,c为系统压力值,MAX为最大注入令牌数,MIN为最小注入令牌数。
单项评估可用率通过以下单项评估函数公式计算:
xU= (min(max(x, xMIN), xMAX) - xMIN) / (xMAX - xMIN)
其中x为指标实测空闲率,范围为0-1,表示实际的cpu、内存、硬盘或网络带宽的空闲率,xU为x指标的评估可用率,表示根据该检测指标计算出的实际可用率,xU范围为0-1 ,xMIN为x指标的最小实测空闲率,xMIN范围为0-1,xMAX为x指标的最大实测空闲率,xMAX范围为0-1, min是最小值函数,max是最大值函数,min(max(x, xMIN), xMAX)计算x取值范围只能在xMIN-xMAX之间。
系统可用度通过以下公式计算:
yU = MIN([x1U, x2U,x3U, x4U])
其中,yU 为系统最终可用度,范围为0-1,MIN为返回数组最小值计算函数,x1U为根据单项评估函数计算出的实际CPU可用率,x2U 为根据单项评估函数计算出的实际内存可用率,x3U为根据单项评估函数计算出的实际硬盘可用率,x4U为根据单项评估函数计算出的实际网络带宽可用率;
桶深度通过以下公式计算:
tU = (1-tr) * (yU * (tMAX - tMIN) + tMIN) + tr * tUx
其中,tU为最终桶深度,yU为系统可用度,tMAX为桶最大深度,tMIN 为桶最小深度,tr为惯性因子(0-1),tUx为前一次计算的桶深度。
本发明的基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,令牌桶可以根据系统中硬件的使用率,调节令牌桶的深度和注入令牌桶的令牌数,在系统硬件使用率较高时减小令牌桶深度和注入令牌桶的令牌数,在系统硬件使用率较低时增加令牌桶深度和注入令牌桶的令牌数,在不更换系统硬件的情况下,提升了系统的硬件的处理能力,采用多指标评估,可以准确的评估系统负载状况,提高系统稳定水平,其方法实现简单,可靠,可以有效的应对在系统过载的处理,增强系统的稳定性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,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各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,其特征在于:包括以下步骤:获取当前系统硬件使用率;根据当前的系统硬件使用率计算得到令牌桶的桶深度以及可注入的令牌数;向令牌桶中注入令牌,如果令牌桶中令牌数超出桶深度,设置当前令牌数为桶深度,否则,桶深度不变;
在根据注入令牌数调节桶深度后,判定令牌桶的当前状态,如果令牌桶的当前状态正常,开启延时定时器,如果定时器时间到,重新根据当前系统硬件使用率计算得到令牌桶的桶深度以及可注入的令牌数;如果令牌桶的当前状态不正常,则关闭令牌桶;
系统硬件使用率包括CPU使用率、内存使用率、硬盘使用率和网络带宽使用率;
根据系统硬件使用率得到系统压力值,根据系统压力值计算得到注入令牌桶的令牌数;
根据单项评估函数分别计算系统中各个硬件的单项评估可用率,分别得到计算机系统各个硬件的评估可用率,根据多个单项评估可用率得到系统可用度,根据木桶理论由最低的单项评估可用率确定系统可用度,根据系统可用度,计算得到桶深度。
2.根据权利要求1所述的一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,其特征在于:系统压力值通过以下压力检测评估函数公式计算:
c=(X1*X1r+X2*X2r...+Xn*Xnr)*nr + OldRat * or
其中,X1为硬件1的使用率,X1r为硬件1的使用因子,其中X2为硬件2的使用率,X2r为硬件2的使用因子,其中Xn为硬件N的使用率,Xnr为硬件N的使用因子,nr为评估因子,OldRat为上一次评估结果,or为评估因子 ,满足X1r+X2r+...+Xnr=1,nr+or = 1。
3.根据权利要求2所述的一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,其特征在于:计算注入令牌桶的令牌数通过以下公式计算:
(1 - c) * (MAX-MIN) + MIN
其中,c为系统压力值,MAX为最大注入令牌数,MIN为最小注入令牌数。
4.根据权利要求1所述的一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,其特征在于:单项评估可用率通过以下单项评估函数公式计算:
xU= (min(max(x, xMIN), xMAX) - xMIN) / (xMAX - xMIN)
其中x为指标实测空闲率,范围为0-1,表示实际的系统硬件的空闲率,xU为x指标的评估可用率,表示根据x指标计算出的实际可用率,xU范围为0-1 ,xMIN为x指标的最小实测空闲率,xMIN范围为0-1,xMAX为x指标的最大实测空闲率,xMAX范围为0-1, min是最小值函数,max是最大值函数,min(max(x, xMIN), xMAX)计算x取值范围只能在xMIN-xMAX之间。
5.根据权利要求4所述的一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,其特征在于:系统可用度通过以下公式计算:
yU = MIN([x1U, x2U..........xnU])
其中,yU 为系统最终可用度,范围为0-1,MIN为返回数组最小值计算函数,x1U为根据单项评估函数计算出的实际硬件1可用率,x2U 为根据单项评估函数计算出的实际硬件2可用率,xnU 为根据单项评估函数计算出的实际硬件n可用率。
6.根据权利要求5所述的一种基于系统硬件使用率的动态令牌桶生成方法,其特征在于:桶深度通过以下公式计算:
tU = (1-tr) * (yU * (tMAX - tMIN) + tMIN) + tr * tUx
其中,tU为最终桶深度,yU为系统可用度,tMAX为桶最大深度,tMIN 为桶最小深度;tr为惯性因子,范围为0-1;tUx为前一次计算的桶深度。
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