CN109150657B - 一种报文操作性能分析方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种报文操作性能分析方法、装置及存储介质，应用于信息处理技术领域。性能分析装置需要待检测设备根据性能分析装置设置的报文操作参数进行基于报文的操作，而性能分析装置会检测到待检测设备在进行基于报文的操作对应产生的性能分析参数的参数值，然后获取性能分析参数中报文流量上限与待检测设备进行报文操作负载的操作时对处理单元的第一占用率之间的第一计算关系，从而根据第一计算关系确定待检测设备的基本流阻，即待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对待检测设备中处理单元的第二占用率析。可以减少检测得到的原始参数的不确定性，提高了信息量的呈现，也增加了对待检测设备的优化机会。

Description

一种报文操作性能分析方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及信息处理技术领域，特别涉及一种报文操作性能分析方法、装置及存储介质。

背景技术

现在一般都通过压测方式对设备性能进行最大性能测试，从而得到设备的最大转发性能。在压测过程中，会记录待测试设备在处理报文时的包速(单位是每秒的丢包数，即pps)、字节速率(单位是每秒的比特数，即bps)、设备中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)总使用率、各个函数(待测试主设备中报文处理程序中的函数)的CPU使用率或指令数量、内存使用率、队列丢包数等信息，并综合评估待测试设备的报文处理性能。

一种具体的测试方法是以包速和字节速率为主要的性能判断指标，且以perf测得的各个函数的CPU使用率为辅进行性能优化。例如，对于某一转发设备，针对某一字节长的报文，认为转发包速或转发字节速率高时，该转发设备的报文处理性能好；并通过观察perf测得的对应各个函数的CPU使用率尝试降低该转发设备中报文处理程序的性能损耗。

但是，某个函数的CPU使用率是动态变化的，它仅仅表示了函数运行时占用的CPU，并不能直观的表达该函数对报文处理的性能损耗，一旦转发设备中报文处理程序修改或配置变化，由于报文处理速率和报文处理工序的各个环境的CPU占用率变化，新的函数在CPU上的占用率就无法与旧的函数在CPU上的占用率直接对比，从而降低了信息量的呈现，减少了优化机会。

发明内容

本发明实施例提供一种报文操作性能分析方法、装置及存储介质，实现了在待检测设备根据报文操作参数进行基于报文的操作过程中，根据性能分析参数的参数值确定待检测设备的基本流阻。

本发明实施例第一方面提供一种报文操作性能分析方法，包括：

设置待检测设备的多组报文操作参数，各组报文操作参数包括：与所述待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息；所述报文操作负载是所述处理单元在获取到报文后且在转发所述报文之前的操作；

检测所述待检测设备在分别根据所述多组报文操作参数，进行基于报文的操作时对应产生的性能分析参数的参数值，得到多组参数值，所述性能分析参数包括：所述待检测设备中处理单元操作的报文流量上限和所述待检测设备进行基于报文的第一操作对所述处理单元的第一占用率，所述第一操作包括：所述报文操作负载的操作；

根据所述多组参数值，获取所述报文流量上限与第一占用率之间的第一计算关系；

根据所述第一计算关系，及所述第一计算关系中固定参数与所述待检测设备的基本流阻之间预置的第二计算关系，确定所述待检测设备的基本流阻，以对所述待检测设备进行基于报文的操作性能的分析，所述基本流阻是所述待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对所述待检测设备中处理单元的第二占用率。

本发明实施例第二方面提供一种性能分析装置，包括：

设置单元，用于设置待检测设备的多组报文操作参数，各组报文操作参数包括：与所述待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息；所述报文操作负载是所述处理单元在获取到报文后且在转发所述报文之前的操作；

检测单元，用于检测所述待检测设备在分别根据所述多组报文操作参数，进行基于报文的操作时对应产生的性能分析参数的参数值，得到多组参数值，所述性能分析参数包括：所述待检测设备中处理单元操作的报文流量上限和所述待检测设备进行基于报文的第一操作对所述处理单元的第一占用率，所述第一操作包括：所述报文操作负载的操作；

关系获取单元，用于根据所述多组参数值，获取所述报文流量上限与第一占用率之间的第一计算关系；

流阻确定单元，用于根据所述第一计算关系，及所述第一计算关系中固定参数与所述待检测设备的基本流阻之间预置的第二计算关系，确定所述待检测设备的基本流阻，以对所述待检测设备进行基于报文的操作性能的分析，所述基本流阻是所述待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对所述待检测设备中处理单元的第二占用率。

本发明实施例第三方面提供一种存储介质，所述存储介质储存多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如本发明实施例第一方面所述的报文操作性能分析方法。

本发明实施例第四方面提供一种终端设备，包括处理器和存储介质，所述处理器，用于实现各个指令；

所述存储介质用于储存多条指令，所述指令用于由处理器加载并执行如本发明实施例第一方面所述的报文操作性能分析方法。

可见，在本实施例的方法中，性能分析装置在对待检测设备进行基于报文操作的性能分析时，需要待检测设备根据性能分析装置设置的报文操作参数进行基于报文的操作，而性能分析装置会检测到待检测设备在进行基于报文的操作对应产生的性能分析参数的参数值，然后获取性能分析参数中报文流量上限与待检测设备进行报文操作负载的操作时对处理单元的第一占用率之间的第一计算关系，从而根据第一计算关系确定待检测设备的基本流阻，即待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对待检测设备中处理单元的第二占用率，从而可以根据基本流阻进行进一步地性能分析。这样，待检测设备中处理单元动态的占用率，与基于报文的操作速率(即在单位时间内进行基于报文操作的报文流量，也就是单位时间流量)紧密结合，得到对待检测设备的基本流阻，从而减少了检测得到的原始参数的不确定性，提高了信息量的呈现，也增加了对待检测设备的优化机会。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是本发明实施例提供的一种报文操作性能分析方法所应用于的一种场景的示意图；

图1b是本发明实施例提供的一种报文操作性能分析方法所应用于的另一种场景的示意图；

图2是本发明一个实施例提供的一种报文操作性能分析方法的流程图；

图3是本发明一个实施例中待检测设备中处理单元所包括的NUMA单元的示意图；

图4是本发明应用实施例提供的一种报文操作性能分析方法的示意图；

图5是本发明应用实施例中报文操作性能分析方法所应用于的一种应用场景的示意图；

图6a是本发明应用实施例中在接收服务器中只有一个NUMA节点开启线程时，基于报文的操作速率、线程数及执行预置操作的次数L之间的对应关系示意图；

图6b是本发明应用实施例中在接收服务器中只有一个NUMA节点开启线程时，基本流阻、线程数及执行预置操作的次数L之间的对应关系示意图；

图6c是本发明应用实施例中在接收服务器中有两个NUMA节点开启线程时，基于报文的操作速率、线程数及执行预置操作的次数L之间的对应关系示意图；

图6d是本发明应用实施例中在接收服务器中有两个NUMA节点开启线程时，基本流阻、线程数及执行预置操作的次数L之间的对应关系示意图；

图7是本发明应用实施例中在不同配置下，各个函数及基本流阻之间的对应关系的示意图；

图8是本发明实施例提供的一种性能分析装置的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。

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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供一种报文操作性能分析方法，主要可以应用于如图1a或图1b所示的场景中，如图1a所示，性能分析装置独立于待检测设备，该性能分析装置主要用于设置待检测设备的报文操作参数，并在待检测设备根据报文操作参数进行基于报文的操作过程中，检测性能分析参数的参数值，再根据检测的参数值进行分析；待检测设备用于获取报文，并对报文进行处理。

如图1b所示，报文操作性能分析功能内置于待检测设备中，这样待检测设备中既包括了基于报文的操作功能，比如获取、处理或发送报文等操作，也具有了如图1a所示的性能分析装置所具有的功能，在此不进行赘述。在这种情况下，性能分析装置即为待检测设备，且在待检测设备中至少需要两个处理单元，具体地，待检测设备中性能分析功能可以对应一个处理单元，而基于报文的操作功能对应另一个处理单元，这样待检测设备可以很好地对基于报文的操作占用一个处理单元的性能进行分析，且不会受到性能分析时占用另一处理单元的影响。

具体地，本实施例的性能分析装置可以通过如下步骤来实现报文操作性能分析方法：

设置待检测设备的多组报文操作参数，各组报文操作参数包括：与所述待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息；检测所述待检测设备在分别根据所述多组报文操作参数，进行基于报文的操作时对应产生的性能分析参数的参数值，得到多组参数值，所述性能分析参数包括：所述待检测设备中处理单元操作的报文流量上限和所述待检测设备进行基于报文的第一操作对所述处理单元的第一占用率，所述第一操作包括：所述报文操作负载的操作；根据所述多组参数值，获取所述报文流量上限与第一占用率之间的第一计算关系；根据所述第一计算关系，及所述第一计算关系中固定参数与所述待检测设备的基本流阻之间预置的第二计算关系，确定所述待检测设备的基本流阻，以对所述待检测设备进行基于报文的操作性能的分析，所述基本流阻是所述待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对所述待检测设备中处理单元的第二占用率。

需要说明的是，上述待检测设备可以是获取并处理报文，且呈现报文处理结果的设备；也可以是获取并处理报文，且将处理后报文进行转发的设备。

这样，待检测设备中处理单元动态的占用率，与基于报文的操作速率(即在单位时间内进行基于报文操作的报文流量，也就是单位时间流量)紧密结合，得到对待检测设备的基本流阻，从而减少了检测得到的原始参数的不确定性，提高了信息量的呈现，也增加了对待检测设备的优化机会。

本发明实施例提供一种报文操作性能分析，主要是由上述的性能分析装置(例如图1a所示的性能分析装置或图1b所示的待检测设备)所执行的方法，流程图如图2所示，包括：

步骤101，设置待检测设备的多组报文操作参数，各组报文操作参数包括：与待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息，报文操作负载是处理单元在获取到报文后且在转发报文之前的操作。

可以理解，在如图1a所示的情况下，用户可以操作性能分析装置，使得性能分析装置触发本实施例的流程，这样性能分析装置可以显示用户界面，该用户界面包括报文操作参数的设置接口，用户可以从该设置接口输入报文操作参数；这样性能分析装置可以将从设置接口接收的用户输入的报文操作参数发送给待检测设备进行储存，使得待检测设备在进行基于报文的操作过程中，使用接收的报文操作参数。其中，待检测设备进行的基于报文的操作可以包括待检测设备获取报文，及在获取到报文后的操作，比如处理报文和发送报文等。

在如图1b所示的情况下，用户可以操作待检测设备，使得待检测设备启动性能分析功能，待检测设备可以显示用户界面，该用户界面包括报文操作参数的设置接口，用户可以从该设置接口输入报文操作参数；这样待检测设备可以触发启动基于报文的操作功能，具体地，待检测设备会在进行基于报文的操作过程中使用接收的报文操作参数。

上述设置的报文操作参数是指待检测设备在进行基于报文的操作过程中，所需要的参数，具体可以包括：与待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息，还可以包括如下至少一个信息：待检测设备进行基于报文操作时的线程数，及各个线程所占的待检测设备中处理单元的非统一访问单元(Non Uniform Memory Access Architecture，NUMA)数等。

其中，参考图3所示，待检测设备中处理单元在进行基于报文的操作时，可以针对一份报文开启一个线程，而每个线程对应处理单元的一个核心，其中，一份报文是指按一定协议组织好的消息。这里待检测设备中的处理单元可以包括多个NUMA单元，而每个NUMA单元可以包括多个核心(图中以n个为例)，比如28个核心。一般情况下，核心是处理单元运行的最小单位；而线程是指程序的一个指令执行序列，即运行中的程序调度。

上述的报文操作负载是指待检测设备中处理单元在基于报文的操作中的第一操作，具体为在获取到报文后且在转发报文之前的操作，比如修改报文头等操作，在本实施例中，具体可以用负载流阻来衡量报文操作负载，即用待检测设备进行基于单位时间流量的报文的第一操作时所占用处理单元的占用率来衡量，单位为％/Gbps；则与报文操作负载相关的信息是指与该第一操作相关的信息，具体地，与待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息可以是待检测设备在获取报文后执行的预置操作的次数，这样上述的第一操作就包括对获取的报文的处理，及至少一次预置操作，且对于获取的报文的处理与预置操作之间是顺序进行的，使得通过设置不同的预置操作的次数，可以改变报文操作负载(即改变负载流阻的值)，在其它实施例中也可以用其它方式来改变报文操作负载，在此不进行赘述。其中，预置操作可以是任意操作，比如与获取的报文相关的操作，或与获取的报文无关的操作等。

可以理解，上述待检测设备在获取报文后执行的预置操作可以是性能分析装置预先设置在待检测设备中的，具体地，性能分析装置可以将实现待检测设备在获取报文后执行的预置操作的代码信息，储存到待检测设备中。

步骤102，检测待检测设备在分别根据多组报文操作参数，进行基于报文的操作时对应产生的性能分析参数的参数值，得到多组参数值，其中，性能分析参数包括：待检测设备中处理单元操作的报文流量上限I和待检测设备进行基于报文的第一操作对处理单元的第一占用率U1，这里第一操作包括上述报文操作负载的操作。

这里的性能分析参数是指待检测设备在进行基于报文的操作过程中所产生的，且是在后续对待检测设备基于报文的操作性能分析时，需要用到的参数。其中，如果与待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息包括：待检测设备在获取报文后执行的预置操作的次数，则这里的第一操作可以包括预置操作和对获取报文的处理。

需要说明的是，性能分析装置可以每次设置一组测试参数，然后再检测对应性能分析参数的参数值；或者一次设置多组测试参数，然后再分别在各组测试参数下进行检测性能分析参数的参数值。

步骤103，根据多组参数值，获取报文流量上限I与第一占用率U1之间的第一计算关系。这里每组参数值可以包括报文流量上限I的值和第一占用率U1的值。

具体地，性能分析装置可以根据多组参数值，进行线性拟合得到报文流量上限I与第一占用率U1之间的第一计算关系。

步骤104，根据第一计算关系，及第一计算关系中固定参数与待检测设备的基本流阻之间预置的第二计算关系，确定待检测设备的基本流阻，以对待检测设备进行基于报文的操作性能的分析。其中，基本流阻是待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对待检测设备中处理单元的第二占用率，第一计算关系中的固定参数是指第一计算关系中固定不变，且不会随时赋值的参数。

例如，第一计算关系可以是报文流量上限为：第一占用率与第一固定参数值a1的乘积，与第二固定参数值a0的和值，即I＝a1*U1+a0，其中第一固定参数值和第二固定参数值是第一计算关系中固定参数的参数值；则第二计算关系为基本流阻r为1与第一固定参数值a1的比值的求负值，即r＝-(1/a1)。

进一步地，性能分析装置在确定了待检测设备的基本流阻后，还可以根据基本流阻，确定上述步骤102中检测的待检测设备在各组报文操作参数下，处理单元进行基于报文操作的报文流量上限和待检测设备进行基于报文的第一操作对所述处理单元的第一占用率之间是否符合第三计算关系。具体地，第三计算关系是将上述第一计算关系和第二计算关系结合后得到的，具体可以包括：某一组报文操作参数下，处理单元进行基于报文操作的报文流量上限可以为1与对应第二占用率的差值，与所述基本流阻的比值。

可见，在本实施例的方法中，性能分析装置在对待检测设备进行基于报文操作的性能分析时，需要待检测设备根据性能分析装置设置的报文操作参数进行基于报文的操作，而性能分析装置会检测到待检测设备在进行基于报文的操作对应产生的性能分析参数的参数值，然后获取性能分析参数中报文流量上限与待检测设备进行报文操作负载的操作时对处理单元的第一占用率之间的第一计算关系，从而根据第一计算关系确定待检测设备的基本流阻，即待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对待检测设备中处理单元的第二占用率，从而可以根据基本流阻进行进一步地性能分析。这样，待检测设备中处理单元动态的占用率，与基于报文的操作速率(即在单位时间内进行基于报文操作的报文流量，也就是单位时间流量)紧密结合，得到对待检测设备的基本流阻，从而减少了检测得到的原始参数的不确定性，提高了信息量的呈现，也增加了对待检测设备的优化机会。

以下以一个具体的应用实例来说明本发明实施例的方法，本实施例中主要是通过类似于电路分析的分析模型——流阻分析模型，对待检测设备进行基于报文的操作性能的分析。

(一)对于流阻分析模型中基本参数的定义

(1)一个线程中流阻和流导等参数之间的关系

对于待检测设备中处理单元的一个最小操作单位(即核心)发起的一个线程，基于报文的操作包括：该线程获取报文，并对获取的报文处理后转发或者展现处理结果。

在这个过程中，定义流阻为：对于单位时间流量的报文进行操作时，对待检测设备中处理单元(即CPU)的占用率，记为R，这里，如果单位时间流量的单位为每秒1000兆位的比特数，即Gbps，则流阻R的单位为％/Gbps，如果单位时间流量的单位为每秒兆位的包数，则流阻R的单位为％/Mpps；定义流压为：流阻造成的待检测单元中处理单元的占用率，记为U。

这样，在理想情况下，对于流量i Gbps的报文进行操作时，消耗的流压U＝iR，如果处理单元的一个核心的总量为100％，则处理单元的一个核心操作的报文流量上限为1/R，记为I。其中，报文流量与处理单元的占用率的关系可以通过如下公式1表示：

一个核心的报文流量上限与处理单元的占用率的关系可以通过公式2表示：

进一步地，定义流导为：每单位的处理单元的核心可以操作的报文流量，记为G，单位为Gpbs/％，流导分别与流阻和流压的关系可以通过如下公式3和4来表示：

i＝UG(4)

(2)多个线程中流阻和流导等参数之间的关系

对于待检测设备中处理单元的多个核心分别发起的多个(比如n个)线程，n个线程的流阻分别为R₁,R₂,...,R_n，对应的流导分别为G₁,G₂,...,G_n，这些线程并行进行基于报文的操作时，操作的报文总流量i_sum可以通过如下公式5来表示：

n个线程并行进行基于报文的操作时，操作的报文总流量的上限I_sum可以通过如下公式6来表示：

特别的，当R₁＝R₂＝...＝R_n＝R，G₁＝G₂＝...＝G_n＝G时，可以根据公式6得到如下公式7表示的关系：

(3)对于一个线程中流阻的划分

对于待检测设备中处理单元的一个核心发起的一个线程的流阻，理想情况下，可以等价于多个(比如m个)分割任务的串联，一个线程的流阻与分割后子流阻之间的关系可以通过如下公式8来表示：

R＝R₁+R₂+...+R_m (8)

一个线程的流导与分割后子流导之间的关系可以通过如下公式9来表示：

具体地，在一个线程中，可以将流阻按不同情况分割为两部分或三部分。一般情况下，流阻可以分为两部分，第一部分为基本流阻，主要是待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对待检测设备中处理单元的占用率即上述的第二占用率；第二部分是负载流阻，主要是待检测设备进行基于单位时间流量的报文的第一操作时，对待检测设备中处理单元的占用率，即上述的第一占用率。

进一步地，还有一种不同于这两部分假设的情况是如数据平面开发套件(DataPlane Development Kit，DPDK)框架的处理单元开启的线程，该线程中基于报文的操作还包括：在无报文输入该线程的间隔，该线程会不断尝试获取报文，由于这种的操作实际并未对报文进行操作，但是又占用了处理单元，体现在无报文输入的间隙，使得处理单元占满。对于这种情况的流阻不进行讨论。

为简便起见，将第一部分基本流阻和流导分别记为r和G_r，另一部分流阻和流导分别记为R和G_R。一个线程中流阻、流导及报文流量上限等参数的关系可以通过如下公式10来表示：

根据上述公式10可以得到如下公式11中表示的关系：

进一步地，根据上述公式10和11可以得到如下公式12中表示的关系：

再根据上述公式12可以得到如下公式13中的关系表示：

可见，一个线程中基于报文操作的报文流量上限I，与该线程中基于报文的第一操作对处理单元的第一占用率U_R之间的第一计算关系可以包括：报文流量上限为第一占用率与第一固定参数值的乘积，与第二固定参数值的和值。

其中，第一固定参数值为-(1/r)的值，第二固定参数值为1/r。

(二)根据上述流阻分析模型中基本参数之间的关系，估计一个待检测设备的基本流阻，即r。在本实施例中，可以通过独立于待检测设备的性能分析装置，确定该待检测设备的基本流阻，且可以通过在待检测设备中预置某些操作的方式，改变各个线程的报文操作负载。参考图4所示，本实施例的方法包括如下步骤：

步骤201，用户可以通过操作性能分析装置，使得性能分析装置在待检测设备中预先设置该待检测设备中处理单元(即CPU)的某一核心发起的线程在获取报文后执行的预置操作。

例如，性能分析装置可以将如下表1中所示的代码信息发送给待检测设备：

表1

其中，该代码信息可以是预置操作的信息，其执行的内容是在label和jnz之间重复执行预置操作wait_cycles函数wait_value次，wait_value是执行预置操作wait_cycles的次数，当wait_value增加，一个线程的流阻中的负载流阻也会随着增加。

步骤202，用户通过性能分析装置可以设置待检测设备的多组报文操作参数，每组报文操作参数中可以包括：待检测设备中处理单元发起的各个线程的报文操作负载的信息，具体可以为每个线程获取报文后执行预置操作的次数wait_value；待检测设备进行基于报文操作时的线程数；各个线程所占的待检测设备中处理单元的NUMA单元数等。

步骤203，在待检测设备根据每组报文操作参数，进行基于报文的操作的过程中，性能分析装置会检测待检测设备基于报文的操作时对应产生的性能分析参数的参数值。每组参数值可以包括：待检测设备中处理单元操作的报文流量上限I的值和待检测设备进行基于报文的第一操作对处理单元的第一占用率U_R的值，即多组(I,U_R)的值。

步骤204，性能分析装置会根据多组(I,U_R)的值，进行线性拟合得到如下公式14表示的第一计算关系：

I＝a₁U_R+a₀ (14)

根据公式14中的第一计算关系，并结合上述公式13可以得到待检测设备的基本流阻与第一计算关系中固定参数之间的第二计算关系，如下公式15所示：

根据公式15可以确定待检测设备的基本流阻。在得到基本流阻后，可以进一步地根据待检测设备的基本流阻，确定在不同的报文操作负载下，性能分析装置检测的待检测设备中处理单元进行基于报文操作的报文流量上限，与待检测设备进行基于报文的第一操作对处理单元的第一占用率是否符合如下公式16中的第三计算关系(即上述公式13的变形关系)：

进而性能分析装置可以结合确定的报文流量上限，基本流阻，及其它参数来整体评估待检测设备进行基于报文操作的性能。

(三)一个实际应用场景

(1)设置一台发送服务器和一台接收服务器，发送服务器与接收服务器之间通过Intel 82599ES网卡直连，如图5所示，具体地，可以配置这两个服务器所用的CPU无超线程技术，所以一个物理核对应一个逻辑核。

发送服务器向接收服务器发送不同长度的报文，本实施例中，将接收服务器作为待检测设备，且在接收服务器上启动性能分析功能，主要测量接收服务器接收到报文的速率；同时使用网络VTune性能分析(Intel VTune Performance Analyze，VTune)测量接收程序分析接收服务器的CPU接收到报文后，基于报文的各部分操作的用时情况。

(2)在一种情况下，可以在接收服务器端设置CPU发起的每个线程接收报文后执行的预置操作，具体可以为调用上述wait_cycles函数的操作；且还可以设置该接收服务器的多组报文操作参数，具体可以设置：接收服务器中CPU发起的线程数分别为1、2、3和4时，接收服务器发起的每个线程接收报文后执行的预置操作的次数，例如，上述表1中所示的wait_cycles函数中的wait_value参数的值L，分别为0、50、100、150、200、250、300；且不同的线程分布在接收服务器中CPU包括的同一NUMA0节点的不同核心上。

因此，多组报文操作参数包括各个线程数分别与各个wait_value参数的值L的组合，例如，(3,0)、(3,50)、(3,100)、(3,150)、(3,200)、(3,250)、及(3,300)等。

这样，接收服务器可以根据各组报文操作参数，进行基于报文的操作，具体可以包括：接收报文和处理报文，及上述设置的L次调用wait_cycles函数的操作。在这个过程中，接收服务器检测得到在不同的wait_value参数的值L下，接收服务器在同一NUMA节点开启不同线程时，基于报文的操作速率(即单位时间流量，单位为Gbps)，如图6a所示，在wait_value参数的值L不变的情况下，随着线程数的增加，基于报文的操作速率会先增加，然后再降低；且同一线程数下，随着wait_value参数的值L的减少(对应的负载流阻也减少)，基于报文的操作速率会增加。

进一步地，可以得知，假设在负载流阻较少(对应的wait_value参数的值L较小)的情况下，基于报文的操作速率的下降点对应的线程数l1，而在负载流阻较多(对应的wait_value参数的值L较大)的情况下，基于报文的操作速率的下降点对应的线程数l2，线程数l2多于线程数l1，说明负载流阻越多，系统的可扩展性越好；且负载流阻较少时进行扩展的影响大于负载流阻较多时进行的扩展。

(3)如果接收服务器中CPU开启的各个线程，都处于同一NUMA节点的不同核心上，性能相近。假设各线程的负载流阻相等，都为R，则负载流阻对应的流压也相等为U_R，则可以用如下公式19来表示接收服务器开启的n个线程进行基于报文操作的报文总流量i_sum：

这样，接收服务器检测得到在不同的wait_value参数的值L下，接收服务器在同一NUMA节点开启不同线程时的流压及报文总流量i_sum，则可以根据i_sum及上述公式19得到接收服务器的负载流阻(单位为％/Gbps)，如图6b所示，接收服务器的系统性能随着线程数的增加而降低，即在上述wait_value参数的值L不变的情况下，负载流阻随着线程数的增加而增大，即接收服务器的线程在处理每单位时间流量的报文时所占用的CPU增加，说明系统性能随着线程数的增加而有下降趋势。

(4)在另一种情况下，接收服务器可以设置该接收服务器的多组报文操作参数，具体可以设置：接收服务器中CPU的两个NUMA节点中的核心发起线程数分别为1、2、3和4(即CPU发起的总线程数可以为2、3、4、5、6和7)时，接收服务器发起的每个线程接收报文后执行的预置操作的次数，例如，wait_cycles函数中的wait_value参数的值L，分别为0、155和480。在这种情况下，接收服务器可以将CPU发起的线程扩展到了两个NUMA节点上。

这样，在接收服务器接收报文和处理报文，及L次调用wait_cycles函数的操作的过程中，接收服务器检测得到在不同的wait_value参数的值L下，在两个NUMA节点开启线程后，基于报文的操作速率(即单位时间流量，单位为Gbps)，如图6c所示；进一步地，接收服务器还会得到如图6d所示的，在不同的wait_value参数的值L下，在两个NUMA节点开启线程后，接收服务器中的负载流阻。

实际证明，当在接收服务器中开启两个NUMA节点的线程时，与开启一个NUMA节点的线程时，系统的性能有所下降。

(四)另一个实际应用场景

(1)在一个具体的应用场景中，使用遂道报文的方式实现虚拟网络报文通信，具体地，实体网络和虚拟网络互相通信使用中间网关进行双方向的报文转换。

PVGW是VPC0网络与实例网络之间的转发设备，PVGW使用的CPU有28个物理核，在开启超线程后有56个逻辑核，本实施例中，将PVGW作为待检测设备，使用另一个性能分析装置对PVGW进行性能分析和优化。

(2)PVGW中CPU的核心开启的一个线程基于报文的操作主要包括：接收报文、报文头部的修改和转发报文，且线程使用大量的时间进行路由查找、锁等工作。根据上述(三)中实际应用场景下的检测，可以得知，这些基于报文的操作在两个NUMA节点同时发生时，都会较大几率出现性能问题，如：PVGW基于报文的操作程序中，PVGW调用_raw_spin_lock函数的操作是分布在两个NUMA节点时，会导致两个NUMA节点上的缓存同步耗时增加，如果这些操作仅在一个NUMA节点上，那么性能可以提高。

用户可以对PVGW进行核心配置的优化，具体地，PVGW原有的核心配置为：PVGW所有的网卡队列的中断请求(Interrupt Request，IRQ)亲和性配置遍布所有NUMA节点上的所有核心，且在每一个核心上尽量均匀，即不同IRQ亲和性配置的核心在两个NUMA节点上都有分布(共用56个核心)。现将PVGW的核心配置修改为：PVGW所有网卡队列的IRQ亲和性配置仅均匀配置在NUMA0节点的核心上，修改后的核心配置中，IRQ亲和性配置的核心仅在一个NUMA0节点上有分布(共用28个核心)。

性能分析装置分析得到PVGW的不同核心配置下，PVGW对512字节长的GRE报文转发时，PVGW调用一些函数进行基于该GRE报文的操作过程中，分别对应的流阻，这些函数具体为fib_get_table函数，raw_spin_lock函数，和check_leaf.isra.7函数。参考图7所示，可以发现，在修改核心配置后的PVGW中，各个函数对应的流阻都下降很多，也就是说，在多NUMA节点上配置IRQ亲和性配置时，PVGW进行基于报文的操作处理时，PVGW调用一些函数进行单位时间流量报文的操作耗时上升；而在一个NUMA节点上配置IRQ亲和性配置时，PVGW调用这些函数进行单位时间流量报文的操作耗时降低。

可见，本实施例的方法，丰富了基于报文操作的性能分析指标和方法，增强了优化手段；且借助于流阻分析模型，可以对待检测设备的性能分析有更多的量化呈现，且为性能分析和优化提供了更多的信息量，增加了设备性能变化的可评估性。

本发明实施例还提供一种性能分析装置，其结构示意图如图8所示，具体可以包括：

设置单元10，用于设置待检测设备的多组报文操作参数，各组报文操作参数包括：与所述待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息，所述报文操作负载是所述处理单元在获取到报文后且在转发所述报文之前的操作。

具体地，设置单元10可以显示用户界面，所述用户界面包括所述报文操作参数的设置接口；从所述设置接口接收用户输入的报文操作参数，将所述用户输入的报文操作参数储存到所述待检测设备中。

检测单元11，用于检测所述待检测设备在分别根据所述设置单元10设置的多组报文操作参数，进行基于报文的操作时对应产生的性能分析参数的参数值，得到多组参数值，所述性能分析参数包括：所述待检测设备中处理单元操作的报文流量上限和所述待检测设备进行基于报文的第一操作对所述处理单元的第一占用率，所述第一操作包括：所述报文操作负载的操作。

其中，所述与所述待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息包括：所述待检测设备在获取报文后执行的预置操作的次数；则所述第一操作包括：所述预置操作和对获取报文的处理。则上述的设置单元10还用于在所述待检测设备中，设置所述待检测设备在获取到报文后执行所述预置操作。

进一步地，所述各组报文操作参数还包括如下至少一个信息：所述待检测设备进行基于报文操作时的线程数，各个线程所占的待检测设备中处理单元的非统一访问单元数。

关系获取单元12，用于根据所述检测单元11得到的多组参数值，获取所述报文流量上限与第一占用率之间的第一计算关系。

流阻确定单元13，用于根据所述关系获取单元12获取的第一计算关系，及所述第一计算关系中固定参数与所述待检测设备的基本流阻之间预置的第二计算关系，确定所述待检测设备的基本流阻，以对所述待检测设备进行基于报文的操作性能的分析，所述基本流阻是所述待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对所述待检测设备中处理单元的第二占用率。

具体地，流阻确定单元13可以根据所述多组参数值进行线性拟合得到第一计算关系包括：所述报文流量上限为所述第一占用率与第一固定参数值的乘积，与第二固定参数值的和值；第二计算关系包括：所述基本流阻为1与所述第一固定参数值的比值的求负值。

进一步地，本实施例的性能分析装置还可以包括参数确定单元14，用于根据所述流阻确定单元13确定的基本流阻，确定上述检测单元11检测的待检测设备在各组报文操作参数下，处理单元进行基于报文操作的报文流量上限等参数和所述待检测设备进行基于报文的第一操作对所述处理单元的第一占用率之间是否符合第三计算关系。具体地，所述第三计算关系可以结合第一计算关系和第二计算关系得到，可以包括：某一报文操作负载下，对应的报文流量上限可以为1与对应第二占用率的差值，与所述基本流阻的比值。

可见，在本实施例的性能分析装置在对待检测设备进行基于报文操作的性能分析时，需要待检测设备根据性能分析装置中设置单元10设置的报文操作参数进行基于报文的操作，而性能分析装置中的检测单元11会检测到待检测设备在进行基于报文的操作对应产生的性能分析参数的参数值，然后关系获取单元12获取性能分析参数中报文流量上限与待检测设备进行报文操作负载的操作时对处理单元的第一占用率之间的第一计算关系，从而流阻确定单元13根据第一计算关系确定待检测设备的基本流阻，即待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对待检测设备中处理单元的第二占用率，从而可以根据基本流阻进行进一步地性能分析。这样，待检测设备中处理单元动态的占用率，与基于报文的操作速率(即在单位时间内进行基于报文操作的报文流量，也就是单位时间流量)紧密结合，得到对待检测设备的基本流阻，从而减少了检测得到的原始参数的不确定性，提高了信息量的呈现，也增加了对待检测设备的优化机会。

本发明实施例还提供一种终端设备，其结构示意图如图9所示，该终端设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上中央处理器(centralprocessing units，CPU)20(例如，一个或一个以上处理器)和存储器21，一个或一个以上存储应用程序221或数据222的存储介质22(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器21和存储介质22可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质22的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对终端设备中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器20可以设置为与存储介质22通信，在终端设备上执行存储介质22中的一系列指令操作。

具体地，在存储介质22中储存的应用程序221包括基于报文的性能分析的应用程序，且该程序可以包括上述性能分析装置中的设置单元10，检测单元11，关系获取单元12，流阻确定单元13和参数确定单元14，在此不进行赘述。更进一步地，中央处理器20可以设置为与存储介质22通信，在终端设备上执行存储介质22中储存的基于报文的性能分析的应用程序对应的一系列操作。

终端设备还可以包括一个或一个以上电源23，一个或一个以上有线或无线网络接口24，一个或一个以上输入输出接口25，和/或，一个或一个以上操作系统223，例如WindowsServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM等等。

上述方法实施例中所述的由性能分析装置所执行的步骤可以基于该图9所示的终端设备的结构。

本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质储存多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上述性能分析装置所执行的基于报文的性能分析方法。

本发明实施例还提供一种终端设备，包括处理器和存储介质，所述处理器，用于实现各个指令；

所述存储介质用于储存多条指令，所述指令用于由处理器加载并执行如上述性能分析装置所执行的基于报文的性能分析方法。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器RAM)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的报文操作性能分析方法、装置及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种报文操作性能分析方法，其特征在于，包括：

设置待检测设备的多组报文操作参数，各组报文操作参数包括：与所述待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息；所述报文操作负载是所述处理单元在获取到报文后且在转发所述报文之前的操作；

检测所述待检测设备在分别根据所述多组报文操作参数，进行基于报文的操作时对应产生的性能分析参数的参数值，得到多组参数值，所述性能分析参数包括：所述待检测设备中处理单元操作的报文流量上限和所述待检测设备进行基于报文的第一操作对所述处理单元的第一占用率，所述第一操作包括：所述报文操作负载对应的操作；

根据所述多组参数值，获取所述报文流量上限与第一占用率之间的第一计算关系；所述第一计算关系包括I＝a1*U1+a0，其中，I为所述报文流量上限，U1为所述第一占用率，a1为第一固定参数值，a0为第二固定参数值；

根据所述第一计算关系，及所述第一计算关系中固定参数与所述待检测设备的基本流阻之间预置的第二计算关系，确定所述待检测设备的基本流阻，以对所述待检测设备进行基于报文的操作性能的分析，所述基本流阻是所述待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对所述待检测设备中处理单元的第二占用率；所述第二计算关系包括：所述基本流阻为1与所述第一固定参数值的比值的求负值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置待检测设备的多组报文操作参数，具体包括：

显示用户界面，所述用户界面包括所述报文操作参数的设置接口；

从所述设置接口接收用户输入的报文操作参数，将所述用户输入的报文操作参数储存到所述待检测设备中。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与所述待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息包括：所述待检测设备在获取报文后执行的预置操作的次数；

则所述第一操作包括：所述预置操作和对获取报文的处理。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设置待检测设备的多组测试参数之前，所述方法还包括：

在所述待检测设备中，设置所述待检测设备在获取到报文后执行所述预置操作。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述各组报文操作参数还包括如下至少一个信息：所述待检测设备进行基于报文操作时的线程数，各个线程所占的待检测设备中处理单元的非统一访问单元数。

6.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述多组参数值，获取所述报文流量上限与第一占用率之间的第一计算关系，具体包括：

根据所述多组参数值进行线性拟合得到所述第一计算关系。

7.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述基本流阻，确定所述检测的待检测设备在各组报文操作参数下，所述处理单元进行基于报文操作的报文流量上限和所述待检测设备进行基于报文的第一操作对所述处理单元的第一占用率之间是否符合第三计算关系。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第三计算关系包括

其中，I为所述处理单元进行基于报文操作的报文流量上限，U_R为所述第一占用率，r为所述基本流阻。

9.一种性能分析装置，其特征在于，包括：

设置单元，用于设置待检测设备的多组报文操作参数，各组报文操作参数包括：与所述待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息；所述报文操作负载是所述处理单元在获取到报文后且在转发所述报文之前的操作；

检测单元，用于检测所述待检测设备在分别根据所述多组报文操作参数，进行基于报文的操作时对应产生的性能分析参数的参数值，得到多组参数值，所述性能分析参数包括：所述待检测设备中处理单元操作的报文流量上限和所述待检测设备进行基于报文的第一操作对所述处理单元的第一占用率，所述第一操作包括：所述报文操作负载对应的操作；

关系获取单元，用于根据所述多组参数值，获取所述报文流量上限与第一占用率之间的第一计算关系；所述第一计算关系包括I＝a1*U1+a0，其中，I为所述报文流量上限，U1为所述第一占用率，a1为第一固定参数值，a0为第二固定参数值；

流阻确定单元，用于根据所述第一计算关系，及所述第一计算关系中固定参数与所述待检测设备的基本流阻之间预置的第二计算关系，确定所述待检测设备的基本流阻，以对所述待检测设备进行基于报文的操作性能的分析，所述基本流阻是所述待检测设备获取或发送单位时间流量的报文时，对所述待检测设备中处理单元的第二占用率；所述第二计算关系包括：所述基本流阻为1与所述第一固定参数值的比值的求负值。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述设置单元设置的与所述待检测设备中处理单元的报文操作负载相关的信息包括：所述待检测设备在获取报文后执行的预置操作的次数；则所述第一操作包括：所述预置操作和对获取报文的处理；

所述设置单元，还用于在所述待检测设备中，设置所述待检测设备在获取到报文后执行所述预置操作。

11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述设置单元设置的各组报文操作参数还包括如下至少一个信息：所述待检测设备进行基于报文操作时的线程数，各个线程所占的待检测设备中处理单元的非统一访问单元数。

12.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，

所述关系获取单元，具体用于根据所述多组参数值进行线性拟合得到所述第一计算关系。

13.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，还包括：

参数确定单元，用于根据所述基本流阻，确定所述待检测设备在不同的报文操作负载下，所述处理单元进行基于报文操作的报文流量上限和所述待检测设备进行基于报文的第一操作对所述处理单元的第一占用率之间是否符合第三计算关系。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质储存有计算机程序，所述计算机程序适于由处理器加载并执行如权利要求1至8任一项所述的报文操作性能分析方法。

15.一种终端设备，其特征在于，包括处理器和计算机可读存储介质，所述处理器，用于执行计算机程序；

所述计算机可读存储介质用于储存计算机程序，所述计算机程序用于由处理器加载并执行如权利要求1至8任一项所述的报文操作性能分析方法。

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