CN112073327B - 一种抗拥塞的软件分流方法、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗拥塞的软件分流方法，步骤包括：从网卡接收报文后，利用RSS技术进行数据分流；根据RSS技术进行数据分流的分流结果，将所述报文对应写入缓冲区的队列；获取各队列在工作时使用资源情况的状态信息，并根据所述状态信息调整分配到各队列的资源。本发明提供了一种抗拥塞的软件分流方法、装置及存储介质，根据计算机资源情况反馈调整资源配置以应付突发持续流量，从而实现抗拥塞。

Description

一种抗拥塞的软件分流方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及网络数据分流技术领域，尤其是涉及一种抗拥塞的软件分流方法、装置及存储介质。
背景技术
随着当今互联网网络技术的普及和网络流量的暴涨，网络服务器作为一种为用户提供共享信息资源和各种服务的高性能网络设备，其处理网络数据的能力显得尤为重要。当单台服务器的处理能力无法满足业务需求时，就会考虑集群及负荷分担等技术。此时，最重要的是如何进行数据分流，当前主流的分流技术主要有两种，一种是硬件分流方法，但硬件分流方法需要硬件支持多队列，分流的可编程能力差，适应场景少，而且没有抗拥塞能力；另一种是软件分流方法，虽然软件分流方法具备很强的可编程能力，但是在流量分布不均场景转发性能会下降，也不具备抗拥塞能力。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种抗拥塞的软件分流方法、装置及存储介质，根据计算机资源情况反馈调整资源配置以应付突发持续流量，从而实现抗拥塞。所述技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种抗拥塞的软件分流方法，步骤包括：
从网卡接收报文后，利用RSS技术进行数据分流；
根据RSS技术进行数据分流的分流结果，将所述报文对应写入缓冲区的队列；
获取各队列在工作时使用资源情况的状态信息，并根据所述状态信息调整分配到各队列的资源。
在本发明第一方面的第一种可能的实现方式中，所述获取各队列在工作时使用资源情况的状态信息，包括：
判断各队列的元素使用情况是否均衡；
若不均衡，则将元素使用量最大的队列的使用量最大值与预设的阈值进行比较，且当所述使用量大于所述阈值时，标记所述队列为需要调整资源的队列。
在本发明第一方面的第二种可能的实现方式中，所述判断各队列的元素使用情况是否均衡，具体为：
将用于反映各队列的元素使用情况的实时信息收集到列表，并定时对所述列表记录的实时信息进行排序；
通过比对所述列表的序列中最大资源使用量和最小资源使用量，确定各队列的元素使用情况是否均衡。
在本发明第一方面的第三种可能的实现方式中，所述当所述使用量大于所述阈值时，标记所述队列为需要调整资源的队列，包括：
当所述使用量大于第一阈值时，进一步判断所述使用量是否大于第二阈值；
若大于第二阈值，则标记所述队列为需要调整资源的队列；
若不大于第二阈值，则标记所述队列为需要准备资源的队列。
在本发明第一方面的第四种可能的实现方式中，所述根据所述状态信息调整分配到各队列的资源，包括：
根据标记为需要准备资源的队列，对高资源使用率的服务线程启动流量统计并从资源池申请资源；
根据标记为需要调整资源的队列，使用从资源池申请到的资源创建服务线程以通过线程使用资源。
在本发明第一方面的第五种可能的实现方式中，所述抗拥塞的软件分流方法还包括：
将待回收的线程挂载到老化列表；
通过扫描所述老化列表获得平均资源使用量；
若所述平均资源使用量超出设定水平值，则获取当前线程的后一个hash节点线程的资源使用量，并重新计算总资源使用量；
若所述总资源使用量超出限值，则将所述后一个hash节点线程的资源归还所述资源池。
在本发明第一方面的第六种可能的实现方式中，利用所述RSS技术计算hash值时，根据用户提供的注册函数设定hash的特征。
第二方面，本发明实施例提供了一种抗拥塞的软件分流装置，包括：
数据分流模块，用于从网卡接收报文后，利用RSS技术进行数据分流，并根据分流结果将所述报文对应写入缓冲区的队列；
资源计算模块，用于统计各队列在工作时使用资源情况，得到状态信息；
资源调整模块，用于根据所述状态信息调整分配到各队列的资源。
第三方面，本发明实施例提供了一种抗拥塞的软件分流装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的抗拥塞的软件分流方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种抗拥塞的软件分流方法的存储介质，所述抗拥塞的软件分流方法的存储介质用于存储一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序包括程序代码，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行上述抗拥塞的软件分流方法。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明提供了一种抗拥塞的软件分流方法、装置及存储介质，从网卡接收报文后，利用RSS技术进行数据分流，并根据分流结果将所述报文对应写入缓冲区的队列；在此基础上增加了根据资源使用情况反馈调整资源配置的处理步骤，即，通过获取各队列在工作时使用资源情况的状态信息，并根据所述状态信息调整分配到各队列的资源，从而在软件分流场景下，在原来分流能力的基础上，通过资源使用情况的反馈优化资源调度以应对突发流量，进而获得抗拥塞能力，可以有效处理峰谷流量的资源不足问题。另外，因为本发明方案能够处理突发持续流量的情况资源不足问题，所以即使处理的流量巨大也能避免大量丢包，保证良好的性能。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种抗拥塞的软件分流方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例中的一种抗拥塞的软件分流方法的RSS分流详细步骤流程图；
图3是本发明实施例中的一种抗拥塞的软件分流方法的资源计算方法的步骤流程图；
图4是本发明实施例中的一种抗拥塞的软件分流方法的资源回收方法的步骤流程图；
图5是本发明实施例中的一种抗拥塞的软件分流装置的模块架构图。
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。
需要说明的是，本发明实施例所述的资源通常指的是，计算资源，即计算机程序运行时所需的CPU资源、内存资源、硬盘资源和网络资源。
请参见图1，本发明提供一种示例性实施例，一种抗拥塞的软件分流方法，步骤包括：
S101、从网卡接收报文后，利用RSS技术进行数据分流；
S102、根据RSS技术进行数据分流的分流结果，将所述报文对应写入缓冲区的队列；
S103、获取各队列在工作时使用资源情况的状态信息，并根据所述状态信息调整分配到各队列的资源。
请参见图2，所述报文对应写入缓冲区的队列具体为：
根据RSS结果将报文写入缓冲器，依次扫描缓冲器后将报文依次写入对应的工作队列。
虽然RSS软件分流算法包含两部分：算法本身使用一致性HASH算法，这是固定部分；但本发明实施例提供一种Hash的数据计算算法，即报文特征值由用户自定义特征计算方式，更能够满足用户自定义的需求，自定义特征计算方式如下：
本发明提供一种优选实施方式，利用所述RSS技术计算hash值时，根据用户提供的注册函数设定hash的特征。
本发明还提供一种优选实施方式，利用所述RSS技术计算hash值时，获取初始节点权重序列的输入数据。
请参见图3，本发明提供一种优选实施例，所述抗拥塞的软件分流方法包括资源计算方法，所述获取各队列在工作时使用资源情况的状态信息，包括：
判断各队列的元素使用情况是否均衡；
若不均衡，则将元素使用量最大的队列的使用量最大值与预设的阈值进行比较，且当所述使用量大于所述阈值时，标记所述队列为需要调整资源的队列。
所述判断各队列的元素使用情况是否均衡，具体为：
将用于反映各队列的元素使用情况的实时信息收集到列表，并定时对所述列表记录的实时信息进行排序；
通过比对所述列表的序列中最大资源使用量和最小资源使用量，确定各队列的元素使用情况是否均衡。
优选地，本发明还提供一种优选的实施方式，所述当所述使用量大于所述阈值时，标记所述队列为需要调整资源的队列，包括：
当所述使用量大于第一阈值时，进一步判断所述使用量是否大于第二阈值；
若大于第二阈值，则标记所述队列为需要调整资源的队列；
若不大于第二阈值，则标记所述队列为需要准备资源的队列。
所述根据所述状态信息调整分配到各队列的资源，包括：
根据标记为需要准备资源的队列，对高资源使用率的服务线程启动流量统计并从资源池申请资源；
根据标记为需要调整资源的队列，使用从资源池申请到的资源创建服务线程以通过线程使用资源。
具体地，确定需要配置资源的挂载点，使用从资源池申请到的资源创建服务线程，将所述服务线程挂载到所述挂载点。
由于线程会消耗CPU资源的，每多启动一个CPU就会增加电量的消耗，也不利于CPU的综合规划利用，所以，我们需要对CPU资源进行回收，从而降低服务器的能耗。
请参见图4，本发明还提供一种实施例，所述抗拥塞的软件分流方法还包括资源回收的方法，步骤包括：
将待回收的线程挂载到老化列表；
通过扫描所述老化列表获得平均资源使用量；
若所述平均资源使用量超出设定水平值，则获取当前线程的后一个hash节点线程的资源使用量，并重新计算总资源使用量；
若所述总资源使用量超出限值，则将所述后一个hash节点线程的资源归还所述资源池。可以理解的是，归还资源的同时，将所述后一个hash节点线程从所述老化列表删除，并将所述后一个hash节点线程从一致性HASH的挂载点删除。
本发明还提供一种示例性实施例，一种抗拥塞的软件分流装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的抗拥塞的软件分流方法。
请参见图5，本发明还提供一种示例性实施例，一种抗拥塞的软件分流装置，包括：
数据分流模块201，用于从网卡接收报文后，利用RSS技术进行数据分流，并根据分流结果将所述报文对应写入缓冲区的队列；
资源计算模块202，用于统计各队列在工作时使用资源情况，得到状态信息；
资源调整模块203，用于根据所述状态信息调整分配到各队列的资源。
本发明提供一种优选实施方式，利用所述RSS技术计算hash值时，根据用户提供的注册函数设定hash的特征。
本发明还提供一种优选实施方式，利用所述RSS技术计算hash值时，获取初始节点权重序列的输入数据。
所述资源计算模块，还用于：
判断各队列的元素使用情况是否均衡；
若不均衡，则将元素使用量最大的队列的使用量最大值与预设的阈值进行比较，且当所述使用量大于所述阈值时，标记所述队列为需要调整资源的队列。
所述判断各队列的元素使用情况是否均衡，具体为：
将用于反映各队列的元素使用情况的实时信息收集到列表，并定时对所述列表记录的实时信息进行排序；
通过比对所述列表的序列中最大资源使用量和最小资源使用量，确定各队列的元素使用情况是否均衡。
优选地，所述当所述使用量大于所述阈值时，标记所述队列为需要调整资源的队列，包括：
当所述使用量大于第一阈值时，进一步判断所述使用量是否大于第二阈值；
若大于第二阈值，则标记所述队列为需要调整资源的队列；
若不大于第二阈值，则标记所述队列为需要准备资源的队列。
所述资源调整模块，还用于：
根据标记为需要准备资源的队列，对高资源使用率的服务线程启动流量统计并从资源池申请资源；
根据标记为需要调整资源的队列，使用从资源池申请到的资源创建服务线程以通过线程使用资源。
具体地，确定需要配置资源的挂载点，使用从资源池申请到的资源创建服务线程，将所述服务线程挂载到所述挂载点。
由于线程会消耗CPU资源的，每多启动一个CPU就会增加电量的消耗，也不利于CPU的综合规划利用，所以，我们需要对CPU资源进行回收，从而降低服务器的能耗。
本发明还提供一种实施例，所述抗拥塞的软件分流装置还包括资源回收模块；所述资源回收模块用于：
将待回收的线程挂载到老化列表；
通过扫描所述老化列表获得平均资源使用量；
若所述平均资源使用量超出设定水平值，则获取当前线程的后一个hash节点线程的资源使用量，并重新计算总资源使用量；
若所述总资源使用量超出限值，则将所述后一个hash节点线程的资源归还所述资源池。可以理解的是，归还资源的同时，将所述后一个hash节点线程从所述老化列表删除，并将所述后一个hash节点线程从一致性HASH的挂载点删除。
本发明提供一种示例性实施例，一种抗拥塞的软件分流方法的存储介质，所述抗拥塞的软件分流方法的存储介质用于存储一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序包括程序代码，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行所述的抗拥塞的软件分流方法。
本申请实施例的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质的更具体的示例至少(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
本发明提供了一种抗拥塞的软件分流方法、装置及存储介质，从网卡接收报文后，利用RSS技术进行数据分流，并根据分流结果将所述报文对应写入缓冲区的队列；在此基础上增加了根据资源使用情况反馈调整资源配置的处理步骤，即，通过获取各队列在工作时使用资源情况的状态信息，并根据所述状态信息调整分配到各队列的资源，从而在软件分流场景下，在原来分流能力的基础上，通过资源使用情况的反馈优化资源调度以应对突发流量，进而获得抗拥塞能力，可以有效处理峰谷流量的资源不足问题。另外，因为本发明方案能够处理突发持续流量的情况资源不足问题，所以即使处理的流量巨大也能避免大量丢包，保证良好的性能。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种抗拥塞的软件分流方法，其特征在于，步骤包括：
从网卡接收报文后，利用RSS技术进行数据分流，利用所述RSS技术计算hash值时，根据用户提供的注册函数设定hash的特征，获取初始节点权重序列的输入数据，计算得到所述hash值；
根据RSS技术进行数据分流的分流结果，将所述报文对应写入缓冲区的队列；
获取各队列在工作时使用资源情况的状态信息，并根据所述状态信息调整分配到各队列的资源，包括：
根据标记为需要准备资源的队列，对高资源使用率的服务线程启动流量统计并从资源池申请资源；
根据标记为需要调整资源的队列，使用从资源池申请到的资源创建服务线程以通过线程使用资源。
2.如权利要求1所述的抗拥塞的软件分流方法，其特征在于，所述获取各队列在工作时使用资源情况的状态信息，包括：
判断各队列的元素使用情况是否均衡；
若不均衡，则将元素使用量最大的队列的使用量最大值与预设的阈值进行比较，且当所述使用量大于所述阈值时，标记所述队列为需要调整资源的队列。
3.如权利要求2所述的抗拥塞的软件分流方法，其特征在于，所述判断各队列的元素使用情况是否均衡，具体为：
将用于反映各队列的元素使用情况的实时信息收集到列表，并定时对所述列表记录的实时信息进行排序；
通过比对所述列表的序列中最大资源使用量和最小资源使用量，确定各队列的元素使用情况是否均衡。
4.如权利要求2所述的抗拥塞的软件分流方法，其特征在于，所述当所述使用量大于所述阈值时，标记所述队列为需要调整资源的队列，包括：
当所述使用量大于第一阈值时，进一步判断所述使用量是否大于第二阈值；
若大于第二阈值，则标记所述队列为需要调整资源的队列；
若不大于第二阈值，则标记所述队列为需要准备资源的队列。
5.如权利要求1所述的抗拥塞的软件分流方法，其特征在于，所述抗拥塞的软件分流方法还包括：
将待回收的线程挂载到老化列表；
通过扫描所述老化列表获得平均资源使用量；
若所述平均资源使用量超出设定水平值，则获取当前线程的后一个hash节点线程的资源使用量，并重新计算总资源使用量；
若所述总资源使用量超出限值，则将所述后一个hash节点线程的资源归还所述资源池。
6.一种抗拥塞的软件分流装置，其特征在于，包括：
数据分流模块，用于从网卡接收报文后，利用RSS技术进行数据分流，并根据分流结果将所述报文对应写入缓冲区的队列；利用所述RSS技术计算hash值时，根据用户提供的注册函数设定hash的特征，获取初始节点权重序列的输入数据，计算得到所述hash值；
资源计算模块，用于统计各队列在工作时使用资源情况，得到状态信息；
资源调整模块，用于根据所述状态信息调整分配到各队列的资源，包括根据标记为需要准备资源的队列，对高资源使用率的服务线程启动流量统计并从资源池申请资源；根据标记为需要调整资源的队列，使用从资源池申请到的资源创建服务线程以通过线程使用资源。
7.一种抗拥塞的软件分流装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的抗拥塞的软件分流方法。
8.一种抗拥塞的软件分流方法的存储介质，其特征在于，所述抗拥塞的软件分流方法的存储介质用于存储一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序包括程序代码，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行上述权利要求1至5任一项所述的抗拥塞的软件分流方法。
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