TWI673613B - 伺服器及其資源調控方法 - Google Patents

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Abstract

一種伺服器及其資源調控方法，該方法實施例包括：由伺服器之多個監控單元各自監控多個監控點位其中一者，且各監控單元對應多個佇列其中一者，其中各佇列用以儲存監控點位之資料；由伺服器監控各佇列之使用狀態以判斷各監控單元自各所監控的監控點位獲得新資料時是否運行佇列空間調整；當不運行佇列空間調整時，將各監控單元所獲得之新資料加入各所對應的佇列中；當運行佇列空間調整，且該些佇列中之一或多個佇列有調整之空間時，由伺服器加入新資料於該一或多個佇列中；以及當運行佇列空間調整，且該些佇列無調整之空間時，由伺服器依據獲得新資料之監控單元所對應佇列之各資料的時間戳記與各資料之位置，縮減該對應佇列之資料以加入所獲得之新資料於該對應佇列中。

Description

伺服器及其資源調控方法
本發明係關於一種伺服器及其應用技術，特別是指一種具資源調控之伺服器及其資源調控方法。
考量現今愈來愈多的設備連網資訊下，如何在有限硬體資源的情況下，面對突發事件造成大量數據，進行資源調配與資料處理，以降低資訊失真的幅度，實為相關業界發展之重點。
此外，在傳統OPC UA (OPC Unified Architecture; OPC統一架構)工業傳輸協定中，僅能藉由取樣器(Sampling)、盲帶過濾器(Deadband Filter)與佇列(Queue)進行設備資料的取樣與儲存，而現有佇列之資料溢出機制是採用FIFO (First-In-First-Out; 先進先出)或FILO (First-In-Last-Out; 先進後出)方式，易造成某段時間內資料的空白，導致資料判斷的錯誤。
因此，如何解決上述習知技術之問題，實已成為本領域技術人員之一大課題。
本發明提供一種伺服器及其資源調控方法，其能調控至少一佇列之空間或資料等資源。
本發明之伺服器一實施例包括：多個佇列，係具有各自的佇列大小；以及一或多個處理器。處理器執行多個指令以運行資源調控程序，包括啟動：多個監控單元，係各自監控多個監控點位其中一者，其中，該些監控單元各自對應該些佇列其中一者，且各該佇列係用以儲存監控點位之資料與該些資料的時間戳記；一資源監控器，係用以監控該些監控單元的對應佇列之使用狀態，以依據前述使用狀態判斷任一監控單元獲得所監控的監控點位之新資料時是否運行佇列空間調整，當不運行佇列空間調整時，由該任一監控單元將獲得的前述新資料加入對應的佇列中；一佇列空間調整器，係用以判斷是否有足夠空間來進行佇列空間調整，當運行佇列空間調整，且該些佇列中的一或多個有調整之空間時，調整該一或多個佇列之空間，以使獲得的前述新資料被加入調整後的該一或多個佇列中；以及一資料縮減器，當運行佇列空間調整，且該些佇列無調整之空間時，依據該任一監控單元的對應佇列中所儲存之各資料的時間戳記與前述各資料在該任一監控單元的對應佇列中的位置，縮減該任一監控單元的對應佇列中所儲存之資料，以使獲得的前述新資料被加入該任一監控單元的對應佇列中。
本發明之資源調控方法一實施例包括：藉由伺服器之多個監控單元各自監控多個監控點位其中一者，其中，該些監控單元各自對應多個佇列其中一者，各佇列用以儲存監控點位之資料與該些資料的時間戳記，且該些佇列具有各自之佇列大小；由該伺服器監控該些監控單元的對應佇列之使用狀態，以依據前述使用狀態判斷任一監控單元獲得所監控的監控點位之新資料時是否運行佇列空間調整；當不運行佇列空間調整時，則該伺服器將獲得的前述新資料加入該任一監控單元的對應佇列中；當運行佇列空間調整，且該些佇列中的一或多個有調整之空間時，則該伺服器調整該一或多個佇列之空間，以使獲得的前述新資料被加入調整後的該一或多個佇列中；以及當運行佇列空間調整，且該些佇列無調整之空間時，則該伺服器依據該任一監控單元的對應佇列中所儲存之各資料的時間戳記與前述各資料在該任一監控單元的對應佇列中的位置，縮減該任一監控單元的對應佇列中所儲存之資料，以使獲得的前述新資料被加入該任一監控單元的對應佇列中。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明。在以下描述內容中將部分闡述本發明之額外特徵及優點，且此等特徵及優點將部分自所述描述內容可得而知，或可藉由對本發明之實踐習得。本發明之特徵及優點借助於在申請專利範圍中特別指出的元件及組合來認識到並達到。應理解，前文一般描述與以下詳細描述兩者均僅為例示性及解釋性的，且不欲約束本發明所欲主張之範圍。
以下藉由特定的具體實施形態說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容了解本發明之其他優點與功效，亦可因而藉由其他不同的具體等同實施形態加以施行或應用。
第1圖為依據本發明一實施例之伺服器1架構示意圖。如圖所示，伺服器1可包括一或多個處理器10、多個監控單元(Monitoring Unit; MU)20、一資源監控器30、一佇列空間調整器40、一資料縮減器50、一存儲器60，其中存儲器60包括多個佇列61。於另一實施例中，伺服器1還可包括一資料還原器70。處理器10(如中央處理器、多處理機、微處理機等等，但並不以此為限)以及存儲器60(如任意記憶裝置或存儲裝置等等)為硬體，監控單元20、資源監控器30、佇列空間調整器40、資料縮減器50或資料還原器70可為任意硬體IC、可編程ASIC、可編程邏輯陣列等等IC、及/或可被處理器執行的韌體、軟體程式等等所構成，但並不以此為限。
該伺服器1可適用於設有多個監控單元20之系統，每一監控單元20用以監控一監控點位(monitoring tag)81，系統中可使用符合工業傳輸網路的傳輸協定進行監控點位之資料傳輸。處理器10可執行多個指令11以對該些監控單元20的各對應佇列61進行資源調控，包括啟動監控單元20、資源監控器30、佇列空間調整器40以及資料縮減器50以運行資源調控程序。其中，這些佇列61用以儲存獲得自這些監控點位81的資料62、以及這些資料62的時間戳記63。而該存儲器60更儲存處理器10所執行之多個指令11、變數(譬如佇列之位置65)、該些監控單元20的對應佇列61以及取樣頻率、佇列大小及發布時間等參數64等等。
時間戳記(timestamp)63是指一連串的資料中加入識別文字(如時間或日期)，用以保障本地(local)與遠端(remote)之資料更新順序一致。電腦上常用的時間戳記的紀錄方式為POSIX時間，為UNIX系統使用的時間表示方式，可記錄從1970年1月1日0時0分0秒GMT起至現在的總秒數，不包括閏秒。例如，2018-06-62 15:30:20 GMT+8，POSIX時間戳記可為1529652620。但時間戳記63只要能分出先後順序的時間表示方式皆可，而不限定紀錄方式。
該些佇列61具有各自之佇列大小。該些監控單元20可各自監控該些監控點位81其中一者(即每個監控單元20監控一個監控點位81)，以傳輸獲得自該些監控點位81之資料62，其中監控點位81可為溫度計、電壓表、電流表、振動器、聲音感測器等等，但並不以此為限。監控單元20可以有線或無線方式電性連接監控點位81，以獲得(取得或接收)監控點位81的資料。該些監控單元20可各自對應該些佇列61其中一者，其中各佇列61用以儲存該些監控點位81之資料62與該些資料62的時間戳記63。
資源監控器30可監控該些監控單元20的對應佇列61之使用狀態，以依據所對應佇列61之使用狀態判斷任一監控單元20獲得所監控的監控點位81之新資料時是否運行佇列空間調整。當資源監控器30判斷不運行佇列空間調整時，則該任一監控單元20將獲得的新資料加入該任一監控單元20的對應佇列61中。
當資源監控器30判斷要運行佇列空間調整時，將啟動該佇列空間調整器40。該佇列空間調整器40用以判斷是否有足夠空間來進行佇列空間調整，當運行佇列空間調整，且該些佇列61中的一或多個佇列有調整之空間時，使獲得的新資料能被加入調整後的該一或多個佇列61中。又，當運行佇列空間調整，且該些佇列61無調整之空間時，資源監控器30啟動該資料縮減器50，依據該任一監控單元20的對應佇列61中所儲存之各資料62的時間戳記63與前述各資料62在該任一監控單元20的對應佇列61中的位置65，縮減該任一監控單元20的對應佇列61中所儲存之資料62，以使所獲得的新資料能被加入該任一監控單元20的對應佇列61中。
於一實施例中，伺服器1所進一步包括之資料還原器70係具有資料還原演算法71以還原該任一監控單元20的對應佇列61之資料62，且該資料還原演算法71係由該資料還原器70取得該對應佇列61之資料62。當該對應佇列61之資料62已依照各自之時間戳記63排序時，可判定該對應佇列61之資料62為已被還原或無須還原之資料，無須再進行處理。而當該對應佇列61之資料62未依照各自之時間戳記63排序時，該資料還原器70透過該對應佇列61之資料62的時間戳記63與該些資料62在該對應佇列61中的相對排序位置65，以還原該對應佇列61之資料62。
第2圖為依據本發明一實施例之資源調控方法之流程示意圖，其主要技術內容如下，其餘技術內容請參閱上述第1圖或下述第3圖至第13C圖之技術內容，於此不再重覆敘述。
在第2圖實施例之步驟S11中，由伺服器1之多個監控單元20各自監控多個監控點位81其中一者，其中，該些監控單元20各自對應多個佇列61其中一者，以藉由各佇列61儲存各監控點位81之資料62與該些資料62的時間戳記63，且該些佇列61具有各自之佇列大小。當獲得監控點位81之新資料時，由監控單元20負責將新資料加入佇列61中。
在第2圖實施例之步驟S12中，由該伺服器1之資源監控器30監控該些監控單元20所對應的佇列61之使用狀態，以依據該些佇列61之使用狀態判斷任一監控單元20自所監控的監控點位81獲得新資料時是否運行佇列空間調整。
在第2圖實施例之步驟S13中，當不運行佇列空間調整時，則該伺服器1之任一監控單元20將獲得的新資料加入該任一監控單元20的對應佇列61中。而當運行佇列空間調整，且該些佇列61中的一或多個佇列有調整之空間時，則藉由該伺服器1之佇列空間調整器40進行佇列空間之動態調整，以使獲得的新資料能被加入調整後的該一或多個佇列61中。
在第2圖實施例之步驟S14中，當運行佇列空間調整，且該些佇列61無調整之空間時，藉由該伺服器1之資料縮減器50依據該任一監控單元20的對應佇列61中所儲存之各資料62的時間戳記63與前述各資料62在該任一監控單元20的對應佇列61中的位置65縮減該任一監控單元20的對應佇列61中所儲存之資料62，以使獲得的新資料能被加入於該任一監控單元20的對應佇列61中。
本實施例可進一步於步驟S15中，由該伺服器1之資料還原器70獲得該些佇列61之資料62，當該些佇列61之資料62已依照各自之時間戳記63排序時，該伺服器1之資料還原器70判定該些佇列61之資料62為已完成還原或無須還原之資料，而當該些佇列61之資料62未依照各自之時間戳記63排序時，該伺服器1之資料還原器70再透過該些佇列61之資料62的時間戳記63與該些資料62在該些佇列61中的相對排序位置65，將該些佇列61之資料62透過資料還原演算法71予以還原。
參考第1圖與第2A圖，第2A圖為本發明中佇列空間調整器之佇列空間調整演算法之一實施例流程圖。於一實施例中，伺服器1之佇列空間調整器40可具有佇列空間調整演算法41，如第2A圖之步驟S131所示包括：依據該一或多個佇列61之參數64判斷該一或多個佇列有調整之空間，以動態調整該一或多個佇列之空間，其中，該一或多個佇列61之參數64包括佇列61之取樣頻率、佇列大小及發布時間其中至少一者，以運行佇列間調整。於另一實施例中，如第2A圖之步驟S132所示，該伺服器1之佇列空間調整器40之佇列空間調整演算法41可依據該些佇列61之參數64、該些佇列61距離發布時間之剩餘時間與該些佇列61已使用之空間判斷出是否有一或多個監控單元20的對應佇列61可被借用，以動態運行佇列空間調整。於又一實施例中，如第2A圖之步驟S133所示，佇列空間調整器40可依據獲得的前述新資料之量計算出該些佇列61中各可被借用空間，並選擇具有最小量的前述可被借用空間之單一佇列61來借用空間，若無法找出單一佇列61，則該佇列空間調整器40可優先向具有最大量的前述可被借用空間開始借用，直至累計多個佇列61之可被借用空間總量至足夠所須之空間。
參考第1圖與第2圖，於一實施例中，該伺服器1之資料縮減器50具有資料縮減演算法51以縮減該任一監控單元的對應佇列61之資料62。例如，該資料縮減器50之資料縮減演算法51包括：由該資料縮減器50取得需調整該任一監控單元的對應佇列61之空間中之資料數值差異最小的一對資料；當該對資料在該任一監控單元的對應佇列61中之位置相鄰時，藉由該資料縮減器50自該任一監控單元的對應佇列61中移除該對資料中時間戳記較大的資料，以將被移除資料之佇列位置後的所有資料往前移一佇列位置，並將該任一監控單元的新資料儲存於該任一監控單元的對應佇列61中所有資料後面的佇列位置；以及當該對資料在該些佇列61中之位置不相鄰，且該對資料中時間戳記較小的資料之後一位資料的時間戳記大於並最接近該對資料中時間戳記較小的資料時，該資料縮減器50移除該對資料中時間戳記較大的資料，將該對資料中間的所有資料往後移一佇列位置，並將該任一監控單元的新資料儲存於被移除資料之佇列位置處，否則該資料縮減器50移除該對資料中時間戳記較小的資料。
第3圖為本發明之監控單元20與監控點位81之一實施例架構示意圖。參考第3圖與第1圖，伺服器1可具有多個監控單元20以對應監控多個不同的監控點位81，如溫度計、電壓表、電流表、振動器、聲音感測器等等，本發明不以此為限。每個監控單元20會對應分配到一個暫存各監控點位81的資料之佇列61，並具有一取樣器26以設定取樣頻率26a、一過濾器27(如盲帶過濾器等)以設定門檻值、及一發布器28以設定發布時間28a。例如，該取樣器26可設定取樣頻率26a以決定多久讀取一次監控點位81之資料之數值，該過濾器27可設定門檻值以決定每次所取到之資料之數值是否要記錄於佇列61中，而該發布器28可設定發布時間28a以決定多久要把佇列61之資料送出至接收端90並清空佇列61之資料。
例如，分別設定該取樣器26之取樣頻率26a為1秒、過濾器27之門檻值為5、發布器28之發布時間28a為5秒、佇列61之空間為5個，表示該監控單元20每1秒(取樣頻率26a)會監看1次監控點位81，若該監控點位81之資料之數值與上次記錄之資料之數值相差超過門檻值5時，該監控點位81之資料之數值會被加入到佇列61中，如果該監控點位81之資料之數值沒有超過門檻值5就不記錄，而該監控單元20每5秒(發布時間28a)會把佇列61之所有資料送出給接收端90(如另一伺服器)，並進一步清空佇列61之資料，如此不斷地重覆運作。
第4圖為本發明中佇列空間調整器之佇列空間調節演算法之另一實施例流程圖。於一實施例，該佇列空間調整器可依據新資料之量計算出多個佇列中各佇列之可被借用空間，並選擇具有該可被借用空間之最小量的單一佇列來借用空間，若無法找出該單一佇列，則該佇列空間調整器向多個佇列借用空間。
舉例而言，在步驟S21中，由該佇列空間調整器計算或判斷是否可向單一監控單元對應的單一佇列借用佇列之空間？若是(可向單一監控單元的對應佇列借用佇列之空間)，則進入步驟S22，由該佇列空間調整器選擇K值最小(即具有最小量的可被借用空間)的單一監控單元的對應佇列(單一佇列)借用空間，其中，K值表示單一監控單元的對應佇列可被借用佇列空間的量。若否(無法向單一監控單元的對應佇列借用佇列之空間)，則進入步驟S23。
在步驟S23中，由該佇列空間調整器判斷是否可向多個監控單元對應的多個佇列借用佇列之空間？若多個監控單元可被借用的空間總量大於需借用的佇列空間，可向多個監控單元所對應的佇列借用空間，則進入步驟S24，由該佇列空間調整器選擇M值最大(即具有最大總量的可被借用空間)的多個監控單元先借用，其中，M值表示多個監控單元的各別佇列之可被借用空間的總量。若所有監控單元可被借用空間總量仍不足以存放所多出的資料量，則進入步驟S25，表示多個監控單元之對應佇列皆無調整之空間而無法被借用。而於另一實施例中，若無法找出單一佇列61，則該佇列空間調整器40可優先向具有最大量的前述可被借用空間開始借用，直至累計多個佇列61之可被借用空間總量至足夠所須之空間。
接續上述步驟S22或步驟S24，在步驟S26中，由該佇列空間調整器借用監控單元的對應佇列之空間。在步驟S27中，由該佇列空間調整器將監控點位獲得之新資料加入被借用的監控單元的對應佇列之空間中。
第5A圖為本發明之佇列空間調節演算法用於監控單元之一實施例示意圖，用以說明向單一監控單元借用佇列之空間，且「已被填滿的佇列距離發布所剩時間」小於「被借用的佇列距離發布所剩時間」之情境。
舉例而言，監控單元20a監控該監控點位81a，而監控單元20b監控該監控點位81b。假設監控單元20a中已被填滿的佇列61a發生意外狀況，導致佇列61a之空間不足以容納所獲得之資料時，佇列空間調整器40啟動佇列動態調整機制(佇列空間調節演算法)，發現監控單元20b之佇列61b中「4個空間」有空位，且該監控單元20b在2秒後會送出資料並清空佇列61b，故佇列61b最多只會再加入2筆資料而佔用「2個空間」，且監控單元20a在1秒後會送出資料而只需借用「1個空間」，前述2個空間加1個空間小於4個空間(即2+1＜4)，所以該監控單元20a可向單一監控單元20b借用佇列61b之空間。
第5B圖為本發明之佇列空間調節演算法用於監控單元之另一實施例示意圖，用以說明向單一監控單元借用佇列之空間，且「已被填滿的佇列距離發布所剩時間」大於「被借用的佇列距離發布所剩時間」之情形。
舉例而言，於一實施例中，監控單元20a監控該監控點位81a，而監控單元20b監控該監控點位81b。假設監控單元20a的對應佇列61a之空間不足以容納所獲得之資料時，佇列空間調整器40啟動佇列動態調整機制(佇列空間調節演算法)，發現監控單元20b之佇列61b中「4個空間」有空位，該監控單元20b在2秒後會送出資料及清空佇列61b，且佇列61b最多只會再加入2筆資料，而監控單元20a雖在3秒後才會送出資料而需借用「3個空間」，但監控單元20b在2秒之後就會清空佇列61b之資料。此時，監控單元20b可借出佇列61b之「2個空間」給監控單元20a，且監控單元20b使用佇列61b之「2個空間」，2個空間加2個空間小於等於4個空間(2+2＜=4)；同時，監控單元20b在3秒時已清空佇列61b一次，在監控單元20a送出佇列61a之資料前，監控單元20b只需再加入資料予佇列61b之「1個空間」，前述1個空間加3個空間小於佇列61b之5個空間(即1+3＜5)，所以該監控單元20a可向單一監控單元20b借用佇列61b之空間。
第6圖為本發明中資料縮減器50之資料縮減演算法之一實施例流程圖。第7A圖與第7B圖為本發明中佇列之資料之不同實施例示意圖，用於搭配第6圖之資料縮減演算法。在第7A圖與第7B圖中，單一佇列之6筆資料a至f具有不同的時間戳記t 1至t 6，且時間戳記t 1至t 6代表由小至大之時間次序。
如第6圖與上述第4圖實施例所示之步驟S25中，多個監控單元的對應佇列皆無調整之空間而無法被借用，於一實施例中，參見第6圖之步驟S31至步驟S36，以資料縮減器50之資料縮減演算法縮減獲得新資料之監控單元的對應佇列之資料。
在步驟S31中，由該資料縮減器取得數值y之差異最小的一對資料，例如第7A圖之一對資料b與資料e(兩者數值y之差異為0)。同時，在步驟S32中，由該資料縮減器判斷該對資料b與資料e是否相鄰？若是(該對資料b與資料e相鄰)，則進入步驟S33。若否(該對資料b與資料e不相鄰)，則進入步驟S34。
在步驟S33之資料縮減演算法之第一類型中，當該對資料b與資料e相鄰時，該資料縮減器移除資料e，將資料e之後的資料往前移，並將最新資料置於佇列的最後端。
在步驟S34中，當該對資料b與資料e不相鄰時，該資料縮減器判斷資料b後一位資料c的時間戳記t 3是否大於並最接近資料b的時間戳記t 2？若是(例如第7A圖中，資料b後一位資料c的時間戳記t 3大於並最接近資料b的時間戳記t 2)，則進入步驟S35之資料縮減演算法之第二類型，由該資料縮減器移除資料e，將資料b與資料e之間的資料移至佇列的最後端，將資料e與其之後的資料往前移，並將新資料取代資料e。若否，則進入步驟S36，由資料縮減器略過資料b而返回步驟S31。
第8圖為本發明中以資料縮減演算法之第一類型縮減佇列之資料之實施例示意圖。如圖所示，當資料有反轉時，由資料縮減器找出任二個資料之數值差異(如Δy)。二個資料之數值差異最小者可用公式minΔy i=y i-y i-1計算，其中，y為資料之數值，i為正整數。當數值差異最小的二個資料(如資料b與資料c)相鄰時，由資料縮減器刪除二個資料之後者(如資料c)，將資料c之後的所有資料(如資料d及資料 e)往前移一佇列位置，並將新資料(如資料f)補在佇列(其他資料)的最後端。
第9圖與第10A圖至第10C圖為本發明中以資料縮減演算法之另一類型縮減佇列之資料之實施例示意圖。在第9圖中，單一佇列之10筆資料a至j具有10個不同的時間戳記t 1至t 10，且時間戳記t 1至t 10代表由小至大之時間次序。
如第9圖實施例所示，當資料有反轉時，由資料縮減器找出任二個資料之數值差異Δy i與距離差異Δd i，其中，Δd i為二個資料在佇列的位置x中之差異(位置序號差)。當數值差異Δy i最小的一對資料(如資料e與資料h)不相鄰，且資料e的後一位資料之時間戳記t 6大於並最接近資料e之時間戳記t 5時，由資料縮減器將該對資料e與h之間所有的資料(如資料f與資料g)移至佇列的最後端，並將資料h作為取代目標而以新資料取代之(即將資料h刪除後，將新資料放在資料h處)。
此外，若二個資料之數值差異Δy i有相同時，則取二個資料之距離差異Δd i最小者作為取代目標而以新資料取代之。又，若二個資料之數值差異Δy i與距離差異Δd i均相同，則取排序較前者作為取代目標而以新資料取代之。
如第10A圖實施例所示，資料縮減器取資料e、f、g、h為處理的目標，將資料e與資料h中間的資料f與資料g移至佇列的最後端，將資料h後面的資料i與資料j依序往前移至資料e的後方，並以新資料k(第11筆資料)取代資料h，且新資料k不再參與比較。如第10B圖所示，資料縮減器再加入新資料l(第12筆資料)，並重覆前述第10A圖之程序，且新資料l不再參與比較。又，如第10C圖所示，資料縮減器再加入新資料m(第13筆資料)，並重覆前述第10B圖之程序，且新資料m不再參與比較。
第11圖為本發明中資料還原器70之資料還原演算法之一實施例流程圖。第12圖為本發明中佇列之資料之示意圖，用於搭配第11圖之資料還原演算法實施例。
如第11圖與第12圖實施例所示，在步驟S41中，由資料還原器獲得多筆資料。
在步驟S42中，由資料還原器判斷該些資料是否已依照時間戳記排序？若是(該些資料已依照時間戳記排序)，則進入步驟S43，表示該些資料未經壓縮處理可直接使用，即該些資料為已還原或無須還原之資料。若否(該些資料未依照時間戳記排序)，則進入步驟S44，由資料還原器找到時間戳記(如時間戳記t7)最新的資料(如資料g)。
在步驟S45中，由資料還原器判斷資料g是否位於未處理資料的最後端？若是(資料g非位於未處理資料的最後端)，則進入步驟S46。若否(資料g位於未處理資料的最後端)，則進入步驟50以排除該資料g。
在步驟S46中，資料還原器會將資料分成四部分(資料g、與第一部分 、第二部分、 第三部分)，由資料還原器取得資料g前一位置之資料(如資料b，資料b與資料b之前的資料為第一部分)的時間戳記。在步驟S47中，由資料還原器找到時間戳記最接近且大於資料b的資料(如資料c，資料b到資料c之間的資料為第二部分，資料c與之後的資料為第三部分)。在步驟S48中，由資料還原器將第三部分全部移至資料g前，且將第二部分往後移。在步驟S49中，由資料還原器將資料g移至佇列的最後端，並複製資料b之值差入於移動後的第三部分與第二部分之間。
第13A圖至第13C圖為本發明中以資料還原演算法還原佇列之資料之實施例示意圖，用以還原上述第10C圖實施例下方之資料(資料縮減演算法之另一類型)。
如第13A圖實施例所示，由資料還原器判斷多筆資料是否照時間戳記排序。若否(資料未按照時間戳記排序)，則該資料還原器以資料還原演算法對該些資料進行還原。若是(資料己按照時間戳記排序)，則該資料還原器無須再對該些資料進行還原。
當資料未按照時間戳記排序時，資料還原器找到最新時間戳記t 13的資料m，資料m不在佇列的最後端(在佇列的位置3)。接著，資料還原器將位置2至位置7以位置2(資料b)的數值補滿，找到位置2(資料b)之後且最接近位置2(資料b)的資料c(時間戳記t 3)，並將資料c(時間戳記t 3) 及其後的資料(資料d, l, j)全部往前插入於位置3至時間戳記t 13之間的位置。然後，資料還原器將原時間戳記t 13的位置補上位置2(資料b)的數值，並將時間戳記t 13的資料m移至佇列的最後端，且資料m不再參與之後的運算。
如第13B圖實施例所示，資料還原器找到未處理且為最新時間戳記t 12的資料l，資料l不在佇列的最後端(在佇列的位置5)。接著，資料還原器將位置4至位置10以位置4(資料d)的數值補滿，找到位置4(資料d)之後且最接近位置4(資料d)的資料e(時間戳記t 5)，將時間戳記t 5的資料e及其後的資料k(不包含已處理過而往後移的資料m)全部往前插入至位置5，並將時序時間戳記t 12的資料l移至佇列的最後端的資料m之前，且資料l不再參與之後的運算。
如第13C圖實施例所示，資料還原器找到未處理且為最新時間戳記t 11的資料k，資料k不在佇列的最後端(在佇列的位置6)。接著，資料還原器將位置6至位置8以位置5(資料e)的數值補滿，找到位置5(資料e)之後且最接近位置5(資料e)的資料f(時間戳記t 6)，將時間戳記t 6的資料f及其後的資料g(不包含已處理過而往後移的資料l、m)全部往前補到位置6、7，並將時序時間戳記t 11的資k移至佇列的最後端的資料l、m之前，且資料k不再參與之後的運算。
第14圖為依據本發明一實施例中佇列的資料之最佳狀況示意圖。當監控單元對應的佇列有足夠的借用空間時，使用佇列空間調整器之佇列空間調節演算法(動態佇列空間調整機制)，可以完整保持資料不失真。同時，如第14圖實施例所示，當資料構成對稱的鐘形分布時為最理想狀況，使用資料縮減演算法之第二類型可以多容納(n-1)/2筆資料且保持資料無失真或低失真。
第15A圖為依據本發明一實施例，資料未丟失狀態之結果示意圖，第15B圖為現有技術之資源調控方法之結果示意圖，第15C圖為依據本發明一實施例之伺服器及其資源調控方法之結果示意圖。
如圖所示，相較於第15A圖之資料未丟失狀態，第15B圖中現有技術之資源調控方法易造成(OPC UA)工業傳輸系統內之資料高失真，但第15C圖中依據本發明一實施例之伺服器及其資源調控方法可達成資料低失真之調控效果。
由上可知，本發明透過資源調配與監測(Resources Assignment & Regulation Method; RAR)方式，在有限的佇列空間(硬體資源)下，以佇列空間調整演算法(佇列空間調節技術)進行動態資源調整，分配不同監控點位之佇列空間大小，並藉由資料縮減演算法(資料低失真縮減技術)有效保留數據重要的離峰值，降低資料的失真程度。而且，本發明透過監測各監 控點位之佇列空間大小之使用率，有效分配調整硬體資源，提高監控點位之監控數量。同時，本發明利用資料縮減演算法(或資料篩選法)保留重要數據，減少資料失真程度，以利於數據統計之準確性。
另外，在工業網路之應用上，本發明可使伺服器之監控點位提升30%以上的監控量。例如，一台基本的OPC UA 伺服器可同時監控100個監控點位之資訊，但透過本發明則可至少增加至130個點位，而無需增加額外成本。又，在無線網路之監控上，本發明可減少網路封包之發送量，節省設備之電池消耗。例如，原本每10秒發送一次封包之資訊，透過本發明可在封包中塞入更多資料，進而延長發送時間以節省設備之電力。
上述實施形態僅例示性說明本發明之原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為申請專利範圍所涵蓋。因此，本發明之權利保護範圍，應如申請專利範圍所列。
1‧‧‧伺服器
10‧‧‧處理器
11‧‧‧指令
20、20a、20b‧‧‧監控單元
26‧‧‧取樣器
26a‧‧‧取樣頻率
27‧‧‧過濾器
28‧‧‧發布器
28a‧‧‧發布時間
30‧‧‧資源監控器
40‧‧‧佇列空間調整器
41‧‧‧佇列空間調整演算法
50‧‧‧資料縮減器
51‧‧‧資料縮減演算法
60‧‧‧存儲器
61、61a、61b‧‧‧佇列
62‧‧‧資料
64‧‧‧參數
63‧‧‧時間戳記
65‧‧‧位置
70‧‧‧資料還原器
71‧‧‧資料還原演算法
80‧‧‧工業傳輸系統
81、81a、81b‧‧‧監控點位
90‧‧‧接收端
a至m‧‧‧資料
S11至S15、S131至S133、S21至S27‧‧‧步驟
S31至S36、S41至S50‧‧‧步驟
t1至t13‧‧‧時間戳記
x‧‧‧佇列的位置
y‧‧‧數值
第1圖為本發明之伺服器一實施例之架構示意圖； 第2圖為本發明之資源調控方法一實施例之流程示意圖； 第2A圖為本發明中佇列空間調整器之佇列空間調整演算法之一實施例流程圖； 第3圖為本發明之監控單元與監控點位之一實施例架構示意圖； 第4圖為本發明中佇列空間調整器之佇列空間調節演算法之另一實施例流程圖； 第5A圖為本發明之佇列空間調節演算法用於監控單元之一實施例示意圖； 第5B圖為本發明之佇列空間調節演算法用於監控單元之另一實施例示意圖； 第6圖為本發明中資料縮減器之資料縮減演算法之一實施例流程圖； 第7A圖與第7B圖本發明中佇列之資料之不同實施例示意圖，用於搭配第6圖之資料縮減演算法； 第8圖為本發明中以資料縮減演算法之第一類型縮減佇列之資料之實施例示意圖； 第9圖與第10A圖至第10C圖為本發明中以資料縮減演算法之第二類型縮減佇列之資料之實施例示意圖； 第11圖為本發明中資料還原器之資料還原演算法之一實施例流程圖； 第12圖本發明中佇列之資料之實施例示意圖，用於搭配第11圖之資料還原演算法； 第13A圖至第13C圖為本發明中以資料還原演算法還原佇列之資料之實施例示意圖； 第14圖為本發明中佇列之資料之最佳狀況示意圖； 第15A圖為資料未丟失狀態之結果示意圖； 第15B圖為現有技術之資源調控方法之結果示意圖；以及 第15C圖為本發明之伺服器及其資源調控方法之結果示意圖。

Claims (19)

  1. 一種伺服器，包括： 多個佇列，係具有各自的佇列大小；以及 一或多個處理器，係執行多個指令以運行資源調控程序，包括啟動： 多個監控單元，係各自監控多個監控點位其中一者，其中，該些監控單元各自對應該些佇列其中一者，且各該佇列係用以儲存該些監控點位之資料與該些資料的時間戳記； 一資源監控器，係用以監控該些監控單元的對應佇列之使用狀態，以依據前述使用狀態判斷任一監控單元獲得所監控的監控點位之新資料時是否運行佇列空間調整，當不運行佇列空間調整時，由該任一監控單元將獲得的前述新資料加入對應的佇列中； 一佇列空間調整器，係用以判斷是否有足夠空間來進行該佇列空間調整，當運行佇列空間調整，且該些佇列中的一或多個有調整之空間時，調整該一或多個佇列之空間，以使獲得的前述新資料被加入調整後的該一或多個佇列中；以及 一資料縮減器，係當運行佇列空間調整，且該些佇列無調整之空間時，依據該任一監控單元的對應佇列中所儲存之各資料的時間戳記與前述各資料在該任一監控單元的對應佇列中的位置，縮減該任一監控單元的對應佇列中所儲存之資料，以使獲得的前述新資料被加入該任一監控單元的對應佇列中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之伺服器，其中，該些監控單元對應監控該些監控點位以傳輸獲得自該些監控點位之資料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之伺服器，更包括一存儲器，其中該存儲器包括該些佇列，並用以儲存該一或多個處理器所執行之該些指令與該些監控單元所對應的該些佇列之參數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之伺服器，其中，該佇列空間調整器係藉由佇列空間調整演算法運行包括：依據該一或多個佇列之參數判斷出該一或多個佇列有調整之空間，以動態調整該一或多個佇列之空間，其中該一或多個佇列之參數包括佇列之取樣頻率、佇列大小及發布時間其中至少一者，以運行佇列空間調整。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之伺服器，其中，該佇列空間調整器更運行包括：依據該些佇列之參數、該些佇列距離發布時間之剩餘時間與該些佇列已使用之空間判斷是否有一或多個監控單元的對應佇列之空間可被借用，以動態運行佇列空間調整。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之伺服器，其中，該佇列空間調整器更運行包括： 依據獲得的前述新資料之量計算出該些佇列中各可被借用空間，並選擇具有最小量的前述可被借用空間之單一佇列來借用空間；以及 若無法找出該單一佇列，則判斷是否向多個監控單元的對應佇列借用空間，若多個監控單元可被借用的空間總量大於需借用的佇列空間，則選擇具有最大總量的可被借用空間的多個監控單元借用。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之伺服器，其中，若無法找出該單一佇列，則該佇列空間調整器向具有最大量的前述可被借用空間之佇列開始借用，直至累計多個佇列之可被借用空間至足夠所須之空間。
  8. 如申請專利範圍第1、4或6項所述之伺服器，其中，該資料縮減器係依據資料縮減演算法以縮減該任一監控單元的對應佇列之資料，執行包括： 取得需調整該任一監控單元的對應佇列之空間中之資料數值差異最小的一對資料；以及 當該對資料在該任一監控單元的對應佇列中的位置相鄰時，藉由該資料縮減器自該對應佇列中移除該對資料中時間戳記較大的資料，以將被移除資料之佇列位置後的所有資料往前移一佇列位置，並將獲得的前述新資料儲存於該對應佇列中所有資料後面的佇列位置。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之伺服器，其中，該資料縮減器之資料縮減演算法更包括： 當該對資料在該任一監控單元的對應佇列中的位置不相鄰，且該對資料中時間戳記較小的資料之後一位資料的時間戳記大於並最接近該對資料中時間戳記較小的資料時，藉由該資料縮減器移除該對資料中時間戳記較大的資料，並將該對資料中間的所有資料往後移一佇列位置，且將獲得的前述新資料儲存於被移除資料之佇列位置處，否則該資料縮減器移除該對資料中時間戳記較小的資料。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之伺服器，更包括一資料還原器，係依據資料還原演算法以還原該任一監控單元的對應佇列之資料，其中，該資料還原演算法包括：藉由該資料還原器取得該對應佇列之資料，當該對應佇列之資料已依照各自之時間戳記排序時，該資料還原器判定該對應佇列之資料為已被還原或無須還原之資料，而當該對應佇列之資料未依照各自之時間戳記排序時，該資料還原器透過該對應佇列之資料的時間戳記與該些資料在該對應佇列中的相對排序位置以還原該對應佇列之資料。
  11. 一種資源調控方法，包括： 藉由伺服器之多個監控單元各自監控多個監控點位其中一者，其中，該些監控單元各自對應多個佇列其中一者，各佇列用以儲存該些監控點位之資料與該些資料的時間戳記，且該些佇列具有各自之佇列大小； 由該伺服器監控該些監控單元的對應佇列之使用狀態，以依據前述使用狀態判斷任一監控單元獲得所監控的監控點位之新資料時是否運行佇列空間調整； 當不運行佇列空間調整時，則該伺服器將獲得的前述新資料加入該任一監控單元的對應佇列中； 當運行佇列間調整，且該些佇列中的一或多個有調整之空間時，則該伺服器調整該一或多個佇列之空間，以使獲得的前述新資料被加入調整後的該一或多個佇列中；以及 當運行佇列空間調整，且該些佇列無調整之空間時，則該伺服器依據該任一監控單元的對應佇列中所儲存之各資料的時間戳記與前述各資料在該任一監控單元的對應佇列中的位置，縮減該任一監控單元的對應佇列中所儲存之資料，以使獲得的前述新資料被加入該任一監控單元的對應佇列中。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之資源調控方法，其中，該些監控單元對應監控該些監控點位以傳輸獲得自該些監控點位之資料。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之資源調控方法，其中，該伺服器係藉由佇列空間調整演算法包括：依據該一或多個佇列之參數判斷出該一或多個佇列有調整之空間，以動態調整該一或多個佇列之空間，其中該一或多個佇列之參數包括佇列之取樣頻率、佇列大小及發布時間其中至少一者，以運行佇列空間調整。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之資源調控方法，其中，該佇列空間調整演算法更包括：依據該些佇列之參數、該些佇列距離發布時間之剩餘時間與該些佇列已使用之空間判斷是否有一或多個監控單元的對應佇列之空間可被借用，以動態運行佇列空間調整。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之資源調控方法，其中，該佇列空間調整演算法更包括： 依據獲得的前述新資料之量計算出該些佇列中各可被借用空間，並選擇具有最小量的前述可被借用空間之單一佇列來借用空間；以及 若無法找出該單一佇列，則判斷是否向多個監控單元的對應佇列借用空間，若多個監控單元可被借用的空間總量大於需借用的佇列空間，則選擇具有最大總量的可被借用空間的多個監控單元借用。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之資源調控方法，其中，若無法找出該單一佇列，則該伺服器向具有最大量的前述可被借用空間之佇列開始借用，直至累計多個佇列之可被借用空間至足夠所須之空間。
  17. 如申請專利範圍第11、13或15項所述之資源調控方法，其中，該伺服器係依據資料縮減演算法以縮減該些佇列之資料，且該資料縮減演算法包括： 取得需調整該任一監控單元的對應佇列之空間中之資料數值差異最小的一對資料；以及 當該對資料在該任一監控單元的對應佇列中的位置相鄰時，該伺服器自該對應佇列中移除該對資料中時間戳記較大的資料，以將被移除資料之佇列位置後的所有資料往前移一佇列位置，並將獲得的前述新資料儲存於該對應佇列中所有資料後面的佇列位置。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之資源調控方法，其中，該資料縮減演算法更包括： 當該對資料在該任一監控單元的對應佇列中的位置不相鄰，且該對資料中時間戳記較小的資料之後一位資料的時間戳記大於並最接近該對資料中時間戳記較小的資料時，該伺服器移除該對資料中時間戳記較大的資料，並將該對資料中間的所有資料往後移一佇列位置，且將獲得的前述新資料儲存於被移除資料之佇列位置處，否則該資料縮減器移除該對資料中時間戳記較小的資料。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之資源調控方法，更包括依據資料還原演算法還原該任一監控單元的對應佇列之資料，其中，該資料還原演算法包括：藉由該伺服器取得該對應佇列之資料，當該對應佇列之資料已依照各自之時間戳記排序時，該伺服器判定該對應佇列之資料為已被還原或無須還原之資料，而當該對應佇列之資料未依照各自之時間戳記排序時，該伺服器透過該對應佇列之資料的時間戳記與該些資料在該對應佇列中的相對排序位置以還原該些佇列之資料。
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