WO2007006603A1 - Verfahren zur überlasterkennung bei vermittlungssystemen - Google Patents

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Oliver Madel
Laurent MAUGÜE
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Definitions

  • the invention relates to a method for overload detection in a switching system with a platform system by which a multi-user and multi-program operation is enabled.
  • the switching technique refers to a sub-field of communications engineering, which processes and technical equipment for the production of only temporarily existing communication links between changing terminals such as telephones, modems, etc. handled via a communication network. Tasks of the switching technology are therefore connection establishment, message transfer and disconnection between the changing terminals.
  • switching systems concrete technical systems of switching technology are referred to, which allow as nodes within a communication network, the optional production of communication links.
  • the switching system distributes data in various directions within the communication network in accordance with control information.
  • An example of a switching system is the so-called EWSD - Electronic Dialing System Digital - the Siemens AG.
  • a switching system typically includes a platform system and applications.
  • the platform system controls the management of the resources, e.g. of the memory, the input and output devices and the working time of one or more processors.
  • the platform systems can be divided into one or more user systems or one or more program systems.
  • Multi-user systems are designed so that they can be used by several users at the same time.
  • a multi-program platform system is characterized by the fact that several tasks can be performed by it seemingly simultaneously. At the same time, the various tasks are alternately processed by the platform system in such short intervals that the impression of simultaneity arises.
  • Switching systems are expected to work reliably and to avoid loss of communication links. Reliable means that the functions intended by the switching system are executed with the required accuracy.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method by which an overload in a switching system with a multi-user and multi-program platform system can be detected in a simple manner and load-generating applications can be informed of the overload without great loss of performance Initiate measures of load reduction.
  • the switching system is measured and evaluated application-specific, when exceeding defined thresholds by the measured system parameters, the registered application is informed by the central monitoring authority, and then initiated by the registered application measures for overload protection.
  • the main aspect of the proposed solutions according to the invention consists in a central monitoring entity, all the relevant applications are known and by the one
  • connection lines Memory requirements and utilization of the connection lines are measured and evaluated application-specific, since these system parameters are already provided by the platform system with multi-user and multi-program operation and only a corresponding evaluation must be performed by the central monitoring entity. It is recommended that when evaluating processor utilization, only one load on the processor is evaluated by those applications from which the respective share of processor utilization can be reduced. In addition to applications for communication links will be on the
  • Switching system or the associated platform system also applications for e.g. Alerting, maintaining the system or monitoring the system running. Since these applications are necessary for the operation of the switching system or the platform system, which of these
  • priorities are assigned to the applications running on the switching system.
  • the applications can be divided into different groups, which according to their priority from the switching system or its
  • the applications which are necessary for the reliability of the switching system are assigned a high priority. By assigning higher priorities to particular applications, these are then preferably executed by the switching system. These applications can even displace lower priority applications. In the event of an overload, those applications with high priorities, such as applications for security, are always preferred because they ensure the functionality of the switching system. Because the central monitoring entity must always be available, it is therefore given a very high priority - usually the highest priority for applications that are not necessary to maintain the system.
  • An expedient embodiment of the invention provides that the threshold values and the frequency of the measurement of the system parameters are designed to be configurable, because it allows the threshold values and the frequency of the measurement to be adapted to the respective application. For example, the system parameters for frequently running applications in the switching system can be determined more frequently than for rarely used applications.
  • System parameters are stored for analysis purposes.
  • the measured values of the system parameters can, for example, be stored in a data memory and are thus available for later analyzes, in which it can then be determined by which applications, for example, a high processor utilization is generated or by which applications only a small memory requirement becomes necessary.
  • the figure shows the sequence of the method according to the invention in a switching system VS, of which, by way of example, a platform system PS for a multi-user and multi-program operation, a central monitoring entity UW and a data memory DS are included.
  • An output device can be connected to the data memories DS via an interface IF.
  • AW3, AW4 are executed. The method steps are explained below by way of example with reference to the application AW1, but are also carried out in the same way for the other exemplary applications AW2, AW3 or AW4.
  • a first method step 1 the application AW1 is registered with the central monitoring entity UW, from which all applications AW1, AW2, AW3, AW4 are exposed to overload situations to be controlled.
  • a second method step 2 a table TAB is set up by the monitoring entity UW in which the application AW1 registered for monitoring is entered.
  • system parameters such as e.g. Processor utilization, memory requirements and utilization of the connections provided by the platform system PS are measured.
  • these system parameters are evaluated continuously and specifically for the application AW1 by the central monitoring entity UW, e.g. averaged values of processor utilization are averaged and assigned to a particular application AWl and these values for the
  • Processor utilization then combined with the application specific values for the memory requirements or the utilization of the connections. These values of the system parameters specific to the application AW1 are then compared with threshold values defined for the application AW1 by the central monitoring entity UW.
  • Method step 5 of the central monitoring entity UW detected an overload generated by the application AWl and informed the application AWl thereof.
  • step 6 are then of the
  • Application AWI initiated measures for the prevention of overload such. No establishment of new communication connections or no processing of new communication connections by the application AWI.
  • a seventh method step 7 the central monitoring entity UW reads the measured and evaluated values of the system parameters in the data memory DS deposited. The values can then be read via the interface IF by an output device from the data memory DS for analysis purposes.
  • method step 7 can also be carried out after method step 4-the evaluation of the system parameters-and thus in parallel to method step 5.
  • the application AWl is also assigned a priority. This priority allows the application AW1 to displace other applications AW2, AW3 or AW4, if lower priority has been assigned to these applications AW2, AW3, AW4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überlasterkennung bei einem Vermittlungssystem (VS) mit einem Plattformsystem (PS), durch welches ein Mehrplatz- und Mehrprogrammbetrieb ermöglicht wird. Bei diesem Verfahren wird eine auf dem Vermittlungssystem (VS) laufende Anwendung (AW1) bei einer zentralen Überwachungsinstanz (UW) registriert (1, 2). Von der zentralen Überwachungsinstanz (UW) werden dann laufend System-Parameter wie Prozessorauslastung, Speicherbedarf und Auslastung der Verbindungen gemessen (3) und anwendungs- spezifisch ausgewertet (4). Wird ein definierter Schwellwert von den gemessenen System-Parametern überschritten, so wird die registrierte Anwendung (AW1) von der zentralen Überwachungsinstanz (UW) informiert (5), damit dann von der registrierten Anwendung (AW1) Massnahmen zur Überlastabwehr eingeleitet werden (6). Der Hauptaspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösungen besteht in einer zentralen Überwachungsinstanz (UW), der alle relevanten Anwendungen (AW1, AW2, AW3, AW4) bekannt sind und durch die eine Überlast-Situation ohne grosse Verluste an Performanz, mit geringem Aufwand und auf einfache Weise festgestellt wird.

Description

Verfahren zur Überlasterkennung bei VermittlungsSystemen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überlasterkennung bei einem Vermittlungssystem mit einem Plattformsystem, durch welches ein Mehrplatz- und Mehrprogrammbetrieb ermöglicht wird.
Die Vermittlungstechnik bezeichnet ein Teilgebiet der Nachrichtentechnik, welches Verfahren und technische Einrichtungen zur Herstellung von nur zeitweilig bestehenden Kommunikationsverbindungen zwischen wechselnden Endstellen wie beispielsweise Telefone, Modems, etc. über ein Kommunikationsnetz behandelt. Aufgaben der Vermittlungstechnik sind daher Verbindungsaufbau, Nachrichtenübertragung und Verbindungsabbau zwischen den wechselnden Endstellen.
Als Vermittlungssysteme werden konkrete, technische Systeme der Vermittlungstechnik bezeichnet, die als Knoten innerhalb eines Kommunikationsnetzes die wahlweise Herstellung von Kommunikationsverbindungen ermöglichen. Dabei werden vom Vermittlungssystem Daten nach Maßgabe von Steuerinformationen in verschiedene Richtungen innerhalb des Kommunikationsnetzes verteilt. Ein Beispiel für ein Vermittlungssystem ist das so genannte EWSD - Elektronische Wählsystem Digital - der Siemens AG.
Ein Vermittlungssystem umfasst überlicherweise ein Plattformsystem und Anwendungen. Vom Plattformsystem wird dabei die Verwaltung der Betriebsmittel wie z.B. des Speichers, der Ein- und Ausgabegeräte und der Arbeitszeit eines oder mehrerer Prozessoren übernommen.
Anwendungen hingegen sind einerseits für die Herstellung der Kommunikationsverbindungen notwendig. Anderseits gibt es auch spezielle Anwendungen, die nur vom Plattformsystem genutzt werden und seiner Konfiguration dienen. Von allen Anwendungen wird allerdings auf die vom Plattformsystem verwalteten Betriebsmittel zugegriffen, so dass vom Plattformsystem auch die Anwendungen bzw. die Zugriffe der Anwendungen auf die Betriebsmittel gesteuert werden müssen.
Bei den Plattformsystemen werden je nach ihrer Betriebsart Ein- oder Mehrbenutzersysteme bzw. Ein- oder Mehrprogrammsysteme unterschieden. Mehrbenutzersysteme sind dabei so ausgelegt, dass sie von mehreren Benutzern gleichzeitig genutzt werden können. Ein mehrprogrammfähiges Plattformsystem zeichnet sich dadurch aus, dass von ihm mehrere Aufgaben scheinbar gleichzeitig ausgeführt werden können. Dabei werden die verschiedenen Aufgaben in so kurzen Abständen immer abwechselnd vom Plattformsystem bearbeitet, dass der Eindruck von Gleichzeitigkeit entsteht.
Bei Vermittlungssystemen werden als Plattformsysteme meist Systeme eingesetzt, durch welche ein Mehrbenutzer- und Mehrprogrammbetrieb ermöglicht wird.
Von Vermittlungssystemen wird erwartet, dass von ihnen zuverlässig gearbeitet wird und es zu keinen Verlusten von Kommunikationsverbindungen kommt. Zuverlässig bedeutet dabei, dass die vom Vermittlungssystem beabsichtigten Funktionen mit der erforderlichen Genauigkeit ausgeführt werden.
Allerdings kann es beispielsweise durch starken und plötzlichen Aufbau von zahlreichen Kommunikationsverbindungen zu einer derartigen Überlastung des Vermittlungssystems kommen, dass zum Beispiel Verlust von bereits bestehenden Kommunikationsverbindungen auftreten oder dass es beispielsweise zu einem Ausfall des Vermittlungssystems kommen kann .
Aufgrund der von Vermittlungssystemen geforderten sehr hohen Zuverlässigkeit ist daher ein Erkennen und Abwehren von solcher Überlastung des Vermittlungssystems unerlässlich. Allerdings wird von bekannten Plattformsystemen mit Mehrbenutzer- und Mehrprogrammbetrieb für Vermittlungssysteme dazu keine geeignete Überlasterkennung angeboten. Von den bekannten Plattformsystemen mit Mehrbenutzer- und Mehrprogrammbetrieb werden zwar System-Parameter wie beispielsweise Speicherbedarf, Auslastung der Verbindungsleitungen, die vom bzw. zum Vermittlungssystem führen, und Prozessorauslastung, von der jener tatsächlich produktiv durch Anwendungen genutzte Anteil der Prozessorarbeitszeit, von welchem Anteil der
Prozessorarbeitszeit angegeben wird, zur Verfügung gestellt. Diese System-Parameter müssen aber für die Überlasterkennung erst ausgelesen sowie auf aufwendige Weise miteinander kombiniert und ausgewertet werden.
Besonders vom System-Parameter Prozessorauslastung wird meist nur die Gesamtauslastung angegeben, so dass nicht festgestellt werden kann, durch welche Anwendung eine besonders hohe Auslastung verursacht wird.
Es ist zwar möglich, die System-Parameter in allen Anwendungen auf eine Überlastsituation auszuwerten. Da die Anwendungen aber voneinander unabhängig sind, kann damit nur erkannt werden, wenn durch eine einzelne Anwendung eine Überlast erzeugt wird. Die Last, die durch alle Anwendungen am Vermittlungssystem entsteht, kann dadurch allerdings nicht festgestellt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch welches auf einfache Weise eine Überlast in einem Vermittlungssystem mit einem Plattformsystem mit Mehrbenutzer- und Mehrprogrammbetrieb erkannt werden kann und lasterzeugende Anwendungen ohne große Verluste an Performanz von der Überlast informiert werden können, um Maßnahmen der Lastreduktion einzuleiten.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Überlasterkennung bei einem Vermittlungssystem mit einem Plattformsystem, durch welches ein Mehrbenutzerund Mehrprogrammbetrieb ermöglicht wird, wobei eine auf dem Vermittlungssystem laufende Anwendung bei einer zentralen Überwachungsinstanz registriert wird, von der zentralen Überwachungsinstanz laufend System-Parameter des
Vermittlungssystems gemessen und anwendungsspezifisch ausgewertet werden, beim Überschreiten von definierten Schwellwerten durch die gemessenen System-Parameter die registrierte Anwendung von der zentralen Überwachungsinstanz informiert wird, und dann von der registrierten Anwendung Maßnahmen zur Überlastabwehr eingeleitet werden.
Der Hauptaspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösungen besteht in einer zentralen Überwachungsinstanz, der alle relevanten Anwendungen bekannt sind und durch die eine
Überlast-Situation ohne große Verluste an Performanz, mit geringem Aufwand und auf einfache Weise festgestellt wird. Von der zentralen Überwachungsinstanz wird, wie Messungen gezeigt haben, beispielsweise beim laufenden Auswerten der System-Parameter von ca. einmal pro Sekunde eine
Prozessorauslastung von ca. 1% erzeugt. Da die auf dem Vermittlungssystem laufenden Anwendungen bei der zentralen Überwachungsinstanz registriert sind und da die System- Parameter daher anwendungsspezifisch ausgewertet werden, wird im Fall einer Überlast auf einfache Weise festgestellt, durch welche Anwendung die Überlast verursacht wird bzw. von welcher Anwendung eine Lastreduktion notwendig ist.
Es ist vorteilhaft, wenn durch die zentrale Überwachungs- instanz die System-Parameter Prozessorauslastung,
Speicherbedarf und Auslastung der Verbindungsleitungen gemessen und anwendungsspezifisch ausgewertet werden, da diese System-Parameter bereits vom Plattformsystem mit Mehrbenutzer- und Mehrprogrammbetrieb zur Verfügung gestellt werden und durch die zentrale Überwachungsinstanz nur mehr eine entsprechende Auswertung durchgeführt werden muss. Es empfiehlt sich, wenn bei der Auswertung der Prozessorauslastung nur eine Belastung des Prozessors durch jene Anwendungen bewertet wird, von denen der jeweilige Anteil an der Prozessorauslastung reduziert werden kann. Neben den Anwendungen für Kommunikationsverbindungen werden auf dem
Vermittlungssystem bzw. dem zugehörigen Plattformsystem auch Anwendungen für z.B. Alarmierung, Aufrechterhaltung des Systems oder Überwachung des Systems ausgeführt. Da diese Anwendungen für den Ablauf des VermittlungsSystems bzw. des Plattformsystem notwendig sind, kann die von diesen
Anwendungen erzeugte Belastung des Prozessors nicht reduziert werden. Die Prozessorauslastung kann daher nur von anderen Anwendungen verringert werden.
Zur Lösung der Aufgabe ist es weiters zweckmäßig, wenn den auf dem Vermittlungssystem laufenden Anwendungen Prioritäten zugeordnet werden. Durch die Möglichkeit den Anwendungen Prioritäten zuzuweisen, können die Anwendungen in unterschiedliche Gruppen unterteilt werden, die entsprechend ihrer Priorität vom Vermittlungssystem bzw. seinem
Plattformsystem behandelt werden. Anwendungen mit hoher Priorität werden dabei bevorzugt.
Es ist günstig, wenn den Anwendungen, die für die Zuverlässigkeit des Vermittlungssystems notwendig sind, eine hohe Priorität zugeordnet wird. Durch das Zuweisen von höheren Prioritäten an bestimmte Anwendungen, werden diese dann bevorzugt vom Vermittlungssystem ausgeführt. Von diesen Anwendungen können sogar Anwendungen mit niedrigerer Priorität verdrängt werden. Bei einer Überlast werden immer jene Anwendungen mit hohen Prioritäten wie z.B. Anwendungen für die Sicherheit bevorzugt, da durch sie die Funktionalität des Vermittlungssystems sichergestellt wird. Da die zentrale Überwachungsinstanz immer verfügbar sein muss, wird ihr daher eine sehr hohe Priorität - meist die höchste Priorität für Anwendungen, die nicht zur Aufrechterhaltung des Systems notwendig sind - zugewiesen. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schwellwerte und die Häufigkeit der Messung der System- Parameter konfigurierbar gestaltet sind, weil damit die Schwellwerte sowie die Häufigkeit der Messung an die jeweilige Anwendung angepasst werden können. So können beispielsweise die System-Parameter für oft am Vermittlungssystem laufende Anwendungen häufiger ermittelt werden als für selten ablaufende Anwendungen.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn Werte der gemessenen
System-Parameter für Analysezwecke abgespeichert werden. Die gemessenen Werte der System-Parameter können beispielsweise in einem Datenspeicher hinterlegt werden und stehen somit für spätere Analysen zur Verfügung, bei denen dann festgestellt werden kann, durch welche Anwendungen beispielsweise eine hohe Prozessorauslastung erzeugt wird oder durch welche Anwendungen nur ein geringer Speicherbedarf notwendig wird.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Vermittlungssystem VS, von dem beispielhaft ein Plattformsystem PS für ein Mehrbenutzer- und Mehrprogrammbetrieb, eine zentrale Überwachungsinstanz UW und eine Datenspeicher DS umfasst werden. An die Datenspeicher DS kann über eine Schnittstelle IF ein Ausgabegerät angebunden werden.
Auf dem Vermittlungssystem VS sollen Anwendungen AWl, AW2,
AW3, AW4 ausgeführt werden. Die Verfahrensschritte werden im Folgenden beispielhaft anhand der Anwendung AWl erläutert, werden aber in gleicher Weise auch für die anderen beispielhaften Anwendungen AW2, AW3 oder AW4 durchgeführt.
In einem ersten Verfahrensschritt 1 wird die Anwendung AWl bei der zentralen Überwachungsinstanz UW registriert, von der alle Anwendungen AWl, AW2, AW3, AW4 auf Überlastsituationen kontrolliert werden. Von der Überwachungsinstanz UW wird dazu in einem zweiten Verfahrensschritt 2 eine Tabelle TAB aufgebaut, in der die zur Überwachung registrierte Anwendung AWl eingetragen wird.
In einem dritten Verfahrensschritt 3 werden von der zentralen Überwachungsinstanz UW kontinuierlich System-Parameter wie z.B. Prozessorauslastung, Speicherbedarf und Auslastung der Verbindungen gemessen, die vom Plattformsystem PS zur Verfügung gestellt werden. In einem vierten Verfahrenschritt 4 werden diese System-Parameter laufend und für die Anwendung AWl spezifisch von der zentralen Überwachungsinstanz UW ausgewertet, indem z.B. mehrere gemessene Werte der Prozessorauslastung gemittelt und einer bestimmten Anwendung AWl zugeordnet werden und diese Werte für die
Prozessorauslastung dann mit den anwendungsspezifischen Werten für den Speicherbedarf bzw. die Auslastung der Verbindungen kombiniert werden. Diese für die Anwendung AWl spezifischen Werte der System-Parameter werden dann mit für die Anwendung AWl definierten Schwellwerten von der zentralen Überwachungsinstanz UW verglichen.
Werden von den gemessenen und ausgewerteten Werten der System-Parameter der Anwendung AWl die definierten Schwellwerte überschritten, so wird in einem fünften
Verfahrenschritt 5 von der zentralen Überwachungsinstanz UW eine durch die Anwendung AWl erzeugte Überlast festgestellt und die Anwendung AWl davon informiert .
In einem sechsten Verfahrensschritt 6 werden dann von der
Anwendung AWl Maßnahmen zur Abwehr der Überlast eingeleitet wie z.B. kein Aufbau von neuen Kommunikationsverbindungen oder keine Bearbeitung von neuen Kommunikationsverbindungen durch die Anwendung AWl .
Zusätzlich werden von der zentralen Überwachungsinstanz UW in einem siebten Verfahrensschritt 7 die gemessenen und ausgewerteten Werte der System-Parameter in der Datenspeicher DS hinterlegt. Die Werte können dann über die Schnittstelle IF von einem Ausgabegerät aus der Datenspeicher DS für Analysezwecke ausgelesen werden. Der Verfahrensschritt 7 kann allerdings auch nach dem Verfahrensschritt 4 - dem Auswerten der System-Parameter - und damit parallel zu Verfahrensschritt 5 durchgeführt werden.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass der Anwendung AWl auch eine Priorität zugeordnet wird. Durch diese Priorität können von der Anwendung AWl dann andere Anwendungen AW2, AW3 oder AW4 , wenn diesen Anwendungen AW2, AW3, AW4 niedrigere Prioritäten zugewiesen wurde, verdrängt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überlasterkennung bei einem
VermittlungsSystem (VS) mit einem Plattformsystem (PS) , durch welches ein Mehrbenutzer- und Mehrprogrammbetrieb ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf dem VermittlungsSystem (VS) laufende Anwendung (AWl) bei einer zentralen Überwachungsinstanz (UW) registriert wird (1, 2), dass laufend System-Parameter des Vermittlungssystems (VS) von der zentralen
Überwachungsinstanz (UW) gemessen (3) und anwendungsspezifisch ausgewertet werden (4), dass beim Überschreiten von definierten Schwellwerten durch die gemessenen System-Parameter die registrierte Anwendung (AWl) von der zentralen Überwachungsinstanz (UW) informiert wird (5) , und dass dann von der registrierten Anwendung (AWl) Maßnahmen zur Überlastabwehr eingeleitet werden (6) .
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass durch die zentrale Überwachungsinstanz (UW) die System-Parameter Prozessorauslastung, Speicherbedarf und Auslastung der Verbindungsleitungen gemessen (3) und anwendungsspezifisch ausgewertet werden (4).
3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der Prozessorauslastung nur eine Belastung des Prozessors durch jene Anwendungen (AWl,
AW2 , AW3, AW4 ) bewertet wird, von denen der jeweilige Anteil an der Prozessorauslastung reduziert werden kann.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass den auf dem Vermittlungssystem (VS) laufenden Anwendungen (AWl, AW2, AW3, AW4) Prioritäten zugeordnet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass den Anwendungen (AWl, AW2, AW3, AW4), die für die Zuverlässigkeit des VermittlungsSystems (VS) notwendig sind, eine hohe Priorität zugeordnet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte und die
Häufigkeit der Messung der System-Parameter konfigurierbar gestaltet sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Werte der gemessenen System- Parameter für Analysezwecke abgespeichert werden (7) .
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