多进程消息处理方法以及多进程话单处理的方法转让专利
申请号 : CN200510125736.2
文献号 : CN100596159C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 周训波
申请人 : 大唐软件技术有限责任公司
摘要 :
本发明涉及一种多进程消息处理方法以及多进程话单处理的方法。所述的多进程话单处理的方法，用于计费系统中对话单的并行处理，包括：1)为每个进程建立一块共享内存；将所述共享内存划分队列，并建立所述队列的属性；2)进程读取共享内存块中存储的话单进行处理；3)基于内存块当前占用状况，根据预先建立的所述队列与账号号段的映射关系和预置的负载均衡规则分配话单保存到空闲的共享内存块，且将同一收费号码的话单存储到同一块共享内存。该方法不仅保证了话单处理的高效性，能满足实时业务的要求；同时基于系数组的负载策略定义，直观反映了负载情况，也保证了处理同一收费号码话单的时序性。
权利要求 :
1、一种多进程消息处理方法，其特征在于：
1)为每个进程分配一块共享内存块；
2)将每个进程的共享内存块划分队列，并在所述共享内存块内建立所述 队列的属性；
3)基于共享内存块当前占用状态，将待处理消息根据预置的负载均衡规 则计算队列的消息数与队列容量的比值作为进程载荷，获取最大进程载荷与最 小进程载荷的比值，若该比值大于预置的第一门限值，则将待处理消息发送到 当前进程载荷最小的共享内存块中。
2、如权利要求1所述的多进程消息处理方法，其特征在于：3)中还包括：周期性获得共享内存块的进程载荷，判断最小进程载荷是 否大于预置的第二门限值，若大于则启动更多组件，并触发根据负载均衡规则 保存待处理消息。
3、如权利要求1所述的多进程消息处理方法，其特征在于：进程处理共享内存块中的消息时，采用访问控制锁的方式限制其他进程对 该共享内存块的访问。
4、一种多进程话单处理的方法，用于计费系统中对话单的并行处理，其特征 在于：1)为每个进程建立一块共享内存块；
2)将每个进程的共享内存块划分队列，并在所述共享内存块内建立所述 队列的属性；
3)基于共享内存块当前占用状况，根据预先建立的所述队列与帐户号段 的映射关系和预置的负载均衡规则，计算进程队列的话单数与队列容量的比值 作为进程载荷，获取最大进程载荷与最小进程载荷的比值，若该比值大于预置 的第一门限值，则触发调整共享内存块划分的队列所映射的帐户号段范围，分 配话单保存到空闲共享内存块，且同一帐户的话单存储到同一块共享内存块。
5、如权利要求4所述的多进程话单处理的方法，其特征在于，所述映射关系 具体为：线性映射关系或非线性映射关系。
6、如权利要求4所述的多进程话单处理的方法，其特征在于：所述调整共享 内存块划分的队列所映射的帐户号段范围具体为：计算各共享内存块的进程载荷[g1，g2...，gn]，计算共享内存块的平均载荷量 其中n为共享内存块数；以及，通过更新各共享内存块与号段的策略系数fi，使得号段 [Min，Min+f1*Δ，Min+f2*Δ，...，Min+fn-1*Δ，Max]中，进程载荷相对较大的共享内 存块所对应的号段范围变小；进程载荷相对较小的共享内存块划分的队列所对 应的号段范围变大；
其中，Δ为Max与Min的差值，wi为与号段相关的权系数。
7、如权利要求4至6其中之一所述的多进程话单处理的方法，其特征在于， 还包括：映射关系调整完毕，判断共享内存块中是否保存了不属于当前号段的话 单，若有则读取并保存该话单至该话单所属号段当前映射的共享内存块。
8、如权利要求4至6其中之一所述的多进程话单处理的方法，其特征在于：周期性的获取所述最大进程载荷与最小进程载荷的比值。
9、如权利要求4至6其中之一所述的多进程话单处理的方法，其特征在于：获取最小进程载荷，若大于预置的第二门限值，则系统启动更多服务组件， 并触发调整共享内存块划分的队列与帐户号段的映射关系。
10、如权利要求4至6其中之一所述的多进程话单处理的方法，其特征在于：获取最大进程载荷，若小于预置的第三门限值，则系统关闭部分组件，并 触发调整共享内存块划分的队列与帐户号段的映射关系。
说明书 :
技术领域
本发明涉及多进程消息处理方法，尤其是一种多进程间消息处理的负载均 衡方法。本发明还涉及一种实时计费方法，尤其是一种多进程话单处理的方法。
背景技术
现有的多进程消息处理方法是通过在组件间约定的进程间通信(IPC)机 制(如管道、套接字、消息队列)或目录文件把数据分发到组件进行处理。
以套接字(管道)为例，在前置处理环节进程和后继处理环节进程之间 建立一个连接(在管道机制中为一读一写两个管道)，一个进程写入数据，另 一个进程从中读出数据；后继处理环节进程定期把处理速度反馈给前置处理环 节进程，所述反馈可采用IPC机制/文件/数据表等形式实现，进而，前置处理 环节进程根据后继处理环节进程的反馈进行数据的分发，决定当前数据由哪个 后继处理环节进程处理。
这种模式下，前置处理环节进程要确保后继处理环节进程收到数据，需要 得到后继处理环节进程的确认信息。如果后继处理环节进程出现异常或任务滞 留，前置处理进程将会陷入等待。另外这种机制性能有限，不能适应大量数据 交换。
以消息队列为例，在消息队列方式下，每个进程建立一个消息队列。前置 处理环节进程向后继处理环节进程的队列中发送数据，后继进程从中读出数 据。后继处理环节进程定期把处理速度反馈给前置处理环节进程，所述反馈可 采用类似IPC机制/文件/数据表等形式实现，前置处理环节进程根据后继处理 环节进程的反馈进行数据的分发，决定由哪个进程进行下一步处理。
这种模式下，前置处理进程把数据放入队列就可以继续工作。但消息队列 的应用程序接口(API)有限，后继处理环节进程无法得知队列里的数据积压 情况；另外这种机制性能有限，不能适应大量数据交换。
综上所述，采用现有技术，后继处理环节任务的滞留将引起前置处理环节 的等待，进而前置处理环节不能进行其它任务的调度，进而造成部分进程繁忙 而另一部分进程处于等待状态的进程间负载失衡的状况。虽然现有的消息队列 机制具有缓冲的作用，但进程间通信(IPC)没有提供访问队列状态的应用程 序接口(API)。并且，现有技术中，若进程出现异常，操作系统将收回该进程 使用的内存，导致丢失该块内存中的数据。现有技术采用机制的性能相对较慢， 无法满足实时业务的需求。
以套接字(管道)为例，在前置处理环节进程和后继处理环节进程之间 建立一个连接(在管道机制中为一读一写两个管道)，一个进程写入数据，另 一个进程从中读出数据；后继处理环节进程定期把处理速度反馈给前置处理环 节进程，所述反馈可采用IPC机制/文件/数据表等形式实现，进而，前置处理 环节进程根据后继处理环节进程的反馈进行数据的分发，决定当前数据由哪个 后继处理环节进程处理。
这种模式下，前置处理环节进程要确保后继处理环节进程收到数据，需要 得到后继处理环节进程的确认信息。如果后继处理环节进程出现异常或任务滞 留，前置处理进程将会陷入等待。另外这种机制性能有限，不能适应大量数据 交换。
以消息队列为例，在消息队列方式下，每个进程建立一个消息队列。前置 处理环节进程向后继处理环节进程的队列中发送数据，后继进程从中读出数 据。后继处理环节进程定期把处理速度反馈给前置处理环节进程，所述反馈可 采用类似IPC机制/文件/数据表等形式实现，前置处理环节进程根据后继处理 环节进程的反馈进行数据的分发，决定由哪个进程进行下一步处理。
这种模式下，前置处理进程把数据放入队列就可以继续工作。但消息队列 的应用程序接口(API)有限，后继处理环节进程无法得知队列里的数据积压 情况；另外这种机制性能有限，不能适应大量数据交换。
综上所述，采用现有技术，后继处理环节任务的滞留将引起前置处理环节 的等待，进而前置处理环节不能进行其它任务的调度，进而造成部分进程繁忙 而另一部分进程处于等待状态的进程间负载失衡的状况。虽然现有的消息队列 机制具有缓冲的作用，但进程间通信(IPC)没有提供访问队列状态的应用程 序接口(API)。并且，现有技术中，若进程出现异常，操作系统将收回该进程 使用的内存，导致丢失该块内存中的数据。现有技术采用机制的性能相对较慢， 无法满足实时业务的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种多进程消息处理方法，该方法能够均衡各进程的 数据负载；进一步该方法在进程出现异常时能够避免数据的丢失；并且该方法 能够提供较高的处理速度。相应的，本发明的另一目的是提供一种采用所述进 程消息处理方法的计费方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多进程消息处理方法，包括：1) 为每个进程分配一块共享内存块；
2)将每个进程的共享内存块划分队列，并在所述共享内存块内建立所述 队列的属性；
3)基于共享内存块当前占用状态，将待处理消息根据预置的负载均衡规 则计算队列的消息数与队列容量的比值作为进程载荷，获取最大进程载荷与最 小进程载荷的比值，若该比值大于预置的第一门限值，则将待处理消息发送到 当前进程载荷最小的共享内存块中。
在上述方法基础上，3)中进一步周期性的获得共享内存块的进程载荷， 判断最小进程载荷是否大于预置的上限门限值，若大于则启动更多组件，并触 发根据负载均衡规则保存待处理消息。
上述方法中，进程处理确定共享内存块中消息时，采用访问控制锁的方式 限制其他进程对该共享内存块的访问。
本发明还提供了一种多进程话单处理的方法，用于计费系统中对话单的并 行处理，包括：1)为每个进程建立一块共享内存块；
2)将每个进程的共享内存块划分队列，并在所述共享内存块内建立所述 队列的属性；
3)基于共享内存块当前占用状况，根据预先建立的所述队列与账户号段 的映射关系和预置的负载均衡规则，计算进程队列的话单数与队列容量的比值 作为进程载荷，获取最大进程载荷与最小进程载荷的比值，若该比值大于预置 的第一门限值，则触发调整共享内存块划分的队列所映射的帐户号段范围，分 配话单保存到空闲共享内存块，且同一帐户的话单存储到同一块共享内存块。
上述方法基础上，所述映射关系可为线性映射关系或非线性映射关系。
上述方法中，所述调整共享内存块划分的队列所映射的帐户号段范围具体 为：计算各共享内存块的进程载荷[g1，g2...，gn]，计算共享内存块的平均载荷 量其中n为共享内存块数；以及，通过更新各共享内存 块与号段的策略系数fi，使得号段 [Min，Min+f1*Δ，Min+f2*Δ，...，Min+fn-1*Δ，Max]中，进程载荷相对较大的共享内 存块所对应的号段范围变小；进程载荷相对较小的共享内存块所对应的号段范 围变大；其中，Δ为Max与Min的差值，wi为与号段相关的权系数。
上述方法基础上，在映射关系调整完毕后，还可进一步判断共享内存块中 是否保存了不属于当前号段的话单，若有则读取并保存到该话单所属号段当前 映射的共享内存块。
上述方法基础上，可周期性的获取所述的比值。并且，可进一步，在获取 最小进程载荷后，若判断其大于预置的第二门限值，则系统启动更多服务组件， 并触发调整共享内存块与账户号段的映射关系；和/或获取最大进程载荷，若 小于预置的第三门限值，则系统关闭部分组件，并触发调整共享内存块与账户 号段的映射关系。
以上技术方案可以看出，本发明的多进程消息处理方法中利用共享内存实 现数据交换，由于共享内存是最快的进程间通信(IPC)机制，因而保证本发 明中对消息的处理具有较高的速度；并且，由于本发明利用共享内存存储待处 理消息，并在进程读取消息后对该消息的当前状态进行保存，因而，采用本发 明的方法后，若存在进程出现异常的状况，则不会导致内存块中的数据丢失。 进一步，在利用了共享内存的基础上，本发明采用了负载均衡机制，动态的根 据共享内存块当前的载荷状况将待处理消息保存到空闲的内存块，以均衡各内 存块的负载，避免造成部分进程繁忙而另一部分进程处于等待状态的情况，进 而总体上提高了消息处理的速度。
本发明还提供了一种多进程话单的处理方法，用于计费系统中对话单的并 行处理。该方法中利用共享内存实现数据交换，由于共享内存是最快的进程间 通信(IPC)机制，因而保证本发明中的话单处理的高效性；并且，由于本发 明利用共享内存存储话单，并保存被进程读取的话单的当前状态，因而，采用 本发明的方法后，若存在进程出现异常的状况，则不会导致内存块中的数据丢 失。
进一步，本发明中采用了多种灵活有效的负载均衡策略，进程载荷定义、 负载均衡度定义，基于系数组的负载策略定义，直观反映了负载情况，计算快 捷简便，对计费业务的运行性能影响很小，能满足实时业务的要求。
进而，本发明中负载策略的一组系数决定将话单一一映射到分配的共享内 存块中，同一主叫帐户的话单只会落入同一内存块，某一时刻只被该内存块所 对应的进程处理。因此，本发明在提供负载均衡的同时，保证了话单处理的时 序性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多进程消息处理方法，包括：1) 为每个进程分配一块共享内存块；
2)将每个进程的共享内存块划分队列，并在所述共享内存块内建立所述 队列的属性；
3)基于共享内存块当前占用状态，将待处理消息根据预置的负载均衡规 则计算队列的消息数与队列容量的比值作为进程载荷，获取最大进程载荷与最 小进程载荷的比值，若该比值大于预置的第一门限值，则将待处理消息发送到 当前进程载荷最小的共享内存块中。
在上述方法基础上，3)中进一步周期性的获得共享内存块的进程载荷， 判断最小进程载荷是否大于预置的上限门限值，若大于则启动更多组件，并触 发根据负载均衡规则保存待处理消息。
上述方法中，进程处理确定共享内存块中消息时，采用访问控制锁的方式 限制其他进程对该共享内存块的访问。
本发明还提供了一种多进程话单处理的方法，用于计费系统中对话单的并 行处理，包括：1)为每个进程建立一块共享内存块；
2)将每个进程的共享内存块划分队列，并在所述共享内存块内建立所述 队列的属性；
3)基于共享内存块当前占用状况，根据预先建立的所述队列与账户号段 的映射关系和预置的负载均衡规则，计算进程队列的话单数与队列容量的比值 作为进程载荷，获取最大进程载荷与最小进程载荷的比值，若该比值大于预置 的第一门限值，则触发调整共享内存块划分的队列所映射的帐户号段范围，分 配话单保存到空闲共享内存块，且同一帐户的话单存储到同一块共享内存块。
上述方法基础上，所述映射关系可为线性映射关系或非线性映射关系。
上述方法中，所述调整共享内存块划分的队列所映射的帐户号段范围具体 为：计算各共享内存块的进程载荷[g1，g2...，gn]，计算共享内存块的平均载荷 量其中n为共享内存块数；以及，通过更新各共享内存 块与号段的策略系数fi，使得号段 [Min，Min+f1*Δ，Min+f2*Δ，...，Min+fn-1*Δ，Max]中，进程载荷相对较大的共享内 存块所对应的号段范围变小；进程载荷相对较小的共享内存块所对应的号段范 围变大；其中，Δ为Max与Min的差值，wi为与号段相关的权系数。
上述方法基础上，在映射关系调整完毕后，还可进一步判断共享内存块中 是否保存了不属于当前号段的话单，若有则读取并保存到该话单所属号段当前 映射的共享内存块。
上述方法基础上，可周期性的获取所述的比值。并且，可进一步，在获取 最小进程载荷后，若判断其大于预置的第二门限值，则系统启动更多服务组件， 并触发调整共享内存块与账户号段的映射关系；和/或获取最大进程载荷，若 小于预置的第三门限值，则系统关闭部分组件，并触发调整共享内存块与账户 号段的映射关系。
以上技术方案可以看出，本发明的多进程消息处理方法中利用共享内存实 现数据交换，由于共享内存是最快的进程间通信(IPC)机制，因而保证本发 明中对消息的处理具有较高的速度；并且，由于本发明利用共享内存存储待处 理消息，并在进程读取消息后对该消息的当前状态进行保存，因而，采用本发 明的方法后，若存在进程出现异常的状况，则不会导致内存块中的数据丢失。 进一步，在利用了共享内存的基础上，本发明采用了负载均衡机制，动态的根 据共享内存块当前的载荷状况将待处理消息保存到空闲的内存块，以均衡各内 存块的负载，避免造成部分进程繁忙而另一部分进程处于等待状态的情况，进 而总体上提高了消息处理的速度。
本发明还提供了一种多进程话单的处理方法，用于计费系统中对话单的并 行处理。该方法中利用共享内存实现数据交换，由于共享内存是最快的进程间 通信(IPC)机制，因而保证本发明中的话单处理的高效性；并且，由于本发 明利用共享内存存储话单，并保存被进程读取的话单的当前状态，因而，采用 本发明的方法后，若存在进程出现异常的状况，则不会导致内存块中的数据丢 失。
进一步，本发明中采用了多种灵活有效的负载均衡策略，进程载荷定义、 负载均衡度定义，基于系数组的负载策略定义，直观反映了负载情况，计算快 捷简便，对计费业务的运行性能影响很小，能满足实时业务的要求。
进而，本发明中负载策略的一组系数决定将话单一一映射到分配的共享内 存块中，同一主叫帐户的话单只会落入同一内存块，某一时刻只被该内存块所 对应的进程处理。因此，本发明在提供负载均衡的同时，保证了话单处理的时 序性。
附图说明
图1为本发明多进程消息处理方法流程图；
图2为本发明多进程消息处理方法中负载均衡策略实施例流程图；
图3为常见话单计费处理示意图。
图2为本发明多进程消息处理方法中负载均衡策略实施例流程图；
图3为常见话单计费处理示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种多进程消息处理方法，该方法的核心在于：1)为每个 进程分配一块共享内存；2)进程从所分配的共享内存块中读取消息进行处理； 3)基于内存块当前占用状态，将待处理消息根据预置的负载均衡规则存储到 确定的共享内存块中。
参照图1，具体说明该方法的较佳实施例。
步骤11：为每个进程分配一块共享内存，并用一个唯一名字加以标识。
系统约定每个进程分配一个唯一标识(如1，2，3...n)；根据该标示设置 队列名称，如/tmp/BILL_0，/tmp/BILL_1，.../tmp/BILL_xxx；利用ftok函数(用 于将文件名转换为一个键值)得到一个唯一的key值，根据该key值，结合系 统提供的参数(如内存尺寸，读写许可等)用shmget(IPC机制下建立共享内 存的函数)建立共享内存；各组件根据队列名称获取队列唯一key，shmat(IPC 机制下访问共享内存的函数)把该内存加载到进程的地址空间，以使得进程可 以像访问普通内存一样进行队列访问。
步骤12：将每个进程的共享内存划分队列，进程读取队列中的消息进行 处理。
将每个进程的共享内存划分队列，并在共享内存中建立队列的属性。在内 存空间中划分出队列头用于描述队列属性，内容可包括：队列静态容量、队列 内当前消息数、剩余的队列条目数、起始消息位置、访问控制锁等；出去队列 头，将剩余的内存空间作为数据区，用于存储数据。所述访问控制锁用于当进 程访问确定队列时，限制其他进程对该队列的访问。访问控制锁通过semaphore 实现，为本领域公知技术。
当队列中插入一条待处理消息时，将该消息保存到所述数据区，并将队列 内当前消息数进行一个单位值的累加；当进程对队列中的一条消息处理完毕， 则将队列内当前消息数减去一个单位值；当进程处理一条消息时，锁定该消息， 即对该消息当前状态进行保存，不改变队列内当前消息数值。
步骤13：根据预置的负载均衡策略，将待处理消息保存到空闲的队列。
本实施例提供的负载均衡策略的思想为：分析比较各队列的容量、消息数 目、剩余队列条目数，计算进程的载荷，并根据载荷计算负载均衡度；进而将 待处理消息插入到最空闲的队列中。参照图2，说明本实施例中的负载均衡策 略。
各队列的进程载荷的计算，进程载荷为进程队列的消息数与队列容量的比 值。即：进程载荷＝进程队列的消息数/队列容量。进程载荷值域[0，1]，0表示 进程完全空闲，队列中没有消息待处理，1表示进程处理能力达到极限，队列 已被待处理消息占满。
负载均衡度的计算，负载均衡度为所述进程载荷中最大进程载荷与最小进 程载荷的比值，即负载均衡度＝最大进程载荷/最小进程载荷。负载均衡度的 值域为[1，+∞)，负载均衡度为1时表示各队列负载达到理想平衡状态，负载均 衡度越大表示各队列间的负载均衡度越差，即部分进程处于繁忙状况而另一部 分的进程处于空闲状态。
本实施例的负载均衡策略定义为：步骤21：周期性获取计算进程载荷， 步骤26：计算所述负载均衡度，当所述负载均衡度大于预置的第一门限值时， 则进行步骤27：将待处理消息发送到进程载荷最小的队列中，否则，可根据 业务需求按照原有的规则将待处理消息分配到确定队列中保存，如采用随机分 配的方式或将特定业务类型的待处理消息发送到与该类型业务建立映射关系 的队列中，交由特定进程进行处理。所述第一门限值可根据系统性能进行人为 设定，通常可将第一门限值设置为2。
所述负载均衡度用于判断各队列间的负载是否均衡，体现了队列最大进程 载荷与最小进程载荷之间的差距，然而负载均衡度并不能体现出所有队列是否 接近全满或空闲状态。因而，在上述方法基础上，还可以在步骤21与26之间 进行步骤22：判断所述队列的最小进程载荷是否大于预置的第二门限；以及 步骤24：队列的最大进程载荷是否小于预置的第三门限。所述第二门限用于 判断队列是否接近被占满状态，当最小进程载荷超过所述第二门限值，则需要 进行步骤23：系统启动更多的服务组件，进而启动组件后触发进行步骤27的 负载均衡处理；相应的，步骤24中所述的第三门限用于判断队列是否接近空 闲状态，当最大进程载荷小于第三门限时，表明组件处理能力过剩，进而进行 步骤25：系统可关闭部分服务组件，并且，关闭组件后触发进行步骤27的负 载均衡处理。
上述介绍仅对照图2说明了一种负载策略，该负载策略中存在的某些步骤 不存在执行顺序的约束，如步骤22与步骤24的判断，因而，本领域技术人员 可根据需要设置符合业务需求的执行顺序。
除此之外，本发明也可采用其他的方式判断队列是否接近占满或空闲状 态，例如：计算各队列的平均载荷，将所述平均载荷与预置的门限进行比较， 以反映整体队列的进程载荷状况，当平均载荷大于上限时，表明所有队列整体 上接近全满的状况，相应的所有进程处于繁忙状态，应启动更多的服务组件； 若平均载荷小于下限，则表明所有队列整体上接近空闲状态，相应的进程空闲， 应当关闭部分服务组件。综上所述，本领域技术人员可设置不同的机制判断队 列的当前状况，本发明并不做具体的限制。
上述较佳实施例中，提供了一种负载均衡机制，本领域技术人员可根据业 务的具体需求进行不同的设置，例如，所述负载均衡规则可将待处理消息发送 到剩余容量最大的队列。然而，与上文实施例中所提供的均衡机制相比，虽然 该方法可起到负载均衡的作用，由于没有考虑到各队列大小不同的情况，因而 不作为本发明的优选均衡策略，但本发明并不对具体负载均衡策略的选用进行 限制。
本发明还提供了一种多进程话单处理的方法，用于计费系统中对话单的并 行处理。
通常，每条话单的计费处理需要经过预处理、批价、入库等处理环节，每 个处理环节通常由多个进程来并行完成。如图3所示话单计费处理实例，包括： 话单采集，由一个话单采集进程负责从交换机获得需要处理的话单，然后把话 单分发到两个不同的预处理进程中，所述话单采集的速度很快较快；预处理， 两个预处理进程独立地进行计算(如话单合法性检测、重单检测等)，然后独 立发往后继的批价系统；与话单采集相比，预处理的速度相对较慢；批价处理， 四个批价进程独立地进行批价处理，并将批价后的结果发给“入库”进程纳入 话单库，所述批价处理的运行速度交所述预处理更慢一些。实际系统中，除话 单采集、预处理、批价、入库之外，根据业务的需求还可能包括其他的处理环 节；并且，各处理环节可能包含更多的处理进程，各处理进程的处理速度可能 随处理内容出现变化。
由上述话单计费处理的过程可以看出，话单从一个处理进程到下一个处理 进程，应保证：在后继处理环节进程中得到较均衡的话单输入量，避免出现部 分进程繁忙而另一部分进程进入等待状态；如果处理进程异常终止，重起进程 后不会丢失处理中的话单；同一个主叫号码的话单，应该是按时间顺序进行处 理的，即同一主叫号码的两条话单负载均衡后的计费处理依然能保持原来的时 间顺序，例如：话单1和话单2是按照时间先后到达，负载均衡把话单1分发 给批价进程1，话单2分发给批价进程2，如果批价进程2比批价进程1快， 就可能先对话单2进行批价，从而得到错误的结果。
根据上述话单计费处理的特点，本发明的多进程话单处理方法的核心在 于：1)为每个进程建立一块共享内存；2)进程读取共享内存块中存储的话单 进行处理；3)基于内存块当前占用状况，根据预置的负载均衡规则分配话单 保存到共享内存块，且同一帐户的话单存储到同一块共享内存。
根据以上核心，以下分三个部分具体说明本发明的较佳实施方式。
1)为每个进程分配一块共享内存，并用一个唯一名字加以标识。
系统约定每个进程分配一个唯一标识(如1，2，3...n)；根据该标示设置 队列名称，如/tmp/BILL_0，/tmp/BILL_1，.../tmp/BILL_xxx；利用ftok函数(用 于将文件名转换为一个键值)得到一个唯一的key值，根据该key值，结合系 统提供的参数(如内存尺寸，读写许可等)用shmget(IPC机制下建立共享内 存的函数)建立共享内存；各组件根据队列名称获取队列唯一key，shmat(IPC 机制下访问共享内存的函数)把该内存加载到进程的地址空间，以使得进程可 以像访问普通内存一样进行队列访问。
2)将每个进程的共享内存划分队列，进程读取队列中的话单进行处理。
将每个进程的共享内存划分队列，并在共享内存中建立队列的属性。在内 存空间中划分出队列头用于描述队列属性，内容可包括：队列静态容量、队列 内当前话单数、剩余的队列条目数、起始话单位置、访问控制锁等；出去队列 头，将剩余的内存空间作为数据区，用于存储数据。所述访问控制锁用于当进 程访问确定队列时，限制其他进程对该队列的访问。访问控制锁通过semaphore 实现，为本领域公知技术。
当队列中插入一条话单时，将该话单保存到所述数据区，并将队列内当前 话单数进行一个单位值的累加；当进程对队列中的一条话单处理完毕，则将队 列内当前话单数减去一个单位值；当进程处理一条话单时，锁定该话单，即对 该话单当前状态进行保存，不改变队列内当前话单数值。
3)负载均衡方法，建立队列与号段映射关系，根据负载均衡策略分配话 单到空闲的队列。
建立队列与帐户号段的映射关系，根据该对应关系保存确定号段的话单存 到与之映射的队列；进而本发明中通过调整队列所映射的帐户号段的范围达到 均衡负载的目的。具体的，建立负载策略，本实施例中负载策略由一组系数和 一个号段构成，对于n个进程的负载(n≥2)，所述策略系数可描述为 [0，f1，f2，...，fn-1，1]，0＜f1＜f2＜fn-1＜1；所述号段描述为[Min，Max]，如[0， 99999999]。
根据策略系数和号段可以确定一个号码的所在区间范围，该区间范围对应 到一个进程。典型号段为[Min，Min+f1*Δ，Min+f2*Δ，...，Min+fn-1*Δ，Max]，Δ ＝(Max-Min)。设所述策略系数为[0，0.25，0.5，0.75，1]，根据上述方法，可知该策 略系数确定了范围大小相同的4个号段，各号段分别对应于一个进程；同时， 由于为每个进程分配了一块共享内存对应一个队列，因而，根据话单的主叫号 码所属的号段可确定该话单应发往的队列，进而由与该队列对应的进程处理。
分析比较各队列的容量、话单数目、剩余队列条目数，计算进程的载荷， 并根据载荷计算负载均衡度。具体的：各队列的进程载荷的计算，进程载荷为 进程队列的话单数与队列容量的比值，即进程载荷＝进程队列的话单数/队列 容量。进程载荷值域[0，1]，0表示进程完全空闲，队列中没有话单待处理，1 表示进程处理能力达到极限，队列已被待处理话单占满；负载均衡度的计算， 负载均衡度为所述进程载荷中最大进程载荷与最小进程载荷的比值，即负载均 衡度＝最大进程载荷/最小进程载荷。负载均衡度的值域为[1，+∞)，负载均衡度 为1时表示各队列负载达到理想平衡状态，负载均衡度越大表示各队列间的负 载均衡度越差，即部分进程处于繁忙状况而另一部分的进程处于空闲状态。
把待处理的话单插入到空闲的队列中。查找到进程组(如批价进程组、入 库进程组等)的负载均衡策略，根据话单的主叫号码计算出所在的号段区间， 根据号段范围，把话单发送到对应的队列中。具体的，在话单计费处理过程中， 根据下一步处理的类型，得到话单可发往的目标队列，如批价、入库等；进而 根据负载策略保存话单到队列。
本发明中负载均衡策略的调整可归于负载策略系数的调整。监控组件定时 地(周期由参数指定)检查负载均衡度以及最大进程载荷，若负载衡度超过参 数设定的门限值(如2)，则触发对策略系数进行调整。调整步骤如下：
锁定进程组的队列，限制其他进程对该队列的访问；设n个队列，计算各 队列的载荷[g1，g2...，gn]，以及平均载荷量g；
进而，根据以下表达式对策略系数进行调整：
i＝1..n-1
其中，wi为与号段相关的权系数。可简单设置为i/n，也可自行设定。通 过对策略系数的调整，实现了对队列所对应号段范围的调整。按照 [Min，Min+f1*Δ，Min+f2*Δ，..，Min+fn-1*Δ，Max]的原则，进程相对繁忙，即进程 载荷相对较大的队列所对应的号段范围变小；进程相对空闲，即进程载荷相对 较小的队列所对应的号段范围变大。意味着在进行话单分配时，有更多的话单 被分配到空闲的队列，从而达到负载均衡的目的。
策略系数调整后的号段仍为[Min，Min+f1*Δ，Min+f2*Δ，...，Min+fn-1* Δ，Max]，相应的，有益队列所对应的号段范围的调整，可能已保存在某队列 中的话单的主叫号码属于其他队列所对应的号段范围，因而，负载均衡策略调 整完毕，判断各队列中是否保存了不属于当前号段的话单，若有则读取并保存 到该话单所述号段当前映射的队列，以保证同一主叫的话单文件将分配到同一 进程处理，保证话单处理的时序性。由于本发明利用了共享内存，因而所有话 单调整都在内存中进行，可以得到很快的处理速度。
4)异常状态的负载均衡方法。所述异常状态包括：队列接近全满状态、 队列接近空闲状态、进程出现异常。上述实施例中负载均衡度用于判断各队列 间的负载是否均衡，体现了队列最大进程载荷与最小进程载荷之间的差距，然 而负载均衡度并不能体现出所有队列是否接近全满或空闲状态。因而，上述实 施例的基础上，本发明还利用载荷进程用于对异常状态的判断，进而进行相应 的处理。
队列全满的处理，当组件中队列的最小载荷超过了预置的上限门限值时， 表明组件处理能力不足，需要系统启动更多的服务组件，并且触发进行上文所 述的负载均衡处理。
队列空闲的处理，当组件中队列的最大载荷低于预置的下限门限值时，表 明组件处理能力过剩，可以通知系统关闭部分封服务组件，并且关闭组件后， 触发进行上文所述负载均衡处理。
进程异常处理，进程获取一条话单，将对该话单状态进行锁定，保存该话 单的当前状态，进而当组件出现异常时，该话单依然保存在共享内存中；组件 重起后，可找到未处理完的话单继续处理。
依据上面所述异常处理的原则，异常处理的实现流程可参见图2及相关说 明，不再赘述。
上述为本发明话单计费处理方法的一完整实施例，在该实施例中，队列与 号段之间建立了线性的映射关系，然而，本发明并不对所述映射关系进行限制， 该映射关系同样可采用非线性函数。在上述实施例所建立的队列中，队列头中 对队列属性的描述还可包括：队列容量；剩余队列空间；队列使用率等；或者， 其他与进程相关联的信息，如处理状态、处理时间、处理速度等。本领域技术 人员可根据业务的实际需求进行设定。
以上对本发明所提供的多进程消息处理方法以及多进程话单处理的方法 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。
参照图1，具体说明该方法的较佳实施例。
步骤11：为每个进程分配一块共享内存，并用一个唯一名字加以标识。
系统约定每个进程分配一个唯一标识(如1，2，3...n)；根据该标示设置 队列名称，如/tmp/BILL_0，/tmp/BILL_1，.../tmp/BILL_xxx；利用ftok函数(用 于将文件名转换为一个键值)得到一个唯一的key值，根据该key值，结合系 统提供的参数(如内存尺寸，读写许可等)用shmget(IPC机制下建立共享内 存的函数)建立共享内存；各组件根据队列名称获取队列唯一key，shmat(IPC 机制下访问共享内存的函数)把该内存加载到进程的地址空间，以使得进程可 以像访问普通内存一样进行队列访问。
步骤12：将每个进程的共享内存划分队列，进程读取队列中的消息进行 处理。
将每个进程的共享内存划分队列，并在共享内存中建立队列的属性。在内 存空间中划分出队列头用于描述队列属性，内容可包括：队列静态容量、队列 内当前消息数、剩余的队列条目数、起始消息位置、访问控制锁等；出去队列 头，将剩余的内存空间作为数据区，用于存储数据。所述访问控制锁用于当进 程访问确定队列时，限制其他进程对该队列的访问。访问控制锁通过semaphore 实现，为本领域公知技术。
当队列中插入一条待处理消息时，将该消息保存到所述数据区，并将队列 内当前消息数进行一个单位值的累加；当进程对队列中的一条消息处理完毕， 则将队列内当前消息数减去一个单位值；当进程处理一条消息时，锁定该消息， 即对该消息当前状态进行保存，不改变队列内当前消息数值。
步骤13：根据预置的负载均衡策略，将待处理消息保存到空闲的队列。
本实施例提供的负载均衡策略的思想为：分析比较各队列的容量、消息数 目、剩余队列条目数，计算进程的载荷，并根据载荷计算负载均衡度；进而将 待处理消息插入到最空闲的队列中。参照图2，说明本实施例中的负载均衡策 略。
各队列的进程载荷的计算，进程载荷为进程队列的消息数与队列容量的比 值。即：进程载荷＝进程队列的消息数/队列容量。进程载荷值域[0，1]，0表示 进程完全空闲，队列中没有消息待处理，1表示进程处理能力达到极限，队列 已被待处理消息占满。
负载均衡度的计算，负载均衡度为所述进程载荷中最大进程载荷与最小进 程载荷的比值，即负载均衡度＝最大进程载荷/最小进程载荷。负载均衡度的 值域为[1，+∞)，负载均衡度为1时表示各队列负载达到理想平衡状态，负载均 衡度越大表示各队列间的负载均衡度越差，即部分进程处于繁忙状况而另一部 分的进程处于空闲状态。
本实施例的负载均衡策略定义为：步骤21：周期性获取计算进程载荷， 步骤26：计算所述负载均衡度，当所述负载均衡度大于预置的第一门限值时， 则进行步骤27：将待处理消息发送到进程载荷最小的队列中，否则，可根据 业务需求按照原有的规则将待处理消息分配到确定队列中保存，如采用随机分 配的方式或将特定业务类型的待处理消息发送到与该类型业务建立映射关系 的队列中，交由特定进程进行处理。所述第一门限值可根据系统性能进行人为 设定，通常可将第一门限值设置为2。
所述负载均衡度用于判断各队列间的负载是否均衡，体现了队列最大进程 载荷与最小进程载荷之间的差距，然而负载均衡度并不能体现出所有队列是否 接近全满或空闲状态。因而，在上述方法基础上，还可以在步骤21与26之间 进行步骤22：判断所述队列的最小进程载荷是否大于预置的第二门限；以及 步骤24：队列的最大进程载荷是否小于预置的第三门限。所述第二门限用于 判断队列是否接近被占满状态，当最小进程载荷超过所述第二门限值，则需要 进行步骤23：系统启动更多的服务组件，进而启动组件后触发进行步骤27的 负载均衡处理；相应的，步骤24中所述的第三门限用于判断队列是否接近空 闲状态，当最大进程载荷小于第三门限时，表明组件处理能力过剩，进而进行 步骤25：系统可关闭部分服务组件，并且，关闭组件后触发进行步骤27的负 载均衡处理。
上述介绍仅对照图2说明了一种负载策略，该负载策略中存在的某些步骤 不存在执行顺序的约束，如步骤22与步骤24的判断，因而，本领域技术人员 可根据需要设置符合业务需求的执行顺序。
除此之外，本发明也可采用其他的方式判断队列是否接近占满或空闲状 态，例如：计算各队列的平均载荷，将所述平均载荷与预置的门限进行比较， 以反映整体队列的进程载荷状况，当平均载荷大于上限时，表明所有队列整体 上接近全满的状况，相应的所有进程处于繁忙状态，应启动更多的服务组件； 若平均载荷小于下限，则表明所有队列整体上接近空闲状态，相应的进程空闲， 应当关闭部分服务组件。综上所述，本领域技术人员可设置不同的机制判断队 列的当前状况，本发明并不做具体的限制。
上述较佳实施例中，提供了一种负载均衡机制，本领域技术人员可根据业 务的具体需求进行不同的设置，例如，所述负载均衡规则可将待处理消息发送 到剩余容量最大的队列。然而，与上文实施例中所提供的均衡机制相比，虽然 该方法可起到负载均衡的作用，由于没有考虑到各队列大小不同的情况，因而 不作为本发明的优选均衡策略，但本发明并不对具体负载均衡策略的选用进行 限制。
本发明还提供了一种多进程话单处理的方法，用于计费系统中对话单的并 行处理。
通常，每条话单的计费处理需要经过预处理、批价、入库等处理环节，每 个处理环节通常由多个进程来并行完成。如图3所示话单计费处理实例，包括： 话单采集，由一个话单采集进程负责从交换机获得需要处理的话单，然后把话 单分发到两个不同的预处理进程中，所述话单采集的速度很快较快；预处理， 两个预处理进程独立地进行计算(如话单合法性检测、重单检测等)，然后独 立发往后继的批价系统；与话单采集相比，预处理的速度相对较慢；批价处理， 四个批价进程独立地进行批价处理，并将批价后的结果发给“入库”进程纳入 话单库，所述批价处理的运行速度交所述预处理更慢一些。实际系统中，除话 单采集、预处理、批价、入库之外，根据业务的需求还可能包括其他的处理环 节；并且，各处理环节可能包含更多的处理进程，各处理进程的处理速度可能 随处理内容出现变化。
由上述话单计费处理的过程可以看出，话单从一个处理进程到下一个处理 进程，应保证：在后继处理环节进程中得到较均衡的话单输入量，避免出现部 分进程繁忙而另一部分进程进入等待状态；如果处理进程异常终止，重起进程 后不会丢失处理中的话单；同一个主叫号码的话单，应该是按时间顺序进行处 理的，即同一主叫号码的两条话单负载均衡后的计费处理依然能保持原来的时 间顺序，例如：话单1和话单2是按照时间先后到达，负载均衡把话单1分发 给批价进程1，话单2分发给批价进程2，如果批价进程2比批价进程1快， 就可能先对话单2进行批价，从而得到错误的结果。
根据上述话单计费处理的特点，本发明的多进程话单处理方法的核心在 于：1)为每个进程建立一块共享内存；2)进程读取共享内存块中存储的话单 进行处理；3)基于内存块当前占用状况，根据预置的负载均衡规则分配话单 保存到共享内存块，且同一帐户的话单存储到同一块共享内存。
根据以上核心，以下分三个部分具体说明本发明的较佳实施方式。
1)为每个进程分配一块共享内存，并用一个唯一名字加以标识。
系统约定每个进程分配一个唯一标识(如1，2，3...n)；根据该标示设置 队列名称，如/tmp/BILL_0，/tmp/BILL_1，.../tmp/BILL_xxx；利用ftok函数(用 于将文件名转换为一个键值)得到一个唯一的key值，根据该key值，结合系 统提供的参数(如内存尺寸，读写许可等)用shmget(IPC机制下建立共享内 存的函数)建立共享内存；各组件根据队列名称获取队列唯一key，shmat(IPC 机制下访问共享内存的函数)把该内存加载到进程的地址空间，以使得进程可 以像访问普通内存一样进行队列访问。
2)将每个进程的共享内存划分队列，进程读取队列中的话单进行处理。
将每个进程的共享内存划分队列，并在共享内存中建立队列的属性。在内 存空间中划分出队列头用于描述队列属性，内容可包括：队列静态容量、队列 内当前话单数、剩余的队列条目数、起始话单位置、访问控制锁等；出去队列 头，将剩余的内存空间作为数据区，用于存储数据。所述访问控制锁用于当进 程访问确定队列时，限制其他进程对该队列的访问。访问控制锁通过semaphore 实现，为本领域公知技术。
当队列中插入一条话单时，将该话单保存到所述数据区，并将队列内当前 话单数进行一个单位值的累加；当进程对队列中的一条话单处理完毕，则将队 列内当前话单数减去一个单位值；当进程处理一条话单时，锁定该话单，即对 该话单当前状态进行保存，不改变队列内当前话单数值。
3)负载均衡方法，建立队列与号段映射关系，根据负载均衡策略分配话 单到空闲的队列。
建立队列与帐户号段的映射关系，根据该对应关系保存确定号段的话单存 到与之映射的队列；进而本发明中通过调整队列所映射的帐户号段的范围达到 均衡负载的目的。具体的，建立负载策略，本实施例中负载策略由一组系数和 一个号段构成，对于n个进程的负载(n≥2)，所述策略系数可描述为 [0，f1，f2，...，fn-1，1]，0＜f1＜f2＜fn-1＜1；所述号段描述为[Min，Max]，如[0， 99999999]。
根据策略系数和号段可以确定一个号码的所在区间范围，该区间范围对应 到一个进程。典型号段为[Min，Min+f1*Δ，Min+f2*Δ，...，Min+fn-1*Δ，Max]，Δ ＝(Max-Min)。设所述策略系数为[0，0.25，0.5，0.75，1]，根据上述方法，可知该策 略系数确定了范围大小相同的4个号段，各号段分别对应于一个进程；同时， 由于为每个进程分配了一块共享内存对应一个队列，因而，根据话单的主叫号 码所属的号段可确定该话单应发往的队列，进而由与该队列对应的进程处理。
分析比较各队列的容量、话单数目、剩余队列条目数，计算进程的载荷， 并根据载荷计算负载均衡度。具体的：各队列的进程载荷的计算，进程载荷为 进程队列的话单数与队列容量的比值，即进程载荷＝进程队列的话单数/队列 容量。进程载荷值域[0，1]，0表示进程完全空闲，队列中没有话单待处理，1 表示进程处理能力达到极限，队列已被待处理话单占满；负载均衡度的计算， 负载均衡度为所述进程载荷中最大进程载荷与最小进程载荷的比值，即负载均 衡度＝最大进程载荷/最小进程载荷。负载均衡度的值域为[1，+∞)，负载均衡度 为1时表示各队列负载达到理想平衡状态，负载均衡度越大表示各队列间的负 载均衡度越差，即部分进程处于繁忙状况而另一部分的进程处于空闲状态。
把待处理的话单插入到空闲的队列中。查找到进程组(如批价进程组、入 库进程组等)的负载均衡策略，根据话单的主叫号码计算出所在的号段区间， 根据号段范围，把话单发送到对应的队列中。具体的，在话单计费处理过程中， 根据下一步处理的类型，得到话单可发往的目标队列，如批价、入库等；进而 根据负载策略保存话单到队列。
本发明中负载均衡策略的调整可归于负载策略系数的调整。监控组件定时 地(周期由参数指定)检查负载均衡度以及最大进程载荷，若负载衡度超过参 数设定的门限值(如2)，则触发对策略系数进行调整。调整步骤如下：
锁定进程组的队列，限制其他进程对该队列的访问；设n个队列，计算各 队列的载荷[g1，g2...，gn]，以及平均载荷量g；
进而，根据以下表达式对策略系数进行调整：
i＝1..n-1
其中，wi为与号段相关的权系数。可简单设置为i/n，也可自行设定。通 过对策略系数的调整，实现了对队列所对应号段范围的调整。按照 [Min，Min+f1*Δ，Min+f2*Δ，..，Min+fn-1*Δ，Max]的原则，进程相对繁忙，即进程 载荷相对较大的队列所对应的号段范围变小；进程相对空闲，即进程载荷相对 较小的队列所对应的号段范围变大。意味着在进行话单分配时，有更多的话单 被分配到空闲的队列，从而达到负载均衡的目的。
策略系数调整后的号段仍为[Min，Min+f1*Δ，Min+f2*Δ，...，Min+fn-1* Δ，Max]，相应的，有益队列所对应的号段范围的调整，可能已保存在某队列 中的话单的主叫号码属于其他队列所对应的号段范围，因而，负载均衡策略调 整完毕，判断各队列中是否保存了不属于当前号段的话单，若有则读取并保存 到该话单所述号段当前映射的队列，以保证同一主叫的话单文件将分配到同一 进程处理，保证话单处理的时序性。由于本发明利用了共享内存，因而所有话 单调整都在内存中进行，可以得到很快的处理速度。
4)异常状态的负载均衡方法。所述异常状态包括：队列接近全满状态、 队列接近空闲状态、进程出现异常。上述实施例中负载均衡度用于判断各队列 间的负载是否均衡，体现了队列最大进程载荷与最小进程载荷之间的差距，然 而负载均衡度并不能体现出所有队列是否接近全满或空闲状态。因而，上述实 施例的基础上，本发明还利用载荷进程用于对异常状态的判断，进而进行相应 的处理。
队列全满的处理，当组件中队列的最小载荷超过了预置的上限门限值时， 表明组件处理能力不足，需要系统启动更多的服务组件，并且触发进行上文所 述的负载均衡处理。
队列空闲的处理，当组件中队列的最大载荷低于预置的下限门限值时，表 明组件处理能力过剩，可以通知系统关闭部分封服务组件，并且关闭组件后， 触发进行上文所述负载均衡处理。
进程异常处理，进程获取一条话单，将对该话单状态进行锁定，保存该话 单的当前状态，进而当组件出现异常时，该话单依然保存在共享内存中；组件 重起后，可找到未处理完的话单继续处理。
依据上面所述异常处理的原则，异常处理的实现流程可参见图2及相关说 明，不再赘述。
上述为本发明话单计费处理方法的一完整实施例，在该实施例中，队列与 号段之间建立了线性的映射关系，然而，本发明并不对所述映射关系进行限制， 该映射关系同样可采用非线性函数。在上述实施例所建立的队列中，队列头中 对队列属性的描述还可包括：队列容量；剩余队列空间；队列使用率等；或者， 其他与进程相关联的信息，如处理状态、处理时间、处理速度等。本领域技术 人员可根据业务的实际需求进行设定。
以上对本发明所提供的多进程消息处理方法以及多进程话单处理的方法 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。