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多核处理器系统的负载平衡处理方法及装置

阅读：1069发布：2020-08-26

IPRDB可以提供多核处理器系统的负载平衡处理方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种多核处理器系统的负载平衡处理方法及装置，该方法包括以下步骤：初始化处理核交换芯片，加载设置协议与COS队列、COS队列与DMA通道的映射关系及DMA通道与处理核的绑定关系；检测处理核之间的负载是否平衡；若否，则根据预置调度策略，调整协议与COS队列或COS队列与DMA通道的映射关系，或者调整DMA通道与处理核的绑定关系。本发明通过在负载不平衡时，根据预置调度策略动态配置协议与COS队列、COS队列与DMA通道的映射关系或DMA通道与处理核的绑定关系，从而可以灵活的对数据报文进行优先级分类，及时地对系统进行负载平衡的优化，进一步提高了系统效率。，下面是多核处理器系统的负载平衡处理方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种多核处理器系统的负载平衡处理方法，其特征在于，包括以下步骤：初始化处理核交换芯片，加载设置协议与优先级COS队列、COS队列与直接内存存取DMA通道的映射关系及DMA通道与处理核的绑定关系；

检测处理核之间的负载是否平衡；

若否，则根据预置调度策略，调整协议与COS队列或COS队列与DMA通道的映射关系，或者调整DMA通道与处理核的绑定关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断处理核之间的负载是否平衡的步骤具体为：根据负载因子计算处理核的负载指数，若其中一个或几个处理核的负载指数超过预置负载指数，则判断处理器之间的负载不平衡；否则判断处理器之间的负载平衡；或者计算处理核的报文负载加权值，若其中一个或几个处理核的报文负载加权值超过预置报文负载加权值，则判断处理器之间的负载不平衡；否则判断处理器之间的负载平衡。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测处理核之间的负载是否平衡的步骤包括：周期性检测、处理核的负载发生变化时检测、处理核中的运行进程睡眠或醒来时检测。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预置调度策略包括：

若处理核的其中一个COS队列中存在高优先级的协议、且该高优先级的协议的预测响应时间超过预置响应时间，通过调整协议与COS队列、COS队列与DMA通道、或者DMA通道与处理核的映射关系，将该高优先级的协议引导至负载轻的处理核上处理。

5.一种多核处理器系统的负载平衡处理装置，其特征在于，包括：

初始化模块，用于初始化处理核交换芯片，加载设置协议与COS队列、COS队列与DMA通道的映射关系及DMA通道与处理核的绑定关系；

负载平衡检测模块，用于检测处理核之间的负载是否平衡；

调度模块，用于根据预置调度策略，调整协议与COS队列或COS队列与DMA通道的映射关系，或者调整DMA通道与处理核的绑定关系。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述负载平衡检测模块具体用于：根据负载因子计算处理核的负载指数，若其中一个或几个处理核的负载指数超过预置负载指数，则判断处理器之间的负载不平衡；否则判断处理器之间的负载平衡；或者计算处理核的报文负载加权值，若其中一个或几个处理核的报文负载加权值超过预置报文负载加权值，则判断处理器之间的负载不平衡；否则判断处理器之间的负载平衡。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述负载平衡检测模块中负载平衡的检测包括：周期性检测、处理核的负载发生变化时检测、处理核中的运行进程睡眠或唤醒时检测。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述预置调度策略包括：

说明书全文

多核处理器系统的负载平衡处理方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种多核处理器系统的负载平衡处理方法及装置。

背景技术

[0002] 目前交换芯片上送数据报文给CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，一般是通过DMA(Direct Memory Access，直接内存存取)控制器将上报CPU的数据包从芯片传送至CPU。DMA控制器通常有多个通道可供收发数据包所用，在单核架构上通常只使用一个通道(无法并行处理)，所有协议报文，无论优先级如何(COS)全部通过这一个通道上送CPU，如图1所示。而在多核架构下，将指定一个核负责处理该通道的报文。

[0003] 上述实现方法无法灵活的对数据报文进行优先级分类，并优化系统的负载平衡，比如L2PT协议报文需要尽快得到处理，优先级很高，而系统又收到了大量的ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)协议报文，这样ARP协议报文的处理就会占用大量的CPU，而L2PT协议报文不能得到及时处理，如果处理核负载很重，会加剧这样的问题，传统上只能通过调整应用程序中协议报文处理任务的优先级来改善，很不灵活也受到很多限制。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的是提供一种多核处理器系统的负载平衡处理方法，旨在优化多核处理器系统的负载平衡，提高系统效率。

[0005] 本发明提供了个一种多核处理器系统的负载平衡处理方法，包括以下步骤：

[0006] 初始化处理核交换芯片，加载设置协议与COS队列、COS队列与DMA通道的映射关系及DMA通道与处理核的绑定关系；

[0007] 检测处理核之间的负载是否平衡；

[0008] 若否，则根据预置调度策略，调整协议与COS队列或COS队列与DMA通道的映射关系，或者调整DMA通道与处理核的绑定关系。

[0009] 优选地，所述判断处理核之间的负载是否平衡的步骤具体为：

[0010] 根据负载因子计算处理核的负载指数，若其中一个或几个处理核的负载指数超过预置负载指数，则判断处理器之间的负载不平衡；否则判断处理器之间的负载平衡；或者[0011] 计算处理核的报文负载加权值，若其中一个或几个处理核的报文负载加权值超过预置报文负载加权值，则判断处理器之间的负载不平衡；否则判断处理器之间的负载平衡。

[0012] 优选地，所述检测处理核之间的负载是否平衡的步骤包括：周期性检测、处理核的负载发生变化时检测、处理核中的运行进程睡眠或醒来时检测。

[0013] 优选地，所述预置调度策略包括：

[0014] 若处理核的其中一个COS队列中存在高优先级的协议、且该高优先级的协议的预测响应时间超过预置响应时间，通过调整协议与COS队列、COS队列与DMA通道、或者DMA通道与处理核的映射关系，将该高优先级的协议引导至负载轻的处理核上处理。

[0015] 本发明还提供了一种多核处理器系统的负载平衡处理装置，包括：

[0016] 初始化模块，用于初始化处理核交换芯片，加载设置协议与COS队列、COS队列与DMA通道的映射关系及DMA通道与处理核的绑定关系；

[0017] 负载平衡检测模块，用于检测处理核之间的负载是否平衡；

[0018] 调度模块，用于根据预置调度策略，调整协议与COS队列或COS队列与DMA通道的映射关系，或者调整DMA通道与处理核的绑定关系。

[0019] 优选地，所述负载平衡检测模块具体用于：

[0020] 根据负载因子计算处理核的负载指数，若其中一个或几个处理核的负载指数超过预置负载指数，则判断处理器之间的负载不平衡；否则判断处理器之间的负载平衡；或者[0021] 计算处理核的报文负载加权值，若其中一个或几个处理核的报文负载加权值超过预置报文负载加权值，则判断处理器之间的负载不平衡；否则判断处理器之间的负载平衡。

[0022] 优选地，所述负载平衡检测模块中负载平衡的检测包括：周期性检测、处理核的负载发生变化时检测、处理核中的运行进程睡眠或唤醒时检测。

[0023] 优选地，所述预置调度策略包括：

[0024] 若处理核的其中一个COS队列中存在高优先级的协议、且该高优先级的协议的预测响应时间超过预置响应时间，通过调整协议与COS队列、COS队列与DMA通道、或者DMA通道与处理核的映射关系，将该高优先级的协议引导至负载轻的处理核上处理。

[0025] 本发明通过在负载不平衡时，根据预置调度策略动态配置协议与COS队列、COS队列与DMA通道的映射关系或DMA通道与处理核的绑定关系，从而可以灵活的对数据报文进行优先级分类，及时地对系统进行负载平衡的优化，进一步提高了系统效率。

附图说明

[0026] 图1是现有技术中多核处理器系统收报文的方法的流程示意图；

[0027] 图2是本发明多核处理器系统的负载平衡处理方法一实施例的流程示意图；

[0028] 图3是本发明多核处理器系统的负载平衡处理方法中初始化处理核后的处理核、DMA通道及COS队列的映射关系的结构示意图；

[0029] 图4是本发明多核处理器系统的负载平衡处理装置一实施例的结构示意图。

[0030] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0031] 以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0032] 图2是本发明多核处理器系统的负载平衡处理方法一实施例的流程示意图。

[0033] 参照图2，本发明多核处理器系统的负载平衡处理方法包括以下步骤：

[0034] 步骤S110、初始化处理核，加载设置协议与优先级COS队列、COS队列与直接内存存取DMA通道的映射关系及DMA通道与处理核的绑定关系；

[0035] 首先，初始化处理核，加载设置协议与优先级COS队列、COS队列与直接内存存取DMA通道的映射关系，DMA通道与处理核的绑定关系。如图3所示，该多核处理器系统包括主处理核及从处理核、包括3个通道的DMA控制器及8个COS队列。其中主处理核与DMA控制器的CH3通道绑定，且COS0队列、COS3队列、COS6队列及COS7队列与CH3通道映射；从处理核与DMA控制器的CH1及CH2通道绑定，且COS1队列、COS4队列与CH2通道映射，COS2队列、COS5队列与CH1通道映射。该处理核的初始化，还包括创建处理核的DMA通道处理定时器，待定时器的时间到达时，将发起中断，则处理核响应，批量处理DMA通道中的报文。

[0036] 步骤S120、检测处理核之间的负载是否平衡，是则结束本流程；否则执行步骤S130；

[0037] 在本发明的一实施方式中，步骤S120具体为：

[0038] 根据负载因子计算处理核的负载指数，若其中一个处理核的负载指数超过第一预置负载指数，另一处理核的负载指数低于第二预置负载指数，则判断处理核之间的负载不平衡；否则判断处理核之间的负载平衡。

[0039] 多核处理器的负载因子可以包括报文流总数、报文总长度、报文总数、流量速率等中的一种或任意组合。处理核的负载指数通过负载因子的值与其权值进行相乘获得。例如，某一处理核的负载因子包括报文总长度及报文总数，且报文总长度的权值为0.4，报文总数的权值为0.6，则该处理核的负载指数为报文总长度*0.4+报文总数*0.6。将每个处理核的负载指数与第一预置负载指数及第二预置负载指数比较，若处理核的负载指数超过第一预置负载指数，则该处理核为超载；若处理核的负载指数低于第二预置负载指数，则该处理核为轻载。则如果处理核中存在一个处理核超载，另一个处理核轻载，则判断处理核之间的负载不平衡；否则判断处理核之间的负载平衡。

[0040] 在本发明的另一实施方式中，步骤S120具体为：

[0041] 计算处理核的报文负载加权值，若其中一个处理核的报文负载加权值超过第一预置报文负载加权值，另一处理核的报文负载加权值低于第二预置报文负载加权值，则判断处理器之间的负载不平衡；否则判断处理器之间的负载平衡。

[0042] 该报文负载加权值通过报文数目与COS队列优先级权值相乘获得。将每个处理核的报文负载加权值遇第一预置报文负载加权值及第二预置报文负载加权值比较，若处理核的报文负载加权值超过第一预置报文负载加权值，则该处理核为超载；若处理核的报文负载加权值低于第二预置报文负载加权值，则该处理核为轻载。则如果处理核中存在一个处理核超载，另一处理核轻载，则判断处理核之间的负载不平衡；否则判断处理核之间的负载平衡。

[0043] 上述步骤S120中，可以设置周期性检测处理核之间的负载是否平衡，例如，设置检测周期为10ms，则每隔10ms均进行一次负载平衡检测；还可以在处理核的负载发生变化时，进行负载平衡检测；还可以在处理核中的进程处于睡眠或唤醒状态时，进行负载平衡检测。

[0044] 步骤S130、根据预置调度策略，调整协议与COS队列或COS队列与DMA通道的映射关系，或者调整DMA通道与处理核的绑定关系。

[0045] 该预置调度策略具体为：

[0046] 若处理核的其中一个COS队列中存在高优先级的协议、且该高优先级的协议的预测响应时间超过预置响应时间，通过调整协议与COS队列、COS队列与DMA通道、或者DMA通道与处理核的映射关系，将该高优先级的引导至负载轻的处理核上处理。

[0047] 具体地，初始化处理核后，协议与COS队列、COS队列与DMA通道的映射关系及DMA通道与处理核的绑定关系，如图3所示。在处理过程中，假设COS7队列中存在L2PT协议，而主处理核中存在大量的ARP协议报文要处理，而且对ARP协议报文的处理将占用主处理核很长时间，因此L2PT协议的预测响应时间超过预置响应时间，而造成L2PT协议无法立即响应，故可以根据预置调度策略，将该L2PT协议映射至负载较轻的处理核上的队列，例如COS1队列、COS2队列、COS4队列、COS5队列。当然也可以将COS7队列映射至负载较轻的处理核上的DMA通道，例如CH1通道、CH2通道，或者将CH3通道绑定至从处理核中。

[0048] 本发明实施例通过在负载不平衡时，根据预置调度策略动态配置协议与COS队列、COS队列与DMA通道的映射关系或DMA通道与处理核的绑定关系，从而可以灵活的对数据报文进行优先级分类，及时地对系统进行负载平衡的优化，进一步提高了系统效率。

[0049] 图4是本发明多核处理器系统的负载平衡处理装置一实施例的结构示意图。

[0050] 参照图4，本发明多核处理器系统的负载平衡处理装置包括：

[0051] 初始化模块110，用于初始化处理核，加载设置协议与优先级COS队列、COS队列与直接内存存取DMA通道的映射关系及DMA通道与处理核的绑定关系；

[0052] 负载平衡检测模块120，用于检测处理核之间的负载是否平衡；

[0053] 调度模块130，用于根据预置调度策略，调整协议与COS队列或COS队列与DMA通道的映射关系，或者调整DMA通道与处理核的绑定关系。

[0054] 首先，初始化模块110初始化处理核，加载设置协议与优先级COS队列、COS队列与直接内存存取DMA通道的映射关系，DMA通道与处理核的绑定关系，如图3所示。该处理核的初始化，还包括创建处理核的DMA通道处理定时器，待定时器的时间到达时，将发起中断，则处理核响应，批量处理DMA通道中的报文。

[0055] 负载平衡检测模块120可以设置周期性检测处理核之间的负载是否平衡，例如，设置检测周期为10ms，则每隔10ms均进行一次负载平衡检测；还可以在处理核的负载发生变化时，进行负载平衡检测；还可以在处理核中的进程处于睡眠或唤醒状态时，进行负载平衡检测。

[0056] 在本发明一种实施方式中，该负载平衡检测模块120具体用于：根据负载因子计算处理核的负载指数，若其中一个处理核的负载指数超过第一预置负载指数，另一处理核的负载指数低于第二预置负载指数，则判断处理核之间的负载不平衡；否则判断处理核之间的负载平衡。

[0057] 在本发明另一种实施方式中，该负载平衡检测模块120具体用于：计算处理核的报文负载加权值，若其中一个处理核的报文负载加权值超过第一预置报文负载加权值，另一处理核的报文负载加权值低于第二预置报文负载加权值，则判断处理器之间的负载不平衡；否则判断处理器之间的负载平衡。

[0058] 调度模块130中预置调度策略具体可以为：

[0059] 若处理核的其中一个COS队列中存在高优先级的协议、且该高优先级的协议的预测响应时间超过预置响应时间，通过调整协议与COS队列、COS队列与DMA通道、或者DMA通道与处理核的映射关系，将该高优先级的协议引导至负载轻的处理核上处理。

[0060] 具体地，初始化处理核后，协议与COS队列、COS队列与DMA通道的映射关系及DMA通道与处理核的绑定关系，如图3所示。在处理过程中，假设COS7队列中存在L2PT协议，而主处理核中存在大量的ARP协议报文要处理，而且对ARP协议报文的处理将占用主处理核很长时间，因此L2PT协议的预测响应时间超过预置响应时间，而造成L2PT协议无法立即响应，故可以根据预置调度策略，将该L2PT协议映射至负载较轻的处理核上的队列，例如COS1队列、COS2队列、COS4队列、COS5队列。当然也可以将COS7队列映射至负载较轻的处理核上的DMA通道，例如CH1通道、CH2通道，或者将CH3通道绑定至从处理核中。

[0061] 本发明实施例通过在负载不平衡时，根据预置调度策略动态配置协议与COS队列、COS队列与DMA通道的映射关系或DMA通道与处理核的绑定关系，从而可以灵活的对数据报文进行优先级分类，及时地对系统进行负载平衡的优化，进一步提高了系统效率。

[0062] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

标题	发布/更新时间	阅读量
多核处理器的热缓解-专利编号CN107111518A	2020-05-13	733
多核处理器系统-专利编号CN103493022A	2020-05-11	841
多核处理器-专利编号CN108415842A	2020-05-11	209
一种多核FPGA网络处理器-专利编号CN110958189A	2020-05-13	677
多核处理器及多核处理器组-专利编号CN102446158A	2020-05-12	418
多核处理器系统-专利编号CN103493022B	2020-05-11	472
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多核处理器故障处理方法及多核处理器-专利编号CN102043690A	2020-05-13	436

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