CN1564134A - 通讯系统中多处理器的选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通讯系统中多处理器的选择方法，包括如下步骤：1.在处理器选择模块的内部，定义处理能力单元，并为处理器分配处理能力单元；2.在处理器选择模块的内部，定义一张定长的处理器选择表，把各个处理器对应的处理能力单元均匀填充在处理器选择表中；3.在处理器选择模块收到需要选择处理器的消息时，根据用户的数字标识，映射到处理器选择表中对应的处理能力单元，再根据处理能力单元和处理器的对应关系，找到对应的处理器并把消息交给它处理。本发明通过对多处理器的选择，保证同一通讯系统中不同处理器合理承担负荷，提高利用效率和系统稳定性，同时通过对故障处理器的处理实现动态适应处理器的变化。

Description

通讯系统中多处理器的选择方法

技术领域

本发明涉及通讯领域，尤其涉及具有多处理器的CDMA基站系统中多处理器的选择。

背景技术

通讯用户的大量增加，导致对通讯系统的容量有更高的要求，从而单处理器的处理能力成为限制系统容量的瓶颈，所以多采用多处理器，这样可以在较少增加成本的情况下解决这一问题，提升基站系统的容量。但是，采用多处理器面对的一个首要问题就是：在收到一个移动台的服务请求消息时，如何选择处理器。

处理器的选择方法，应该满足几个条件：在各个处理器间合理分配负荷；在处理器发生故障和故障恢复时能够自动适应；不影响通讯系统的其他功能的实现。

在实际应用中，一方面，系统中配置运算能力有差异的不同型号的处理器，故这种情况下在各个处理器间平均分配负荷并不是最佳选择：在运算能力较差的处理器过载时，处理能力强的处理器还没有得到充分利用。另一方面，处理器存在发生故障的情况，也存在由故障转为正常的情况。所以，更佳的选择方法应该能够根据处理的能力强弱，合理分配负荷，同时还能够动态的适应处理器的各种变化，即在某个处理器故障时自动避开该选择器；在某个处理器转为正常时又自动为它分配处理任务。

更重要的是，通讯系统要求把同一用户的相关消息发送到同一处理器处理，以免产生处理冲突。如CDMA通讯中的接入试探切换，如图1所示，移动台发送呼叫请求消息，若没有收到基站的应答，于是发送第二条呼叫请求消息。选择方法如果把这两条呼叫请求消息交给不同的处理器处理，最终将导致处理冲突。再如并发业务，需要保证同一个用户的语音业务和数据业务的呼叫请求消息交给同一个处理器处理。

现有技术中多使用的是随机选择方法，在各个处理器间平均分配负荷，而平均分配负荷并不一定合理。此外，美国专利(专利号6,542,942)中提出另外一种方法：根据处理器的实时负荷信息，选择处理器。但是上述方法都存在如下缺陷：①不能保证同一个用户的处理消息交给同一个处理器处理；②不能根据处理器处理能力的差异分配负荷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通讯系统中多处理器的选择方法，从而解决了各个处理器间无法合理分配负荷、同一个处理器处理的消息序列不能发送到同一处理器处理的问题，实现动态适应处理器的变化，提高利用效率和系统稳定性。

本发明包括如下步骤：

步骤一：在处理器选择模块(PSM)的内部，定义处理能力单元(PAU)，并为处理器分配处理能力单元；

步骤二：在处理器选择模块的内部，定义一张定长的处理器选择表(PST)，把各个处理器对应的处理能力单元均匀填充在处理器选择表中；

步骤三：在处理器选择模块收到需要选择处理器的消息时，根据用户的数字标识，映射到处理器选择表中对应的处理能力单元；再根据处理能力单元和处理器的对应关系，找到对应的处理器并把消息交给它处理。

上述步骤一中，处理器选择模块根据处理器的处理能力和资源情况分配处理能力单元，为处理能力强的处理器分配多个处理能力单元，为处理能力弱的处理器分配一个或两个处理能力单元。

上述步骤三中，处理器选择模块根据用户的数字标识，使用散离算法映射到选择表中某个位置，取出该位置的处理能力单元。

上述步骤三进一步包括：当某个处理器发生故障时，去掉该处理器选择表中对应的处理能力单元，然后用表中其他出现次数最少的处理能力单元填充空出的位置。

上述步骤三进一步包括当新增处理器或者故障处理器恢复正常时：

(1)、用该处理器对应的处理能力单元替换处理器选择表中其他出现次数最多的处理能力单元；

(2)、处理器选择表记住被替换的处理能力单元；

(3)、收到通讯用户的服务请求消息时，处理器选择模块取出选择表中当前的处理能力单元和被替换的处理能力单元，把请求消息交给被替换的处理能力单元对应的处理器进行处理；

(4)、如果被替换的处理器有该用户的呼叫处理实例，就进行处理；否则转交给选择表中当前处理能力单元对应的处理器进行处理。

(5)、处理器选择模块定时查询被替换的处理器上是否还有替换前的呼叫处理实例。如果没有，就可以撤销被替换的处理能力单元的记录。

本发明通过对多处理器的选择，保证同一系统中不同处理器合理承担负荷，提高利用效率和系统稳定性；通过对处理器发生故障和故障恢复时的处理，在某个处理器发生故障，可以自动把呼叫处理任务交给其它处理器处理，实现动态适应处理器的变化，同时也增强了系统的稳定性。

附图说明

图1是现有技术中基站对移动台发送消息的处理示意图；

图2是本方法涉及的通讯系统中各模块关系图；

图3是本发明所述通讯系统中多处理器的选择方法的流程图；

图4是处理器和处理能力单元对应关系的示意图；

图5是处理器选择表的构成示意图；

图6是本发明实施例中选择处理器的过程示意图；

图7是本发明实施例CDMA基站系统对外接口关系图；

图8是本发明实施例处理器选择表构造示意图；

图9是本发明实施例中处理器故障时的处理器选择表构造示意图；

图10是本发明实施例中处理器故障恢复后的处理器选择表构造示意图。

具体实施方式

图2所示的通讯系统中，收到用户的服务请求消息时，由处理器选择模块选择处理器来处理此次请求，即在多个处理器间进行选择。

图4表示了本方法步骤一中处理能力单元(PAU)的定义，处理能力强的处理器A定义了三个PAU：PAU1、PAU2、PAU3，而处理能力弱的处理器B则只对应一个PAU(PAU3)。

图5表示本方法步骤二中定义的处理器选择表。选择表中填充的是各个处理器的PAU。

如图6所示，本发明的实施例中，当接收到用户发出的服务请求信息后，处理器选择模块根据用户的数字标识，使用散离算法映射到选择表中某个位置，取出该位置的处理能力单元，然后选择该处理能力单元对应的处理器进行处理。

如图7所示，本发明实施例中，CDMA基站和移动台、分组数据控制机、交换机存在接口，由CDMA基站系统的对外接口关系可以看出，移动台、分组数据控制机、交换机都有可能发起针对同一个基站的呼叫。移动台可能发起一次服务请求，分组数据控制机和交换机也可能发起针对这个移动台的服务请求，而这些服务请求都必须交给同一个处理器处理。

如图8所示，在正常情况下，本发明实施例中构造的处理器选择表；如图9所示，本发明实施例中，在处理器B发生故障时，处理器选择表的构造；如图10所示，本发明实施例中，在处理器B故障恢复后，处理器选择表的构造。

下面以应用于CDMA基站系统中的多处理器的选择为例，结合图3作详细的说明。

本实施例中的基站有3个处理器A、B和C，如图3所示，本发明实施例的各个步骤如下：

步骤一：在处理器选择模块(PSM)内部创建一个长度为16的处理器选择表(PST)。PSM为处理能力强的处理器A分配三个PAU(PAU1、PAU2、PAU3)；为处理能力差的处理器B和处理器C，分别分配一个PAU，即PAU4和PAU5。

步骤二：为使PAU在PST中出现次数均等，在PST表中反复按次序填写PAU1→PAU5，如图8所示。因为表长(16)不是PAU个数(5)的整数倍，所以PAU1比其它的PAU多出现了一次。这意味着处理器A比合理值多承担1/16的负荷。

可以看出，如果合理选择PST表的长度(5的整数倍，例如定为15)，那么这种不均衡就会不存在。但是，实际应用中PAU的个数可能动态变化，绝对均匀分布是很难实现的。因为：当PST表的长度不是PAU个数的整数倍时，某些PAU在PST表中出现的次数比其它的PAU多出现一次，意味着对应的处理器多分配了(1/PST表长)×系统总的负荷的工作量。但是只要增加PST的长度，这种不均匀性就会减小。当PST有足够长时，可以把这种不均匀性降到可以容忍的范围之内。

步骤三：PSM收到移动台的呼叫请求消息时，根据移动台的用户数字标识IMSI，对表长16取余。取出PST表中余数位置的PAU。PSM再根据PAU和处理器的对应关系，找到对应的处理器并转发消息。例如基站收到一个IMSI为32454545的移动台的呼叫请求消息，IMSI对16取余的结果是1。PST表中1号位置是PAU1，PAU对应处理器A，所以此次呼叫应该交给处理器A处理。由此可知，如果移动台的IMSI在概率上分布均匀，各个处理器就会承担合理的负荷。

同时可知，在发生接入试探切换时，IMSI为32454545的移动台向基站发送的多个呼叫请求消息，算法能够保证交给同一个处理器A处理。

分组数据控制器或者交换机发起针对IMSI为32454545的移动台的呼叫，算法也能够保证交给处理器A处理。

步骤四：若处理器B故障时，由于处理器B对应PAU4，所以只需要搜索PST表中出现次数最少的其他PAU，填充PAU4对应的位置。搜索PST表发现PAU1、PAU2，PAU3，PAU5出现次数分别为4、3、3、3，于是分别用PAU2、PAU3、PAU5填充图8中PAU4的位置，填充后的结果如图9所示。可以看出，替换后PST表中各个PAU的出现次数相等，处理器的负荷分配完全合理(因为表长16是PAU数目的整数倍)。基站收到移动台、分组数据控制器或者交换机呼叫请求消息时，处理器的选择算法和正常时完全。

步骤五：当处理器B在故障后恢复正常时，因为PAU1、PAU2，PAU3，PAU5在PST表中出现次数相等，PAU4首先替换第一个位置的PAU1，同时用链表记住位置1替换前的是PAU1。检查PST表中PAU1、PAU2，PAU3，PAU4、PAU5出现次数分别为3、4、4、1，4，各个PAU的出现次数相差很大，于是继续使用PAU4替换出现次数最多的PAU2(也可以是其它出现次数最多的PAU3、PAU5)。此时PAU1、PAU2，PAU3，PAU4、PAU5出现次数分别为3、3、4、2，4。继续替换PAU3，结果PAU1、PAU2，PAU3，PAU4、PAU5出现次数分别为3、3、3、3，4。此时PAU4已经达到各个PAU出现次数的平均值，停止替换。最后结果如图10所示。PST表的1、2、3号位置分别记录了被替换的是PAU1，PAU2，PAU3。建立替换的对应关系可以用链表等技术实现。

如果此时收到IMSI为32454545的移动台的呼叫请求消息，判断应该使用表中1号位置的PAU。PSM首先把呼叫请求消息交给PAU1对应的处理器A，同时告诉处理器A：此次呼叫当前最合适的处理器应该是PAU4对应的处理器B。此后有两种情况：①若处理器A在处理器B恢复之前已经收到过针对该移动台的呼叫请求消息(接入试探切换)，并且已经创建呼叫处理实例处理。这种情况下，处理器A就处理这条呼叫请求消息；②若处理器A第一次接收该移动台的呼叫请求消息，这种情况下，处理器A把呼叫请求消息转交给处理器B处理。这样能够保证不会出现处理冲突。

“处理器B在故障后恢复正常”的处理结束之后，PSM定时向处理器A查询：是否还有PAU替换之前由PAU1处理、但是按照当前的选择表应该由PAU4处理的呼叫处理实例。如果得到否定的回答，PSM就可以撤销1号位置的PAU1的记录。以后再收到IMSI为32454545的移动台的呼叫请求消息，PSM直接交给PAU4对应的处理器B处理。

Claims (6)

1.一种通讯系统中多处理器的选择方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：在处理器选择模块的内部，定义处理能力单元，并为处理器分配处理能力单元；

步骤二：在处理器选择模块的内部，定义一张定长的处理器选择表，把各个处理器对应的处理能力单元均匀填充在处理器选择表中；

步骤三：在处理器选择模块收到需要选择处理器的消息时，根据用户的数字标识，映射到处理器选择表中对应的处理能力单元；再根据处理能力单元和处理器的对应关系，找到对应的处理器并把消息交给它处理。

2.根据权利要求1所述的通讯系统中多处理器的选择方法，其特征在于，步骤一处理器选择模块根据处理器的处理能力和资源情况分配处理能力单元，为处理能力强的处理器分配两个或两个以上处理能力单元，为处理能力弱的处理器分配一个或两个处理能力单元。

3.根据权利要求1所述的通讯系统中多处理器的选择方法，其特征在于，步骤三处理器选择模块根据用户的数字标识，使用散离算法映射到选择表中某个位置，取出该位置的处理能力单元。

4.根据权利要求1所述的通讯系统中多处理器的选择方法，其特征在于步骤三进一步包括，当某个处理器发生故障时：去掉处理器选择表中该处理器对应的处理能力单元，然后用表中其他出现次数最少的处理能力单元填充空出的位置。

5.根据权利要求1所述的通讯系统中多处理器的选择方法，其特征在于步骤三进一步包括，当增加处理器或者故障处理器恢复正常时：

(1)、用该处理器对应的处理能力单元替换处理器选择表中其他出现次数最多的处理能力单元；

(2)、处理器选择表记录被替换的处理能力单元；

(3)收到通讯用户的服务请求消息时，处理器选择模块取出选择表中当前的处理能力单元和被替换的处理能力单元，把请求消息交给被替换的处理能力单元对应的处理器进行判断，如果被替换的处理器有该用户的呼叫处理实例，由被替换的处理器处理，否则，就转交给选择表中当前处理能力单元对应的处理器进行处理。

6.根据权利要求5所述的通讯系统中多处理器的选择方法，其特征在于：处理器选择模块定时查询被替换的处理器上是否还有替换前的呼叫处理实例；如果没有，可以撤销被替换的处理能力单元的记录。

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