專利名稱：多核負載均衡的方法以及處理器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于多核處理技術，尤其涉及多核負載均衡技術。
背景技術：
充分利用各個核的處理能力以提高系統(tǒng)吞吐率，是多核轉發(fā)系統(tǒng)的關鍵。為此，需要把系統(tǒng)中的任務“均勻”的分布到各個核上去運行。均勻的分布并不是按任務的個數(shù)，而是讓各個核的負載盡量均衡。要實現(xiàn)各個核的負載均衡，首先必須了解各個核的當前負載情況。獲得各個核的當前負載后，就可以向各個核上調度任務，以實現(xiàn)負載均衡。核上如果運行了操作系統(tǒng)，那么核的負載很容易計算。操作系統(tǒng)支持的任務通常擁有不同的運行狀態(tài)，只要把在一定時間內，核上所有任務處于運行狀態(tài)的時間計算出來， 那么核的負載就能夠得出了。上述計算負載的方式有個前提，即，核上運行了操作系統(tǒng)。如果沒有，怎么辦呢？在一個無操作系統(tǒng)的核上，所有需要執(zhí)行的任務，通常等價于被組織成 FIFO (First InFirst Out，先進先出)鏈表。由于沒有時鐘中斷，某個任務執(zhí)行的前提條件為在FIFO鏈表中其前面的任務執(zhí)行完成。如果仍然按照擁有操作系統(tǒng)的核所使用的方法來計算負載，那么我們得出的結果有可能是不準確的。假設核C上只運行了一個任務J，其運行特點為每次運行首先會去輪詢某個資源，如果資源存在，則對資源進行處理；否則退出，等待下次運行。由于核C上無操作系統(tǒng)， 任務J退出后，系統(tǒng)會把任務J重新添加到FIFO鏈表中以等待下次調度執(zhí)行。如果系統(tǒng)調度一個任務的開銷為Ts，任務J輪詢資源的開銷為Tp，處理資源的開銷為Td，那么核C的負載介于Tp/(Tp+Ts)與(Tp+Td)/(Tp+Td+Ts)之間。通常，CPU負載就是一段時間內，任務執(zhí)行時間總和與該時間段的比值。如1分種內，所有任務執(zhí)行時間為30秒，那么該CPU的負載即為30秒/1分鐘=50%。本文中，由于沒有操作系統(tǒng)，CPU 其實是一直都在運行，于是我們計算負載Tp/(Tp+Ts)的意義為(Tp+Ts)為一個時間周期， 而Tp則是這個周期內任務的執(zhí)行時間(Ts為調度開銷，不記入任務執(zhí)行時間)。(Tp+Td)/ (Tp+Td+Ts)可以做類似的解釋，不同之處為此時任務在有效工作(Td就是任務有效的執(zhí)行時間)，而不是簡單的輪詢(Tp就是輪詢時間)。很明顯，即使任務J什么也不做，核C的負載也有Tp/(Tp+Ts)。當Tp大于Ts時 (這種條件通常是成立的，因為調度開銷在無操作系統(tǒng)的環(huán)境中非常小)，核的負載不能被正確反映，對于公式Tp/(Tp+Ts)，當Tp = 3，Ts = 1時，計算出的負載為75%，而該結果是不準確的，因為此時任務其實什么都沒有做(沒有有效工作，僅僅在不停的輪詢)，核卻將始終保持較高負載。此時，計算出的負載無法真正幫助負載均衡器實施均衡操作，因為均衡范圍太小了。根據(jù)Tp/(Tp+Ts)，即使任務什么都不做，其所在CPU的負載也可能非常高(如 Tp = 3，Ts = D，這樣導致就算任務真正工作的時候，負載(Tp+Td)/(Tp+Td+Ts)的值與Tp/ (Tp+Ts)比較起來差距也不大了。例如，當Tp與Ts的比例為3 1，根據(jù)計算，核的負載最
4小也為75%，于是負載均衡器的均衡范圍最多只有12. 5% (25% /2)，而該值通常意味著不進行均衡操作。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對無操作系統(tǒng)提供一種有效的多核負載均衡的方法以及實現(xiàn)該方法的處理器。多核負載均衡的方法，包括以下步驟處理器將每個核需要執(zhí)行的任務組織成一個鏈表，在預設時間內記錄每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)，執(zhí)行輪數(shù)為核執(zhí)行完對應鏈表上的所有任務的次數(shù)；處理器根據(jù)每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)判斷每個核的負載情況并進行負載均衡；核對應的執(zhí)行輪數(shù)越低，其核的負載越大。本發(fā)明中負載的計算不依賴于任務的執(zhí)行時間，而是由執(zhí)行輪數(shù)決定。在一定時間內，核完成的執(zhí)行輪數(shù)間接表征了核的繁忙程度或者負載。執(zhí)行輪數(shù)與負載的關系為執(zhí)行輪數(shù)越低，負載越大；執(zhí)行輪數(shù)越高，表明核有執(zhí)行更多任務的能力，負載越小。處理器根據(jù)每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)進行負載均衡具體步驟如下預設時間到，將每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)放入集合，逐輪進行如下負載均衡處理
最大執(zhí)行輪數(shù)-最小執(zhí)行輪數(shù)在集合中選取當前的最大執(zhí)行輪數(shù)與最小執(zhí)行輪數(shù)，
權利要求
1.多核負載均衡的方法，其特征在于，包括以下步驟處理器將每個核需要執(zhí)行的任務組織成一個鏈表，在預設時間內記錄每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)，執(zhí)行輪數(shù)為核執(zhí)行完對應鏈表上的所有任務的次數(shù)；處理器根據(jù)每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)判斷每個核的負載情況并進行負載均衡；核對應的執(zhí)行輪數(shù)越低，其核的負載越大。
2.如權利要求1所述多核負載均衡的方法，其特征在于，處理器根據(jù)每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)進行負載均衡具體步驟如下預設時間到，將每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)放入集合，負載均衡處理步驟如下在集合中選取當前的最大執(zhí)行輪數(shù)與最小執(zhí)行輪數(shù)；當最大執(zhí)行輪數(shù)-最小執(zhí)行輪數(shù)、_ Θ . +■ ^ ^Λ ^ ^ ,、/Λ Λ, ^ ^-曰m躲-^ ^,nr^則將最大執(zhí)行輪數(shù)所對應核上準備遷移的最大執(zhí)仃輪數(shù)預設值，任務遷移至最小執(zhí)行輪數(shù)所對應的核上，然后刪除集合中當前的最大執(zhí)行輪數(shù)與最小執(zhí)行輪數(shù)，返回直至集合中不同時存在最大執(zhí)行輪數(shù)與最小執(zhí)行輪數(shù)時或者最大執(zhí)行輪數(shù)-最小執(zhí)行輪數(shù)艦驗社古-曰m躲-〈預設值，負載均衡結束。最大執(zhí)仃輪數(shù)
3.如權利要求2所述多核負載均衡的方法，其特征在于，得出最大執(zhí)行輪數(shù)所對應核上準備遷移的任務的步驟如下在所述預設時間內，每個核每執(zhí)行任務一次后，累加對應任務的執(zhí)行時間；并將所述最大執(zhí)行輪數(shù)所對應核上執(zhí)行的每個任務放入集合，依次在集合中選取執(zhí)行時間最長的任務作細備遷_任務，直至準備1移:壬=應==司之和> IM測不再在集合所有任務的執(zhí)行時間Z和2中選取任務，得出本次最大執(zhí)行輪數(shù)所對應核上準備遷移的所有任務。
4.如權利要求2或3所述多核負載均衡的方法，其特征在于，所述預設值為20%。
5.處理器，其特征在于，包括2個或2個以上的核、負載均衡器；所述核用于，執(zhí)行其對應鏈表中的任務，在預設時間內記錄該核對應的執(zhí)行輪數(shù)，執(zhí)行輪數(shù)為核執(zhí)行完對應鏈表上的所有任務的次數(shù)；所述負載均衡器用于，根據(jù)每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)判斷每個核的負載情況并進行負載均衡；核對應的執(zhí)行輪數(shù)越低，其核的負載越大。
6.如權利要求5所述處理器，其特征在于，所述負載均衡器還用于，預設時間到，將每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)放入集合，負載均衡處理如下在集合中選取當前的最大執(zhí)行輪數(shù)與最小執(zhí)行輪數(shù)；當丸最 1、^^丁>預設值，則將最大執(zhí)行輪數(shù)所對應核上準最大執(zhí)仃輪數(shù)備遷移的任務遷移至最小執(zhí)行輪數(shù)所對應的核上，然后再刪除集合中的當前的最大執(zhí)行輪數(shù)與最小執(zhí)行輪數(shù)，繼續(xù)進行以上負載均衡的處理，直至集合中不同時存在最大執(zhí)行輪數(shù)與最小執(zhí)行輪數(shù)時或者^|||^|^<預設值，負載均衡結束。最大執(zhí)仃輪數(shù)
7.如權利要求6所述處理器，其特征在于，所述核還用于，每個核每執(zhí)行一次任務后， 累加對應任務的執(zhí)行時間；所述負載均衡器還用于，得出最大執(zhí)行輪數(shù)所對應核上準備遷移的任務，步驟如下在所述預設時間內，每個核每執(zhí)行任務一次后，累加對應任務的執(zhí)行時間；并將所述最大執(zhí)行輪數(shù)所對應核上執(zhí)行的每個任務放入集合，依次在集合中選取執(zhí)行時間最長的任務作為準備遷_任務，直至
8.如權利要求6或7所述處理器，其特征在于，所述預設值為20%。
全文摘要
本發(fā)明針對無操作系統(tǒng)提供一種有效的多核負載均衡的方法以及實現(xiàn)該方法的處理器。處理器將每個核需要執(zhí)行的任務組織成一個鏈表，在預設時間內記錄每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)，執(zhí)行輪數(shù)為核執(zhí)行完對應鏈表上的所有任務的次數(shù)；處理器根據(jù)每個核對應的執(zhí)行輪數(shù)判斷每個核的負載情況并進行負載均衡；核對應的執(zhí)行輪數(shù)越低，其核的負載越大。本發(fā)明中負載的計算不依賴于任務的執(zhí)行時間，而是由執(zhí)行輪數(shù)決定。在一定時間內，核完成的執(zhí)行輪數(shù)間接表征了核的繁忙程度或者負載。執(zhí)行輪數(shù)與負載的關系為執(zhí)行輪數(shù)越低，負載越大；執(zhí)行輪數(shù)越高，表明核有執(zhí)行更多任務的能力，負載越小。
文檔編號G06F9/50GK102455944SQ20101052479
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權日2010年10月29日
發(fā)明者曹淋, 曾健 申請人:邁普通信技術股份有限公司