专利名称：提升多处理机系统控制面内部通信Qos的装置及方法
技术领域：
本发明涉及多处理机系统，即多处理机的分布式系统，尤其涉及通信领域的多处理机的分布式系统，更具体的说，涉及一种提升多处理机的分布式系统控制面内部通信Q0S的装置及方法。
背景技术：
随着信息时代的到来和各种新技术、新业务不断涌现，用户对于无论是移动通信还是数据通信的带宽需求都越来越高，为了满足单个用户高带宽的需求，运营商要求移动通信设备和数据通信设备具有大容量、高接入和高处理性能。为了达到大容量，高接入和高处理性能的需求，目前移动通信设备和数据通信设备等为代表的集群计算机系统将采用部 署大量的CPU，构建一个多处理机的分布式系统的解决方案。在这个多处理机的分布式系统中有2个交换平面用户面交换平面，控制面交换平面。通常，用户面交换平面负责转发用户数据，并根据不同的用户数据类型提供不同的Qos服务。而控制面交换平面负责其内部的实时控制通信数据；以及外部输入的控制面报文，如设备间信令报文，路由器间协议报文在系统内部处理机之间的传输。在业界的设计中，处理机间控制面交换平面实现为一个内部以太网交换网络，在这个以太网交换网络中，点和点之间可以直接进行通信。该网络不提供Q0S服务，各种控制面处理报文不区分优先级，共享控制面交换平面进行传输。这种设计由于对控制面各类型报文没有区分QOS，因此会导致2个漏洞一是外部输入的控制面协议报文和实时控制通信数据共享分布式系统的控制面带宽，当外部输入的控制面协议报文过多的时候，会导致实时控制通信数据无法在控制面中进行传输。二是处理器链接控制面以太网的网口会由于外部大量的报文输入导致中断过多，占用CPU负荷，以至于CPU不能正常处理其他工作。另夕卜，所有的控制面网口都共享该网口进行数据传输，当外部输入的控制面协议报文过多的时候，会导致实时控制通信数据无法收发成功，最后体现在系统无法正常工作，失去服务能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种提升多处理机的分布式系统控制面内部通信Qos的装置及方法，以解决上述现有技术问题。本发明的另一个目的是提供一种实现上述方法的装置。根据本发明的第一方面，提供了一种提升多处理机的分布式系统控制面内部通信Qos的方法，包括A)为所述分布式系统构造包含第一控制面交换网络和第二控制面交换网络的两个逻辑独立的内部控制面网络；B)为所述分布式系统的每个处理器配置包括第一网口和第二网口的两个独立网
n ；
C)将所述每个处理器的第一网口和第二网口分别连接第一控制面交换网络和第二控制面交换网络，使得所述第一控制面交换网络专用于系统内部处理器间的控制数据的交换，所述第二控制面交换网络专用于在处理器间交换从外部接收的需要处理的控制类报文。优选地，为所述第一控制面交换网络配置优于第二控制面交换网络的优先级，以便系统内部处理器间的控制数据得到优先转发。优选地，上述步骤A)包括通过建立连接交换机的第一虚拟局域网VLAN1，形成所述第一控制面交换网络；通过建立连接所述交换机的第二虚拟局域网VLAN2，形成所述第二控制面交换网络。
优选地，通过在所述交换机上分别为VLANl和VLAN2设置优先级，得到所述第一控制面交换网络和第二控制面交换网络的优先级。优选地，每个处理器为其第一网口和第二网口分别加载网络驱动，并为所述驱动分配一个内核态的软中断线程，以便当所述第一网口或第二网口有报文到达时，内核通过信号方式通知所述软中断处理线程，待软中断处理线程被信号唤醒后，再执行相关接收操作。优选地，当所述第一网口或第二网口有报文到达时，内核通过信号方式通知所述软中断处理线程，待软中断处理线程被信号唤醒后，再执行相关接收操作。优选地，用于内部处理器间控制数据的第一网口软中断处理线程优先级高于第二网口软中断处理线程优先级，以便内部控制报文到达时，其软中断处理线程优先得到调度，以抢占方式获得CPU，保证其消息的接收和处理。根据本发明第二方面，提供了一种提升多处理机的分布式系统控制面内部通信Qos的装置,包括含有第一控制面交换网络和第二控制面交换网络的两个逻辑独立的内部控制面网络；配置在每个处理器上的包括第一网口和第二网口的两个独立网口 ；其中，所述每个处理器的第一网口和第二网口分别连接第一控制面交换网络和第二控制面交换网络，使得所述第一控制面交换网络专用于系统内部处理器间的控制数据的交换，所述第二控制面交换网络专用于在处理器间交换从外部接收的需要处理的控制类报文。优选地，所述第一控制面交换网络由交换机及连接该交换机的VLANl构成，所述第二控制面交换网络由所述交换机及连接该交换机的VLAN2构成；通过在所述交换机上设置VLANl高优先级和设置VLAN2低优先级，使第一控制面交换网络配置了优于第二控制面交换网络的优先级，以便系统内部处理器间的控制数据得到优先转发。优选地，每个处理器为其第一网口和第二网口分别加载网络驱动，并为所述驱动分配一个内核态的软中断线程；其中，用于内部处理器间控制数据的第一网口软中断处理线程优先级高于第二网口软中断处理线程。相对于现有技术，本发明具有如下技术效果I、通过设计VLAN的方式构造2个逻辑独立的内部控制面的交换网络，为两个网络分配不同的优先级，从而实现了对内部处理器间控制数据的优先处理，而不受外界的干扰，这样系统可以一直保持正常工作，不会因为系统外部的冲击而导致系统无法正常工作；2、通过对各个处理器对控制面网口的驱动采用区别优先级的软中断策略，为不同类型的控制面消息提供了不同的Qos服务。
图I提升多处理机的分布式系统控制面内部通信Qos的方法的示意图；图2是本发明的多处理机分布式系统的示意图；图3是本发明的多处理机分布式系统的一个实施例的示意图；图4是图3所述处理单板的网口接收处理流程图；
图5是图3中处理单板对网口驱动的初始化流程。
具体实施例方式
下面结合本发明技术方案图说明本发明的具体实施方式
。图I显示了本发明的提升多处理机的分布式系统控制面内部通信Qos的方法；图2显示了实现本发明方法的装置。下面结合图I和图2说明本发明的方法首先，为所述分布式系统构造包含第一控制面交换网络和第二控制面交换网络的两个逻辑独立的内部控制面网络；接着或同时，为所述分布式系统的每个处理器(如图2所示的第一处理器和第二处理器)配置包括第一网口(如第一处理器的第一网口 2和第二处理器的第一网口 7)和第二网口(如第一处理器的第一网口 3和第二处理器的第一网口 8)的两个独立网口 ；然后，将所述每个处理器的第一网口 2、7和第二网口 3、8分别连接第一控制面交换网络和第二控制面交换网络，使得所述第一控制面交换网络专用于系统内部处理器间的控制数据的交换，所述第二控制面交换网络专用于在处理器间交换从外部接收的需要处理的控制类报文。上述第一控制面交换网络配置了优于第二控制面交换网络的优先级，这样就可以使系统内部处理器间的控制数据得到优先转发。本发明通过建立连接交换机4的第一虚拟局域网(VLANl) 5，形成第一控制面交换网络；通过建立连接交换机4的第二虚拟局域网(VLAN2)6，形成第二控制面交换网络。本发明通过在交换机4上分别为VLANl和VLAN2设置优先级，得到第一控制面交换网络和第二控制面交换网络的优先级。此外，本发明的每个处理器为其第一网口和第二网口分别加载网络驱动，并为所述驱动分配一个内核态的软中断线程，以便当所述第一网口或第二网口有报文到达时，内核通过信号方式通知所述软中断处理线程，待软中断处理线程被信号唤醒后，再执行相关接收操作。具体地说，当所述第一网口或第二网口有报文到达时，内核通过信号方式通知所述软中断处理线程，待软中断处理线程被信号唤醒后，再执行相关接收操作。另外，用于内部处理器间控制数据的第一网口 2和7的软中断处理线程优先级高于第二网口 3、8的软中断处理线程优先级，以便内部控制报文到达时，其软中断处理线程优先得到调度，以抢占方式获得CPU，保证其消息的接收和处理。
本发明一个重要特点是上述的各个处理器对控制面网口的驱动所采用区别优先级的软中断策略。具体说来便是，给设备驱动分配一个内核态的软中断处理线程，当网口有报文到达时，内核通过信号的方式通知该软中断处理线程，软中断处理线程被信号唤醒后，再执行相关接收操作。在此基础上，首先先设置软中断处理线程其优先级低于系统普通工作任务的优先级，这样可以保证其正常工作的执行不受外部报文的影响。然后对于不同网口的软中断处理线程其设置的优先级不一样。用于内部处理器间的控制数据的网口驱动任务其优先级要比用于系统在处理器间交换从外部接收的需要处理的控制类报文的网口的软中断处理线程优先级要高。当内部控制报文有报文到时，由于其软中断处理线程的优先级较高，其可以得到调度机会，可以通过抢占方式获得CPU，保证其消息的接收和处理。这样，通过软中断处理线程的优先级，为不同类型的控制面消息提供了不同的Qos服务。图2显示了一个多处理机分布式系统，其内具有实现上述方法的装置。如图2所示，本发明的提升多处理机的分布式系统控制面内部通信Qos的装置包括包含第一控制面交换网络和第二控制面交换网络的两个逻辑独立的内部控制面 网络；配置在每个处理器(如第一处理器和第二处理器)上的包括第一网口(如第一处理器的第一网口 2和第二处理器的第一网口 7)和第二网口如第一处理器的第一网口 3和第二处理器的第一网口 8)的两个独立网口 ；其中，所述每个处理器的第一网口和第二网口分别连接第一控制面交换网络和第二控制面交换网络，使得所述第一控制面交换网络专用于系统内部处理器间的控制数据的交换，所述第二控制面交换网络专用于在处理器间交换从外部接收的需要处理的控制类报文。如图2所示，上述第一控制面交换网络由交换机4及连接该交换机4的第一虚拟局域网(VLANl) 5构成，上述第二控制面交换网络由交换机4及连接该交换机4的第二虚拟局域网(VLAN2)6构成。通过在交换机4上为第一虚拟局域网5设置高优先级，为第二虚拟局域网设置低优先级，使第一控制面交换网络配置了优于第二控制面交换网络的优先级，以便系统内部处理器间的控制数据得到优先转发。图3显示了本发明的多处理机分布式系统的一个具体实施例，在图3中，接口单板101相当于图I所示的第一处理器，处理单板109相当于图I所示的第二处理器，网口 102相当于图I所示的第一处理器的第一网口，网络103相当于图I所示的第一处理器的第二网口，网口 107相当于图I所示的第二处理器的第一网口，网口 108相等于图I所示的第二处理器的第二网口。下面结合附图3至图5对该具体实施例进行详细说明，以便进一步理解本发明的上述装置和方法。A.系统主要由3部分组成。接口单板101负责和其他系统进行连接，用来向外发送系统间控制类报文以及接收其他系统发送给本系统的控制类报文。交换机104负责系统内部各处理机之间的信息交换。处理单板109负责处理从外部接收的控制类报文以及系统内部的其他处理。B.系统的交换机104提供2个独立的控制面交换平面。这2个独立的控制面交换平面可以使用VLAN的方式提供，分别是VLAN105和VLAN106。每个VLAN构成交换平面内部的各个端口可以相通。2个VLAN交换平面之间互不相通。同时，在交换机设置VLAN105的报文转发优先级高于VLAN106。C.接口单板101和处理单板109分别出2个独立的网口，分别都和交换机进行连接。接口单板网口 102和处理单板107都接入交换机一个交换平面105，他们之间可以通过交换机收发消息。接口单板网口 103和处理单板108都接入交换机另一个交换平面106。D.处理单板109上有一个强运算能力的CPU，上面运行商用操作系统，需要给两个网口分别加载网络驱动，驱动的软中断处理线程以及初始化中断向量表和中断服务程序。同时设置网口 107的软中断处理线程的优先级要高于网口 108的软中断处理线程。E.接口单板101 —般由2部分组成。Host CPU 一般挂接普通CPU，主要任务完成 系统的监控工作，该CPU上可以管理网口 102。另外一部分一般由网络处理器或者ASIC芯片组成，接口单板的对外网口 110和网口 103—般由其管理，其目的是利用专用设备提高报文的转发速度和吞吐量。F.接口单板101需要向处理单板发送内部控制类报文时，则通过网口 102发送出去，然后通过交换机104的交换平面105到处理单板的107网口接收，最后由处理单板109来进行处理。G.接口单板101当收到其他系统发来的控制面报文，则通过网口 103发送出去，然后通过交换机104的交换平面106到处理单板的108网口接收，最后由处理单板109来进行处理。处理单板109对网口加载驱动的操作需要进行初始化处理，该初始化处理显示于图5中，包括步骤301 :初始化处理内部控制面消息的网口的驱动的收发数据区，初始化驱动的软中断处理线程，设定线程优先级为70，最后初始化中断向量表，挂接中断服务例程步骤302 :初始化处理外来控面消息网口驱动的收发数据区，初始化驱动的软中断处理线程，设定线程优先级为60，最后初始化中断向量表，挂接中断服务例程在上述F和G部分中，处理单板通过网口 107，108接收报文后，其处理流程都是一样的，其中不同的是负责处理网口 107和网口 108接收报文的软中断处理线程的优先级是不一样。下面结合图4详述其网口报文的接收流程。I.当网口 201 (即图3中的网口 107或108之任一个)接收到报文时，硬件会给CPU上送一个中断。2.中断发生后，CPU在完成中断预处理动作后，自动调用中断服务程序202，在中断服务程序中，并不直接执行收包操作，而是把要操作的工作放入共享队列203，并通过信号唤醒软中断处理线程204。3.软中断处理线程204被信号唤醒后，开始执行，首先从共享队列203取出工作，并执行该工作，完成从网口驱动的接收报文的操作，并把报文拷贝到系统的接收缓存中，最后上送到系统的IP协议栈205进行相关处理。综上所述，本发明通过为两个逻辑独立的内部控制面的交换网络网络分配不同的优先级，实现了对内部处理器间控制数据的优先处理，避免了外界的干扰，这样系统可以一直保持正常工作，不会因为系统外部的冲击而导致系统无法正常工作。
此外，本发明通过对各个处理器对控制面网口的驱动采用区别优先级的软中断策略，为不同类型的控制面消息提供了不同的Qos服务。尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员 可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种提升多处理机的分布式系统控制面内部通信Qos的方法，其特征在于，包括 A)为所述分布式系统构造包含第一控制面交换网络和第二控制面交换网络的两个逻辑独立的内部控制面网络； B)为所述分布式系统的每个处理器配置包括第一网口和第二网口的两个独立网口； C)将所述每个处理器的第一网口和第二网口分别连接第一控制面交换网络和第二控制面交换网络，使得所述第一控制面交换网络专用于系统内部处理器间的控制数据的交换，所述第二控制面交换网络专用于在处理器间交换从外部接收的需要处理的控制类报文。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，为所述第一控制面交换网络配置优于第二控制面交换网络的优先级，以便系统内部处理器间的控制数据得到优先转发。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述步骤A)包括 通过建立连接交换机的第一虚拟局域网VLAN1，形成所述第一控制面交换网络； 通过建立连接所述交换机的第二虚拟局域网VLAN2，形成所述第二控制面交换网络。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过在所述交换机上分别为VLANl和VLAN2设置优先级，得到所述第一控制面交换网络和第二控制面交换网络的优先级。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每个处理器为其第一网口和第二网口分别加载网络驱动，并为所述驱动分配一个内核态的软中断线程，以便当所述第一网口或第二网口有报文到达时，内核通过信号方式通知所述软中断处理线程，待软中断处理线程被信号唤醒后，再执行相关接收操作。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述第一网口或第二网口有报文到达时，内核通过信号方式通知所述软中断处理线程，待软中断处理线程被信号唤醒后，再执行相关接收操作。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用于内部处理器间控制数据的第一网口软中断处理线程优先级高于第二网口软中断处理线程优先级，以便内部控制报文到达时，其软中断处理线程优先得到调度，以抢占方式获得CPU，保证其消息的接收和处理。
8.一种提升多处理机的分布式系统控制面内部通信Qos的装置，其特征在于，包括 包含第一控制面交换网络和第二控制面交换网络的两个逻辑独立的内部控制面网络； 配置在每个处理器上的包括第一网口和第二网口的两个独立网口 ； 其中，所述每个处理器的第一网口和第二网口分别连接第一控制面交换网络和第二控制面交换网络，使得所述第一控制面交换网络专用于系统内部处理器间的控制数据的交换，所述第二控制面交换网络专用于在处理器间交换从外部接收的需要处理的控制类报文。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一控制面交换网络由交换机及连接该交换机的VLANl构成，所述第二控制面交换网络由所述交换机及连接该交换机的VLAN2构成； 其中，通过在所述交换机上设置VLANl高优先级和设置VLAN2低优先级，使第一控制面交换网络配置了优于第二控制面交换网络的优先级，以便系统内部处理器间的控制数据得到优先转发。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，每个处理器为其第一网口和第二网口分别加载网络驱动，并为所述驱动分配一个内核态的软中断线程； 其中，用于内部处理器间控制数据的第一网口软中断处理线程优先级高于第二网口软中断处理线程。
全文摘要
本发明公开了一种提升多处理机的分布式系统控制面内部通信Qos的装置及方法，所述方法包括为所述分布式系统构造包含第一控制面交换网络和第二控制面交换网络的两个逻辑独立的内部控制面网络；为所述分布式系统的每个处理器配置包括第一网口和第二网口的两个独立网口；将所述每个处理器的第一网口和第二网口分别连接第一控制面交换网络和第二控制面交换网络，使得所述第一控制面交换网络专用于系统内部处理器间的控制数据的交换，所述第二控制面交换网络专用于在处理器间交换从外部接收的需要处理的控制类报文。本发明可以实现对内部处理器间控制数据的优先处理，使系统可以一直保持正常工作。
文档编号H04L12/46GK102724099SQ20121017781
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者叶傲, 周海山, 杨骐, 童小九 申请人:中兴通讯股份有限公司