[发明专利]实现多核处理器间中断负载均衡的方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络技术，尤其涉及高速网络流量监测系统多核处理器间操作系统技术。

背景技术

高速网络流量监测过程中，系统每秒钟将接收海量数据包，并对其进行分析处理，涉及数据采集、数据分析、数据存储等。系统一般采用高性能的多核硬件平台，高效的并行接收和处理网络报文分组。在多核处理器环境中，如果所有中断都集中在某一个处理器核上处理，则在某一个处理器核上高优先级中断处理过频，则会导致低优先级中断丢失，或者由于某处理器核的中断负载过重，导致一些关键实时任务无法运行。

中国专利（公开号CN 101354664A）文献中涉及到的一种“多核处理器中断负载均衡方法和装置”，该方法预先配置中断设备对应的调度内核组和默认处理内核；当中断设备的中断个数超过中断阀值或默认处理内核的处理量超过中断负载时，控制中断控制器将中断设备路由到默认处理内核所属的调度内核组中的一个或多个内核。该方法主要是对中断设备进行调度，没有涉及到具体的数据报处理；它需要预先设定中断设备对应的调度内核，灵活性差，不能根据系统负载实时的调整中断调度。中国专利（公开号CN 102004673A）文献中涉及到的一种“多核处理器负载均衡的处理方法及系统”，该方法提取输入报文的标识信息，对标识信息进行HASH运算，将输入报文发送到与HASH值对应的核中进行处理；以及根据多核处理器中各个核的负载情况对选择的HASH散列因子进行调整。该方法属于已有的静态映射算法，需要对每个输入报文进行HASH散列计算，在高速网络环境下调度的实时性不高。

与本发明最接近的中断负载均衡技术为irqbalance技术，irqbalance技术针对多核以及超线程采用共享缓存的系统只处理一次设备中断均衡，即以静态方式分配各设备中断对应的处理器核。但在SMP系统的中断负载均衡处理中，特别是在高速网络流量测量系统中，irqbalance技术仅仅以静态方式将设备中断均衡分配到对应的处理器核上是远远不够的。

在高速网络流量监测系统中，不仅要考虑网卡设备硬中断在各处理器核上的负载均衡，同时还要考虑各处理器后续对所有数据包的处理。跟硬中断相比，软中断消耗的处理器资源则要大得多，所以必须采用一套完整高效的负载均衡方案，解决多处理器核对海量数据包的硬中断和软中断的均衡处理。

发明内容

本发明针对现有中断负载均衡技术中仅以静态方式将设备中断均衡分配到对应的处理器核上，在某一个处理器核上高优先级中断处理过频，则会导致低优先级中断丢失，或者由于某处理器核的中断负载过重，导致一些关键实时任务无法运行等技术问题，本发明提供一种高速网络流量监测系统中多核处理器间的中断负载均衡实现方法。该方法具体包括如下步骤：

1、建立调度域

处理器初始化过程中，访问每个处理器，划分调度域，将共享二级缓存的处理器划分到同一个调度域中。调度域内部各处理器之间要实现中断负载均衡。

2、IP分流

根据源IP地址将所有数据包分流到各个调度域中去，要求各调度域间没有重合。

具体可采用如下方法：将源IP地址跟00000001相与，计算结果为0的数据包进入调度域一，计算结果为1的数据包进入调度域二。

3、建立hash表

针对每个调度域，以源IP地址和目的IP地址为hash关键字分别建立一个hash表，每个调度域只对自己的hash表进行临界访问。

4、处理器负载向量计算

获取CPU工作时间、CPU空闲时间，根据CPU工作时间Tuse、CPU空闲时间Tidle，调用公式：

PF = Tuse / ( Tuse + Tidle )，计算处理器负载向量PF。

5、调度域内的负载均衡

在各调度域内采用加权轮转调度算法实现负载均衡。用相应的权值表示服务器的处理性能，将网卡发来的中断分配到各处理器，根据权值设置服务器优先级，权值高的服务器优先收到中断并处理，相同权值的处理器轮转调度处理中断。