優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)調(diào)度模塊在大型多協(xié)議服務(wù)器中的研究與應(yīng)用

朱 楠

（新鄉(xiāng)學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)調(diào)度模塊在大型多協(xié)議服務(wù)器中的研究與應(yīng)用

朱 楠

（新鄉(xiāng)學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

文章主要研究關(guān)于網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的一種分層約束方法，相對(duì)于大型多協(xié)議服務(wù)器而言分析其不同的底層協(xié)議，約束其前端測(cè)試設(shè)備參數(shù)，同時(shí)對(duì)其外擴(kuò)FLASH，SRAM，SDRAM存儲(chǔ)器芯片及DM8168網(wǎng)絡(luò)控制芯片采用一種數(shù)據(jù)融合方法進(jìn)行處理，使調(diào)度保證一致性。

多協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)調(diào)度；融合方法

目前信息及通信技術(shù)飛速發(fā)展，對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究顯得尤為重要[1]。一般來(lái)講電路交換是傳統(tǒng)服務(wù)器運(yùn)行的基本原理，這種電路交換會(huì)帶來(lái)局限性和滯后性的弊端。分組交換具有開(kāi)放性和靈活性的特點(diǎn)，所以采用分組交換的方式比較合理。從提高網(wǎng)絡(luò)協(xié)作效率和降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本的角度講，多協(xié)議服務(wù)器比單服務(wù)器具有更大的優(yōu)勢(shì)，但多協(xié)議服務(wù)器時(shí)常會(huì)出現(xiàn)調(diào)度沖突和滯后的狀況，這主要是協(xié)議過(guò)多引起的[2]。

1 調(diào)度模塊在多協(xié)議服務(wù)器中的設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)調(diào)度模塊采用多協(xié)議的形式構(gòu)建，將使服務(wù)器的工作更為有效合理。不同的用戶窗口存在于調(diào)度模塊的終端中，用戶正是通過(guò)這些窗口相互之間進(jìn)行溝通。用戶具有發(fā)送信息、更新用戶的權(quán)限。模擬信號(hào)在采集、量化、編碼處理之后針對(duì)等待處理的N個(gè)客戶形成N種可調(diào)度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，DM8168構(gòu)成調(diào)度單元，調(diào)度單元處理以上數(shù)據(jù)。多服務(wù)器調(diào)度模塊如圖1所示，處理過(guò)程為：

（1）對(duì)應(yīng)N路服務(wù)器數(shù)據(jù)由ARM端采集；（2）相應(yīng)N路數(shù)據(jù)由HDVICP2進(jìn)行解碼操作；（3）在步驟2之后可以獲取數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需再次進(jìn)行混合和轉(zhuǎn)碼處理，而以上要求需HDVPSS按照不同客戶端進(jìn)行；（4）步驟3操作后的調(diào)度數(shù)據(jù)由HDVICP2進(jìn)行編碼；（5）N個(gè)客戶端能夠收到服務(wù)器傳送的數(shù)據(jù)，且該數(shù)據(jù)是ARM端使用網(wǎng)絡(luò)完成的編碼。

電源模塊、時(shí)鐘模塊、多媒體處理芯片DM8168、存儲(chǔ)模塊和外設(shè)接口是構(gòu)成本文所講的多協(xié)議服務(wù)器調(diào)度模塊的硬件部分[3]。DM8168和其他芯片在運(yùn)行的過(guò)程中需要采用大量的電壓幅度，多協(xié)議服務(wù)器調(diào)度模塊要具備特殊的上電順序，系統(tǒng)電壓的獲取主要是輸入電壓經(jīng)過(guò)電源變換芯片的方式得到。電源控制和變換模塊是組成電源管理模塊的兩大部分，主要部件是MSP430芯片1個(gè)，INA2201IDCN芯片9個(gè)，其主要任務(wù)是監(jiān)控服務(wù)器調(diào)度模塊電源供電狀態(tài)。在各種不同電壓幅度下，多協(xié)議服務(wù)器需要在供應(yīng)電壓時(shí)進(jìn)行一定的調(diào)整，這里可以將電源轉(zhuǎn)換芯片設(shè)置為6個(gè)，以實(shí)現(xiàn)該操作[4]。

圖1 多服務(wù)器調(diào)度模塊

2 分層約束調(diào)度模型設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的多協(xié)議服務(wù)器有調(diào)度混亂的問(wèn)題，解決的方法是關(guān)注不同協(xié)議間的制約性，首先全面分析調(diào)度任務(wù)，然后獲得協(xié)議間的制約關(guān)系，從而完成準(zhǔn)確調(diào)度。本文主要采用分層約束調(diào)度模型，具體方法如下：

描述一定的協(xié)議屬性約束關(guān)系，表示一個(gè)四元組M=（A，C，V，u）使用HCAM。

M=（A，C，V，u）可采用MHCAM=(A，C)描述，網(wǎng)絡(luò)任務(wù)的調(diào)度依靠多協(xié)議服務(wù)器的分層約束關(guān)系。MHCAM=(A,C)表示的就為HCAM的約束關(guān)系，C=D∪I，D∩I=?，直接約束關(guān)系集為D，間接約束關(guān)系集為I，具體表達(dá)式如式（1）所示。

通常情況下，影響服務(wù)器協(xié)議任務(wù)的或是影響子任務(wù)的各種類(lèi)型的約束關(guān)系都可以采用上述的表達(dá)式進(jìn)行說(shuō)明。常見(jiàn)的約束關(guān)系有：表示多個(gè)任務(wù)相繼發(fā)生的時(shí)間約束，相關(guān)調(diào)度的子任務(wù)未在相關(guān)的情況下運(yùn)行的狀態(tài)約束，子任務(wù)之間存在關(guān)聯(lián)性的因果約束，事先規(guī)劃好的相關(guān)目標(biāo)的工程規(guī)劃約束，控調(diào)度任務(wù)沖突問(wèn)題的調(diào)控約束，依據(jù)對(duì)象特征進(jìn)行層次分類(lèi)的層次管理約束等。以上約束對(duì)服務(wù)器任務(wù)調(diào)度順序都有不同程度的影響和限制[6]。

3 系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)

3.1 服務(wù)器CPU平均利用率測(cè)試

實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)遺傳和加權(quán)最小連接算法，以及本文方法，多任務(wù)服務(wù)器6臺(tái)，時(shí)間間隔1 s，采集包括操作系統(tǒng)、CPU、內(nèi)存、軟件和硬件類(lèi)別、作用5組數(shù)據(jù)，分析以上3種算法下的服務(wù)器CPU平均利用率，如圖2所示。

圖2 優(yōu)化前后服務(wù)器CPU利用率對(duì)比結(jié)果

分析圖2可得，優(yōu)化前多協(xié)議服務(wù)器CPU利用率低于優(yōu)化后，而采用本文的方法綜合分析各處理器任務(wù)的差異性，優(yōu)化后多協(xié)議服務(wù)器CPU利用率在不同時(shí)刻利用率無(wú)較大波動(dòng)，且利用率提高明顯，能夠快速準(zhǔn)確地進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度。

3.2 服務(wù)器平均響應(yīng)時(shí)間測(cè)試

如圖3所示，對(duì)比優(yōu)化前后的多協(xié)議服務(wù)器系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的平均響應(yīng)時(shí)間，服務(wù)器響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)會(huì)隨著客戶請(qǐng)求數(shù)量的增大而增加，相對(duì)于優(yōu)化前而言，優(yōu)化后的服務(wù)器平均響應(yīng)時(shí)間最少，且變化幅度較小，表明本文方法穩(wěn)定性高。

圖3 優(yōu)化前后服務(wù)器平均響應(yīng)時(shí)間結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的多協(xié)議服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)調(diào)度模型時(shí)全面研究了多協(xié)議服務(wù)器的運(yùn)行原理，并且采用了分層約束方法、數(shù)據(jù)差異融和方法。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，使用本文方法后：

（1）提高多協(xié)議服務(wù)器系統(tǒng)的CPU利用率，提升系統(tǒng)性能。

（2）多協(xié)議服務(wù)器系統(tǒng)的平均響應(yīng)速度較快，變化幅度小。

綜合系統(tǒng)的檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果可得，能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，是文中所述多協(xié)議服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)調(diào)度模塊的最大特點(diǎn)，同時(shí)該設(shè)計(jì)也具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

[1]陳春燕．面向任務(wù)的多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2011．

[2]李國(guó)金，任曉奎.軟交換技術(shù)及其應(yīng)用[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（5）： 63-65.

[3]徐博宇.陜西移動(dòng)軟交換網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容設(shè)計(jì)研究與實(shí)施[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2008.

[4]殷智剛.河南移動(dòng)軟交換匯接局?jǐn)U容方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施[D].北京：北京郵電大學(xué)，2008.

[5]曾沖鋒.軟交換資源管理功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2006.

[6]梁斐茜.基于多協(xié)議的郵件內(nèi)容快速獲取分析系統(tǒng)研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2009.

Research and application of optimizing network scheduling module in large multi protocol server

Zhu Nan
（Computer and Information Engineering College of Xinxiang University, Xinxiang 453003, China）

This paper mainly studies on a hierarchical constraint method, and analyzes the different underlying protocols relative to large multi protocol server, and constraints the front-end test equipment parameters, at the same time on the outer expansion of FLASH, SRAM, SDRAM chip and DM8168 network control chip using a data fusion method for processing, to ensure the scheduling consistency.

multi protocol; network scheduling; fusion method

朱楠（1980— ），女，江蘇無(wú)錫，碩士，講師；研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及算法分析，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。