CN1143514C - 采用负载预测的系统优化装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一个目的是使用负载预测提供控制装置给系统优化，该控制装置预防了拥塞并且更加有效地利用了资源。根据本发明，利用了负责预测用于系统优化的控制装置，包括：多个处理器；一个由上述多个处理器控制的控制目标；一个用于比较上述多个处理器的当前负载与时间瞬变参考负载数据以及采用上述结果来对每个上述处理器预备一个未来负载预测的负载测量装置，其中基于前面得到的测量数据得到上述当前负载；以及一个当上述特定处理器的预测负载超过了上述参考负载数据时用于控制特定处理负载分配给其它处理器的控制装置。

Description

采用负载预测的系统优化装置

发明领域

本发明涉及一个采用负载预测以优化系统的装置，更具体而言是涉及一个含有负载预测功能及负载控制功能的交换板或者网络。

背景技术

对处理器及交换板传统是依靠采用了一种这样的技术，即当对处理器或者处理器的交换板运行控制施加一个预定的负载或者高于上述的负载时，只有当例如呼叫数产生了拥塞状态并且设备不能接受另一个呼叫时才采取处理器或交换板的操作控制，并必须分配处理器上的负载或者交换板至另一个同样的设备以便减少本地的负载。

因此，传统的技术只有当负载达到了特定的电平即拥塞状态时才提供运行控制。因此，一般说来，应该预先实施一些对策，并且直到引起拥塞外部因素的状态返回到正常处理器才能从拥塞状态中恢复过来。只要外部因素未恢复到正常状态就不可避免服务的恶化。

根据一种为避免处理负载集中于特定处理器的情况而一开始在给多个处理器平均地分配负载，即使是当上述处理器之一能够处理所有的处理也平均分配负载的技术，会发生处理负载的不必要分配。结果是不能够有效地执行上述处理。

发明内容

因此，本发明的一个目的是使用提供一种采用负载预测来优化系统的控制装置，该控制装置可预防拥塞并且更加有效地利用资源。

本发明的另一个目的是提供一个交换板或者网络，它们含有负载测量功能及负载控制功能，上述功能利用负载预测来用于系统优化。

为了实现上述目的，根据本发明，采用负载预测用于系统优化的控制装置的基本结构包括：

多个处理器；一个由上述多个处理器控制的控制目标；

一个用于将上述多个处理器的当前负载与时间瞬变参考负载数据相比较且利用比较结果来对每个上述处理器预备一个将来负载预测的负载测量装置，其中当前负载是基于前面得到的测量数据得到的；以及

一个当上述特定处理器的预测负载超过了上述参考负载数据时用于控制特定处理的负载分配给其它处理器的控制装置。

一个交换板及网络，上述交换板及网络应用负载预测的控制装置的结构来用于系统优化，包括：

用于交换一个呼叫的多个交换接点；

用于控制多个交换接点的多个处理器；

一个对多个处理器用于比较当前呼叫处理负载与时间瞬变参考呼叫处理负载数据并用上述结果来预备每个处理器的未来呼叫处理负载预测的负载测量装置，它是基于前面得到的测量数据得到当前的处理负载数据。

一个当特预定处理器的预测呼叫处理器负载超过了预定允许的值时用于控制特定处理器的负载分配给含有较低利用率的另一个处理器的控制装置，其中上述预定允许值是基于参考呼叫处理负载数据。采用上述装置，交换板及网络能够控制呼叫处理的负载优化。

具体而言，给多个处理器的每个处理器提供了负载测量装置。

此外，提供了一个用于通知参考呼叫处理负载数据的维护员的装置。

另外，将其中一个处理器的拥塞电平，该拥塞电平从负载报告给另一个处理器，该拥塞电平是从由负载测量装置准备的未来呼叫处理负载预测中得到。

此外，用来当加于特定处理器的预测负载超过了参考负载数据时将施加至特定处理器的预测负载分配到其它处理器的控制装置，在当预定负载超过参考负载数据时，调整预定负载。

再有，用来当特定处理器的预定呼叫处理负载超过了基于参考呼叫处理负载数据预定的允许值时用于控制将施加至特定处理器上的负载分配给另一个含有较低利用率的处理器的控制装置，控制呼叫处理负载最佳化以便调节被输入的呼叫。

基于当前的呼叫处理负载更新前一次得到的测量数据。

基于最新的可用资源更新由控制装置分配的允许值。

在参考附图阅读了优选实施方案的描述之后，本发明的其它目的及特征将变得显而易见。

附图简述

图1是根据本发明的一个实施方案说明交换板配置的方框图，在该图中给每个呼叫处理器提供了一个负载测量装置；

图2是根据本发明的另一个实施方案说明交换板配置的方框图，该图包括一个负载测量装置；

图3是根据本发明的一个另外的实施方案说明网络系统的方框图，该图包括一个负载测量装置；

图4是说明每天每个交换板的实例负载变化数据的曲线；

图5是说明每天每个交换板的实例负载变化预测数据的曲线；

图6是根据本发明说明分配处理概要的流程图，当利用负载预测时，执行该图；

图7是根据本发明说明预测负载状态指令数据的一个实例结构的图；

图8A到8C是说明负载状态管理数据的实例配置的图；

图9是说明用于判决负载分配目的地的实例数据结构的图；

图10是说明用于判决图9中负载分配目的地的数据采集序列的图；以及

图11是说明分配目的地校验过程的流程图。

优选实施方案详述

现在参照附图描述本发明的优选实施方案。应该注意到的是自始至终使用同样的参考编号以便表示对应的或者同样的成分。

图1是根据本发明的一个实施方案说明交换板实例配置的方框图，其中交换板是一个采用负载预测用于系统优化的控制装置，并且给每个处理器提供了一个负载测量装置。

在图1中，多个数字交换模块10至1n经由数字终端连接至另一个网络并且也经由集中器连接至一个用户4，以及分别地连接至多个呼叫处理器20至2n，它们由公共的主处理器1控制。

呼叫处理器20至2n每个包括一个中央控制块CC，一个主存储器MM、一个文件存储器FM、以及一个信道控制器，其中上述中央控制块CC用于控制整个系统及执行计算，上述主存储器MM存储了控制程序及数据，上述文件存储器FM用于使随机接入能够访问控制程序及存储于主存储器MM内的数据，上述信道控制器用于在主存储器MM与文件存储器之间或者I/O设备(没有示出任何该成分)之间转移数据。

主处理器1具有与呼叫处理器20至2n同样的结构。主处理器1与呼叫处理器20至2n由公共的总线相连接。

此外，根据本发明，在图1中，负载测量装置30至3n连接至呼叫处理器20至2n。系统控制工作站40至4n也连接至呼叫处理器20至2n。

系统控制工作站40至4n具有各种功能模式，它们包括系统管理模式。在系统管理模式中，显示并且控制输出中继线的状态及装置的其它中继线。同样地在系统管理模式中，对每个呼叫处理器20至2n的中央控制块显示了利用率。

因此，正如后面将要描述的，能够这样地设计负载测量装置30至3n，即它们利用了在系统管理模式内所显示的呼叫处理器20至2n的中央控制块的利用率或者它们具有一个用于显示中央块CC的利用率的功能，其中上述能够这样地设计负载测量装置30至3n一起构成了本发明的特征。

现在当参照图4和图5时，将能够描述本发明的原理。在图4中说明了呼叫处理器20至2n的参考负载变化数据，特别是中央控制决CC的参考负载变化数据，它们从每天所测得的过去数据中获得。

使用图4中的参考负载变化数据以便决定负载允许范围及系统资源。在图5中的负载变化预测曲线中，参考负载变化数据表示为参考负载值B，该参考负载值B由普通线表示，并且负载允许范围表示为允许值A，该允许值A由网线图示部分表示。

此外，同样地由图5中的粗体线表示当前的负载数据C。根据本发明，负载测量装置30至3n根据对当前负载数据C所观测到的趋势来预测未来的负载D，该负载D由图5中的点线表示。当预测负载值D超过了允许值A时，执行负载分配。

图4和5中利用了每天的负载变化数据，并且也利用了多个星期的变化数据。

本发明的另一个实施方案说明于图2中。图2所示结果的特征包括一个由所有的交换板共同使用的负载测量装置3以及图1中的结构。因此，负载测量装置3的一个功能是对各个呼叫处理器20至2n的利用率进行计算。

根据本发明的另外实施方案，一个网络系统说明于图3中，上述网络中的多个交换板100至1n0经由公共的信号线网络5相连接。终端101至10n连接至各个交换板100至1n0。

给网络系统提供了一个负载测量装置3。根据图4和5中所解释的原理，负载测量装置3测量每个网络的负载状况并且控制负载至一个网络或者多个网络的分配，上述网络具有较低的利用率。

现在描述本发明的处理。

图6是当利用负载预测时说明所执行的分配处理的概要的流程图。当发送处理请求给处理器MPR1和CPR20至2n时，开始处理(步骤S0)。

接着，通过激活负载测量装置30至3n或者访问主处理器周期性地收到的负载预测数据来启动负载预测程序(步骤S1)。

在负载预测程序中，正如前面参照图5所描述的，负载测量装置30至3n或者3比较当前负载数据C与具有对应的呼叫处理器20至2n的允许值A，并且根据设置预定条件的程序计算预测的负载值％。

执行一个校验以便决定据此得到的预测负载值％是否大于允许值A(步骤2)。如果预测负载值％大于允许值A，那么记下预测负载异常数据(步骤S3)。当预测负载值％没有超过允许值A时，计下预测值正常数据(步骤S5)。

正如上面所描述的，图7中的数据是表示在图6中步骤S3或者步骤S5所计下的预测负载状态的数据。这些数据存储于主存储器MM或者对应于呼叫处理器20至2n的文件存储器FM。

在图7中，当x，y，…，z分钟已经消失时，设置一个正常状态(＝0)或者一个异常状态(＝1)给负载值％，其中由负载测量装置30至3n或者3得到上述负载值％，并且当预测值超过了允许范围A时，给设置是*1的标志为异常，上述允许范围A在图5中已经进行了解释。

在多个时间周期已经消失之后，负载值％说明于图7的实例中，但是只有当固定的x分钟过去后，才可以利用这些数据，上述固定的x分钟是在当前时间之后的预定时间间隔。

因此，当预定负载状态是异常时，执行负载分配程序(步骤S4)。换而言之，在图1和2的实施方案中，根据各个呼叫处理器的数据请求其它的处理器来执行负载分配程序。

因此，由另一个含有较低利用率的呼叫处理器执行呼叫处理器20至2n的每个之一，上述呼叫处理器20至2n的预测负载超过了允许值A。

在图6中，当预测负载状态是正常时，执行负载分配取消程序(步骤S6)。换而言之，在图1和2的实施方案中，每个呼叫处理器发送一个负载分配取消指令给另一个处理器。

给共享另一个处理器的处理的呼叫处理器20至2n之一取消共享处理，并且指示原来的呼叫处理器执行处理。

在图8A中是一个实例，该实例对所有的呼叫处理器20至2n采集了由各个呼叫处理器10至2n所得到的预测负载状态台数据。在图8A中，*1、*2、…是表示对应呼叫处理器的预测负载值的正常/异常的标志。

类似地，在图8B中说明了表示在图3中的实施方案的交换板100至10n的预测负载状态数据的正常/异常的标志。在图8C中说明了表示由在图3中的实施方案的交换板100至10n提供的终端所构造的网络的预测负载状态数据的正常/异常的标志。

图8A中的数据存储于主存储器MM或者呼叫处理器20至2n的文件存储器FM。因此，呼叫处理器20至2n能够分别地捕获临近处理器的负载状态。

此外，呼叫处理器可以利用一个由临近处理器发送的告警及关于预测负载值所预测的未来负载的可能分布的标志。因此，呼叫处理器能够检测临近呼叫处理器的负载状态并且能够相适应地在内部分配其自身的负载以便预备给即将来临的负载分配。

当呼叫处理器被告知临近处理器的负载状态已缓和时，呼叫处理器能够返回至正常状态并且临近处理器随后独自地处理所分配的负载。

类似地，图8B和8C中的数据共同地存储于交换板100至10n内。因此，每个网络能够捕获临近的网络负载状况以便能够准备给负载的分配。

现在解释分配程序。图9是一个说明数据结构的图，该图通过在分配装置之间交换数据得到以便决定负载分配目的地。

在图9中，显示一个对应于分配目的地的标志*1以便通知是否已经启动了负载分配。通过查询数据标志能够足够地划分负载以便决定负载分配目的地，因此，能够准备一个即将来临的负载分配。

图10是用于采集数据以便决定图9中的负载分配目的地的序列流程图。一个循环程序执行装置如主处理器1周期性地发送一个处理请求给相关的处理器(在图1和2的实施方案中的呼叫处理器或者在图3的实施方案的网络中的交换板)。

在图1和2的实施方案中，相关呼叫处理器发送一个其负载预测状态的通知给另一个呼叫处理器的数据库(步骤S11)。一旦收到负载预测状态，那么在其它呼叫处理器的数据库会更新其自身的数据，该数据对应于发送源的处理器。

随后返回已更新数据给通知源处理器。因此，源呼叫处理器能够确认已经更新在其它处理器的数据库内的其负载预测状态。一旦从循环处理执行装置收到周期性的处理请求，那么执行上述程序。

因此，能够为所有的呼叫处理器准备用于决定图9中的负载分配目的地的数据。

已经利用了来自循环处理执行装置的周期性处理器请求，但是不必要周期性地发送上述请求。当只有状态改变才发送请求时，才能提高了处理的效率。图11是用于分配目的地校验处理的流程图。当特定的处理器在预测负载值变为正常之前要求负载分配程序的启动时，通过查询图9中用于负载分配目的地的判决的数据来决定分配目的地。

在图11中分配目的地校验程序中，首先执行校验以便决定分配重试计数是否超过预定的最大值MAX(步骤S10)。当重试计数没有超过最大值MAX时，递送一个用于负责分配目的地的搜索(步骤S11)。

也就是说，利用图9中用于负载分配目的地的判决的数据以便找到一个已经设置的分配使能标志的分配目的地，并且发送处理请求给那个分配目的地(步骤S12)。一旦收到了请求，那么分配目的地发送一个处理结果的通知(步骤S13)。

接着，执行一个校验以便决定用于应该分配给呼叫处理器的处理是否已经分配给其他处理器(步骤S14)。当已经完成了分配处理时，清除分配重试计数器(步骤S15)。当没有完成分配处理时，分配重试计数器增加1(步骤S16)。

程序控制返回至步骤S10。当重试计数器达到了最大值MAX时，假定使再分配无效，并且此后结束处理。

在上面的实施方案中，当通过添加或者剔除资源如处理器来改变处理能力时，负载预测装置30至3n及3对应地改变负载预测数据的允许值。

正如上面的描述，根据本发明，通过调整由现在出现于当前负载控制处理的拥塞能够避免处理的抛弃。结果是能够提供改进的服务。

此外，防止了由于负载预测所导致的负载集中，并且由于有效地分配了负载，所以能够证实系统的最大处理能力。另外，由于也利用了过去获得的数据，所以能够执行基于可靠预测的负载分配。

采用上面描述的实施方案只是为了解释本发明，并且本发明不是限制为这些实施方案。本发明的保护范围由权利要求所定义，并且权利要求相当的范围也包含于本发明的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种控制装置，它采用负载预测来实现系统优化，包括：

多个处理器；

一个由上述多个处理器控制的控制目标；

一个用于比较上述多个处理器的当前负载与时间瞬变参考呼叫处理负载数据并用上述结果来为每个上述处理器预备一个未来负载预测的负载测量装置，其中时间瞬变参考呼叫处理负载数据是基于前面得到的测量数据得到的；以及

一个当上述特定处理器的预测负载超过了上述参考呼叫处理负载数据时，用于控制将特定处理器的负载分配给其它含有较低利用率的处理器的控制装置。

2.根据权利要求1的控制装置，其中给上述多个处理器的每个处理器提供了上述的负载测量装置。

3.根据权利要求1的控制装置，其中用来当加到所述特定处理器的上述预测负载超过了上述参考负载数据时控制将加于特定处理器负载向其它处理器的分配的所述控制装置，当预测负载超过了上述参考负载数据时，调节所述预定负载。

4.根据权利要求2的控制装置，其中上述控制装置当上述预测负载超过了上述参考负载数据时，上述控制装置调整上述预测负载，其中上述控制装置当施加至上述特定处理器的预测负载超过了上述参考负载数据时，它用于控制给其它处理器施加至特定处理器的负载的分配

5.一种交换板，该交换板利用负载预测来用于系统优化，包括：

用于交换一个呼叫的多个交换接点；

一个用于控制多个交换接点的多个处理器；

一个用于比较所述多个处理器的当前呼叫处理负载与时间瞬变参考呼叫处理负载数据并用上述结果来预备每个处理器的未来呼叫处理负载预测的负载测量装置，而所述时间瞬变参考呼叫处理负载数据是根据前面得到的测量数据得到的；以及

一个当特定处理器的预测呼叫处理器负载超过了预定允许的值时用于控制特定处理器的负载分配给含有较低利用率的另一个处理器的控制装置，其中上述预定允许值是基于参考呼叫处理负载数据。

6.根据权利要求5的交换板，其中给多个处理器的每个处理器提供了负载测量装置。

7.根据权利要求5的交换板，还包括一个用于通知参考呼叫处理负载数据的维护员的装置。

8.根据权利要求6的交换板，还包括一个用于通知参考呼叫处理负载数据的维护员的装置。

9.根据权利要求5的交换板，其中将其中一个处理器的拥塞电平报告给另一个处理器，该拥塞电平是从上述负载测量装置准备给未来呼叫处理负载预测中得到。

10.根据权利要求5的交换板，其中将对上述的处理器之一的一个拥塞电平报告给另一个处理器，该拥塞电平是从上述负载测量装置所准备的未来呼叫处理负载预测中得到的。

11.根据权利要求5的交换板，其特征在于，其中上述控制装置控制呼叫处理优化以便调整输入的呼叫，其中上述控制装置当上述特定处理器的预测呼叫处理负载超过了预定允许值时，它用于控制给其它处理器施加至特定处理器的负载的分配，其中所述预定允许值是基于上述参考呼叫处理负载数据来得到的。

12.根据权利要求6的交换板，其特征在于，其中上述控制装置控制呼叫处理优化以便调整输入的呼叫，其中上述控制装置当上述特定处理器的预测呼叫处理负载超过了预定允许值时，它用于控制给另一个含有较低利用率的处理器施加至特定处理器的负载的分配，其中上述预定允许值是基于上述参考呼叫处理负载数据来得到的。

13.根据权利要求5的交换板，其中是基于上述当前呼叫处理的负载来更新上述前一次所得到的测量数据。

14.根据权利要求6的交换板，其中是基于上述当前呼叫处理的负载来更新上述前一次所得到的测量数据。

15.根据权利要求5的交换板，其特征在于，其中是基于上述最新可用资源来更新由上述控制装置所分配的上述允许值。

16.根据权利要求6的交换板，其特征在于，其中是基于上述最新可用资源来更新由上述控制装置所分配的上述允许值。

17.一个网络系统，该网络系统利用了负载预测用于系统优化，包括：

多个连接至公共信号线网络的网络；

一个用于将当前呼叫处理负载与时间瞬变参考呼叫处理负载数据相比较并用上述结果来预备每个上述网络的未来呼叫处理负载预测的负载测量装置，而所述时间瞬变参考呼叫处理负载数据是基于前面得到的测量数据得到的；以及

一个当上述特定网络的预测呼叫处理器负载超过了预定允许的值时用于控制特定网络的负载分配给含有较低利用率的另一个网络的控制装置，其中上述预定允许值是基于参考呼叫处理负载数据。

18.根据权利要求15的网络系统，其中给多个处理器的每个处理器提供了上述负载测量装置。

19.根据权利要求17的网络系统，进一步地包括一个用于通知上述参考呼叫处理负载数据的维护员的装置。

20.根据权利要求18的网络系统，进一步地包括一个用于通知上述参考呼叫处理负载数据的维护员的装置。

21.根据权利要求17的网络系统，其中将对上述网络其中之一的拥塞电平报告给另一个网络，该拥塞电平从上述负载测量装置所准备的未来呼叫处理负载预测中得到。

22.根据权利要求19的网络系统，其中将对上述的网络之一的一个拥塞电平报告给另一个网络，该拥塞电平从上述负载测量装置所准备的未来呼叫处理负载预测中得到。

23.根据权利要求17的网络系统，其特征在于，其中当上述预测负载超过了上述参考负载数据时，上述控制装置调整上述预测负载，其中当施加至上述特定网络的预测负载超过了上述参考负载数据时，它用于控制给其它网络施加至特定网络的负载的分配。

24.根据权利要求19的网络系统，其特征在于，其中当上述预测负载超过了上述参考负载数据时，上述控制装置调整上述预测负载，其中当施加至上述特定网络的预测负载超过了上述参考负载数据时，它用于控制给其它网络施加至特定网络的负载的分配。

25.根据权利要求17的网络系统，其特征在于，其中上述控制装置控制呼叫处理的负载优化以便调整输入的呼叫，其中当施加至上述特定网络的预测负载超过了预定值时，它用于控制给含有较低利用率的其它网络施加至特定网络的负载的分配，其中上述预定允许值是基于上述参考呼叫处理负载数据。

26.根据权利要求18的网络系统，其特征在于，其中上述控制装置控制呼叫处理的负载优化以便调整输入的呼叫，其中当施加至上述特定网络的预测负载超过了预定值时，它用于控制给含有较低利用率的其它网络施加至特定网络的负载的分配，其中上述预定允许值是基于上述参考呼叫处理负载数据。

27.根据权利要求17的网络系统，其特征在于，其中是基于上述当前呼叫处理的负载来更新上述前一次所得到的测量数据。

28.根据权利要求18的网络系统，其特征在于，其中是基于上述当前呼叫处理的负载来更新上述前一次所得到的测量数据。

29.根据权利要求17的网络系统，其特征在于，其中是基于上述最新可用资源来更新由上述控制装置所分配的上述允许值。

30.根据权利要求18的网络系统，其特征在于，其中是基于上述最新可用资源来更新由上述控制装置所分配的上述允许值。

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