优化网络调度模块在大型多协议服务器中的研究与应用

朱 楠

（新乡学院 计算机与信息工程学院，河南 新乡 453003）

优化网络调度模块在大型多协议服务器中的研究与应用

朱 楠

（新乡学院 计算机与信息工程学院，河南 新乡 453003）

文章主要研究关于网络调度的一种分层约束方法，相对于大型多协议服务器而言分析其不同的底层协议，约束其前端测试设备参数，同时对其外扩FLASH，SRAM，SDRAM存储器芯片及DM8168网络控制芯片采用一种数据融合方法进行处理，使调度保证一致性。

多协议；网络调度；融合方法

目前信息及通信技术飞速发展，对大型网络技术的研究显得尤为重要[1]。一般来讲电路交换是传统服务器运行的基本原理，这种电路交换会带来局限性和滞后性的弊端。分组交换具有开放性和灵活性的特点，所以采用分组交换的方式比较合理。从提高网络协作效率和降低网络运营成本的角度讲，多协议服务器比单服务器具有更大的优势，但多协议服务器时常会出现调度冲突和滞后的状况，这主要是协议过多引起的[2]。

1 调度模块在多协议服务器中的设计

网络调度模块采用多协议的形式构建，将使服务器的工作更为有效合理。不同的用户窗口存在于调度模块的终端中，用户正是通过这些窗口相互之间进行沟通。用户具有发送信息、更新用户的权限。模拟信号在采集、量化、编码处理之后针对等待处理的N个客户形成N种可调度的数字数据，DM8168构成调度单元，调度单元处理以上数据。多服务器调度模块如图1所示，处理过程为：

（1）对应N路服务器数据由ARM端采集；（2）相应N路数据由HDVICP2进行解码操作；（3）在步骤2之后可以获取数据，这些数据需再次进行混合和转码处理，而以上要求需HDVPSS按照不同客户端进行；（4）步骤3操作后的调度数据由HDVICP2进行编码；（5）N个客户端能够收到服务器传送的数据，且该数据是ARM端使用网络完成的编码。

电源模块、时钟模块、多媒体处理芯片DM8168、存储模块和外设接口是构成本文所讲的多协议服务器调度模块的硬件部分[3]。DM8168和其他芯片在运行的过程中需要采用大量的电压幅度，多协议服务器调度模块要具备特殊的上电顺序，系统电压的获取主要是输入电压经过电源变换芯片的方式得到。电源控制和变换模块是组成电源管理模块的两大部分，主要部件是MSP430芯片1个，INA2201IDCN芯片9个，其主要任务是监控服务器调度模块电源供电状态。在各种不同电压幅度下，多协议服务器需要在供应电压时进行一定的调整，这里可以将电源转换芯片设置为6个，以实现该操作[4]。

图1 多服务器调度模块

2 分层约束调度模型设计

传统的多协议服务器有调度混乱的问题，解决的方法是关注不同协议间的制约性，首先全面分析调度任务，然后获得协议间的制约关系，从而完成准确调度。本文主要采用分层约束调度模型，具体方法如下：

描述一定的协议属性约束关系，表示一个四元组M=（A，C，V，u）使用HCAM。

M=（A，C，V，u）可采用MHCAM=(A，C)描述，网络任务的调度依靠多协议服务器的分层约束关系。MHCAM=(A,C)表示的就为HCAM的约束关系，C=D∪I，D∩I=∅，直接约束关系集为D，间接约束关系集为I，具体表达式如式（1）所示。

通常情况下，影响服务器协议任务的或是影响子任务的各种类型的约束关系都可以采用上述的表达式进行说明。常见的约束关系有：表示多个任务相继发生的时间约束，相关调度的子任务未在相关的情况下运行的状态约束，子任务之间存在关联性的因果约束，事先规划好的相关目标的工程规划约束，控调度任务冲突问题的调控约束，依据对象特征进行层次分类的层次管理约束等。以上约束对服务器任务调度顺序都有不同程度的影响和限制[6]。

3 系统测试实验

3.1 服务器CPU平均利用率测试

实验采用标准遗传和加权最小连接算法，以及本文方法，多任务服务器6台，时间间隔1 s，采集包括操作系统、CPU、内存、软件和硬件类别、作用5组数据，分析以上3种算法下的服务器CPU平均利用率，如图2所示。

图2 优化前后服务器CPU利用率对比结果

分析图2可得，优化前多协议服务器CPU利用率低于优化后，而采用本文的方法综合分析各处理器任务的差异性，优化后多协议服务器CPU利用率在不同时刻利用率无较大波动，且利用率提高明显，能够快速准确地进行任务的调度。

3.2 服务器平均响应时间测试

如图3所示，对比优化前后的多协议服务器系统任务调度的平均响应时间，服务器响应时长会随着客户请求数量的增大而增加，相对于优化前而言，优化后的服务器平均响应时间最少，且变化幅度较小，表明本文方法稳定性高。

图3 优化前后服务器平均响应时间结果

4 结语

本文设计的多协议服务器网络调度模型时全面研究了多协议服务器的运行原理，并且采用了分层约束方法、数据差异融和方法。上述实验结果说明，使用本文方法后：

（1）提高多协议服务器系统的CPU利用率，提升系统性能。

（2）多协议服务器系统的平均响应速度较快，变化幅度小。

综合系统的检测试验结果可得，能够快速、准确地检测网络中的数据，是文中所述多协议服务器网络调度模块的最大特点，同时该设计也具有较高的应用价值。

[1]陈春燕．面向任务的多协议网络通信系统的研究与实现[D].广州：广东工业大学，2011．

[2]李国金，任晓奎.软交换技术及其应用[J].辽宁工程技术大学学报，2004（5）： 63-65.

[3]徐博宇.陕西移动软交换网络扩容设计研究与实施[D].上海：复旦大学，2008.

[4]殷智刚.河南移动软交换汇接局扩容方案的设计与实施[D].北京：北京邮电大学，2008.

[5]曾冲锋.软交换资源管理功能的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2006.

[6]梁斐茜.基于多协议的邮件内容快速获取分析系统研究[D].昆明：昆明理工大学，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，江苏无锡，硕士，讲师；研究方向：计算机网络及算法分析，计算机应用技术。