[发明专利]集中式轮询服务

说明书

技术领域

本发明一般地涉及客户端-服务器系统，更具体而言，涉及用于VoIP 和协作系统的套接字处理问题。

背景技术

当前，VoIP和协作系统使用标准商业操作系统(例如VxWorks)来 实现规模经济效益。VxWorks是一种单进程操作系统(其来源于UNIX系 统的通用BSD4.3)，其中所有并发线程(或任务)共享一个全局存储空 间。最初，假设每个UNIX进程具有少量(例如64个)文件描述符(也 称之为套接字)，但是VxWorks将其扩展到一个更大集合(例如2048 个)。

标准商业操作系统提供有套接字处理设施，该套接字处理设施的设计 基于对VoIP和协作系统而言不再有效的假设。例如，VxWorks利用轮询 系统(polling system)，该轮询系统在扩展使用相对较少套接字的情况下 达到其最高效率，而VoIP系统通常具有大量外围设备，其中每个外围设 备都需要被提供以套接字服务，即使在重负载条件下，这些套接字服务也 会导致相对较轻的套接字使用。

通常，利用工业标准(即BSD4.3可兼容的)套接字服务(例如 “select(选择)”或“poll(轮询)”)来对大量套接字执行I/O复用。 但是，标准套接字服务的使用导致高计算开销和极差的可扩展性。具体而 言，在每个轮询任务上，操作系统(OS)内核必须搜索很多套接字才能找 到具有活动事件的相对较少的套接字，并且其一次必须针对活动的若干应 用中的每一个这样做。

一般而言，存在三种用于套接字I/O复用的基本模型或方法。第一方 法是针对每个TCP连接产生一个任务(即线程)，其中每个任务处理一个 套接字I/O。但是，该方法只对小而简单的系统有效。其无法被应用到处 理大量套接字的系统，因为其在系统中导致创建大量任务，从而导致高存 储器成本和过度系统处理开销。

第二方法是使用单个任务控制(即复用)一组套接字。该任务连续进 行带有预定非零超时(timeout)值的select调用(即select())，该预定非 零超时值允许select()调用等待，直到I/O事件在等待时间期满之前到达任 意给定套接字。

第三方法(这里称之为“轮询模型”)类似于第二方法，异常之处在 于其周期性地轮询套接字集合，其中每次poll调用(即poll())立即返 回。通过轮询套接字，与第二方法相比，可以通过不太频繁地进行系统调 用以及利用每次调用收集更多I/O就绪套接字事件来减小计算开销。但 是，“轮询模型”方法的一个问题在于其对I/O事件引入了响应延迟。

应该注意，VxWorks不支持poll()。但是，本领域技术人员将意识 到，具有零超时值的“select”调用在逻辑上等同于poll()。select和poll理 论上具有相同的计算复杂性(但是在某些操作系统中，poll可能比select 具有少量改进因素)。由于所有这些系统都需要顺序检查N个套接字的列 表，因此为了方便起见，本说明书可互换使用术语“select”和“poll”。

启发式方法(heuristic method)已被用于找到针对特定系统的轮询间 隔或轮询窗(PW)的最佳值。通常，PW与一组系统属性相关，例如：所 支持的IP电话的最大数目；最大流量吞吐量(每小时调用，Calls-Per- Hour)；最小I/O延迟等等。

N的增大导致PW的增大。但是，增大的N还与增大的流量需求相关 联，增大的流量需求进而需要更小的PW。减小PW值将增大流量吞吐量 (或减小I/O延迟)；但是将增大CPU消耗。对于具有有限CPU资源的 给定系统，PW的选择是在可接受的范围内用于控制I/O复用开销的系统 属性的折衷。