[发明专利]一种基于流量强度自适应的流媒体转发处理装置与方法

说明书

本发明公开了一种基于流量强度自适应的流媒体转发处理装置与方法，包括过滤型IO驱动模块、流量侦测模块、强度阈值管理模块、流媒体转发模块、半监督学习模块，根据用户设定的阈值进行中断与轮询机制切换，动态自适应IO流量强度，以达到处理器有效利用率的最优解，并结合半监督学习机制，对最优解进行调整和优化。本发明提供的一种基于流量强度自适应的流媒体转发处理装置与方法，支持同时利用有标记和无标记的样本进行学习，提高了样本适用的鲁棒性。样本数据中不是每一条样本记录都描述了在一定的IO流量强度下其处理器资源利用率参数。这是因为处理器利用率的获取相比IO数据包发生的频率有一定的滞后性。

技术领域

本发明涉及一种基于流量强度自适应的流媒体转发处理装置与方法，属于流媒体处理技术领域。

背景技术

随着流媒体技术的发展与应用的普及，流媒体转发处理服务（以下称转发服务）越来越占据突出位置。作为视频应用的核心，转发服务担负着音视频流媒体上行汇聚与下行分发的重要职责，是视频类应用的基础节点。因此，转发的处理效能已成为衡量视频应用的最重要指标之一。

传统的转发处理机制基于TCP/IP协议栈，无论是在X86/X64平台抑或在ARM平台，均采用中断（Interupt）机制处理，即收到一包或若干数据包后，网卡产生中断信号，并由网卡驱动软件送入处理器对应的中断引脚，处理器接收中断后调用对应的中断处理例程（ISR，Interrupt Service Routines）进行处理。ISR的主要职责是收发数据包，将网卡收到的包转移到转发软件的内存中，或将网卡发送数据包的结果回调给转发软件。由于中断的响应优先级别很高，因此中断处理的时间应该尽量缩短以免抢占处理器过久而影响其他线程的运行。现代操作系统往往将中断分为前半段和后半段，前半段保持较高优先级只做中断通知，后半段将优先级降为正常级别后再进行包的拷贝分发。图1描述了中断机制的实现原理。

但是，中断机制是“惊扰”型的，也就是需要把原先在处理器上运行的线程打断再切换到中断处理，中断处理完成后再次切换到原先的线程，这必然要求保存当前的运行现场（Context），以便在处理完中断以后“拨乱反正”。现代操作系统对于线程运行现场的保存是基于堆栈或寄存器的，切换开销巨大。当中断不频繁时其开销尚可以容忍；但当IO流量强度巨大中断频繁时，处理器相当大的资源都被切换占用了，导致算力有效利用率大大降低。图2描述了线程切换的处理步骤。

本发明针对上述问题提出了一种基于流量强度自适应的转发处理装置和方法。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于流量强度自适应的流媒体转发处理装置与方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于流量强度自适应的流媒体转发处理装置，包括：NDIS，还包括如下模块：

过滤型IO驱动模块：用于采用过滤型IO驱动，以轮询方式获取IO数据包，过滤型IO驱动挂钩在NDIS上，当选择过滤型IO驱动时，旁路掉NDIS上原有的中断型IO驱动。

流量侦测模块：用于挂钩在NDIS上，侦测网络上下行的流量，将流量强度数据以时序数据序列的形态存入时序数据库中，并向强度阈值管理模块和半监督学习模块上报。

强度阈值管理模块：用于设置流量强度阈值，记录对应流量强度阈值的CPU_io和CPU_switch，CPU_io表示IO的处理器时间片集合，CPU_switch表示线程切换时的处理器时间片集合，记录时序数据序列。

流媒体转发模块：用于根据初始流量强度阈值与时序数据序列之间关系，选择中断型IO驱动或过滤型IO驱动对流媒体数据进行上下行的转发和封装，负责与业务系统浏览客户端进行交互。