一种进程迁移方法、装置、计算设备以及存储介质

技术领域

本发明涉及互联网领域，具体涉及一种进程迁移方法、装置、计算设备以及存储介质。

背景技术

在多核SMP(对称多处理机)系统里，合理的任务调度是发挥多核系统潜力的重要前提。基于多核的调度，目前是在每个处理器上运行一个进程队列。并且，一个处于可执行状态的进程可以加入到其他运行队列上，来实现各个处理器之间的负载均衡，避免出现部分处理器忙碌，另一部分处理器空闲的情况。

目前的负载均衡实现，使用的是任务分层负载(task_h_load)，即考虑当前进程对当前处理器带来的负载贡献，根据任务分层负载的大小，来判断一个任务能否满足迁移的条件。但是，现有的进程迁移方法存在以下问题，在满负荷场景，会出现高负载进程由于一个后台低负载进程影响，发生跨处理器甚至跨内存节点迁移的现象，造成严重的缓存失效，进而影响高负载进程的正常性能。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的进程迁移方法、装置、计算设备以及存储介质。

根据本发明的一个方面，提供一种进程迁移方法，在计算设备中执行，所述方法包括：基于处理器中各进程的真实负载，将各进程划分为活跃进程或非活跃进程；判断活跃进程是否为处理器中的唯一活跃进程；若不是唯一活跃进程，则依序确定进程的任务分层负载；当进程的任务分层负载满足预设条件时，将进程迁移到其它处理器。

可选地，在根据本发明的进程迁移方法中，若不是唯一活跃进程，则依序确定进程的任务分层负载的步骤包括：轮询存储有处理器中各进程的链表，以获取各进程的加入顺序；按各进程从后往前的加入顺序，依次确定进程的任务分层负载。

可选地，在根据本发明的进程迁移方法中，在基于处理器中各进程的真实负载，将各进程划分为活跃进程或非活跃进程的步骤之后，还包括步骤：统计处理器中活跃进程的个数。

可选地，在根据本发明的进程迁移方法中，真实负载的计算步骤包括：分别获取各进程在处于工作状态下和处于非工作状态下的时间信息；基于时间信息，计算各进程的真实负载。

可选地，在根据本发明的进程迁移方法中，任务分层负载的计算步骤包括：获取进程在对应分组内的处理器个数；获取进程在对应分组内的进程负载；将进程负载与所述处理器的个数的比值，作为该进程的任务分层负载。

可选地，在根据本发明的进程迁移方法中，基于处理器中各进程的真实负载，将各进程划分为活跃进程或非活跃进程的步骤包括：若进程的真实负载大于预设的负载阈值，则确定该进程为活跃进程；否则，确定该进程为非活跃进程。

可选地，在根据本发明的进程迁移方法中，当进程的任务分层负载满足预设条件时，将进程迁移到其它处理器的步骤包括：判断进程的任务分层负载是否小于所述负载不均衡值的一半；若是，则将进程迁移到其他处理器。

根据本发明的又一个方面，提供了一种进程迁移装置，该装置包括：进程状态确定模块，适于基于处理器中各进程的真实负载，将各进程划分为活跃进程或非活跃进程；判断模块，适于判断活跃进程是否为处理器中的唯一活跃进程；进程任务分层负载确定模块，适于依序确定进程的任务分层负载；以及进程迁移模块，适于将进程迁移到其它处理器。

根据本发明的又一个方面，提供一种计算设备，包括：至少一个处理器；和存储有程序指令的存储器，其中，所述程序指令被配置为适于由所述至少一个处理器执行，所述程序指令包括用于执行上述方法的指令。

根据本发明的又一个方面，提供一种存储有程序指令的可读存储介质，当所述程序指令被计算设备读取并执行时，使得所述计算设备执行上述的方法。

根据本发明的方案，综合考虑了进程的任务真实负载以及任务分层负载的双重影响，当处理器上只有一个高真实负载的进程时，优先迁移新加入到该处理器上的低负载进程，避免迁移该高真实负载进程，进而保证了高负载进程的正常性能。

根据本发明的方案，在满线程用例场景下，减少了后台进程对主进程的影响，主要进程不会受后台影响而发生跨处理器甚至跨内存节点的进程迁移，此时高速缓冲存储器利用率最高，程序运行性能也最好。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了进程迁移的原理100示意图；

图2示出了现有技术中一种进程迁移方法200的流程图；

图3示出了根据本发明一个实施例的计算设备300的示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例的进程迁移方法400的流程图。

图5示出了根据本发明一个实施例的进程迁移装置500的结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

负载均衡里一个比较重要的部分，就是如何在处理器进程队列里选择合适的进程进行迁移。具体地，处理器进程队列的负载为进程队列上所有进程的负载之和，一个进程的负载与进程的实际运行时间有关，基本上连续运行时间越长，负载越高。因此负载均衡的目标就是尽可能的利用处理器算力资源，让每个进程能够得到充分的处理器时间。为了实现这个目标，需要从运行队列里进程比较多的、总负载比较大的忙碌处理器上，选择合适的进程(一般负载较小的进程容易满足迁移的条件)迁移到相对比较空闲的处理器上。

如图1所示，图1示出了进程迁移的原理100示意图，处理器0中运行的进程有进程1、进程2和进程3，处理器1中运行的进程有进程4。处理器0相较与处理1而言，属于忙碌处理器，此时，例如可以将处理器0中的进程3迁移至处理器1中，以此来实现系统的负载均衡。

图2示出现有技术中一种实现进程迁移方法200的流程图，在开始进程迁移流程后，首先按照顺序轮询忙碌处理器上的每个进程。然后判断进程的任务分层负载是否满足迁移要求。最后将满足迁移要求的进程从忙碌处理器上迁移至空闲处理器。该进程迁移方法使用的是任务分层负载，即考虑当前进程对当前处理器带来的负载贡献，根据任务分层负载的大小，来判断一个任务能否满足迁移的条件。

而任务分层负载在开启组调度的场景下，同一个组里运行的任务越多，由于一个任务组的权重在不主动调整时为默认值，因此平均到一个处理器上的任务权重小于标准值，导致任务的分层负载(task_h_load)＝任务负载/cpu个数，此时可能后台进程负载>＝工作进程负载。

在一个具体示例中，在开启组调度后，满线程运行指定程序。

进程1(持续运行的用户进程)：

位于任务组A内，组内一共10个进程，分布在10个处理器上；

进程负载task_load＝1000；

则进程的分层负载task_h_load＝1000/10＝100。

进程2(周期性运行的后台进程)：

位于任务组B内，组内一共1个进程，分布在1个处理器上；

进程负载task_load＝120；

则进程的分层负载task_h_load＝120/1＝120。

此时后台进程的分层负载>＝工作进程的分层负载，前述提到，一般负载较小的进程容易满足迁移的条件，并且，当一个处理器上多个任务都满足迁移的条件，那么按照任务加入运行队列的顺序进行迁移，优先迁移先加入运行队列的进程，所以一般持续运行的用户进程会被迁移走。在满负荷场景，会出现高负载进程由于一个后台低负载进程影响，发生跨处理器甚至跨内存节点迁移的现象，这会造成严重的缓存失效，进而影响高负载进程的正常性能。

为解决上述现有技术中存在的问题，提出本发明的技术方案。本发明的一个实施例提供了一种进程迁移方法，该进程迁移方法可以在计算设备中执行。具体地，图3示出了根据本发明一个实施例的计算设备300的结构图。如图3所示，在基本的配置302中，计算设备300典型地包括系统存储器306和一个或者多个处理器304。存储器总线308可以用于在处理器304和系统存储器306之间的通信。

取决于期望的配置，处理器304可以是任何类型的处理，包括但不限于：微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信息处理器(DSP)或者它们的任何组合。处理器304可以包括诸如一级高速缓存310和二级高速缓存312之类的一个或者多个级别的高速缓存、处理器核心314和寄存器316。示例的处理器核心314可以包括运算逻辑单元(ALU)、浮点数单元(FPU)、数字信号处理核心(DSP核心)或者它们的任何组合。示例的存储器控制器318可以与处理器304一起使用，或者在一些实现中，存储器控制器318可以是处理器304的一个内部部分。

取决于期望的配置，系统存储器306可以是任意类型的存储器，包括但不限于：易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪存等)或者它们的任何组合。计算设备中的物理内存通常指的是易失性存储器RAM，磁盘中的数据需要加载至物理内存中才能够被处理器304读取。系统存储器306可以包括操作系统320、一个或者多个应用322以及程序数据324。应用322实际上是多条程序指令，其用于指示处理器304执行相应的操作。在一些实施方式中，在一些实施方式中，应用322可以布置为在操作系统上由一个或多个处理器304利用程序数据324执行指令。操作系统320例如可以是Linux、Windows等，其包括用于处理基本系统服务以及执行依赖于硬件的任务的程序指令。应用322包括用于实现各种用户期望的功能的程序指令，应用322例如可以是浏览器、即时通讯软件、软件开发工具(例如集成开发环境IDE、编译器等)等，但不限于此。当应用322被安装到计算设备300中时，可以向操作系统320添加驱动模块。

在计算设备300启动运行时，处理器304会从存储器306中读取操作系统320的程序指令并执行。应用322运行在操作系统320之上，利用操作系统320以及底层硬件提供的接口来实现各种用户期望的功能。当用户启动应用322时，应用322会加载至存储器306中，处理器304从存储器306中读取并执行应用322的程序指令。

计算设备300还包括储存设备332，储存设备332包括可移除储存器336和不可移除储存器338，可移除储存器336和不可移除储存器338均与储存接口总线334连接。

计算设备300还可以包括有助于从各种接口设备(例如，输出设备342、外设接口344和通信设备346)到基本配置302经由总线/接口控制器330的通信的接口总线340。示例的输出设备342包括图形处理单元348和音频处理单元350。它们可以被配置为有助于经由一个或者多个A/V端口352与诸如显示器或者扬声器之类的各种外部设备进行通信。示例外设接口344可以包括串行接口控制器354和并行接口控制器356，它们可以被配置为有助于经由一个或者多个I/O端口358和诸如输入设备(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备)或者其他外设(例如打印机、扫描仪等)之类的外部设备进行通信。示例的通信设备346可以包括网络控制器360，其可以被布置为便于经由一个或者多个通信端口364与一个或者多个其他计算设备362通过网络通信链路的通信。

网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质通常可以体现为在诸如载波或者其他传输机制之类的调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块，并且可以包括任何信息递送介质。“调制数据信号”可以这样的信号，它的数据集中的一个或者多个或者它的改变可以在信号中编码信息的方式进行。作为非限制性的示例，通信介质可以包括诸如有线网络或者专线网络之类的有线介质，以及诸如声音、射频(RF)、微波、红外(IR)或者其它无线介质在内的各种无线介质。这里使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质二者。

计算设备300还包括与总线/接口控制器330相连的储存接口总线334。储存接口总线334与储存设备332相连，储存设备332适于进行数据存储。示例的储存设备332可以包括可移除储存器336(例如CD、DVD、U盘、可移动硬盘等)和不可移除储存器338(例如硬盘驱动器HDD等)。

在根据本发明的计算设备300中，应用322包括执行方法400的多条程序指令。

图4示出了根据本发明一个实施例的进程迁移方法400的流程图。方法400适于在计算设备(例如前述计算设备300)中执行。

如图4所示，方法400的目的是实现一种进程迁移方法，始于步骤S402，在步骤S402中，基于处理器中各进程的真实负载，将各进程划分为活跃进程或非活跃进程。

需要说明的是，根据本发明的实施方式，在该步骤S402执行之前，已然判断出此时计算设备中存在负载不均衡，需要将处理器上的进程进行迁移，对于负载不均衡的判断可基于前述内容或现有的负载均衡策略获知，在此不再赘述。

还需要说明的是，本实施例提供的进程迁移方法适用于各进程在处理器中满负荷运行或接近满负荷运行的场景，即处理器的占用率接近100％。

优选地，可通过以下步骤计算进程的真实负载。

步骤S422、分别获取各进程在处于工作状态下和处于非工作状态下的时间信息。

示例性地，进程运行时是间歇性的，运行一段时间后，处理器会停止运行该进程一段时间，转为运行其他进程，等其他进程处于停止运行时，接着处理器再运行该进程，进程处于工作状态下的时间即为该进程的运行时间。

在步骤S424中，基于时间信息，计算各进程的真实负载。

进程负载是多个运行时间的累加，而在先运行时间内的负载是需要衰减的，衰减系数与该进程处于非工作状态下的时间有关。

根据进程在每段运行区间内的时间与每段段运行区间的衰减系数计算得到真实负载，例如，在当前时间之前，该进程总共运行了3个时间区间，则该进程的真实负载＝(第一时间区间*第一衰减系数)+(第二时间区间*第二衰减系数)+(第三时间区间*第三衰减系数)。

在获得该进程的真实负载后与预设的负载阈值进行比较，当该进程的真实负载大于负载阈值时，则判断该进程为活跃进程，否则为非活跃进程。对于负载阈值的设定可由本领域技术人员进行设定或者根据计算设备的属性进行设定，本实施例对此不做限定。

在步骤S404中，判断活跃进程是否为处理器中的唯一活跃进程。在步骤S402中已经通过各进程的真实负载判断出该处理器中的各进程状态(活跃进程或非活跃进程)，可直接的判断还目标进程是否为该处理器中的唯一活跃进程。

需要说明的是，当该进程为处理器中的唯一活跃进程时，则直接跳过该进程，换言之，当该进程为处理器中的唯一进程，则放弃对该进程进行迁移。

当然，为方便判断处理器中活跃进程的数量，在执行步骤S404之前，可先统计处理器中活跃进程的个数。

在步骤S406中，若不是唯一活跃进程，则依序确定进程的任务分层负载。轮询确定该处理器上的每个进程的任务分层负载，从后加入运行队列的进程开始。

具体地，轮询存储有处理器中各进程的链表，以获取各进程的加入顺序；按各进程从后往前的加入顺序，依次确定进程的任务分层负载。

进程在加入进程队列后会放入指定链表的表头位置，因此从链表头开始轮询，就可以根据加入进程队列时间来轮询进程，也就是说进程的加入顺序通过轮询链表即可得知。

在一些实施例中，各进程的任务负载的计算步骤如下：获取进程在对应分组内的处理器个数；获取进程在对应分组内的进程负载；将进程负载与所述处理器的个数的比值，作为该进程的任务分层负载。

需要说明的是，该任务负载的计算步骤适用于分组内各进程在处理器上满负荷运行或接近满负荷运行的场景下。

在一个具体示例中，常规的任务分层负载的计算公式如下：

任务分层负载＝进程的真实负载*上级队列相对顶层负载/上级队列负载；

因此，任务分层负载/任务真实负载＝上级队列相对顶层负载/上级队列负载＝当前cpu组实体权重/1024＝当前进程负载/组内所有进程总负载；

所以当各个进程满负荷运行时，负载相同，当前进程负载/组内所有进程总负载近似为1/处理器的总数。

换言之，当分组中各进的在处理器上满负荷运行或者接近满负荷运行时，分组中各个进程负载相同，则各进程的任务分层负载＝进程负载/该进程在对应分组内的处理器个数。

在一个具体示例中，进程位于任务组0内，组内一共分布有5个处理器上，且任务组0内的各进程处于满负荷运行。该进程的负载＝10；则该进程的任务分层负载＝10/5＝2。

在步骤S408中，当进程的任务分层负载满足预设条件时，将进程迁移到其它处理器。

具体地，根据计算设备当前的负载值，计算负载不均衡值。判断进程的任务分层负载是否小于所述负载不均衡值的一半。若是，则将进程迁移到其他处理器。

需要说明的是，计算设备的负载值并不是一个固定值，其随着各进程的运行而发生变化，因此，负载不均衡值也时时发生变化。总而言之，任务分层负载越小，越容易满足迁移的条件。

图5示出了根据本发明一个实施例的进程迁移装置500的结构图。

如图5所示，装置500包括状态确定模块，适于基于处理器中各进程的真实负载，将各进程划分为活跃进程或非活跃进程；判断模块，适于判断活跃进程是否为处理器中的唯一活跃进程；任务分层负载确定模块，适于依序确定进程的任务分层负载；以及迁移模块，适于将进程迁移到其它处理器。

需要说明的是，本实施例提供的进程迁移装置的原理与工作流程与前述进程迁移方法相似，相关之处可参考上述进程迁移方法说明，在此不再赘述。

本实施例在负载均衡的任务迁出标准上，综合考虑了任务真实负载以及任务分层负载的双重影响，当处理器上只有一个高真实负载的进程时，优先迁移新加入到处理器上的低负载进程。在满线程用例场景下，减少了后台进程对主进程的影响，主要进程不会受后台影响而发生跨处理器甚至跨内存节点的进程迁移，此时高速缓冲存储器利用率最高，程序运行性能也最好。

这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如可移动硬盘、U盘、软盘、CD-ROM或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被所述机器执行时，所述机器变成实践本发明的设备。

在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本发明的方法。

以示例而非限制的方式，可读介质包括可读存储介质和通信介质。可读存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在可读介质的范围之内。

在此处所提供的说明书中，算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与本发明的示例一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的较佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。