發(fā)布時(shí)間：2018-01-03 02:19

  本文關(guān)鍵詞：基于緩存關(guān)聯(lián)的Xen虛擬機(jī)調(diào)度優(yōu)化　出處：《南京大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 多任務(wù)虛擬化 緩存效率 調(diào)度優(yōu)化 Xen

【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)處理速度和存儲(chǔ)容量持續(xù)不斷的更新和進(jìn)步,越來越多的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)、計(jì)算任務(wù)利用虛擬化技術(shù)共享硬件資源,基于半虛擬化技術(shù)的開源軟件Xen因支持多虛擬機(jī)同時(shí)隔離運(yùn)行以及良好的性能表現(xiàn)在服務(wù)器市場(chǎng)的應(yīng)用越來越廣。 Xen運(yùn)行的時(shí)候存在三個(gè)調(diào)度層次：Xen管理模塊中的虛擬機(jī)調(diào)度,虛擬機(jī)內(nèi)部的進(jìn)程調(diào)度和進(jìn)程內(nèi)部的線程調(diào)度。其中虛擬機(jī)調(diào)度層處于整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最底端,對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的性能有著最直接的影響。Xen當(dāng)前默認(rèn)調(diào)度算法通過給虛擬機(jī)分配credit來管理調(diào)度資源,按照其運(yùn)行時(shí)間扣除相應(yīng)的credit值。算法采取了先到先服務(wù)的簡(jiǎn)單策略,過分關(guān)注各虛擬機(jī)共享處理器資源的公平性,而忽視了I/O資源的調(diào)度,甚至在多種虛擬機(jī)場(chǎng)景中,各種任務(wù)相互干擾,既造成整個(gè)系統(tǒng)資源利用率下降,又使得各個(gè)虛擬機(jī)性能下降。 虛擬機(jī)上運(yùn)行的任務(wù)分為三類：計(jì)算密集型、帶寬密集型、延遲敏感型。計(jì)算密集型任務(wù)關(guān)注CPU資源的使用和調(diào)度切換頻率,而不在意短期內(nèi)的調(diào)度延遲；帶寬密集型任務(wù)關(guān)注I/O帶寬量；延遲敏感型任務(wù)運(yùn)行頻率低但要求響應(yīng)延遲時(shí)間小。同時(shí)帶寬密集型任務(wù)和延遲敏感型任務(wù)作為I/O型任務(wù)每次運(yùn)行時(shí)間短,對(duì)處理器和緩存開銷很小。基于此,本文提出了基于緩存關(guān)聯(lián)的虛擬機(jī)調(diào)度改進(jìn)算法,將所有虛擬機(jī)按剩余credit值大小排列在隊(duì)列中,并定義占據(jù)了當(dāng)前緩存的計(jì)算型虛擬機(jī)為緩存關(guān)聯(lián)虛擬機(jī),Xen每隔0.5ms從隊(duì)列中選擇credit值最大的I/O型虛擬機(jī)運(yùn)行,如果沒有I/O任務(wù),選擇緩存關(guān)聯(lián)虛擬機(jī)繼續(xù)運(yùn)行,重復(fù)這樣直至其credit消耗完后,重新選擇credit值最大的計(jì)算型虛擬機(jī)關(guān)聯(lián)緩存。這樣做可以最小化延遲敏感型任務(wù)的延遲和減少緩存切換開銷。當(dāng)所有的計(jì)算型虛擬機(jī)credit都消耗完后,統(tǒng)一再恢復(fù)至初始值。另外當(dāng)驅(qū)動(dòng)域在轉(zhuǎn)發(fā)I/O數(shù)據(jù)包時(shí),禁止被credit值大的I/O型虛擬機(jī)搶占,以減少切換的次數(shù),提高整體I/O性能。最后,本文設(shè)計(jì)了六種多任務(wù)場(chǎng)景,對(duì)緩存關(guān)聯(lián)調(diào)度算法和Xen已有的算法進(jìn)行測(cè)試對(duì)比分析,證明了以上思想的正確性和可行性。
[Abstract]:Along with the computer processing speed and storage capacity of the continuous renewal and progress, more and more network tasks, computing tasks using virtualization technology hardware resource sharing, based on semi virtualization technology Xen open-source software for supporting multiple virtual machines and isolation operation and good performance in the application server market more and more widely.
When running Xen there are three levels of scheduling: Xen virtual machine scheduling management module, the internal thread scheduling process scheduling and process within the virtual machine. The virtual machine scheduling layer at the bottom of the entire computer system, has a direct effect on.Xen through the current default scheduling algorithm to the virtual machine allocation credit the scheduling and management of resources for the performance of the whole system, according to the time deducted from the corresponding credit value. The algorithm adopts the first come first serve the simple strategy, too much attention to the fairness of the processor resource sharing of each virtual machine, while ignoring the I/O resource scheduling, even in a variety of virtual machines in the scene, a variety of tasks interfere with each other, both by using the system resources and the rate of decline, the virtual machine performance.
Running on the virtual machine tasks are divided into three types: intensive computing, bandwidth intensive, delay sensitive. Computing intensive tasks on scheduling and switching frequency of CPU resources, and don't worry about the short term scheduling delay; bandwidth intensive tasks on I/O bandwidth; Yan Chimin type task running low frequency but the response delay time. At the same time bandwidth intensive tasks and delay sensitive tasks as the I/O task each time a short operation time, little of the processor and the cache overhead. Based on this, this paper presents an improved algorithm for virtual machine scheduling based on cache associativity, all virtual machine according to residual credit values are arranged in the queue, and the definition of occupy the calculation of virtual machine for the current cache cache associated with the virtual machine, Xen every 0.5ms choose credit from the queue value type I/O virtual machine running the largest, if there is no I/O task, select the cache The virtual machine Association continue to repeat this until the credit was consumed, re select the credit value type virtual machine. The maximum associative cache can be done to minimize delay sensitive task delay and reduce cache switching overhead. When calculating all credit virtual machine are consumed, unified and then returned to its initial value. When driving in the domain of forwarding I/O packets, prohibited by credit value of I/O virtual machine to seize, to reduce the number of switches, to improve the overall performance of I/O. Finally, this paper designed six kinds of multi task scenarios of cache associated scheduling algorithm and Xen algorithms have been used for the test proves the feasibility and comparative analysis the correctness of the above ideas.

【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TP302

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4 張逢U，

本文編號(hào)：1371948