本文關(guān)鍵詞： 虛擬化 混合負(fù)載 反饋控制 服務(wù)等級協(xié)議 資源調(diào)度　出處：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：目前工業(yè)界,由多核CPU和擁有大量核數(shù)的GPU組成的系統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)成為云計算中處理混合負(fù)載的強(qiáng)有力的平臺。然而多個虛擬機(jī)之間共享CPU和GPU資源依然存在亟待解決的難題。有效的GPU資源調(diào)度策略的缺乏造成GPU密集型負(fù)載的性能混亂和GPU資源的浪費(fèi)。其次負(fù)載的異構(gòu)性使CPU密集型的負(fù)載占用大量的CPU和IO資源,這會影響GPU密集型負(fù)載的性能。如果對每一個負(fù)載定義各自的服務(wù)等級協(xié)議(Service Level Agreement,簡稱SLA),那么在混合負(fù)載情況下它們的SLA是很難被保證的。最后,由于云計算數(shù)據(jù)中心需要和用戶維持大量的網(wǎng)絡(luò)連接,而有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源成為影響用戶體驗(yàn)的重要瓶頸。針對上述三個問題,本文提出了一種基于虛擬化的分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這是一個能夠高效合理地處理GPU與CPU混合資源調(diào)度的輕量級框架。該框架由兩部分組成,其中第一部分運(yùn)行在單個物理節(jié)點(diǎn)中并負(fù)責(zé)GPU、CPU和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源調(diào)度。它采用微軟的鉤(Hook)技術(shù),通過攔截相關(guān)的應(yīng)用程序編程接口(Application Programming Interface)對虛擬機(jī)內(nèi)應(yīng)用程序申請的資源進(jìn)行調(diào)度,全過程不對客戶操作系統(tǒng)、宿主操作系統(tǒng)、底層驅(qū)動程序以及負(fù)載程序進(jìn)行任何修改。框架的第二部分是由獨(dú)立的主控機(jī)器(master)運(yùn)行,接受外來的用戶請求并自動做出仲裁,向受控機(jī)器(slave)發(fā)出響應(yīng)指令,最終該受控機(jī)器會自動啟動新的虛擬機(jī)和用戶建立起網(wǎng)絡(luò)連接,響應(yīng)用戶請求。本框架集成了若干資源調(diào)度策略,即兩個CPU資源調(diào)度算法和兩個網(wǎng)絡(luò)帶寬資源調(diào)度算法。它們分別是開環(huán)控制調(diào)度策略、自適應(yīng)控制調(diào)度策略、基于公平的資源調(diào)度策略、基于共享的資源調(diào)度策略。前兩者針對CPU資源的調(diào)度,后兩者針對網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的調(diào)度。調(diào)度策略在實(shí)現(xiàn)中引入了自動控制技術(shù),增強(qiáng)了負(fù)載運(yùn)行時性能的穩(wěn)定性和健壯性,有效控制混合負(fù)載的QoS水平。最后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,本文所提出的框架適用于實(shí)際混合負(fù)載計算場景。主控機(jī)器有效地控制受控機(jī)器響應(yīng)用戶請求�？蚣芗傻馁Y源調(diào)度策略能有效地在運(yùn)行多個GPU和CPU密集型負(fù)載的服務(wù)器上進(jìn)行混合資源的調(diào)度,其性能符合設(shè)計目標(biāo)。
[Abstract]:At present, industry. The system architecture composed of multi-core CPU and GPU with a large number of cores has become a powerful platform for handling mixed loads in cloud computing. However, the sharing of CPU and GPU resources among multiple virtual machines still exists. The lack of effective GPU resource scheduling strategy leads to the confusion of GPU intensive load performance and the waste of GPU resources. Secondly, the heterogeneity of the load makes CPU intensive load occupy a lot. For CPU and IO resources. This affects the performance of GPU intensive loads, if you define a service Level agreement for each load. In the case of mixed load, their SLA is difficult to guarantee. Finally, because the cloud computing data center needs to maintain a large number of network connections with users. Limited network bandwidth resources have become an important bottleneck to affect the user experience. In view of the above three problems, this paper proposes a distributed topology based on virtualization. This is a lightweight framework that can efficiently and reasonably handle the scheduling of GPU and CPU mixed resources. The framework consists of two parts, the first part of which runs in a single physical node and is responsible for GPU. CPU and network bandwidth resource scheduling. It uses Microsoft Hook technology. The application Programming interface is used to schedule the resources requested by the application in the virtual machine by intercepting the related application programming interface. The entire process does not make any changes to the client operating system, the host operating system, the underlying driver, and the load program. The second part of the framework is run by an independent master machine. Accept requests from outside users and automatically arbitrate and issue response instructions to the controlled machine, which will automatically start the new virtual machine and establish a network connection with the user. In response to user requests, this framework integrates several resource scheduling strategies, namely, two CPU resource scheduling algorithms and two network bandwidth resource scheduling algorithms, which are open-loop control scheduling strategies. Adaptive control scheduling strategy, based on fair resource scheduling strategy, based on shared resource scheduling strategy. The first two for CPU resources scheduling. The latter two are aimed at the scheduling of network bandwidth resources. The scheduling strategy introduces automatic control technology to enhance the stability and robustness of load runtime performance. Effectively control the QoS level of the mixed load. The framework proposed in this paper is suitable for the actual mixed load computing scenario. The master control machine can effectively control the controlled machine to respond to user requests. The integrated resource scheduling strategy of the framework can effectively run multiple GPU and CPU dense. Scheduling of mixed resources on a server with a centralized load. Its performance conforms to the design goal.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41;TP332

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本文編號：1483681