發(fā)布時間：2017-03-18 12:01

  本文關(guān)鍵詞：基于混合存儲的嵌入式系統(tǒng)虛擬機調(diào)度算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：嵌入式智能終端軟硬件的發(fā)展為虛擬化技術(shù)提供了新的發(fā)展平臺——嵌入式終端虛擬化(Mobile Virtualization)。嵌入式終端虛擬化技術(shù)不僅可以節(jié)省軟硬件成本,縮短軟件開發(fā)周期,還可以增強嵌入式智能終端安全性和可靠性。然而,虛擬化環(huán)境中多個虛擬機共享資源,為實時調(diào)度等問題帶來挑戰(zhàn),并且為嵌入式設(shè)備內(nèi)存等硬件資源等提出更高要求。非易失性存儲器(NVRAM)不僅可以擴展系統(tǒng)內(nèi)存,增強系統(tǒng)非易失性,還可以解決傳統(tǒng)動態(tài)隨機存儲(DRAM)技術(shù)存在的擴展性和能耗等缺陷。然而,非易失性存儲器也存在讀寫性能不對稱、寫延遲長、壽命有限和寫能耗高等缺陷,進(jìn)一步提升了嵌入式虛擬系統(tǒng)實時調(diào)度的難度。為此,本文在基于KVM虛擬化技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)中,針對資源受限問題,采用NVRAM/DRAM混合存儲器作為嵌入式設(shè)備內(nèi)存,提出混合存儲下的虛擬機任務(wù)內(nèi)存分配算法;根據(jù)嵌入式終端用戶使用特點,提出非公平的嵌入式系統(tǒng)虛擬機調(diào)度優(yōu)化算法;并通過實驗證明以上兩個算法的有效性。本文具體工作如下:第一,虛擬化環(huán)境中多個虛擬機的存在增加了對內(nèi)存的讀寫與更新次數(shù)。非易失性存儲器過多的寫操作,不僅對存儲器本身造成磨損,同時也為系統(tǒng)性能帶來一定負(fù)面影響。為此,根據(jù)非易失性存儲器與DRAM存儲器優(yōu)缺點以及虛擬機任務(wù)的讀寫性能,本文提出混合存儲下的虛擬機任務(wù)內(nèi)存分配算法,通過合理分配任務(wù)到不同內(nèi)存上運行,從而達(dá)到降低系統(tǒng)能耗,延長非易失性存儲器壽命,并增加硬件利用率等目的。第二,虛擬化環(huán)境中虛擬機個數(shù)增加和非易失性存儲器寫延遲為虛擬機實時調(diào)度問題帶來挑戰(zhàn)。為此,根據(jù)嵌入式設(shè)備用戶使用習(xí)慣,本文提出非公平的嵌入式系統(tǒng)虛擬機調(diào)度算法,通過提升前臺虛擬機優(yōu)先級以及改善虛擬機CPU映射方法,達(dá)到有效分配處理器時間,保證實時任務(wù)調(diào)度,提升用戶體驗等目的。最后,本文在Linux系統(tǒng)中搭建KVM嵌入式系統(tǒng)仿真實驗平臺,驗證本文提出算法的有效性。實驗結(jié)果表明,本文提出的算法可以將虛擬機內(nèi)的任務(wù)合理分配到不同內(nèi)存中執(zhí)行,有效利用兩種存儲器優(yōu)缺點。在系統(tǒng)性能方面,相比傳統(tǒng)虛擬化技術(shù),本文算法實現(xiàn)虛擬機任務(wù)完成時間提升至少10%,同時任務(wù)完成率接近100%。
【關(guān)鍵詞】：嵌入式終端 虛擬化 非易失性存儲器 混合內(nèi)存 KVM虛擬化
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP333;TP302
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容12
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)12-14
• 2 背景技術(shù)分析14-23
• 2.1 虛擬化技術(shù)簡介14-15
• 2.2 嵌入式終端虛擬化技術(shù)15-19
• 2.2.1 嵌入式終端虛擬化技術(shù)實現(xiàn)方式16-17
• 2.2.2 嵌入式終端虛擬化技術(shù)的挑戰(zhàn)17-19
• 2.3 NVRAM/DRAM混合內(nèi)存19-21
• 2.4 實時系統(tǒng)調(diào)度算法21-22
• 2.4.1 時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法21
• 2.4.2 靜態(tài)優(yōu)先級調(diào)度算法21-22
• 2.4.3 動態(tài)優(yōu)先級調(diào)度算法22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 KVM移動虛擬化平臺構(gòu)建與研究23-28
• 3.1 KVM虛擬機的構(gòu)建23-24
• 3.2 KVM處理器虛擬化24-25
• 3.3 KVM內(nèi)存虛擬化25-26
• 3.4 KVM I/O虛擬化26
• 3.5 KVM虛擬機調(diào)度方式26-27
• 3.6 本章小結(jié)27-28
• 4 基于混合存儲的嵌入式虛擬機調(diào)度算法28-40
• 4.1 基于混合存儲的嵌入式虛擬化架構(gòu)28-30
• 4.2 混合存儲下虛擬機任務(wù)內(nèi)存分配算法30-31
• 4.3 嵌入式系統(tǒng)虛擬機調(diào)度算法31-33
• 4.4 算法理論分析33-38
• 4.5 本章小結(jié)38-40
• 5 系統(tǒng)開發(fā)與測試40-52
• 5.1 測試環(huán)境40-43
• 5.2 測試結(jié)果及分析43-50
• 5.2.1 非易失性存儲器寫操作次數(shù)43-45
• 5.2.2 任務(wù)完成時間45-48
• 5.2.3 任務(wù)完成率48-50
• 5.3 本章小結(jié)50-52
• 6 總結(jié)與展望52-54
• 6.1 本文總結(jié)52-53
• 6.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-61
• 附錄61
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間內(nèi)發(fā)表的論文目錄61
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間內(nèi)參加的科研項目61
• C. 作者在攻讀學(xué)位期間內(nèi)申請的專利61

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