【摘要】：近幾年,隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展,尤其是CPU產(chǎn)商對(duì)虛擬化技術(shù)提供了越來越多的硬件支持,為嵌入式虛擬化技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?嵌入式虛擬化技術(shù)主要應(yīng)用在移動(dòng)通信和工業(yè)控制上?以工業(yè)控制為例,各種工業(yè)控制設(shè)備上運(yùn)行的操作系統(tǒng)都有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性需求?過去的一個(gè)大的系統(tǒng)多由多個(gè)實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)組合完成,每個(gè)子系統(tǒng)都運(yùn)行在獨(dú)立的硬件平臺(tái)之上?在該領(lǐng)域引入嵌入式虛擬化技術(shù),可以將過去的多個(gè)實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)有效整合并運(yùn)行在同一個(gè)多核計(jì)算芯片上,在不降低性能?不影響實(shí)時(shí)反應(yīng)時(shí)間的同時(shí),減少了設(shè)備的開銷與維護(hù)成本;多個(gè)子系統(tǒng)可以并行獨(dú)立而不互相干涉的,繼而又保證了各個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性?可靠性?安全性?同時(shí),一個(gè)普通的商用操作系統(tǒng),如Windows XP或者Linux也可以同時(shí)運(yùn)行在該芯片上,從而可以提供一個(gè)友好的人機(jī)界面? 多系統(tǒng)并行運(yùn)行是虛擬化的特性之一;多個(gè)專用的虛擬機(jī)“同時(shí)”運(yùn)行在同一個(gè)物理機(jī)器上,因此虛擬機(jī)平臺(tái)需要在一段固定的時(shí)間周期內(nèi),將這個(gè)時(shí)間段的各個(gè)CPU時(shí)間片合理有效的分配給各個(gè)虛擬機(jī),而這個(gè)分配時(shí)間片的算法即為虛擬機(jī)調(diào)度算法? 目前比較流行的虛擬機(jī)平臺(tái)有VMWare,Virtual PC,KVM,Xen等;但這些平臺(tái)在虛擬機(jī)調(diào)度算法上都不能很好的支持實(shí)時(shí)虛擬機(jī)?其中本文的研究平臺(tái)Xen的Credit調(diào)度算法秉承公平效率的分享CPU時(shí)間片的原則進(jìn)行虛擬機(jī)調(diào)度,并將不同的虛擬機(jī)根據(jù)Credit值分成三個(gè)優(yōu)先級(jí):under,over,idle,允許虛擬機(jī)處在三個(gè)狀態(tài):boost,running,block?該調(diào)度算法能夠保證各個(gè)虛擬機(jī)公平得分享CPU,但對(duì)實(shí)時(shí)虛擬機(jī)的實(shí)時(shí)性的保證有所欠缺? 本文在深入研究分析Credit調(diào)度算法的基礎(chǔ)上,提出了改進(jìn)后的非對(duì)稱實(shí)時(shí)調(diào)度算法?在全虛擬化環(huán)境下,該調(diào)度算法具有實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)友好性?事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制與多實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡特性?有效降低Xen平臺(tái)上實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)事件響應(yīng)延遲,提高實(shí)時(shí)性?同時(shí)在多個(gè)物理CPU上動(dòng)態(tài)平衡實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)負(fù)載,消除實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)之間因重復(fù)搶占帶來的實(shí)時(shí)性抖動(dòng)?通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,最終為Xen虛擬機(jī)平臺(tái)提供有效的實(shí)時(shí)虛擬機(jī)支持特性?
【圖文】：

圖4-1 Credit算法參數(shù)Weight對(duì)實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)性能影響Figure 4-1 The influence of Weight value to Real-time Guest的橫軸表示該實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)的Weight值，縱軸表示在總共30萬次遲中滿足低于20微秒的響應(yīng)所占比例，在256的Weight值情況下，機(jī)的其滿足要求的事件響應(yīng)延遲比例為72.10% 從圖中可以看出加并不能有效降低實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)對(duì)事件的響應(yīng) 同時(shí)通過Wei虛擬機(jī)的事件響應(yīng)延遲直方圖(如圖4-2)，可以發(fā)現(xiàn)其波動(dòng)明顯，事布范圍較大，亦即表示該實(shí)時(shí)虛擬機(jī)的實(shí)時(shí)性能不穩(wěn)定

戶虛擬機(jī)的其滿足要求的事件響應(yīng)延遲比例為72.10% 從圖中可以看出，Weight值的增加并不能有效降低實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)對(duì)事件的響應(yīng) 同時(shí)通過Weight為256的實(shí)時(shí)虛擬機(jī)的事件響應(yīng)延遲直方圖(如圖4-2)，可以發(fā)現(xiàn)其波動(dòng)明顯，，事件響應(yīng)延遲分布范圍較大，亦即表示該實(shí)時(shí)虛擬機(jī)的實(shí)時(shí)性能不穩(wěn)定 圖4-2 實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)事件響應(yīng)延遲直方分布圖Figure 4-2 Real-time Guest’s Kernel Latency Histogram綜上可以得出，Credit調(diào)度算法不能保證實(shí)時(shí)性，并且響應(yīng)延遲普遍較長且波動(dòng)明顯 這對(duì)實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)而言是不可容忍的
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP332

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本文編號(hào)：2684178