本文關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)環(huán)境下基于PMU的NUMA性能剖析方法及工具，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于NUMA(Non-Uniform Memory Access)架構(gòu)良好的可擴(kuò)展性和易編程性等優(yōu)點(diǎn),使得NUMA架構(gòu)平臺(tái)成為高性能計(jì)算乃至云計(jì)算的主要基礎(chǔ)設(shè)施,同時(shí)由于虛擬機(jī)的高度隔離性、易于讓用戶接受、支持不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序、低風(fēng)險(xiǎn)和易于維護(hù)等特性,使得虛擬機(jī)無(wú)論是在個(gè)人PC還是在商業(yè)服務(wù)器上都被使用得非常廣泛,NUMA架構(gòu)硬件設(shè)施結(jié)合虛擬機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為云計(jì)算中的一種核心的平臺(tái)環(huán)境。在非虛擬化環(huán)境下,有較多的性能剖析工具可以用于NUMA平臺(tái)的性能剖析,也有許多相關(guān)的性能剖析與優(yōu)化的研究成果,從現(xiàn)有的論文和報(bào)告中可以看出在虛擬機(jī)環(huán)境下仍然有許多對(duì)NUMA平臺(tái)優(yōu)化的工作可做,但由于在虛擬機(jī)環(huán)境下上層的客戶虛擬機(jī)無(wú)法感知底層的NUMA硬件架構(gòu)以及相應(yīng)的性能剖析工具的缺乏,導(dǎo)致在虛擬機(jī)環(huán)境下對(duì)NUMA平臺(tái)的性能剖析與優(yōu)化的研究工作相對(duì)較少,而且集中在虛擬機(jī)管理和vcpu調(diào)度上,缺乏從真實(shí)平臺(tái)的微架構(gòu)角度進(jìn)行性能剖析和優(yōu)化。本文旨在提取和歸納NUMA平臺(tái)的性能因素,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種能適應(yīng)于虛擬機(jī)環(huán)境下的NUMA平臺(tái)性能剖析工具,使用此工具,從NUMA平臺(tái)微架構(gòu)的角度提出一種能檢測(cè)和評(píng)估虛擬機(jī)環(huán)境下NUMA平臺(tái)各節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)這些性能瓶頸因素的方法,以指導(dǎo)在虛擬機(jī)環(huán)境下從vcpu調(diào)度方面對(duì)NUMA平臺(tái)進(jìn)行性能優(yōu)化。本文首先以Intel westmere微架構(gòu)為例研究NUMA平臺(tái)的微架構(gòu)及其訪存數(shù)據(jù)流特點(diǎn),提取和總結(jié)影響NUMA架構(gòu)性能的主要因素,包括傳統(tǒng)的NUMA性能瓶頸因素(訪存局部性因素,最后一級(jí)cache競(jìng)爭(zhēng)因素,cache數(shù)據(jù)共享問(wèn)題和內(nèi)存帶寬競(jìng)爭(zhēng)因素)以及本文新提出的GQ緩沖隊(duì)列的競(jìng)爭(zhēng)因素,并且設(shè)計(jì)一個(gè)基準(zhǔn)程序,通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)這五個(gè)主要性能因素進(jìn)行驗(yàn)證和分析說(shuō)明。接著,在了解了NUMA平臺(tái)微架構(gòu)和NUMA平臺(tái)性能瓶頸問(wèn)題的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于處理器內(nèi)部性能監(jiān)控單元(PMU)的適應(yīng)于虛擬機(jī)環(huán)境下對(duì)NUMA平臺(tái)進(jìn)行性能剖析的工具(暫命名為VMMprof)。從公開(kāi)文獻(xiàn)看,VMMprof是首個(gè)在xen虛擬機(jī)上完善支持NUMA Uncore部分的性能剖析的工具,并且VMMprof靈活的支持用戶自定義的剖析模式,支持多用戶同時(shí)進(jìn)行不同的性能事件剖析,支持通過(guò)遠(yuǎn)程進(jìn)行性能剖析,而且擁有良好的圖形操作界面。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)該工具的進(jìn)行了正確性驗(yàn)證。最后結(jié)合前面分析得到的NUMA架構(gòu)的主要性能瓶頸因素,利用VMMprof工具,提出一種虛擬機(jī)環(huán)境下NUMA平臺(tái)各節(jié)點(diǎn)的性能瓶頸因素的檢測(cè)和評(píng)估方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)此方法能正確的發(fā)現(xiàn)和評(píng)估虛擬機(jī)環(huán)境下底層硬件NUMA平臺(tái)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的性能瓶頸問(wèn)題,根據(jù)上述分析,我們又從vcpu調(diào)度的角度對(duì)虛擬機(jī)環(huán)境下各個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的這些性能瓶頸問(wèn)題提出了基本的優(yōu)化思路。
【關(guān)鍵詞】：NUMA PMU 虛擬機(jī) 性能剖析
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP302
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究意義11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章NUMA性能因素分析17-29
• 2.1 NUMA架構(gòu)17-19
• 2.2 NUMA訪存通路19-21
• 2.3 NUMA性能因素的提取與驗(yàn)證21-27
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與基準(zhǔn)程序22-24
• 2.3.2 測(cè)試方法24-25
• 2.3.3 驗(yàn)證與分析25-27
• 2.4 小結(jié)27-29
• 第三章VMMprof的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)29-43
• 3.1 虛擬機(jī)29-30
• 3.2 性能監(jiān)控單元(PMU)30-32
• 3.3 總體設(shè)計(jì)32-33
• 3.4 詳細(xì)設(shè)計(jì)33-37
• 3.4.1 hypercall層設(shè)計(jì)33-34
• 3.4.2 PMU操作功能接口層設(shè)計(jì)34
• 3.4.3 服務(wù)端設(shè)計(jì)34-35
• 3.4.4 客戶端設(shè)計(jì)35-37
• 3.5 VMMprof測(cè)試37-42
• 3.5.1 核內(nèi)部分的性能剖析37-39
• 3.5.2 Uncore部分性能剖析39-42
• 3.6 小結(jié)42-43
• 第四章VM中NUMA性能瓶頸剖析43-58
• 4.1 VM中NUMA布局綁定43-45
• 4.2 性能瓶頸剖析方法與驗(yàn)證45-56
• 4.2.1 訪存局部性46-48
• 4.2.2 GQ緩沖隊(duì)列競(jìng)爭(zhēng)48-49
• 4.2.3 LLC競(jìng)爭(zhēng)49-52
• 4.2.4 Sharing overhead52-54
• 4.2.5 IMC帶寬競(jìng)爭(zhēng)54-56
• 4.4 優(yōu)化思路56
• 4.5 小結(jié)56-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 論文總結(jié)58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果65-66

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 孫琳琳;侯秀萍;朱波;孫士明;高燦;;基于多線程歸并排序算法設(shè)計(jì)[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2015年01期

2 王文義;冉曉龍;;關(guān)于多核系統(tǒng)并行程序效率的編程因素及其研究[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2015年08期

3 唐龍;何冰;張武;;MPI+OpenMP混合編程在三維電磁輻射計(jì)算中的應(yīng)用[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);2014年08期

4 詹治海;;基于混合并行模型的熱傳導(dǎo)問(wèn)題研究及測(cè)試[J];電子測(cè)試;2015年05期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 張向洪;高超聲速流場(chǎng)電磁干擾數(shù)值模擬研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

2 王希忠;基于MPI的分段線性混沌映射加密算法的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2014年

3 林天軍;二維/三維非結(jié)構(gòu)化動(dòng)態(tài)混合網(wǎng)格變形方法研究[D];大連理工大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 李滋田;基于OpenMP的多核多線程負(fù)載均衡調(diào)度策略研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2014年

2 朱長(zhǎng)皓;基于框圖模型的自動(dòng)生成并行代碼的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

3 王雅娟;腔內(nèi)電阻抗成像正問(wèn)題邊界元法求解的并行計(jì)算研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

4 施偉;GPP平臺(tái)無(wú)線信號(hào)通用多線程并行處理技術(shù)[D];北京郵電大學(xué);2014年

5 李瑩;基于共享存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的并行化技術(shù)及其優(yōu)化問(wèn)題的研究[D];中國(guó)石油大學(xué)（華東）;2013年

  本文關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)環(huán)境下基于PMU的NUMA性能剖析方法及工具，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：269760