【摘要】：近年來(lái),計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)相對(duì)于落后軟件計(jì)算模式的快速發(fā)展、大量信息資源的可控管理、服務(wù)器整合的需求,以及最近云計(jì)算模式的推出,使得虛擬化技術(shù)成為近來(lái)研究熱點(diǎn)之一。虛擬化技術(shù)主要是通過(guò)軟硬件技術(shù)方式,將底層的計(jì)算資源或者化分為多個(gè)運(yùn)行環(huán)境,或者整合成單個(gè)運(yùn)行環(huán)境,從而滿足對(duì)各種應(yīng)用的要求。虛擬化技術(shù)在很多重要領(lǐng)域都具有很高的實(shí)用價(jià)值,如集成服務(wù),內(nèi)核的開(kāi)發(fā),內(nèi)核的調(diào)試,安全計(jì)算,多系統(tǒng)并行計(jì)算,系統(tǒng)遷移等。另外,Intel、AMD等公司的硬件輔助虛擬化技術(shù)彌補(bǔ)了軟件虛擬化技術(shù)性能降低較大的缺陷,進(jìn)一步促進(jìn)了虛擬化技術(shù)的發(fā)展。 多核技術(shù)的出現(xiàn)給虛擬化技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。多核處理器的存在,虛擬化的實(shí)現(xiàn)方式將更會(huì)變得相對(duì)容易,因?yàn)槊總�(gè)內(nèi)核都可以運(yùn)行不同的進(jìn)程。然而虛擬化不僅僅是每個(gè)內(nèi)核一個(gè)虛擬服務(wù)器,而是每個(gè)內(nèi)核可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)。多核虛擬化技術(shù)的集中化計(jì)算、動(dòng)態(tài)分配資源、充分利用系統(tǒng)資源等等優(yōu)勢(shì),都可以讓企業(yè)和普通用戶用較少的硬件來(lái)完成較多的工作,并且獲得更優(yōu)的性能。 本文就是結(jié)合多核思想進(jìn)一步優(yōu)化虛擬化技術(shù),針對(duì)這一問(wèn)題,具體的研究工作如下: 1.分別定性和定量分析了動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)的各個(gè)執(zhí)行開(kāi)銷,根據(jù)分析結(jié)果,利用多核技術(shù)將翻譯部分、執(zhí)行部分和優(yōu)化部分分別線程化。另外,本文提出了基于動(dòng)態(tài)工作集變遷的Code Cache替換策略,同前人研究相比,該策略更加符合程序的行為,反映了程序的局部性特性。 2.提出了基于翻譯、執(zhí)行部分與優(yōu)化部分的多線程版本的動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)(MTCrossBit)。在該系統(tǒng)中,引入新的超級(jí)塊生成線程(優(yōu)化線程),并利用多核處理器的優(yōu)勢(shì)和多線程執(zhí)行的優(yōu)點(diǎn)獲得性能加速。為了解決線程間通信問(wèn)題,提出了一種無(wú)鎖機(jī)制的通信機(jī)制(ASLC),避免了加解鎖算法的控制,防止出現(xiàn)盲等待現(xiàn)象;還提出了各線程間私有Code Cache的策略,防止了各線程間彼此污染Code Cache,達(dá)到多線程系統(tǒng)的高度并行性。 3.提出了基于翻譯、優(yōu)化部分與執(zhí)行部分的多線程的動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)(MTEE CrossBit)。在該系統(tǒng)中,根據(jù)執(zhí)行部分需求,將翻譯部分和超級(jí)塊優(yōu)化部分線程化,增加翻譯線程,實(shí)現(xiàn)并行翻譯,這個(gè)過(guò)程中避免了傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)中的翻譯與執(zhí)行部分的上下文切換操作。同樣地,為了合理地協(xié)調(diào)各線程間的工作,本論文提出了BranchTree模塊,它不僅可以管理多線程的并行翻譯操作,而且可以協(xié)調(diào)完成執(zhí)行線程與優(yōu)化線程的工作。 4.提出了基于KVM的嵌入式虛擬化系統(tǒng)的兩種軟件調(diào)優(yōu)方法。在嵌入式虛擬化系統(tǒng)中,為了減小GP客戶系統(tǒng)對(duì)RT客戶系統(tǒng)的影響,本論文提出一種提升實(shí)時(shí)任務(wù)優(yōu)先級(jí)的調(diào)度策略,它大大減小了GP任務(wù)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能的影響;接著,本論文提出一種利用多核技術(shù)的專有核綁定的調(diào)優(yōu)策略,在該策略中,一些可操作的中斷命令以及GP任務(wù)都通過(guò)硬親和力技術(shù)綁定到一個(gè)專有核上,而實(shí)時(shí)任務(wù)被分配到另外一個(gè)核心上,這樣可以避免其他任務(wù)對(duì)RT任務(wù)的影響。 5.提出了基于KVM的嵌入式虛擬化系統(tǒng)的兩種硬Cache調(diào)優(yōu)方法。本論文結(jié)合頁(yè)表預(yù)取技術(shù)、Cache架構(gòu)以及Page coloring思想分別提出了基于硬Cache的預(yù)取策略和劃分策略。同前人研究工作相比,本論文的工作是在真實(shí)物理環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的,而不是傳統(tǒng)的仿真下模擬實(shí)現(xiàn);另外,本論文不是單純的關(guān)注系統(tǒng)本身的吞吐量的大小,而是在注重實(shí)時(shí)性能的情況下,兼顧了系統(tǒng)的吞吐量。這種實(shí)現(xiàn)方式更加貼近實(shí)際生活結(jié)合。
【圖文】：

圖 1-1 不同抽象層次的虛擬化-1 Virtualization in different abstra是指有硬件支持的虛擬化技為多個(gè)獨(dú)立的與實(shí)際硬件有著上可以分別運(yùn)行不同的操作系臺(tái)。硬件級(jí)虛擬化又被稱為系由虛擬機(jī)管理器實(shí)現(xiàn)對(duì)物理主同時(shí)運(yùn)行獨(dú)立的操作系統(tǒng)，，各表現(xiàn)在客戶機(jī)和宿主機(jī)之間虛擬化。目前 Intel 和 AMDirtualization Technology (VT18-20]、KVM[21]、VMWare

Fig.1-2 System virtual machine and Process virtual machine擬機(jī)（圖 1-2-a）處于 ISA 接口上，采用虛擬硬件的模件間建立了一個(gè)抽象的虛擬化平臺(tái)，使得所有的硬件被提供同樣的硬件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了更好的可遷移性。目前
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP332

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 朱輝;劉北水;李暉;劉乃安;;基于虛擬化技術(shù)的信息安全實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2012年S2期

本文編號(hào)：2705369