溫度感知的調(diào)度算法研究與實現(xiàn)
發(fā)布時間：2020-09-22 20:03
隨著目前處理器功耗的增大,芯片的性能遇到了瓶頸。過高的溫度降低了處理器的性能、可靠性和壽命�，F(xiàn)代處理器用調(diào)節(jié)電壓和降低頻率作為緩解功耗與溫度問題的首選措施。但是這些措施有著開銷大、不靈活等缺點。從軟件的觀點看,操作系統(tǒng)的調(diào)度策略能夠更有效地降低處理器的功耗。 國際上對于溫度感知的軟件調(diào)度的研究方法歸結(jié)起來有基于硬件性能計數(shù)器的和基于傳感器的。前者通過采集CPU內(nèi)部的性能計數(shù)器來推算出處理器當前的功耗以及溫度,進而決定如何調(diào)度。后者則直接從傳感器讀取溫度來作出調(diào)度的決策。兩種方法可以互相結(jié)合起來使用。 本文提出了溫度感知的多核處理器調(diào)度算法,主要利用了讀取傳感器的方法。包括輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法和基于門限溫度的調(diào)度算法。這兩個調(diào)度算法都在Linux內(nèi)核中進行了實現(xiàn)。輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法均勻地讓多個任務(wù)在兩個核上輪流執(zhí)行,以達到平衡多核處理器的溫度,降低極端溫度的效果。基于門限溫度的調(diào)度算法把熱的進程從一個超過門限的處理器核上遷移到相對較冷的處理器核上去,達到降低極端溫度的效果。實驗表明,新開發(fā)的調(diào)度算法有效地降低了處理器的溫度,彌補了Linux原有的調(diào)度程序在溫度管理方面的不足。新的調(diào)度算法在延遲和吞吐量的損失上并不明顯。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TP332
【部分圖文】：
圖 3 優(yōu)先級數(shù)組結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of Priority Arra序器的主要函數(shù)。他的任務(wù)是從運行隊分配給這個進程。schedule()中，當前被調(diào)度上來的進程表示為 next。列有沒有就緒的進程。如果沒有，同一個調(diào)度域中的其他運行隊列上然沒有就緒進程在當前運行隊列上進行進程切換（直接跳到步驟 5）。組上有無進程。如果沒有，就將兩個
則可使得該處理器的溫度有所下降。下面將先提出內(nèi)核中少量進程的遷移算法，然后具體闡述新設(shè)計的兩個調(diào)度算法。5.1 少量進程的遷移算法5.1.1 單進程的遷移設(shè)計與實現(xiàn)在 Linux 的負載平衡程序中，進程的遷移可以通過 pull_task()函數(shù)來實現(xiàn)。該函數(shù)把進程從給定優(yōu)先級數(shù)組中刪除，然后重新插入到另一個目的優(yōu)先級數(shù)組中。但是如果需要遷移的進程正在執(zhí)行，則不能簡單調(diào)用 pull_task()函數(shù)。需要先把該進程從 CPU 上切換下來，然后實施進程的遷移。假設(shè)在系統(tǒng)上除了后臺系統(tǒng)進程之外，只運行有一個進程。那么可以把單進程的遷移設(shè)計為：當兩個核的溫度不同時，把進程從溫度較高的核遷移到溫度較低的核上。那么遷移一個熱的進程 (比如將其命名為 hot task)需要三個步驟，如圖 6 所示。
可以避免進程在雙核處理器上的頻繁的來回遷移。最后需要把 swap_state 重新置為 0，表示遷移完畢。(7) 由于 issue_migration()函數(shù)訪問了運行隊列等全局的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為了防止并發(fā)訪問，必須加上兩個運行隊列的鎖。這可以通過調(diào)用如下代碼來實現(xiàn)。double_rq_lock(rq0, rq1); /*對兩個隊列加鎖*/issue_migration();double_rq_unlock(rq0, rq1); /*釋放兩個隊列的鎖*/5.1.2 雙進程的互換設(shè)計與實現(xiàn)和單進程的遷移設(shè)計一樣，雙進程的互換設(shè)計也是建立在把當前進程切換下來，然后再實施進程遷移的基礎(chǔ)上。假設(shè)系統(tǒng)上除了后臺進程，只有兩個進程在運行。兩個進程運行過程中釋放的熱量不一樣，分別設(shè)定為 hot 進程和 cool 進程。和單個進程一樣，兩個進程的互換也需要三個步驟，如圖 7 所示。
本文編號：2824857
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TP332
【部分圖文】：
圖 3 優(yōu)先級數(shù)組結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of Priority Arra序器的主要函數(shù)。他的任務(wù)是從運行隊分配給這個進程。schedule()中，當前被調(diào)度上來的進程表示為 next。列有沒有就緒的進程。如果沒有，同一個調(diào)度域中的其他運行隊列上然沒有就緒進程在當前運行隊列上進行進程切換（直接跳到步驟 5）。組上有無進程。如果沒有，就將兩個
則可使得該處理器的溫度有所下降。下面將先提出內(nèi)核中少量進程的遷移算法，然后具體闡述新設(shè)計的兩個調(diào)度算法。5.1 少量進程的遷移算法5.1.1 單進程的遷移設(shè)計與實現(xiàn)在 Linux 的負載平衡程序中，進程的遷移可以通過 pull_task()函數(shù)來實現(xiàn)。該函數(shù)把進程從給定優(yōu)先級數(shù)組中刪除，然后重新插入到另一個目的優(yōu)先級數(shù)組中。但是如果需要遷移的進程正在執(zhí)行，則不能簡單調(diào)用 pull_task()函數(shù)。需要先把該進程從 CPU 上切換下來，然后實施進程的遷移。假設(shè)在系統(tǒng)上除了后臺系統(tǒng)進程之外，只運行有一個進程。那么可以把單進程的遷移設(shè)計為：當兩個核的溫度不同時，把進程從溫度較高的核遷移到溫度較低的核上。那么遷移一個熱的進程 (比如將其命名為 hot task)需要三個步驟，如圖 6 所示。
可以避免進程在雙核處理器上的頻繁的來回遷移。最后需要把 swap_state 重新置為 0，表示遷移完畢。(7) 由于 issue_migration()函數(shù)訪問了運行隊列等全局的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為了防止并發(fā)訪問，必須加上兩個運行隊列的鎖。這可以通過調(diào)用如下代碼來實現(xiàn)。double_rq_lock(rq0, rq1); /*對兩個隊列加鎖*/issue_migration();double_rq_unlock(rq0, rq1); /*釋放兩個隊列的鎖*/5.1.2 雙進程的互換設(shè)計與實現(xiàn)和單進程的遷移設(shè)計一樣，雙進程的互換設(shè)計也是建立在把當前進程切換下來，然后再實施進程遷移的基礎(chǔ)上。假設(shè)系統(tǒng)上除了后臺進程，只有兩個進程在運行。兩個進程運行過程中釋放的熱量不一樣，分別設(shè)定為 hot 進程和 cool 進程。和單個進程一樣，兩個進程的互換也需要三個步驟，如圖 7 所示。
【引證文獻】
相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條
1 尹曉靜;面向眾核溫度感知的Linux調(diào)度器的研究與實現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2011年
2 葉經(jīng)緯;基于多核溫度感知的Linux進程調(diào)度器研究與實現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2010年
本文編號：2824857
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/2824857.html
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