針對(duì)多核平臺(tái)的虛擬化環(huán)境中客戶(hù)機(jī)與虛擬機(jī)管理器（virtual machine monitor,VMM）之間語(yǔ)義縫隙造成客戶(hù)機(jī)I/O性能下降的問(wèn)題,提出了一種基于I/O受限進(jìn)程識(shí)別的虛擬處理器（virtual CPU,vCPU）調(diào)度機(jī)制。該機(jī)制在客戶(hù)機(jī)內(nèi)部利用推斷技術(shù)識(shí)別I/O受限進(jìn)程,通過(guò)客戶(hù)機(jī)與VMM的協(xié)作實(shí)現(xiàn)I/O事件與I/O受限進(jìn)程的關(guān)聯(lián),利用保證客戶(hù)機(jī)之間公平性的虛擬對(duì)稱(chēng)多核處理器（virtual symmetric multi-core processor,vSMP）Internal調(diào)度算法,優(yōu)先調(diào)度與I/O事件關(guān)聯(lián)的I/O受限進(jìn)程所在的vCPU來(lái)橋接客戶(hù)機(jī)與VMM之間的語(yǔ)義縫隙,提高擁有vSMP的客戶(hù)機(jī)中I/O負(fù)載性能。測(cè)試結(jié)果表明,相比于KVM虛擬化環(huán)境的CFS調(diào)度機(jī)制,該機(jī)制可以在保證客戶(hù)機(jī)CPU公平性的前提下,有效提升運(yùn)行混合負(fù)載的vSMP客戶(hù)機(jī)中I/O負(fù)載性能,同時(shí)只增加較小的客戶(hù)機(jī)額外開(kāi)銷(xiāo),可以應(yīng)用在負(fù)載多樣性和不可預(yù)測(cè)性的虛擬桌面和云計(jì)算環(huán)境中。 

【文章來(lái)源】：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2015年04期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１混合負(fù)載中ｖＣＰＵ處理Ｉ／Ｏ請(qǐng)求過(guò)程

程開(kāi)始運(yùn)行之間的延遲（Ｔ５－Ｔ６）。這兩種延遲導(dǎo)致Ｉ／Ｏ受限進(jìn)程等待時(shí)間增多，影響Ｉ／Ｏ受限進(jìn)程的響應(yīng)時(shí)間和吞吐率。單一負(fù)載情況下，Ｉｎｔｒ－ｖＣＰＵ以及ＩＯ－ｖＣＰＵ經(jīng)常處于空閑狀態(tài)，ＶＭＭ會(huì)優(yōu)先調(diào)度Ｉｎｔｒ－ｖＣＰＵ和ＩＯ－ｖＣＰＵ運(yùn)行。在混合負(fù)載的情況下，Ｉｎｔｒ－ｖＣＰＵ和ＩＯ－ｖＣＰＵ中的ＣＰＵ受限進(jìn)程消耗掉ＶＭＭ分配給它們的ＣＰＵ資源，導(dǎo)致ＶＭＭ調(diào)度其他進(jìn)程搶占Ｉｎｔｒ－ｖＣＰＵ和ＩＯ－ｖＣＰＵ。圖２ｖＳＭＰＩｎｔｅｒｎａｌ調(diào)度過(guò)程為了減少混合負(fù)載情況下這兩種延遲，當(dāng)Ｉ／Ｏ事件到來(lái)后，需要給Ｉｎｔｒ－ｖＣＰＵ和ＩＯ－ｖＣＰＵ更多的運(yùn)行機(jī)會(huì)。ｖＳＭＰＩｎｔｅｒｎａｌ調(diào)度算法過(guò)程如圖２所示，當(dāng)Ｉ／Ｏ事件對(duì)應(yīng)的虛擬Ｉ／Ｏ中斷掛起到Ｉｎｔｒ－ｖＣＰＵ后，如果Ｉｎｔｒ－ｖＣＰＵ沒(méi)有在物理ＣＰＵ上運(yùn)行或者在很長(zhǎng)的一段時(shí)間之后才會(huì)運(yùn)行，則立即調(diào)度Ｉｎｔｒ－ｖＣＰＵ來(lái)完成虛擬Ｉ／Ｏ中斷處理，以減少第一種延遲。同時(shí)，在Ｉｎｔｒ－ｖＣＰＵ完成虛擬Ｉ／Ｏ中斷處理之后，為了減少第二種延遲也要立即調(diào)度ＩＯ－ｖＣＰＵ運(yùn)行，Ｉ／Ｏ受限進(jìn)程才能處理數(shù)據(jù)并完成Ｉ／Ｏ５５

隙的問(wèn)題導(dǎo)致ＶＭＭ無(wú)法獲得客戶(hù)機(jī)內(nèi)部進(jìn)程的詳細(xì)信息，所以無(wú)法在ＶＭＭ中直接實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)函數(shù)ｈ。但是，如果存在一個(gè)媒介集合Ｂ，并且可以找到兩個(gè)函數(shù)ｆ和ｇ，使得ｆ是從Ａ到Ｂ的函數(shù)（記為ｆ：Ａ→Ｂ），ｇ是從Ｂ到Ｃ的函數(shù)（記為ｇ：Ｂ→Ｃ），那么，復(fù)合關(guān)系ｆ?ｇ就是從Ａ到Ｃ的函數(shù)（記為ｇ?ｆ）。因此，為了得到ｈ：Ａ→Ｃ，需要找到媒介集合Ｂ，并且實(shí)現(xiàn)ｆ：Ａ→Ｂ以及ｇ：Ｂ→Ｃ，如圖３所示。圖３Ｉ／Ｏ事件與Ｉ／Ｏ受限進(jìn)程關(guān)聯(lián)媒介集合的選取是實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)，不同類(lèi)型的設(shè)備需要選取不同的媒介集合來(lái)實(shí)現(xiàn)該類(lèi)型設(shè)備發(fā)出的Ｉ／Ｏ事件與訪問(wèn)該設(shè)備的Ｉ／Ｏ受限進(jìn)程之間的關(guān)聯(lián)。設(shè)備模擬程序負(fù)責(zé)完成客戶(hù)機(jī)Ｉ／Ｏ請(qǐng)求并產(chǎn)生Ｉ／Ｏ事件，因此可以很容易地在ＶＭＭ層實(shí)現(xiàn)函數(shù)ｆ�？蛻�(hù)機(jī)可以通過(guò)監(jiān)控Ｉ／Ｏ受限進(jìn)程與Ｉ／Ｏ設(shè)備的交互來(lái)實(shí)現(xiàn)函數(shù)ｇ。這種ＶＭＭ與客戶(hù)機(jī)合作的方法，可以有效地實(shí)現(xiàn)Ｉ／Ｏ事件與Ｉ／Ｏ受限進(jìn)程的關(guān)聯(lián)。２ｖＣＰＵ調(diào)度機(jī)制實(shí)現(xiàn)本節(jié)講述基于Ｉ／Ｏ受限進(jìn)程識(shí)別的ｖＣＰＵ調(diào)度機(jī)制在ＫＶＭ（Ｋｅｒｎｅｌ－ｂａｓｅｄＶｉｒｔｕａｌＭａｃｈｉｎｅ）［１４］虛擬化環(huán)境中的具體實(shí)現(xiàn)。宿主機(jī)與客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)均為Ｃｅｎｔｏｓ５．８，內(nèi)核版本３．１０．２１。ＫＶＭ版本為ｋｖｍ－ｋｍｏｄ－３．１０．２１，模擬處理器的自由軟件ＱＥＭＵ版本為ｑｅｍｕ－１．２．０。圖４ｖＳＭＰＩｎｔｅｒｎａｌ調(diào)度系統(tǒng)框圖圖４為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，ＩＯ－Ｔｒ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多核環(huán)境下虛擬機(jī)VCPU調(diào)度研究:問(wèn)題與挑戰(zhàn)[J]. 金海,鐘阿林,吳松,石宣化.  計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展. 2011(07)



本文編號(hào)：2923401