学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于锁感知的多处理机VCPU调度系统

作 者: 耿玮
导 师: 吴松
学 校: 华中科技大学
专 业: 计算机系统结构
关键词: 多处理机 虚拟化 自旋锁 锁持有者抢占 锁感知 VCPU调度
分类号: TP332
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 8次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


多处理机系统中引入虚拟化,会带来很大的优势——多处理机系统使得虚拟化技术能够应用更多原本可能会被浪费的处理器周期和计算资源,从而实现集中化计算和资源的动态分配,充分利用了系统资源,将性能提升到一个新的高度。但同时,多处理机系统中引入虚拟化之后,也引发了一些问题,锁持有者抢占问题就是其中之一。从设计上来说,自旋锁只能持有很短的时间。但如果一个虚拟机的某个VCPU被抢占的时候持有锁的话,这一点就不再成立——这个虚拟机的其他正在运行的VCPU有可能申请并等待这个锁的释放,这就导致了锁持有时间延长,大量处理器周期被浪费,极大地影响了性能和可扩展性。锁感知的多处理机VCPU调度系统提供了一种多处理机虚拟化环境下的VCPU调度策略。系统通过在虚拟机内核中监控自旋锁,对自旋锁进行精确计数,并基于计数结果,在Hypervisor(虚拟化环境的管理和监控系统)中采用一种高效公平的调度策略,有效解决了锁持有者抢占问题,提高了多处理机系统中虚拟机的性能。系统的锁监控模块从虚拟机内核中取得本虚拟机中的锁计数信息,并将其传递给位于中间层的通讯模块;通讯模块将得到的信息汇总,并对数据进行分类与映射,得到各个虚拟机中各个VCPU上的锁计数信息;Hypervisor调度层的VCPU控制模块读取锁计数信息,以做出VCPU控制决策;虚拟机中的统计模块从Guest OS内核中取得原始的锁状态信息数据,并将数据转变为可读的、分类的锁状态数据统计信息,打印到控制台上,或生成自旋锁统计的日志文件。功能测试的结果表明,系统能够正常运行,在运行过程中,调度VCPU时能够避免锁持有者抢占问题。性能分析主要是与原始的Xen系统及采用现有解决方案的系统比较IO密集型负载及CPU计算型负载运行时的性能。性能测试结果表明,相对于现有解决方案,系统运行IO密集型负载的性能提高约10%,运行CPU计算型负载的性能提高约5%。在运行这两种负载的过程中,自旋锁持有的平均时间和等待时间均大幅下降,相较于原始的Xen系统,对于IO密集型负载,下降幅度分别为28%和97%,对于CPU计算型负载,下降幅度分别为74%和99%。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 问题的提出  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 课题背景与研究内容  11-12
  1.4 文章组织结构  12-13
2 VCPU 调度中锁持有者抢占问题分析  13-24
  2.1 自旋锁机制的原理  13-15
  2.2 虚拟化环境及锁持有者抢占问题产生的原因  15-18
  2.3 锁持有者抢占问题及其严重性  18-20
  2.4 锁持有者抢占问题现有解决方案的局限性  20-23
  2.5 小结  23-24
3 基于锁感知的多处理机VCPU 调度系统的设计  24-30
  3.1 系统的主要设计思想  24-26
  3.2 系统的整体设计框架及功能模块  26-28
  3.3 系统的工作机制及处理流程  28-29
  3.4 小结  29-30
4 基于锁感知的多处理机VCPU 调度系统的关键技术  30-43
  4.1 锁操作状态监控  30-34
  4.2 VMM 与虚拟机之间的实时通讯  34-37
  4.3 VCPU 控制策略  37-39
  4.4 自旋锁统计工具  39-42
  4.5 小结  42-43
5 系统测试  43-52
  5.1 测试环境  43-44
  5.2 功能测试  44-45
  5.3 性能测试  45-50
  5.4 小结  50-52
6 总结及未来工作  52-54
致谢  54-57
参考文献  57-62
附录1 攻读学位期间申请专利目录  62

相似论文

  1. 基于SMP的内存数据库查询处理优化研究,TP311.13
  2. 虚拟桌面系统中应用服务的管理与协同,TP316.7
  3. 基于Xen的声音设备虚拟化的研究,TP391.9
  4. 虚拟机镜像文件的废弃空间回收系统,TP302
  5. 基于逻辑卷的分级存储系统设计与实现,TP333
  6. Xen虚拟化网络I/O优化方法,TP302
  7. 基于硬件计数器虚拟化的多虚拟机性能评测研究,TP302
  8. 虚拟环境中多网络接口卡I/O调度系统的研究,TP334.7
  9. 轻量级虚拟机管理器及其安全应用研究,TP302
  10. 轻量级虚拟机的多平台扩展,TP391.9
  11. 虚拟计算环境中CPU开销的测量系统,TP332
  12. 虚拟桌面环境下数据去冗余系统的设计与实现,TP333
  13. 虚拟域内访问控制系统的保护机制研究,TP309.2
  14. 面向移动平台的桌面虚拟化机制研究,TP316.7
  15. 块级连续数据保护的虚拟恢复技术研究,TP309
  16. 面向逻辑虚拟域的多级访问控制系统,TP309
  17. 基于虚拟机内存模板的云计算服务系统,TP393.09
  18. 基于硬件虚拟化的文件保护系统的研究,TP309
  19. 基于虚拟机的安全监测研究,TP274
  20. 虚拟桌面管理的研究及应用,TP316.7

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机(不连续作用电子计算机) > 运算器和控制器(CPU)
© 2012 www.xueweilunwen.com