面向虛擬機(jī)的高速緩存劃分技術(shù)研究.pdf

1、近幾十年來，隨著半導(dǎo)體工業(yè)飛速發(fā)展，片上能集成的晶體管數(shù)目越來越多。如何有效組織片上日益增加的晶體管數(shù)目，來設(shè)計(jì)與制造更高性能的處理器，是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。片上多核處理器的出現(xiàn)正是為了解決此類問題，多核處理器的出現(xiàn)使得我們可以利用更多的晶體管來不斷提升處理器的性能。隨著片上集成的處理器核數(shù)目越來越多，如何高效的使用日益增加的處理器核數(shù)目變成計(jì)算機(jī)工業(yè)界的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。虛擬化作為一種全新的計(jì)算模式能夠整合服務(wù)、充分利用多核

2、處理器，提高系統(tǒng)資源利用率。但是，由于在一個(gè)多核平臺(tái)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，而且多核平臺(tái)在設(shè)計(jì)上一般都采用所有的處理器核共享最后一級(jí)高速緩存，這也就造成了同時(shí)運(yùn)行的多個(gè)虛擬機(jī)對(duì)共享高速緩存資源的競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)難免造成性能損失。
　　 為了緩解虛擬機(jī)之間競(jìng)爭(zhēng)共享高速緩存資源而帶來性能損失，本文從虛擬機(jī)高速緩存劃分著手以提高系統(tǒng)性能。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括：(1)在我們的多核處理器上搭建虛擬化平臺(tái)。由于沒有成熟可用的虛擬化組件滿足本文的實(shí)

3、驗(yàn)要求，所以，本文在開發(fā)板自帶的SDK的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，以搭建滿足本文所需的虛擬化環(huán)境。這部分工作的主要內(nèi)容為設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬機(jī)行為監(jiān)控系統(tǒng)。(2)在硬件輔助下，實(shí)現(xiàn)虛擬化高速緩存劃分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本文在多核平臺(tái)硬件的輔助下，借助硬件對(duì)共享高速緩存進(jìn)行有效劃分。本文基于多核平臺(tái)的硬件特點(diǎn)給出虛擬機(jī)高速緩存劃分的設(shè)計(jì)方案，并在此設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上給出詳盡的實(shí)現(xiàn)方案。(3)性能分析與動(dòng)態(tài)劃分方案的提出。本文分別給出單道環(huán)境和多道環(huán)境下的