過載虛擬機條件下MPI通信性能改善方法研究.pdf

1、虛擬化技術復興以后，基于其上的軟件技術逐漸成為一個重要的研究領域。如今，利用虛擬化技術構建高性能計算應用所需的運行環(huán)境正成為一種流行趨勢。同傳統(tǒng)計算模式相比，虛擬化技術的出現(xiàn)帶來了許多好處。比如資源聚合，降低能耗，可改善程序移植性，還可以協(xié)助調(diào)試復雜的程序代碼等。
　　 在傳統(tǒng)計算模式中，客戶操作系統(tǒng)（Guest Operating System）直接將應用進程調(diào)度到物理處理器上運行。然而在虛擬機計算模式中，由于虛擬化層的出現(xiàn)，

2、調(diào)度機制出現(xiàn)了一些變化，為雙層調(diào)度：在GOS中，GOS將進程調(diào)度到虛擬處理器上；在虛擬化層中，虛擬機管理器將虛擬處理器調(diào)度到物理處理器上運行。在現(xiàn)今的虛擬機體系結構中，這兩種調(diào)度機制是相互獨立執(zhí)行的。這在一定程度上影響了那些需要通過MPI原語進行通信的高性能計算負載的性能，這種影響在過載虛擬機條件（即一個物理處理器上分配了不止一個的虛擬處理器）下顯得尤其強烈。
　　 此研究詳細分析了過載虛擬機條件下利用MPI通信的HPC應用性能

3、損耗的原因，即MPI 庫消息接收機制產(chǎn)生的“忙等”現(xiàn)象浪費了較多的處理器資源。通過進一步分析虛擬機調(diào)度器源碼，發(fā)現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象產(chǎn)生的根源是虛擬化環(huán)境中雙層調(diào)度機制的不協(xié)同性，因此，提出了一種在虛擬化環(huán)境下協(xié)同雙層調(diào)度以提高系統(tǒng)性能的方法，即將GOS中的一部分調(diào)度信息適時發(fā)送給虛擬機管理器以保證虛擬機管理器中的調(diào)度執(zhí)行更準確，從而減少“忙等”現(xiàn)象，提高系統(tǒng)性能。
　　 實驗表明，協(xié)同雙層調(diào)度方法在過載虛擬機條件下能顯著提高利用MP