基于鎖感知的多處理機(jī)VCPU調(diào)度系統(tǒng).pdf

1、多處理機(jī)系統(tǒng)中引入虛擬化，會帶來很大的優(yōu)勢——多處理機(jī)系統(tǒng)使得虛擬化技術(shù)能夠應(yīng)用更多原本可能會被浪費(fèi)的處理器周期和計算資源，從而實(shí)現(xiàn)集中化計算和資源的動態(tài)分配，充分利用了系統(tǒng)資源，將性能提升到一個新的高度。但同時，多處理機(jī)系統(tǒng)中引入虛擬化之后，也引發(fā)了一些問題，鎖持有者搶占問題就是其中之一。從設(shè)計上來說，自旋鎖只能持有很短的時間。但如果一個虛擬機(jī)的某個VCPU被搶占的時候持有鎖的話，這一點(diǎn)就不再成立——這個虛擬機(jī)的其他正在運(yùn)行的VCPU

2、有可能申請并等待這個鎖的釋放，這就導(dǎo)致了鎖持有時間延長，大量處理器周期被浪費(fèi)，極大地影響了性能和可擴(kuò)展性。
　　 鎖感知的多處理機(jī)VCPU調(diào)度系統(tǒng)提供了一種多處理機(jī)虛擬化環(huán)境下的VCPU調(diào)度策略。系統(tǒng)通過在虛擬機(jī)內(nèi)核中監(jiān)控自旋鎖，對自旋鎖進(jìn)行精確計數(shù)，并基于計數(shù)結(jié)果，在Hypervisor（虛擬化環(huán)境的管理和監(jiān)控系統(tǒng)）中采用一種高效公平的調(diào)度策略，有效解決了鎖持有者搶占問題，提高了多處理機(jī)系統(tǒng)中虛擬機(jī)的性能。系統(tǒng)的鎖監(jiān)控模塊從虛

3、擬機(jī)內(nèi)核中取得本虛擬機(jī)中的鎖計數(shù)信息，并將其傳遞給位于中間層的通訊模塊；通訊模塊將得到的信息匯總，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類與映射，得到各個虛擬機(jī)中各個VCPU上的鎖計數(shù)信息；Hypervisor調(diào)度層的VCPU控制模塊讀取鎖計數(shù)信息，以做出VCPU控制決策；虛擬機(jī)中的統(tǒng)計模塊從Guest OS內(nèi)核中取得原始的鎖狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺x的、分類的鎖狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計信息，打印到控制臺上，或生成自旋鎖統(tǒng)計的日志文件。
　　 功能測試的結(jié)果

4、表明，系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，在運(yùn)行過程中，調(diào)度VCPU時能夠避免鎖持有者搶占問題。性能分析主要是與原始的Xen系統(tǒng)及采用現(xiàn)有解決方案的系統(tǒng)比較IO密集型負(fù)載及CPU計算型負(fù)載運(yùn)行時的性能。性能測試結(jié)果表明，相對于現(xiàn)有解決方案，系統(tǒng)運(yùn)行IO密集型負(fù)載的性能提高約10％，運(yùn)行CPU計算型負(fù)載的性能提高約5％。在運(yùn)行這兩種負(fù)載的過程中，自旋鎖持有的平均時間和等待時間均大幅下降，相較于原始的Xen系統(tǒng)，對于IO密集型負(fù)載，下降幅度分別為28％和97