基于Xen的非对称实时调度算法研究

发布时间：2020-05-27 21:39

【摘要】：近几年,随着虚拟化技术的不断发展,尤其是CPU产商对虚拟化技术提供了越来越多的硬件支持,为嵌入式虚拟化技术的发展奠定了坚实的基础?嵌入式虚拟化技术主要应用在移动通信和工业控制上?以工业控制为例,各种工业控制设备上运行的操作系统都有很强的实时性需求?过去的一个大的系统多由多个实时控制子系统组合完成,每个子系统都运行在独立的硬件平台之上?在该领域引入嵌入式虚拟化技术,可以将过去的多个实时控制子系统有效整合并运行在同一个多核计算芯片上,在不降低性能?不影响实时反应时间的同时,减少了设备的开销与维护成本;多个子系统可以并行独立而不互相干涉的,继而又保证了各个子系统运行的稳定性?可靠性?安全性?同时,一个普通的商用操作系统,如Windows XP或者Linux也可以同时运行在该芯片上,从而可以提供一个友好的人机界面? 多系统并行运行是虚拟化的特性之一;多个专用的虚拟机“同时”运行在同一个物理机器上,因此虚拟机平台需要在一段固定的时间周期内,将这个时间段的各个CPU时间片合理有效的分配给各个虚拟机,而这个分配时间片的算法即为虚拟机调度算法? 目前比较流行的虚拟机平台有VMWare,Virtual PC,KVM,Xen等;但这些平台在虚拟机调度算法上都不能很好的支持实时虚拟机?其中本文的研究平台Xen的Credit调度算法秉承公平效率的分享CPU时间片的原则进行虚拟机调度,并将不同的虚拟机根据Credit值分成三个优先级:under,over,idle,允许虚拟机处在三个状态:boost,running,block?该调度算法能够保证各个虚拟机公平得分享CPU,但对实时虚拟机的实时性的保证有所欠缺? 本文在深入研究分析Credit调度算法的基础上,提出了改进后的非对称实时调度算法?在全虚拟化环境下,该调度算法具有实时客户虚拟机友好性?事件驱动机制与多实时客户虚拟机动态负载平衡特性?有效降低Xen平台上实时客户虚拟机事件响应延迟,提高实时性?同时在多个物理CPU上动态平衡实时客户虚拟机负载,消除实时客户虚拟机之间因重复抢占带来的实时性抖动?通过实验验证,最终为Xen虚拟机平台提供有效的实时虚拟机支持特性?
【图文】：

图4-1 Credit算法参数Weight对实时客户虚拟机性能影响Figure 4-1 The influence of Weight value to Real-time Guest的横轴表示该实时客户虚拟机的Weight值，纵轴表示在总共30万次迟中满足低于20微秒的响应所占比例，在256的Weight值情况下，机的其满足要求的事件响应延迟比例为72.10% 从图中可以看出加并不能有效降低实时客户虚拟机对事件的响应 同时通过Wei虚拟机的事件响应延迟直方图(如图4-2)，可以发现其波动明显，事布范围较大，亦即表示该实时虚拟机的实时性能不稳定

户虚拟机的其满足要求的事件响应延迟比例为72.10% 从图中可以看出，Weight值的增加并不能有效降低实时客户虚拟机对事件的响应 同时通过Weight为256的实时虚拟机的事件响应延迟直方图(如图4-2)，可以发现其波动明显，，事件响应延迟分布范围较大，亦即表示该实时虚拟机的实时性能不稳定 图4-2 实时客户虚拟机事件响应延迟直方分布图Figure 4-2 Real-time Guest’s Kernel Latency Histogram综上可以得出，Credit调度算法不能保证实时性，并且响应延迟普遍较长且波动明显 这对实时客户虚拟机而言是不可容忍的
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP332

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 武仁杰;黄荣盛;;虚拟机和多媒体教学软件的综合应用研究[J];河北北方学院学报(自然科学版);2005年06期

2 管雪风;;虚拟化技术——浅议VMWARE虚拟机的应用[J];信息技术教育;2007年12期

3 殷志杰;;基于Virtual Box的虚拟机网络模式探析[J];科技资讯;2010年34期

4 龙小康;;从虚拟回归现实[J];电脑爱好者;2007年16期

5 李广智;;引入虚拟机软件构建计算机实训环境的尝试[J];安徽教育;2008年09期

6 王建军;;虚拟机在高校计算机实践教学中的应用[J];软件导刊;2008年09期

7 崔道江;;在中职计算机教学中VMware虚拟机的使用[J];成才之路;2009年29期

8 黄国政;;用虚拟机进行微机系统维护实验的研究[J];中国现代教育装备;2009年01期

9 张松慧;;虚拟机和模拟器在防火墙实验中的应用研究[J];现代企业教育;2010年02期

10 赵学民;吴庆涛;;基于虚拟机的网络安全课程实验教学研究与应用[J];价值工程;2010年35期

相关会议论文 前10条

1 韦万贵;;虚拟机软件在实际工作中的应用[A];甘肃成人教育协会2008年年会论文集[C];2008年

2 刘云生;肖群;李国徽;;实时调度算法研究[A];第十五届全国数据库学术会议论文集[C];1998年

3 孙永清;金波;林九川;宋铮;;Xen虚拟显卡共享帧缓冲区安全漏洞分析[A];全国计算机安全学术交流会论文集·第二十五卷[C];2010年

4 董耀祖;张献涛;田坤;徐雪飞;;安腾架构硬件辅助完全虚拟化设计与实现[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年

5 江浩;;Xen虚拟客户OS初探[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集（一）[C];2008年

6 戴新宇;张淼;徐国爱;李忠献;;一种基于xen半虚拟化技术的沙盒模型的设计与实现[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（下）[C];2009年

7 康淮湘;何川;徐一川;;自己动手搭建Linux邮件服务器[A];天津市电视技术研究会2010年年会论文集[C];2010年

8 肖钧;黄亮;;虚拟化搭配去重,双剑合璧更给力[A];2011年CAD/CAM学术交流会议论文集[C];2011年

9 周玉宇;尚利宏;吕紫旭;;基于虚拟机的单粒子翻转故障注入方法[A];第六届中国测试学术会议论文集[C];2010年

10 林兴志;;虚拟化构建沙盘式计算机网络课程分析[A];Proceedings of 2010 National Vocational Education of Communications and Information Technology Conference (2010 NVCIC)[C];2010年

相关重要报纸文章 前10条

1 区阳;微软推出首款虚拟机软件[N];中国计算机报;2003年

2 黄树;实战虚拟机软件[N];中国电脑教育报;2004年

3 ;打击路过式下载的新武器[N];网络世界;2009年

4 本报记者 邹大斌;Xen社区创始人:让Xen无处不在[N];计算机世界;2009年

5 ;Xen虚拟化逐渐成熟[N];网络世界;2009年

6 本报记者 刘洪宇;250名Xen社区开发者的技术张力[N];中国计算机报;2009年

7 李炜;思杰、英特尔联推基于Xen用户端虚拟化解决方案[N];科技日报;2009年

8 王志军;王者归来[N];中国电脑教育报;2004年

9 文/PC 百年 纵横江湖;WinXP时代，重拾老游戏的回忆[N];中国计算机报;2005年

10 梁志平;烦人的Windows Installer[N];中国电脑教育报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 孟江涛;Xen虚拟机研究[D];电子科技大学;2010年

2 李建国;实时异构系统的集成动态调度模型与算法研究[D];中南大学;2006年

3 姜秀柱;基于EPA的煤矿工业以太网实时调度算法研究[D];中国矿业大学;2011年

4 盛伟;考虑缓存预热时间的多核实时调度算法和分析[D];中国科学技术大学;2011年

5 杨洪波;高性能网络虚拟化技术研究[D];上海交通大学;2012年

6 曹徐平;WSON网络约束路由计算关键技术研究[D];北京邮电大学;2010年

7 秦承刚;开放式数控系统的实时操作系统优化技术研究与应用[D];中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）;2012年

8 陈宇;高可靠容错实时系统的支撑技术研究[D];电子科技大学;2001年

9 赵维Oz;网络化运动控制系统资源调度研究[D];华南理工大学;2010年

10 朱萍;硬实时容错调度算法研究[D];华中科技大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 俞培杰;基于Xen的非对称实时调度算法研究[D];上海交通大学;2011年

2 刘可超;基于Xen的虚拟存储系统的研究和改进[D];上海交通大学;2010年

3 冯修杰;广域网中虚拟机实时迁移加速系统的研究和设计[D];上海交通大学;2012年

4 李建彬;基于虚拟机的分布式容灾备份技术研究[D];国防科学技术大学;2010年

5 路尧;基于Xen完全虚拟化的半虚拟化驱动技术研究与实现[D];北京邮电大学;2011年

6 王异奇;多处理器实时调度算法实现及模拟框架研究[D];辽宁师范大学;2011年

7 屈海涛;容错实时调度算法研究[D];河北工程大学;2010年

8 惠新忠;Xen虚拟I/O优化策略[D];大连理工大学;2010年

9 江裕城;虚拟环境中迁移策略研究[D];杭州电子科技大学;2009年

10 温少君;一种云平台中优化的哰拟机部署机制[D];太原理工大学;2012年

本文编号：2684178