线程调度方法与测试工具的研究与实现
发布时间：2021-01-05 21:14
随着多核技术的发展,多片多核体系结构正在成为中高端服务器市场的主流。基于软件和硬件的多线程技术为并行计算,特别是事务处理应用提供了有效手段。随着处理器片数和核数的不断增加,多片多核体系结构给操作系统调度程序的设计以及性能优化带来了新的挑战,操作系统线程调度技术的可扩展性和性能优化成为新的研究热点,同时也对线程调度技术的分析和评测方法提出了新的要求。论文首先分析了现有主要调度器的实现原理及关键技术,阐述了线程调度技术的发展趋势,总结和归纳了调度性能优化的主要途径;在此基础上,重点研究了操作系统线程调度技术的评测方法,分析了四个重要的性能评价指标,针对每个性能指标提出了具体的评测方法,设计了三个层次的测试框架模型,包括微观层、组件层和应用层。设计和实现了新的线程切换代价测试程序（Latency of thread context-switch,LTC）,用信号量作为令牌进行通信和同步,减少额外开销,提高测试结果的精度和稳定性;通过集成多种调度策略、共享方式和负载量,可以从不同的场景分析线程切换时的间接延迟。设计实现了评测调度器对体系结构可扩展性的分析工具（Bind load test,BL...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 线程调度概述
1.2 课题背景与研究意义
1.3 研究内容和主要工作
1.4 论文组织结构
第二章 线程调度相关研究与分析
2.1 多片多核体系结构
2.2 调度器的发展及关键技术分析
2.2.1 Linux2.4 的O（n）调度器
2.2.2 Linux2.6 的O（1）调度器
2.2.3 SD、RSDL 与CFS 调度器
2.2.4 调度器性能优化分析
2.3 相关测试方法
2.4 相关测试工具
2.4.1 Lmbench
2.4.2 Sysbench
2.4.3 TPC-C
2.5 本章小结
第三章 线程调度性能评测方法研究与建模
3.1 性能评价指标
3.1.1 线程切换代价
3.1.2 调度器的扩展性
3.1.3 周转时间公平性
3.1.4 综合效率
3.1.5 其它指标
3.2 选择测试程序
3.3 测试框架模型
3.4 测试运行规则
3.5 本章小结
第四章 线程调度性能测试工具设计与实现
4.1 线程切换代价分析工具设计与实现
4.1.1 延时测量算法
4.1.2 同步机制设计
4.1.3 负载模式设计
4.1.4 调度策略设计
4.1.5 切换模型及实现
4.1.6 测试统计自动化
4.2 调度器体系结构扩展性分析工具BLT 设计与实现
4.2.1 任务分配特性分析
4.2.2 测试模型实现
4.2.3 缓存负载设计
4.2.4 控制调度范围
4.2.5 测试统计自动化
4.3 本章小结
第五章 线程调度性能评测与分析
5.1 测试环境
5.1.1 硬件体系结构
5.1.2 Linux 内核
5.1.3 数据库
5.2 切换代价评测
5.2.1 额外开销分析
5.2.2 多负载环境线程切换代价分析
5.2.3 调度器线程切换代价对比分析
5.3 任务分配策略评测
5.4 周转时间与公平性评测
5.5 TPC-C 综合性能评测
5.6 本章小结
第六章 结束语
6.1 工作总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]芯片级多线程处理器的操作系统调度研究[J]. 邵立松,孔金珠,戴华东. 计算机工程. 2009(15)
[2]Linux内核完全公平调度器的分析及模拟[J]. 张桂兰,王飞超. 中国科技信息. 2009(04)
[3]基于pfmon的性能测试与分析工具Codemon[J]. 赵永刚,付立东. 计算机工程. 2008(19)
[4]多核多线程处理器存储技术研究进展[J]. 屈文新,樊晓桠,张盛兵. 计算机科学. 2007(04)
[5]负载平衡调度问题的一般模型研究[J]. 李冬梅,施海虎. 计算机工程与应用. 2007(08)
[6]系统负载与并行程序运行时间的关系[J]. 雷州,徐志伟,祝明发. 计算机研究与发展. 2000(07)
博士论文
[1]多核多线程处理器上任务调度技术研究[D]. 吴佳骏.中国科学院研究生院（计算技术研究所） 2006
硕士论文
[1]linux内核调度器分析及模拟[D]. 高博.浙江大学 2008
[2]Kylin操作系统线程机制研究与实现[D]. 张颖星.国防科学技术大学 2005
[3]计算机系统性能评测与分析[D]. 刘力力.中国科学院研究生院（计算技术研究所） 2000
本文编号：2959312
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 线程调度概述
1.2 课题背景与研究意义
1.3 研究内容和主要工作
1.4 论文组织结构
第二章 线程调度相关研究与分析
2.1 多片多核体系结构
2.2 调度器的发展及关键技术分析
2.2.1 Linux2.4 的O（n）调度器
2.2.2 Linux2.6 的O（1）调度器
2.2.3 SD、RSDL 与CFS 调度器
2.2.4 调度器性能优化分析
2.3 相关测试方法
2.4 相关测试工具
2.4.1 Lmbench
2.4.2 Sysbench
2.4.3 TPC-C
2.5 本章小结
第三章 线程调度性能评测方法研究与建模
3.1 性能评价指标
3.1.1 线程切换代价
3.1.2 调度器的扩展性
3.1.3 周转时间公平性
3.1.4 综合效率
3.1.5 其它指标
3.2 选择测试程序
3.3 测试框架模型
3.4 测试运行规则
3.5 本章小结
第四章 线程调度性能测试工具设计与实现
4.1 线程切换代价分析工具设计与实现
4.1.1 延时测量算法
4.1.2 同步机制设计
4.1.3 负载模式设计
4.1.4 调度策略设计
4.1.5 切换模型及实现
4.1.6 测试统计自动化
4.2 调度器体系结构扩展性分析工具BLT 设计与实现
4.2.1 任务分配特性分析
4.2.2 测试模型实现
4.2.3 缓存负载设计
4.2.4 控制调度范围
4.2.5 测试统计自动化
4.3 本章小结
第五章 线程调度性能评测与分析
5.1 测试环境
5.1.1 硬件体系结构
5.1.2 Linux 内核
5.1.3 数据库
5.2 切换代价评测
5.2.1 额外开销分析
5.2.2 多负载环境线程切换代价分析
5.2.3 调度器线程切换代价对比分析
5.3 任务分配策略评测
5.4 周转时间与公平性评测
5.5 TPC-C 综合性能评测
5.6 本章小结
第六章 结束语
6.1 工作总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]芯片级多线程处理器的操作系统调度研究[J]. 邵立松,孔金珠,戴华东. 计算机工程. 2009(15)
[2]Linux内核完全公平调度器的分析及模拟[J]. 张桂兰,王飞超. 中国科技信息. 2009(04)
[3]基于pfmon的性能测试与分析工具Codemon[J]. 赵永刚,付立东. 计算机工程. 2008(19)
[4]多核多线程处理器存储技术研究进展[J]. 屈文新,樊晓桠,张盛兵. 计算机科学. 2007(04)
[5]负载平衡调度问题的一般模型研究[J]. 李冬梅,施海虎. 计算机工程与应用. 2007(08)
[6]系统负载与并行程序运行时间的关系[J]. 雷州,徐志伟,祝明发. 计算机研究与发展. 2000(07)
博士论文
[1]多核多线程处理器上任务调度技术研究[D]. 吴佳骏.中国科学院研究生院（计算技术研究所） 2006
硕士论文
[1]linux内核调度器分析及模拟[D]. 高博.浙江大学 2008
[2]Kylin操作系统线程机制研究与实现[D]. 张颖星.国防科学技术大学 2005
[3]计算机系统性能评测与分析[D]. 刘力力.中国科学院研究生院（计算技术研究所） 2000
本文编号：2959312
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