面向实时应用的虚拟机调度研究
发布时间：2023-08-13 18:59
随着计算机技术的发展和应用普及,人们对计算需求的关注从提高单台设备的计算能力,转向了计算环境的便捷性、灵活性、高效性、可靠性、易用性、节能性等特性。传统的以计算机硬件为基本计算单元的计算模式越来越难以适应这种多变的计算要求。虚拟机技术通过虚拟机管理器将应用程序与计算机硬件解耦合,使得计算环境的灵活性,可靠性,便捷性等得以极大提高,满足了多样化的计算需求,该技术已经成为构建计算环境的重要手段,得到广泛认可和大量使用。虚拟机管理器的引入,使得资源调度与应用程序需求之间形成语义鸿沟,导致虚拟机在使用中存在一些问题,特别是在实时领域应用受到限制。面临的主要问题包括:低I/O响应延迟需求,实时任务截止时间保障,实时任务运行时间保证,并发应用执行效率保障,多实时虚拟机在多处理器环境下的调度等。目前已有的相关研究存在不少局限性,特别是在多处理器下并发及多实时虚拟机调度方面,还没有高效的调度算法。1)针对虚拟机在实时应用中存在的这些问题,以Xen虚拟机管理器为对象,研究了虚拟机的调度问题。在低I/O响应延迟方面,通过对Credit算法的调度过程研究和形式化分析,确定了CPU密集型虚拟机的最大I/O响应...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 系统虚拟化
1.1.2 硬件虚拟化和虚拟机监控器
1.1.3 Xen虚拟化系统架构及虚拟机调度
1.2 国内外研究现状
1.2.1 面向I/O响应延迟的虚拟机VCPU调度
1.2.2 面向并发应用的虚拟机VCPU调度
1.2.3 面向实时应用的虚拟机VCPU调度
1.2.4 目前研究工作存在的不足
1.3 本文研究内容
1.4 论文组织结构
第2章 虚拟机调度模型
2.1 Xen虚拟机调度模型
2.2 Xen VMM虚拟机调度算法模型
2.2.1 SEDF调度算法模型
2.2.2 Credit调度算法模型
2.3 相关术语和符号定义
2.4 本章小结
第3章 面向I/O响应延迟的动态时间片调度
3.1 Xen虚拟机I/O响应延迟问题
3.1.1 相关研究
3.1.2 Credit调度算法的I/O延迟
3.2 基于轮转调度的动态调度时间片算法
3.2.1 调度时间片自适应算法模型
3.2.2 调度时间片自适应算法实现
3.2.3 测试与分析
3.2.4 性能评价
3.3 基于优先级抢占的动态调度时间算法
3.3.1 优先级抢占的VCPU调度算法
3.3.2 抢占式动态调度时间片算法实现
3.3.3 测试与分析
3.3.4 性能评价
3.4 本章小节
第4章 基于Credit的实时虚拟机调度
4.1 SMP虚拟机VCPU并发调度问题
4.2 并发虚拟机调度
4.2.1 并发虚拟机调度相关研究
4.2.2 Xen VMM调度过程
4.2.3 并发VCPU调度算法
4.2.4 并发调度算法实现
4.2.5 测试与分析
4.2.6 性能评价
4.3 并发软实时虚拟机调度
4.3.1 相关研究工作
4.3.2 并发软实时VCPU调度算法
4.3.3 并发软实时调度算法原型
4.3.4 测试与分析
4.3.5 性能评价
4.4 并发与非并发软实时虚拟机混合调度
4.4.1 混合虚拟机调度的问题
4.4.2 软实时调度算法
4.4.3 测试与分析
4.4.4 性能评价
4.5 本章小结
第5章 基于EDF的实时虚拟机调度
5.1 实时虚拟机调度问题
5.1.1 相关研究工作
5.1.2 实时虚拟机调度需求
5.2 Gang EDF虚拟机调度模型
5.2.1 Gang EDF调度模型
5.2.2 Gang EDF可调度性判定
5.3 Gang EDF调度算法实现
5.3.1 虚拟机调度条件
5.3.2 EDF抢占函数f
5.3.3 空闲虚拟机排队函数g
5.3.4 VCPU调度函数s
5.4 测试及评价
5.4.1 测试及分析
5.4.2 性能评价
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：3841759
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 系统虚拟化
1.1.2 硬件虚拟化和虚拟机监控器
1.1.3 Xen虚拟化系统架构及虚拟机调度
1.2 国内外研究现状
1.2.1 面向I/O响应延迟的虚拟机VCPU调度
1.2.2 面向并发应用的虚拟机VCPU调度
1.2.3 面向实时应用的虚拟机VCPU调度
1.2.4 目前研究工作存在的不足
1.3 本文研究内容
1.4 论文组织结构
第2章 虚拟机调度模型
2.1 Xen虚拟机调度模型
2.2 Xen VMM虚拟机调度算法模型
2.2.1 SEDF调度算法模型
2.2.2 Credit调度算法模型
2.3 相关术语和符号定义
2.4 本章小结
第3章 面向I/O响应延迟的动态时间片调度
3.1 Xen虚拟机I/O响应延迟问题
3.1.1 相关研究
3.1.2 Credit调度算法的I/O延迟
3.2 基于轮转调度的动态调度时间片算法
3.2.1 调度时间片自适应算法模型
3.2.2 调度时间片自适应算法实现
3.2.3 测试与分析
3.2.4 性能评价
3.3 基于优先级抢占的动态调度时间算法
3.3.1 优先级抢占的VCPU调度算法
3.3.2 抢占式动态调度时间片算法实现
3.3.3 测试与分析
3.3.4 性能评价
3.4 本章小节
第4章 基于Credit的实时虚拟机调度
4.1 SMP虚拟机VCPU并发调度问题
4.2 并发虚拟机调度
4.2.1 并发虚拟机调度相关研究
4.2.2 Xen VMM调度过程
4.2.3 并发VCPU调度算法
4.2.4 并发调度算法实现
4.2.5 测试与分析
4.2.6 性能评价
4.3 并发软实时虚拟机调度
4.3.1 相关研究工作
4.3.2 并发软实时VCPU调度算法
4.3.3 并发软实时调度算法原型
4.3.4 测试与分析
4.3.5 性能评价
4.4 并发与非并发软实时虚拟机混合调度
4.4.1 混合虚拟机调度的问题
4.4.2 软实时调度算法
4.4.3 测试与分析
4.4.4 性能评价
4.5 本章小结
第5章 基于EDF的实时虚拟机调度
5.1 实时虚拟机调度问题
5.1.1 相关研究工作
5.1.2 实时虚拟机调度需求
5.2 Gang EDF虚拟机调度模型
5.2.1 Gang EDF调度模型
5.2.2 Gang EDF可调度性判定
5.3 Gang EDF调度算法实现
5.3.1 虚拟机调度条件
5.3.2 EDF抢占函数f
5.3.3 空闲虚拟机排队函数g
5.3.4 VCPU调度函数s
5.4 测试及评价
5.4.1 测试及分析
5.4.2 性能评价
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
本文编号：3841759
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