基于非统一调度时间片的虚拟机调度器

发布时间：2017-06-06 02:01

  本文关键词：基于非统一调度时间片的虚拟机调度器，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在系统虚拟化环境中，虚拟机监控器的CPU调度器对底层CPU资源分配和虚拟机的性能起着决定性作用。但是，传统的虚拟机调度器，如Xen Credit调度器，使用固定的调度时间片来分配处理器时间，这会造成两个问题：1）CPU分配偏差。CPU分配偏差是指在一定的时间区间内，虚拟机实际获得的CPU时间与指定分配的CPU时间的偏差。2）不稳定的虚拟机调度延迟。虚拟机调度延迟指虚拟机从被唤醒到真正运行之间的时间间隔。 本文首先通过实验分析得出现有虚拟机监控器中的两个不足。一个给定的时间片，对于CPU分配百分比较大的虚拟机合适，对于CPU分配百分比较小的虚拟机来说可能过大，造成较大的CPU分配偏差。同时由于调度器每次CPU时间分配使用相同大小的时间片，CPU分配百分比越小，虚拟机被调度的时间间隔就越大，调度延迟就越高。 本文接着提出一种使用非统一调度时间片的调度方法，并在Xen虚拟机监控器上实现系统原型。该方法根据虚拟机的CPU分配百分比使用不同大小的调度时间片来减小CPU分配偏差，并且保证在一个可配置的时间周期内保证对每个虚拟机都至少调度一次来实现调度延迟的稳定性。 最后实验结果表明，，本文提出的调度算法有效地将CPU分配偏差控制在15%内并且提高了虚拟机调度延迟的稳定性，每个网络数据包处理延迟都不超过30ms。同时该调度器保证了CPU分配的公平性，而且只引入较小的系统额外开销。
【关键词】：系统虚拟化 CPU分配偏差 虚拟机调度延迟 虚拟机调度器
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP302
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• 表格索引11-12
• 插图索引12-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 虚拟化现状，意义与历史14-16
• 1.2 系统虚拟化实现技术16-21
• 1.2.1 系统虚拟化架构17-18
• 1.2.2 CPU 虚拟化18-19
• 1.2.3 内存虚拟化19-20
• 1.2.4 I/O 虚拟化20-21
• 1.3 本文的研究内容和组织结构21-24
• 1.3.1 本文的研究目标21-22
• 1.3.2 本文的主要工作22-23
• 1.3.3 本文的组织结构23-24
• 第二章 虚拟机调度器24-32
• 2.1 调度器基本分类24-26
• 2.1.1 PS 调度器和 FS 调度器25
• 2.1.2 WS-模式和 NWS 模式25
• 2.1.3 抢占与非抢占25-26
• 2.2 CPU 分配偏差26
• 2.3 Xen Credit 调度器26-29
• 2.3.1 Credit 的调度参数27
• 2.3.2 Credit 的调度优先级27-28
• 2.3.3 Credit 信用值的分配与消耗28-29
• 2.4 国内外研究现状29-31
• 2.4.1 CPU 性能隔离29
• 2.4.2 组合调度29-30
• 2.4.3 I/O 响应性能30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 统一调度时间片所面临的挑战32-44
• 3.1 不统一的 CPU 分配偏差33-37
• 3.2 不稳定的 VM 调度延迟37-38
• 3.3 问题的形式化描述38-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 NUTS 调度器的设计与实现44-56
• 4.1 任务特征与调度时间片44-46
• 4.1.1 I/O 密集型任务和 CPU 密集型任务44-45
• 4.1.2 时间片大小与系统性能45
• 4.1.3 可能的优化方案45-46
• 4.2 CPU 时间分配设计46-50
• 4.3 NUTS 调度器实现50-55
• 4.3.1 核心部件实现50-54
• 4.3.2 负载均衡实现54-55
• 4.3.3 调度抢占实现55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 系统性能评测56-76
• 5.1 CPU 分配的精确度56-63
• 5.2 系统网络响应能力63-71
• 5.2.1 使用 Micro-Benchmark 进行网络性能评测63-65
• 5.2.2 使用 Application-Benchmark 进行网络性能评测65-71
• 5.3 CPU 密集任务的性能71-73
• 5.4 调度器的系统开销73-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 结论与展望76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-84
• 攻读学位期间发表的学术论文目录84-86
• 攻读学位期间参与的项目86

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄上星;周凌云;;基于GAE的云计算应用开发[J];大众科技;2013年10期

2 焦阳;;云计算在高校管理信息系统中的应用研究[J];电子世界;2013年24期

3 郑哲;;一种物流云系统的架构方法[J];电脑编程技巧与维护;2013年22期

4 钱晨;张鹏飞;;中国云计算建设及技术开发方向分析[J];福建电脑;2013年12期

5 陈江涛;张金隆;张亚军;;基于企业应用的SaaS顾客价值影响因素研究[J];中国地质大学学报(社会科学版);2013年06期

6 谢文娟;黄松;张晶晶;李丙戌;;云安全管理框架综述[J];电脑知识与技术;2013年31期

7 周代明;厉道梅;;基于云计算的集约型电子监察平台设计及应用[J];信息化研究;2013年06期

8 范飞;黄文明;邓珍荣;;Oozie工作流在Mahout分布式数据挖掘中的应用[J];桂林电子科技大学学报;2014年01期

9 雷万保;程园;崔珞琨;汪杨;;基于服务关联模型的云服务权重计算算法[J];信息化研究;2014年01期

10 王凯玲;陈海峰;;“云传播”视野下的移动学习应用研究[J];中国科教创新导刊;2014年05期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 张玮;牛正浩;史慧玲;孙萌;唐绍炬;;多目标优化的云计算虚拟集群动态调整方法[A];山东计算机学会2013学术年会论文集[C];2013年

2 孙英华;郭振波;吴哲辉;杜乐乐;;基于混合云市场的计算资源交易模型的研究[A];山东计算机学会2013学术年会论文集[C];2013年

3 潘送军;周沿东;;浅谈开发测试资源池的建设及应用[A];电力行业信息化优秀论文集2013[C];2013年

4 周宇光;陈振义;盛中华;;探索云计算技术在企业信息化建设中的应用[A];第十六届中国科协年会——分7绿色设计与制造信息技术创新论坛论文集[C];2014年

5 姚艳;曹健;李明禄;;A Network-aware Virtual Machine Allocation in Cloud Datacenter[A];第十一届全国博士生学术年会——信息技术与安全专题论文集[C];2013年

6 黄宏伟;聂新尧;;云计算为岩土工程带来的机遇与挑战[A];第三届全国工程风险与保险研究学术研讨会会议交流材料[C];2014年

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1 李煜;基于双边市场理论的软件平台运营机制研究[D];北京邮电大学;2013年

2 李健;云计算环境下最小化运营开销的调度技术研究[D];北京邮电大学;2013年

3 张帆;认知可重构的高效能Web服务体系结构研究[D];解放军信息工程大学;2013年

4 阎朝坤;网格环境下的科学工作流优化调度策略研究[D];中南大学;2013年

5 李韧;基于Hadoop的大规模语义Web本体数据查询与推理关键技术研究[D];重庆大学;2013年

6 卿苏德;网络虚拟化映射算法研究[D];北京邮电大学;2013年

7 史佩昌;云服务的高效传递技术研究[D];国防科学技术大学;2012年

8 刘雪峰;隐私安全协议研究[D];西安电子科技大学;2013年

9 任维武;用于分布式入侵检测系统的合作式本体模型[D];吉林大学;2013年

10 敬思远;面向绿色虚拟数据中心资源管理的若干关键技术研究[D];电子科技大学;2013年

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1 杜宝瑞;基于Hadoop的OA期刊论文资源发现及采集方法[D];燕山大学;2013年

2 廖福蓉;基于任务备份的云计算任务调度算法研究[D];重庆大学;2013年

3 冯黎明;云环境下无线传感器网络服务研究[D];南京师范大学;2013年

4 潘吴斌;基于云计算的并行K-means气象数据挖掘研究与应用[D];南京信息工程大学;2013年

5 曹夕;云计算中安全服务机制的研究[D];福建师范大学;2013年

6 吴向阳;虚拟化中计算性能优化研究[D];兰州交通大学;2013年

7 朱宇航;差分进化算法及其在云计算任务调度中的应用研究[D];兰州交通大学;2013年

8 焦术进;云计算中虚拟机动态迁移技术的研究[D];太原理工大学;2013年

9 薛景文;基于免疫算法的云计算任务调度策略研究[D];太原理工大学;2013年

10 马成龙;首次销售原则在网络环境下的扩大适用问题研究[D];华东政法大学;2013年

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