虛擬機計算資源調度中關鍵技術的研究

《虛擬機計算資源調度中關鍵技術的研究》是依託華中科技大學，由邵志遠擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：虛擬機計算資源調度中關鍵技術的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：邵志遠
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

由於在計算資源管理方面帶來的便利性，近年來，虛擬計算技術在復興後得到了廣泛的普及。然而，該技術在套用中也暴露出很多的不足與尚待提高的地方，其中，對調度算法的不斷改進和完善是非常重要的部分，也是該領域的研究熱點和重點。同時，由於虛擬機在調度單位上與傳統作業系統的不同，導致在該環境下的調度問題與在傳統作業系統中的調度相比，出現了很多新的特點，使得傳統的調度思想無法直接套用到虛擬機中，這使得調度問題也同時成為研究的難點。本課題的提出，旨在對虛擬機環境下的計算資源調度問題中的關鍵技術進行研究，提出新的算法解決虛擬客戶環境下的調度問題，並在此算法的基礎上提出協同調度思想以及解決過載調度問題的方法。本課題的研究成果將對虛擬計算技術的發展，以及套用的普及起到積極的推動作用。

結題摘要

本課題針對虛擬機環境下的計算資源調度問題中的關鍵技術進行研究，提出新的算法解決虛擬客戶環境下的調度問題，並在此算法的基礎上提出協同調度思想以及解決過載調度問題的方法。本課題研究了虛擬客戶環境（Virtualized Clients）下的調度技術，以期在基於虛擬計算的物理資源多路復用和面向客戶的I/O 即時回響之間找到平衡點。通過研究，我們發現導致虛擬客戶環境下音視頻套用播放不暢的根本原因在於，Credit調度器對於特權Domain（IDD）的調度，由於Credit的過度損耗導致特權Domain無法很好地調度，我們提出了新的調度器SDP（Simple Dynamic Priority）來解決該問題。除了調度問題外，過長的I/O路徑也是非常嚴重的問題。基於此，我們研究了Xen虛擬機環境下的音頻設備的PV驅動，從根本上解決了虛擬客戶環境下的音頻播放問題。本課題深入研究了並行負載在虛擬化平台上的嚴重的同步開銷問題，通過研究，我們發現很多並行套用（如由MPI運行時庫所創建的並行套用）在虛擬化平台上運行所導致的同步開銷並不是由其他很多文獻提出的客戶作業系統核心中的互旋鎖（spin-lock）所導致，而是由進程的虛假運行狀態以及失敗的調度釋放（yield）所引起的。基於此，我們提出了進程在同步點通知虛擬機管理器釋放其VCPU運行的方法，此方法在減少同步負載的基礎上，避免了採用協同調度算法所必須考慮的很多複雜問題。本課題深入研究了虛擬化後的多核硬體平台的計算資源管理問題，提出適合多核硬體資源管理的算法以及調度方法，提高了虛擬化後的多核硬體資源利用率。本課題研究並開發了Xen虛擬化環境中對VCPU調度數據的分析工具VSA，該工具能夠對Trace數據中涉及調度的內容進行自動分析和分類，極大地提高了對Xen虛擬化平台調度數據的分析和處理效率。此外，本課題對虛擬化領域的前瞻性內容——嵌入式系統的虛擬化問題，以及GPU上的計算問題進行了研究。本課題的研究成果將對虛擬計算（以及其衍生的雲計算）技術的發展、套用的普及以及未來的發展起到積極的推動作用。