一种虚拟化环境中的准入控制与负载均衡方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-05-30 14:06:41
发明涉及一种虚拟化环境中的准入控制与负载均衡方法,包括以下步骤 :1 :修改 Xen 虚拟机中的简单最早截止期优先调度算法,实现非工作保养模式下的分区最早截止期优先的调度算法NWC-PEDF ;2 :对每个物理处理器引入准入控制机制,控制每个物理处理器上分配的 Xen 虚拟处理器的负载 ;3 :采用首次适应的策略来控制 Xen 虚拟化环境中的 VCPU 到多核硬件平台上 PCPU 的分配映射 , 以保证每个 PCPU 上负载的均衡 ;4 :提供对调整 VCPU 调度参数的支持机制,允许管理员根据运行过程中虚拟机负载的变化情况调整 VCPU的调度参数。本发明的优点 :满足多核硬件平台下虚拟化环境对嵌入式实时系统硬实时任务的时间需求的支持,对 Xen 虚拟机中的调度算法进行改进,实现了准入控制和负载均衡机制
本发明设计和实现了一种 Xen 虚拟化环境中的准入控制与负载均衡方法,以保证虚拟化环境中实时嵌入式系统所要求的实时性和各物理处理器上负载的均衡
虚拟化技术已经被普遍应用于服务器与桌面系统,随着嵌入式系统芯片性能的提高((如多核芯片的大量出现),虚拟化技术在嵌入式系统中的应用也越来越成为学术界和工业界的研究热点。Xen 是剑桥大学教授 Ian 等发起的一个开源的虚拟机项目,其性能接近单机操作系统 (Native Operating System) 的性能。Xen 由于其优越的性能和开源性,所以被业界广泛看好,被认为是未来最有前途的一款虚拟机管理软件。研制技术可满足多核硬件平台下,嵌入式实时系统对虚拟化的需求。
发明人 顾宗华 :副教授 在岗性质:全职在岗 学院/系:计算机科学与技术学院 招生资格类别:硕士生导师 研究方向:实时嵌入式系统;顾宗华于2004年在美国密歇根大学获得博士学位。 现任浙江大学计算机学院副教授。
一. 本发明在 Xen 中实现了具有准入控制的分区最早截止期优先的调度算法,是硬实时调度算法,为 Xen 虚拟机在嵌入式硬实时系统中的应用提供了保障。 二. 在本发明中,采用非工作保养(NWC)模式,可以保证每个实时虚拟机固定的 CPU 资源份额,防止了在工作保养(WC)模式下某个实时虚拟机因为超载而过多占用 CPU资源。 三. 在本发明中,采用的是多核调度算法中的分区调度算法 PEDF,每个物理CPU 上都有自己独立的 VCPU 负载队列,减少了迁移开销,降低了调度开销。四. 在本发明中,对每个物理处理器均采用了准入控制机制来控制其上的VCPU负载不会超过物理处理器的最大资源限制,保证了每个物理处理器上的 VCPU 负载的集合均是可调度的,从而使实时应用的实时性得到了保证。 五. 在本发明中,采用从上次首次适应结束时开始的首次适应的策略来控制VCPU 在物理处理器上的分配,其时间开销比较小并且能够较好保证每个物理处理器上负载的均衡 :与最好适应分配算法相比,在每个物理处理器上负载的均衡性上难分伯仲,但是时间开销小 ;与最差适应分配算法相比,时间开销更小,并且每个物理处理器上负载的均衡性更好。 六. 在本发明中,支持管理员根据运行过程中虚拟机负载的变化情况调整VCPU的调度参数,并对管理员所做的参数的调整进行系统可调度性检查,能够更好满足系统的适应性和安全性。
技术入股,本发明的目的正是要解决上述技术存在的不足,而提供一种在多核硬件平台下Xen 虚拟化环境中的准入控制与负载均衡方法,满足多核硬件平台下虚拟化环境对嵌入式,实时系统硬实时任务的时间需求的支持,对 Xen 虚拟机中的调度算法进行改进,实现了准入控制和负载均衡机制。修改 Xen 虚拟机中的简单最早截止期优先 SEDF 调度算法,实现非工作保养模式 NWC 下的分区最早截止期优先的调度算法 NWC-PEDF ;保证虚拟机环境下嵌入式实时系统中硬实时应用的实时需求。在 Xen 虚拟机调度中实现非工作保养模式(NWC),防止工作保养模式下因为某个实时虚拟机因为超载而过多占用处理器(CPU)资源所导致的 CPU 资源分配的不可控性。