【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微內核，更為具體地講，涉及一種基于微內核hypervisor的vcpu調度方法。
技術介紹
1、hypervisor(虛擬機監控器)是一種虛擬化技術，它允許在一臺物理計算機上創建和管理多個虛擬化的計算環境，每個環境都可以運行獨立的操作系統和應用程序。hypervisor的作用類似于一個虛擬化的操作系統，它通過分配計算資源和隔離不同的虛擬機，使得它們能夠在同一臺物理計算機上同時運行而互不干擾。type1類型的hypervisor沒有宿主操作系統。其直接運行在物理硬件之上，直接管理各種物理資源，同時管理并運行客戶機操作系統。type2類型的hypervisor，其寄生的宿主操作系統擁有對硬件平臺和資源(包括cpu和物理內存等)的全部控制權。
2、在虛擬化環境中，由于hypervisor與客戶操作系統之間存在語義縫隙，導致客戶操作系統對于內核自旋鎖的優化機制失效，帶來lhp(lock?holder?preemption，鎖持有者搶占)和lwp(lock?waiter?preemption，鎖等待者搶占)等同步性能問題，導致嚴重的同步開銷，降低系統性能。為了解決同步性能問題，目前行業內已經提出了一些技術方案，其中全虛擬化方案由于不需要修改客戶操作系統源碼，得到了較大關注。在全虛擬化方案中，具有代表性的方案包括vcpu同步調度方案、驅動檢測lhp方案和基于ipi驅使的調度方案。
3、vcpu同步調度方案是將客戶操作系統的vcpu(虛擬中央處理單元)分配到不同的物理cpu上進行同步調度，以便實現它們的同
4、驅動檢測lhp方案通過在客戶操作系統中引入特殊的驅動程序，系統能夠識別不會持有自旋鎖的“安全點”，并在非“安全點”處禁止搶占，從而避免lhp問題。此方法還引入了搶占窗口的概念，以確保調度的公平性。此方案雖然能夠有效地識別鎖的持有者，但是配置繁瑣且需安裝特殊的無鎖設備驅動，增加了實施的復雜性。
5、基于ipi驅使的調度方案基于在研究中發現的ipi信號通常在某些自旋鎖釋放之前被觸發的情況，通過利用ipi信號，在hypervisor層可以動態地識別鎖的持有者并延遲其被搶占的時間，以達到避免lhp的目的。此方案雖然可以在hypervisor層可以動態地識別鎖的持有者并作出一定的調度處理，但基于ipi中斷只能識別出用戶級別的同步，對其它類型的內核自旋鎖無效。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于微內核hypervisor的vcpu調度方法，微內核hypervisor基于鎖檢測與協同公平調度策略來進行vcpu調度，能夠減少hypervisor中因鎖競爭而導致的性能開銷，從而提高同步性能，同時無需修改客戶操作系統源碼，確保系統的穩定性和可移植性。
2、為了實現上述專利技術目的，本專利技術基于微內核hypervisor的vcpu調度方法，每當進入一個新的調度時間片，微內核hypervisor調用時鐘處理函數進行vcpu調度，具體包括以下步驟：
3、s1：微內核hypervisor獲取當前被調度vcpu；
4、s2：令被調度vcpu的時間片數量n＝n-1；
5、s3：判斷被調度vcpu是否已開啟監測，如果未開啟，進入步驟s4，否則進入步驟s19；
6、s4：判斷被調度vcpu的當前線程是否處于內核態，如果不是，進入步驟s5，否則進入步驟s6；
7、s5：將被調度vcpu標記為普通vcpu，然后進入步驟s18；
8、s6：判斷被調度vcpu是否存在線程切換，如果發生線程切換，進入步驟s7，否則進入步驟s9；
9、s7：將被調度vcpu標記為普通vcpu，然后進入步驟s8；
10、s8：將開啟監測的vcpu的監測關閉，進入步驟s19；
11、s9：從被調度vcpu的線程信息結構體thread_info中讀取搶占計數器preempt_count的值；
12、s10：判斷是否preempt_count＝0，如果是，進入步驟s18，否則進入步驟s11；
13、s11：根據搶占計數器preempt_count的歷史記錄，確定preempt_count值在本時間片中是否發生變化，如果發生變化，則不作任何操作，如果未發生變化，則確定preempt_count連續保持為當前值的時間片數量；
14、s12：判斷被調度vcpu的監測時間是否達到預設上限，如果是，進入步驟s13，否則進入步驟s19；
15、s13：判斷被調度vcpu是否是鎖相關vcpu，如果是，進入步驟s14，否則進入步驟s17；鎖相關vcpu的判斷方法為：如果被調度vcpu的preempt_count值連續保持為當前值的時間片數量大于預設閾值，則不是鎖相關vcpu，否則是鎖相關vcpu；
16、s14：將被調度vcpu標記為同步問題vcpu；
17、s15：為被調度vcpu增加額外時間片，額外時間片的數量根據實際情況確定，令被調度vcpu的時間片增加次數加1；
18、s16：將開啟監測的vcpu的監測關閉，進入步驟s21；
19、s17：將被調度vcpu標記為例外vcpu，然后進入步驟s18；
20、s18：保存被調度vcpu的剩余時間片，然后調用vcpu調用函數，重新確定被調度vcpu；vcpu調用函數包括以下步驟：
21、1)判斷被調度vcpu是否是同步問題vcpu，如果是，進入步驟2)，否則進入步驟3)；
22、2)判斷被調度vcpu的時間片增加次數是否達到預設上限，如果是，進入步驟8)，否則進入步驟4)；
23、3)判斷被調度vcpu是否是例外vcpu，如果是，進入步驟8)，否則進入步驟4)；
24、4)判斷被調度vcpu的當前線程是否處于內核態，如果是，進入步驟5)，否則進入步驟8)；
25、5)從被調度vcpu的線程信息結構體thread_info中讀取搶占計數器preempt_count的值；
26、6)判斷是否preempt_count＝0，如果是，則進入步驟8)，否則進入步驟7)；
27、7)對被調度vcpu的當前線程開啟監測，記錄每個時間片中preempt_count的值和監測時長；本次調度結束；
【技術保護點】
1.一種基于微內核Hypervisor的VCPU調度方法，其特征在于，每當進入一個新的調度時間片，微內核Hypervisor調用時鐘處理函數進行VCPU調度，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的VCPU調度方法，其特征在于，所述步驟S9中獲取preempt_count的具體方法為：
3.根據權利要求1所述的VCPU調度方法，其特征在于，所述微內核Hypervisor對VCPU的正常調度時間片數量與額外調度時間片數量進行記錄，在每次對VCPU正常補充時間片時，根據額外調度時間片數計算平衡系數λ∈(0，1)，額外調度時間片數量占調度時間片數的比例越高，平衡系數λ的值越大，則該VCPU的補充時間片數量表示標準補充時間片數量。
【技術特征摘要】
1.一種基于微內核hypervisor的vcpu調度方法，其特征在于，每當進入一個新的調度時間片，微內核hypervisor調用時鐘處理函數進行vcpu調度，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的vcpu調度方法，其特征在于，所述步驟s9中獲取preempt_count的具體方法為：
3.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：肖堃，陽寧康，李蒙，羅蕾，陳麗蓉，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。