基于Xen的非對(duì)稱實(shí)時(shí)調(diào)度算法研究.pdf

1、近幾年，隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是CPU產(chǎn)商對(duì)虛擬化技術(shù)提供了越來越多的硬件支持，為嵌入式虛擬化技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。嵌入式虛擬化技術(shù)主要應(yīng)用在移動(dòng)通信和工業(yè)控制上。以工業(yè)控制為例，各種工業(yè)控制設(shè)備上運(yùn)行的操作系統(tǒng)都有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性需求。過去的一個(gè)大的系統(tǒng)多由多個(gè)實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)組合完成，每個(gè)子系統(tǒng)都運(yùn)行在獨(dú)立的硬件平臺(tái)之上。在該領(lǐng)域引入嵌入式虛擬化技術(shù)，可以將過去的多個(gè)實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)有效整合并運(yùn)行在同一個(gè)多核計(jì)算芯片上，在不降

2、低性能、不影響實(shí)時(shí)反應(yīng)時(shí)間的同時(shí)，減少了設(shè)備的開銷與維護(hù)成本；多個(gè)子系統(tǒng)可以并行獨(dú)立而不互相干涉的，繼而又保證了各個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性、安全性。同時(shí)，一個(gè)普通的商用操作系統(tǒng)，如Windows XP或者Linux也可以同時(shí)運(yùn)行在該芯片上，從而可以提供一個(gè)友好的人機(jī)界面。
　　多系統(tǒng)并行運(yùn)行是虛擬化的特性之一；多個(gè)專用的虛擬機(jī)“同時(shí)”運(yùn)行在同一個(gè)物理機(jī)器上，因此虛擬機(jī)平臺(tái)需要在一段固定的時(shí)間周期內(nèi)，將這個(gè)時(shí)間段的各個(gè)CPU時(shí)間

3、片合理有效的分配給各個(gè)虛擬機(jī)，而這個(gè)分配時(shí)間片的算法即為虛擬機(jī)調(diào)度算法。
　　目前比較流行的虛擬機(jī)平臺(tái)有VMWare，Virtual PC，KVM，Xen等；但這些平臺(tái)在虛擬機(jī)調(diào)度算法上都不能很好的支持實(shí)時(shí)虛擬機(jī)。其中本文的研究平臺(tái)Xen的Credit調(diào)度算法秉承公平效率的分享CPU時(shí)間片的原則進(jìn)行虛擬機(jī)調(diào)度，并將不同的虛擬機(jī)根據(jù)Credit值分成三個(gè)優(yōu)先級(jí)：under，over，idle，允許虛擬機(jī)處在三個(gè)狀態(tài)：boost，ru

4、nning，block。該調(diào)度算法能夠保證各個(gè)虛擬機(jī)公平得分享CPU，但對(duì)實(shí)時(shí)虛擬機(jī)的實(shí)時(shí)性的保證有所欠缺。
　　本文在深入研究分析Credit調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)后的非對(duì)稱實(shí)時(shí)調(diào)度算法。在全虛擬化環(huán)境下，該調(diào)度算法具有實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)友好性、事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制與多實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡特性。有效降低 Xen平臺(tái)上實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)事件響應(yīng)延遲，提高實(shí)時(shí)性。同時(shí)在多個(gè)物理CPU上動(dòng)態(tài)平衡實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)負(fù)載，消除實(shí)時(shí)客戶虛擬機(jī)之間因