云環(huán)境下面向HPC應(yīng)用的虛擬機調(diào)度機制優(yōu)化研究.pdf

1、與傳統(tǒng)集群相比，在云平臺上運行高性能應(yīng)用有著低廉的計算成本、方便高效的管理模式、多用戶的環(huán)境隔離與定制等諸多優(yōu)勢，尤其對中小規(guī)模高性能計算用戶而言優(yōu)勢更加明顯。但云平臺底層虛擬化技術(shù)帶來的兩層調(diào)度問題使得高性能應(yīng)用的運行環(huán)境比物理機環(huán)境更加復(fù)雜，更加不可控。因為環(huán)境的不可控，高性能應(yīng)用運行于云平臺會在虛擬機之間和虛擬機內(nèi)部的虛擬CPU之間產(chǎn)生兩種同步延遲問題。
　　針對這兩種同步延遲問題，在KVM平臺上設(shè)計兩階段同步感知的虛擬機調(diào)

2、度系統(tǒng) TPS。通過采集虛擬機之間網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)包信息可以有效的判別虛擬機之間是否有同步需求；通過采集虛擬機內(nèi)部自旋鎖信息可以有效判斷虛擬機內(nèi)部虛擬CPU之間是否有同步延遲。然后根據(jù)采集的信息對KVM調(diào)度器做同步調(diào)度的改進，以此提高高性能應(yīng)用運行于云平臺上的性能。該算法建立了虛擬機與宿主機之間信息傳遞的通道，有效的解決了KVM兩層調(diào)度的封閉性問題，在宿主機執(zhí)行虛擬機調(diào)度過程中充分的使用了虛擬機的相關(guān)運行時信息，使得云平臺下的高性能應(yīng)用的同

3、步請求能得到及時響應(yīng)，從而解決跨節(jié)點間和單節(jié)點內(nèi)的兩種同步延遲問題。
　　通過在KVM平臺上對NPB測試集、有限元應(yīng)用、計算密集型應(yīng)用、內(nèi)存密集型應(yīng)用和I/O密集型應(yīng)用的全面、系統(tǒng)的測試，驗證了兩階段同步感知型虛擬機調(diào)度系統(tǒng)TPS對于高性能應(yīng)用有30％~40%的性能提升，并且對于非高性能應(yīng)用沒有嚴(yán)重的負(fù)面影響。與CFS調(diào)度相比較，TPS調(diào)度系統(tǒng)也展示了很高的公平性。實驗分析表明兩階段同步感知型虛擬機調(diào)度系統(tǒng)是一種高效可行的高性能應(yīng)