[發(fā)明專利]面向多核平臺的虛擬機(jī)監(jiān)控器非對稱調(diào)度器及其調(diào)度方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910241837.4
• 申請日: 2009-12-14
• 公開（公告）號: CN101727351A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張炯;龍翔;文成建;賀俊;白躍斌;高小鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F9/46
• 分類號: G06F9/46;G06F9/455
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 趙文利

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多核或眾核平臺調(diào)度技術(shù)，具體來說是面向多核平臺的虛擬機(jī)監(jiān)控器非 對稱調(diào)度器及其調(diào)度方法，屬于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和虛擬化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

系統(tǒng)虛擬化技術(shù)是指利用虛擬機(jī)監(jiān)視器(Virtual?Machine?Monitor，簡稱VMM)這 個系統(tǒng)軟件層，管理系統(tǒng)平臺的處理器外設(shè)等資源，為客戶操作系統(tǒng)提供一個虛擬硬件執(zhí)行 環(huán)境，這些虛擬的硬件執(zhí)行環(huán)境成為一個虛擬機(jī)(Virtual?Machine，簡稱VM)。每個虛擬 機(jī)(VM)，都包含處理器、存儲器及設(shè)備等虛擬硬件資源，而同一臺物理主機(jī)上可以支持多 個VM同時運(yùn)行。該技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代，IBM公司最早在360系列計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 使用了虛擬化技術(shù)，其目的是讓用戶可以共享計(jì)算資源，而在隨后的三十年間，大型機(jī)上的 虛擬化技術(shù)不斷趨于完善，并且一直是高效利用大型機(jī)強(qiáng)大計(jì)算資源的基礎(chǔ)技術(shù)。到了二十 世紀(jì)90年代，隨著x86處理器性能的不斷提高，一些基于x86處理器中低檔服務(wù)器甚至 PC機(jī)的計(jì)算能力越來越強(qiáng)，大量的數(shù)據(jù)中心和PC機(jī)都出現(xiàn)了系統(tǒng)資源利用率低，計(jì)算資源 嚴(yán)重浪費(fèi)的問題。在這種背景下，以前主要用于大型機(jī)的系統(tǒng)虛擬化技術(shù)受到工業(yè)界和學(xué)術(shù) 界的廣泛關(guān)注，基于x86處理器的虛擬化技術(shù)得到了長足的發(fā)展，并在世界各地的數(shù)據(jù)中心， PC機(jī)用戶上得到了廣泛的應(yīng)用。虛擬化技術(shù)不僅可以提高系統(tǒng)資源的利用率，減少了數(shù)據(jù)中 心的裝機(jī)量和相應(yīng)的電源成本，并且為一些傳統(tǒng)需求提供了新的簡單的實(shí)現(xiàn)手段，比如基于 系統(tǒng)遷移技術(shù)的負(fù)載平衡，容錯備份。除此之外，虛擬化技術(shù)也為PC機(jī)用戶提供了更方便 的使用多樣性操作系統(tǒng)的方法，為許多操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件開發(fā)和測試人員提供了前所未有 的便利。

和本發(fā)明密切相關(guān)另外一個背景技術(shù)是近年來多核技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的多路服務(wù)器 是直接在一個主板上支持多個物理處理器插槽，也就是對稱多處理器系統(tǒng)。而隨著SMT (Simultaneous?Multi-Threading，即同時多線程)、CMP(Chip?multiprocessors，即 片上多處理器核)的發(fā)展，單個芯片上集成的處理器核會越來越多，2007年在Intel實(shí)驗(yàn)室 中已經(jīng)研制成功了集成80個核的單個芯片。在未來一段時間內(nèi)，四核、八核處理器等都會 漸漸被廣泛使用，硬件平臺正在進(jìn)入多核時代。與之相應(yīng)的是，軟件的發(fā)展，尤其是系統(tǒng)軟 件的發(fā)展和硬件平臺的發(fā)展相比，顯得有些滯后，很多情況下都是硬件的處理能力提高了， 或者提供了新的功能，但是軟件棧的革新速度較為緩慢，使得許多新的硬件特性無法被廣泛 使用，造成了計(jì)算資源、電源等的大量浪費(fèi)。隨著多核平臺的發(fā)展，操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序 迫切需要快速革新，適應(yīng)新的強(qiáng)大的計(jì)算平臺。除此之外，異構(gòu)處理器核在中低端服務(wù)器和 PC機(jī)上也會被大量使用，最典型的例子是現(xiàn)在已經(jīng)很流行的圖形處理器GPU(Graphic Processing?Unit)，網(wǎng)絡(luò)處理器NP(Network?Processor，簡稱NP)，甚至不日將會上市 的Intel的GPU?Larrabee。

新一輪的虛擬化技術(shù)最初是因?yàn)楦咝褂孟到y(tǒng)過剩的計(jì)算資源而迅速發(fā)展起來，而現(xiàn)在 隨著單一硬件平臺上集成的處理器核持續(xù)增多，系統(tǒng)虛擬化技術(shù)將得到持續(xù)的關(guān)注和發(fā)展， 虛擬化技術(shù)將會在充分使用平臺提供的強(qiáng)大計(jì)算能力發(fā)揮更加重要的作用。目前已經(jīng)有服務(wù) 器廠商將虛擬化放在BIOS中，為系統(tǒng)軟件提供了更加透明的虛擬化平臺，類似于大型機(jī)上 的分區(qū)技術(shù)，虛擬化技術(shù)最典型的用處就是對大量處理器核進(jìn)行分區(qū)，而每個分區(qū)中都可以 安裝傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，這樣既可以充分使用了較新的硬件平臺，又充分利用了更新周期較長 的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺的持續(xù)發(fā)展提供了可行的解決方案?？傊?，系統(tǒng) 虛擬化技術(shù)的發(fā)展和多核技術(shù)的發(fā)展是目前硬件和系統(tǒng)軟件發(fā)展中最顯著的兩樣技術(shù)，同時 這兩樣技術(shù)在互相影響，互相促進(jìn)，多核的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中會考慮系統(tǒng)虛擬化技術(shù)對平臺的使 用，而系統(tǒng)虛擬化技術(shù)也必然隨著多核的發(fā)展而不斷革新，最有效的使用平臺上集成的更多 的同構(gòu)處理器核以及各種異構(gòu)處理器核。