[發明專利]一種基于內核虛擬機調度策略的實現方法

在審

• 申請號: 201010208491.0
• 申請日: 2010-06-24
• 公開（公告）號: CN101894047A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 丁濤;郝沁汾;張冰;董翰飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F9/455
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于內核虛擬機調度策略的實現方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：將計算機操作系統即Linux的進程分為普通進程，虛擬機進程和實時進程，使虛擬機進程的優先級介于普通進程和實時進程之間，并為其提供特殊的調度算法；具體實現步驟如下：

步驟1：標識內核虛擬機進程；在task_struct結構體中設置特殊標志，將KVM進程進行標識；為task_struct結構增加一個新的屬性is_kvm，并且它只有兩種狀態0和1，其中1代表該進程是KVM進程，0代表其他進程；該屬性在進程被創建的時候賦值；在Linux內核執行調度程序時首先檢測task_struct結構體中的is_kvm的值，如果是KVM進程，則采取特殊的調度策略，從而避免了和普通進程競爭系統資源的問題；

步驟2：設置專門的虛擬機就緒隊列；將Linux進程就緒隊列分為虛擬機進程就緒隊列和普通進程就緒隊列，分別通過兩個指針進行訪問；Linux內核進行進程調度時都會先檢索虛擬機就緒隊列，選擇一個就緒的虛擬機進程運行，只有在虛擬機進程就緒隊列為空，或是每個虛擬機進程的時間片為0時，再去調度普通進程就緒隊列；在所有進程就緒隊列的所有進程的時間片都為0時，再對所有進程賦以新的時間片，進行新一輪的調度；

步驟3：細分虛擬機就緒隊列；將虛擬機就緒隊列再細分為under隊列和over隊列，under隊列中是時間片不為0的虛擬機進程，over隊列中是時間片為0的虛擬機進程；最開始所有的虛擬機就緒進程都在under隊列，每個虛擬機具有相同的優先級，以保證每個虛擬機得到公平的對待；Linux內核每次從under隊列的隊首取一個就緒的虛擬機進程，使之成為下一個被調度的進程，該虛擬機進程的時間片隨著運行時間而減小，當該虛擬機進程的運行時間達到且其時間片不為0時，將該虛擬機進程移到under隊列的隊尾，接著選擇under隊列的下一個隊首進程投入運行；當某一個虛擬機進程的時間片減少為0時，便被放入到over隊列；當under隊列為空時，互換under隊列和over隊列的指針，并重新賦值所有虛擬機進程的初始時間片值，繼續參與調度，周而復始；

步驟4：設置虛擬機進程為不可搶占進程；如果虛擬機進程在運行期間，由一個優先級更高的進程到來，此時并不是直接搶占虛擬機進程的運行權，而是將虛擬機進程的need_shed置位，待此虛擬機進程運行完畢讓出處理器資源后，立即進行調度，以保證虛擬機進程在運行期間不可搶占；

步驟二：根據虛擬機中業務的需求，動態調整各虛擬機的資源，使虛擬機更好的適應其客戶操作系統中業務的需求；具體實現步驟為：

步驟1：根據虛擬機中的業務需求，將其分為計算密集型和I/O密集型；tasK_struct結構體的sleep_avg域記錄一個虛擬機進程的休眠時間和執行時間，當一個進程從休眠狀態恢復到執行狀態，sleep_avg會隨其休眠時間的長短而增長，直到一個預定的閾值為止；相反，虛擬機進程每運行一個時鐘節拍，sleep_avg就相應的減少，直到0為止；

步驟2：在進行重新計算優先級和時間片時，根據sleep_avg值對兩種不同的虛擬機進行不同的獎懲；每一個虛擬機進程都有一個相同的初始優先級，當所有虛擬機進程的時間片用完時，需要重新計算優先級和時間片，此時根據sleep_avg的值分別對每一個虛擬機進程的優先級進行調整，以便使各個虛擬機進程在新一輪調度中能夠更好的滿足業務的需求，達到自適應調整的能力。