[發明專利]基于硬件虛擬化的Xen實時性增強系統及其方法

有效

• 申請號: 201110055461.5
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN102135903A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 俞培杰;朱旻;高尚;戚正偉;管海兵
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F9/46
• 分類號: G06F9/46;G06F9/455;G06F9/50
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種基于硬件虛擬化的Xen實時性增強系統，其特征在于，包括：實時客戶虛擬機友好性模塊、事件驅動機制模塊和多實時客戶虛擬機負載平衡模塊，其中：實時客戶虛擬機友好性模塊在客戶虛擬機進行調度時，將該實時客戶虛擬機調整到調度隊列頭部，事件驅動機制模塊允許實時客戶虛擬機在接收到緊急事件請求時搶占當前處理器資源，多實時客戶虛擬機負載平衡模塊將在多個處理器之間動態平衡實時客戶虛擬機的分布，以避免重復搶占帶來的實時客戶虛擬機性能衰退。

2.根據權利要求1所述的基于硬件虛擬化的Xen實時性增強系統，其特征是，所述的實時客戶虛擬機友好性模塊由識別單元和靜態隊列調整單元組成，其中：實時客戶虛擬機識別單元提供該系統對實時客戶虛擬機的識別，并進行相應數據結構的初始化及相應標志位的置位，靜態隊列調整單元在該系統進行周期性的調度隊列排序中，將實時客戶虛擬機排列在隊列首部。

3.根據權利要求1所述的基于硬件虛擬化的Xen實時性增強系統，其特征是，所述的事件驅動機制模塊由優先級改變單元、動態隊列調整單元和事件驅動單元組成，其中：優先級改變單元為實時客戶虛擬機提供優先級改變功能，通過調度單位結構體的實時識別標志，為實時虛擬機賦予Boost狀態優先級；動態隊列調整單元在調度隊列的調整中，將實時客戶虛擬機調整為下一個調度的對象；事件驅動單元增加針對實時客戶虛擬機的判斷，當新進入Boost狀態優先級的是實時客戶虛擬機，則允許其搶占當前處理器資源，并發生調度軟中斷，從而實現事件驅動機制。

4.根據權利要求1所述的基于硬件虛擬化的Xen實時性增強系統，其特征是，所述的多實時客戶虛擬機負載平衡模塊由實時客戶虛擬機記錄單元和負載平衡單元組成，其中：實時客戶虛擬機記錄單元為物理CPU初始化結構體增加對應記錄標志位，來判斷當前物理CPU是否已經存在實時客戶虛擬機，該值隨著物理CPU上運行的實時客戶虛擬機的數量增加而增加，負載平衡單元判斷當前物理CPU是否有實時客戶虛擬機，當當前物理CPU還沒有實時客戶虛擬機，則進行其他物理CPU上多余實時客戶虛擬機的攫取，并修改當前物理CPU結構體的記錄標志位。

5.一種根據上述任一權利要求所述系統的實時性增強方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，Xen虛擬機平臺啟動時，進行平臺初始化并載入具有實時性增強特性的虛擬機調度器；

第二步，實時客戶虛擬機友好性模塊檢測Xen虛擬機平臺上運行的所有客戶虛擬機，該模塊的識別單元根據客戶虛擬機的ID號，判斷特定ID的客戶虛擬機并為其賦上實時標志，并進行相關數據結構的初始化；

第三步，當每隔30ms的Xen虛擬機平臺調度隊列調整發生時，實時客戶虛擬機友好性模塊的靜態隊列調整單元會將實時客戶虛擬機排列到當前處理器調度隊列頭部，以保證其在調度時被第一個處理；

第四步，在完成當前處理器的調度隊列調整后，多實時客戶虛擬機負載平衡模塊的實時客戶虛擬機記錄單元、負載平衡單元便會在多個處理器之間動態調整實時客戶虛擬機在處理器之間的分布，有效提高多個實時客戶虛擬機的實時性；

第五步，事件驅動機制模塊的優先級改變單元允許當某個實時客戶虛擬機接收到事件請求時，該實時客戶虛擬機會進入特定高優先級狀態；

第六步，實時客戶虛擬機進入高優先級狀態后，事件驅動機制模塊的動態隊列調整單元修改調度隊列排序，使該實時客戶虛擬機成為下一個被調度運行的對象；

第七步，事件驅動機制模塊的事件驅動單元發生調度軟中斷，完成對實時客戶虛擬機的調度，轉到第三步。