[發(fā)明專利]一種通過至強(qiáng)融核協(xié)處理器提升Erlang虛擬機(jī)性能的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310184628.7
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103294540A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍翔;鄭思遙;高小鵬;萬寒;姜博;楊經(jīng)緯
• 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: 周長琪

1.一種通過至強(qiáng)融核（Xeon?Phi^TM）協(xié)處理器提升Erlang虛擬機(jī)性能的方法，其特征在于，在宿主機(jī)上運(yùn)行一個Erlang虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)進(jìn)程ERLVM_HOST，在至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡上運(yùn)行一個Erlang虛擬機(jī)的操作系統(tǒng)進(jìn)程ERLVM_PHI；宿主機(jī)是指安裝至強(qiáng)融核協(xié)處理器PCIe擴(kuò)展卡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；

ERLVM_HOST在宿主機(jī)上的啟動包括如下操作：

（1.1）探測宿主機(jī)是否安裝了至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡，如果安裝了，啟動至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡上的ERLVM_PHI；

（1.2）在宿主機(jī)的每一個處理器核心上啟動調(diào)度器線程，每個調(diào)度器線程依次嘗試連接至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡的PROCESSEP_P、MSGEP_P和MIGEP_P端點(diǎn)，直到連接成功；

（1.3）啟動進(jìn)程管理輔助線程，創(chuàng)建端點(diǎn)PROCESSEP_H，將滿足判斷規(guī)則的新創(chuàng)建的Erlang進(jìn)程提交到ERLVM_PHI上運(yùn)行，接受從ERLVM_PHI提交來的Erlang進(jìn)程；

判斷規(guī)則：當(dāng)新創(chuàng)建的Erlang進(jìn)程的層次編號大于等于閾值變量offload_threshold時，新創(chuàng)建的Erlang進(jìn)程被ERLVM_HOST提交給ERLVM_PHI；當(dāng)ERLVM_PHI的狀態(tài)為負(fù)載高或死亡時，新創(chuàng)建的Erlang進(jìn)程不提交給ERLVM_PHI；閾值變量offload_threshold的初始值通過ELRVM_HOST啟動參數(shù)傳入，并根據(jù)ERLVM_PHI的負(fù)載和健康狀況進(jìn)行動態(tài)更新，且offload_threshold_min≤offload_threshold≤offload_threshold_max；offload_threshold_min和offload_threshold_max分別表示閾值變量offload_threshold能夠設(shè)定的最小值和最大值，都通過ELRVM_HOST啟動參數(shù)傳入；

（1.4）建立消息分發(fā)線程，創(chuàng)建端點(diǎn)MSGEP_H，ERLVM_PHI上的所有調(diào)度器都創(chuàng)建一個自己私有的消息分發(fā)端點(diǎn)與端點(diǎn)MSGEP_H連接，建立消息傳遞的信道；

（1.5）建立健康狀況監(jiān)測線程，從ERLVM_PHI的健康狀況服務(wù)線程中接收ERLVM_PHI的處理器負(fù)載、內(nèi)存負(fù)載以及至強(qiáng)融核協(xié)處理器的健康狀況，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)將ERLVM_PHI標(biāo)記為健康、負(fù)載高或者死亡；為平均CPU使用率設(shè)定經(jīng)驗(yàn)閾值A(chǔ)，為總內(nèi)存使用量設(shè)定經(jīng)驗(yàn)閾值B，健康是指ERLVM_PHI上所有核心的平均CPU使用率低于A并且總內(nèi)存使用量低于B，負(fù)載高是指ELRVM_PHI上所有核心的平均CPU使用率大于等于A或總內(nèi)存使用量大于等于B，死亡是指至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡出現(xiàn)故障不能正常工作；在ERLVM_PHI的狀態(tài)為負(fù)載高時，ERLVM_HOST停止向ERLVM_PHI提交Erlang進(jìn)程，而且如果ERLVM_HOST負(fù)載正常，從ERLVM_PHI上竊取Erlang進(jìn)程執(zhí)行；在ERLVM_PHI的狀態(tài)為死亡時，ERLVM_HOST將所有在本地創(chuàng)建但是提交到ERLVM_PHI上運(yùn)行的Erlang進(jìn)程標(biāo)記為異常退出；ERLVM_HOST根據(jù)ERLVM_PHI的負(fù)載情況更新offload_threshold的值；

（1.6）建立進(jìn)程遷移分發(fā)線程，創(chuàng)建了端點(diǎn)MIGEP_H，ERLVM_PHI上的所有調(diào)度器都創(chuàng)建一個自己私有的進(jìn)程遷移分發(fā)端點(diǎn)，并與端點(diǎn)MIGEP_H連接，建立進(jìn)程遷移的信道；

ERLVM_PHI在至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡上啟動，包括如下操作：

（2.1）在至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡的每一個處理器核心上啟動調(diào)度器線程，每個調(diào)度器線程依次嘗試連接宿主機(jī)的PROCESSEP_H、MSGEP_H和MIGEP_H端點(diǎn)，直到連接成功；

（2.2）啟動進(jìn)程管理輔助線程，創(chuàng)建端點(diǎn)PROCESSEP_P，接受從ERLVM_HOST提交到至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡的Erlang進(jìn)程，并在至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡的可用內(nèi)存空間不足時，將新創(chuàng)建的Erlang進(jìn)程提交回宿主機(jī)的ERLVM_HOST上運(yùn)行；

（2.3）建立一個消息分發(fā)線程，創(chuàng)建端點(diǎn)MSGEP_P，ERLVM_HOST上的所有調(diào)度器都創(chuàng)建一個私有的消息分發(fā)端點(diǎn)與端點(diǎn)MSGEP_P連接，建立消息傳遞的信道；至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡上所有的I/O請求通過消息傳遞的信道發(fā)送到ERLVM_HOST，請求ERLVM_HOST處理，并將處理返回的結(jié)果分發(fā)給請求的Erlang進(jìn)程；

（2.4）在至強(qiáng)融核協(xié)處理器卡上，距離每一個內(nèi)存控制器最近的處理器核心上運(yùn)行一個內(nèi)存回收線程，每一個內(nèi)存回收線程均等地負(fù)責(zé)靠近自己的處理器核心上的調(diào)度器的內(nèi)存使用，定時對轄區(qū)內(nèi)調(diào)度器上的Erlang進(jìn)程進(jìn)行垃圾回收；

（2.5）ERLVM_PHI進(jìn)行Erlang進(jìn)程負(fù)載均衡的時候考慮調(diào)度器所在處理器核心的距離，負(fù)載均衡算法在準(zhǔn)備Erlang進(jìn)程遷移路線的時候優(yōu)先考慮距離近的處理器核心；

（2.6）建立進(jìn)程遷移分發(fā)線程，創(chuàng)建了端點(diǎn)MIGEP_P，ERLVM_HOST上的所有調(diào)度器都創(chuàng)建一個自己私有的進(jìn)程遷移分發(fā)端點(diǎn)，并與端點(diǎn)MIGEP_P連接，建立進(jìn)程遷移的信道；

（2.7）建立健康狀況服務(wù)線程，創(chuàng)建端點(diǎn)HEALTHEP_P，端點(diǎn)HEALTHEP_P與健康狀況監(jiān)測線程連接，建立健康狀況監(jiān)測信道；健康狀況服務(wù)線程采集ERLVM_PHI中每個調(diào)度器的運(yùn)行隊(duì)列長度、每個處理器核心的CPU利用率以及每個內(nèi)存控制器上空閑的物理內(nèi)存容量，并將采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過健康狀況監(jiān)測信道發(fā)送給健康狀況監(jiān)測線程。