[發明專利]基于KVM平臺的虛擬機CPU資源預留算法

有效

• 申請號: 201511019980.0
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105550040B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 辜文斌;佘文魁;周銳;張慧;郭晶;田丹
• 申請（專利權）人: 四川中電啟明星信息技術有限公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 廖曾

本發明公開了基于KVM平臺的虛擬機CPU資源預留算法，包括以下步驟：在內核態通過獲取用戶設置的資源預留參數，根據虛擬機優先級公式計算出虛擬機的優先級S_i的理論值，通過虛擬機的進程id找到內核態task_struct數據結構，且進程優先級設置為S_i；之后，另一個以t為周期的虛擬機定時器任務將會被觸發，在該任務中通過對虛擬機的優先級S_i的理論值與虛擬機實際運行時間值進行比較，當虛擬機實際運行時間值大于等于虛擬機的優先級S_i的理論值時，從資源預留算法恢復到默認的CFS算法；通過對KVM接口調用獲取虛擬機運行過程中的相關數據，提高虛擬機響應性能；保證優先級高的任務能夠有充足的資源完成執行目標。

技術領域

本發明涉及CPU虛擬化、資源預留等技術領域，具體的說，是基于KVM平臺的虛擬機CPU資源預留算法。

背景技術

隨著虛擬化平臺的部署實施，信息化建設的基本架構、業務處理等方式都發生了轉變。虛擬化技術是對單臺機器上的真實物理資源進行重新劃分、配置，形成多個獨立的虛擬分區，分別作為獨立的操作系統進行工作。虛擬化涉及的資源包括CPU、內存、磁盤、IO等，其中CPU虛擬化是很重要的構成部分。在KVM全虛擬化技術框架下，虛擬機可以過載使用物理資源，即給虛擬機分配的CPU和內存數量多于物理機上實際存在的資源。

在KVM中默認的CPU分配算法是CFS(完全公平調度)算法，CFS的總體思想就是盡量使進程按照設定的優先級盡量公平的被調度。以前的進程被調度執行的硬件時間片和操作系統調度的軟件時間片差好幾個數量級，CFS算法是基于一個理想的，精確的多任務CPU設計的，算法模擬了硬件的實現，通過分割CPU的時間使得每個任務的運行時間總是相等的。實現上，在每個任務控制塊的調度實體上有一個變量vruntime保存了本任務的運行時間，調度時找時間最小的任務運行，使得最后每個任務的運行時間都相等。不會在運行時間最小的任務剛大于第二小的任務時就觸發調度，這樣會導致系統頻繁的進行任務切換消耗更多資源。例如剛開始任務t₁和t₂的vruntime相等，任務t₁運行非常小的時間，判斷t₁的運行時間大于t₂，檢查這兩者的差值是否大于系統設置的調度粒度，即t₁->vruntime-t₂->vruntime>sysctl_sched_min_granularity才運行觸發一次調度。t₁、t₂的狀態為ready。另外一個調度粒度是sysctl_sched_wakeup_granularity，這個表示當前任務的運行時間必須大于被喚醒任務的運行時間+該粒度值，才運行觸發調度。所有待調度的任務以vruntime為key值，通過rbtree進行排序。任務觸發一次yield操作時，會把任務放到rbtree的最右邊，表示最后調度。

CFS算法中也可以根據任務的優先級分配運行時間，相同運行時間下，可以保證優先級高的任務運行的時間更長。雖然優先級高的任務運行時間更長，但是不能保證高優先級任務能在分配的運行時間內比其他任務先完成，這可能仍然達不到高優先級任務首先被執行的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供基于KVM平臺的虛擬機CPU資源預留算法，通過對KVM接口調用獲取虛擬機運行過程中的相關數據，分析判斷虛擬機的運行狀態，及時采取相應的調度策略，調整虛擬機處理器資源，以充分發揮處理器作用，提高虛擬機響應性能；保證優先級高的任務能夠有充足的資源完成執行目標，一個調度周期中，保證高優先級任務充分完成的情況下，恢復剩余時間為公平調度模式，使更多任務能夠及時被響應。

本發明通過下述技術方案實現：基于KVM平臺的虛擬機CPU資源預留算法，包括以下步驟：