[發明專利]一種分布式虛擬機管理器

有效

• 申請號: 201810811512.4
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108932154B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 陳育彬;丁卓成;張晉;戚正偉;管海兵
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種分布式虛擬機管理器，其特征在于，包括：

-虛擬機管理模塊，包括運行在每一個物理機器節點上的分布式共享總線模塊和分布式非一致性內存訪問模塊，通過分布式共享總線模塊和分布式非一致性內存訪問模塊，把海量資源的一致接口抽象為一臺虛擬機提供給上層客戶操作系統；其中：

所述分布式共享總線模塊使得不同物理機器節點間的CPU互相通信，并使得不同物理機器節點上掛載不同的I/O設備，提供虛擬CPU和虛擬I/O設備的抽象；

所述分布式非一致性內存訪問模塊使得不同物理機器節節點上的內存資源共享，提供分布式共享內存的抽象；

-客戶操作系統，用于分布式非一致性內存訪問模塊構建dNUMA-TSO模型和進行NUMA親和性設定；

所述分布式非一致性內存訪問模塊使用分布式共享內存協議來同步各物理機器節點之間的數據，并通過dNUMA-TSO模型來減弱一致性的程度；其中：

所述dNUMA-TSO模型把物理機器節點的本地頁看做是一個寫緩存；寫dNUMA使用Lamport邏輯時鐘來確定每臺物理機器上頁的順序，然后根據這個順序把這些頁合并；

所述NUMA親和性設定采用如下任意一種方法：

方法一，通過機器學習的算法，判斷會頻繁訪問遠端的物理機器節點的進程，并通知客戶操作系統的調度器設置合理的親和性；由于分布式非一致性內存訪問模塊和客戶操作系統共享一塊內存，分布式非一致性內存訪問模塊在這塊共享內存中填入實時機器學習進程的預測結果，客戶操作系統根據這一結果將頻繁訪問的遠端內存的進程分配到遠端物理機器節點的CPU上；

方法二，采用與方法一相同的機器學習算法，打斷正在運行的且頻繁訪問遠端內存的CPU，并把CPU的狀態打包發送給遠端物理機器節點；遷移后的CPU在恢復運行后把遠端內存訪問變成本地內存訪問；

所述分布式共享總線模塊設有中斷芯片，所述中斷芯片根據分布式共享總線模塊的指令，將無法在本地處理的中斷進行中斷轉發；

所述分布式共享總線模塊還提供虛擬異構設備的抽象；其中：

分布式共享總線模塊為異構設備維護一張全局頁表，用以維護任意兩臺物理機器上異構設備的物理地址的映射；通過全局頁表查找需要訪問的兩臺物理機器對應的物理地址再進行中斷轉發，完成異構設備的虛擬化；

所述分布式非一致性內存訪問模塊使用分布式共享內存協議來同步各物理機器節點之間的數據的方法，包括如下步驟：

步驟S1：初始化頁表控制權限；

步驟S2：客戶操作系統開始運行，當客戶操作系統出現缺頁異常時，執行步驟S3；

步驟S3：客戶操作系統出現缺頁異常，退出到虛擬機管理模塊中，分布式非一致性內存訪問模塊根據分布式共享內存協議設置權限以及讀取數據，然后返回步驟S2；

所述分布式非一致性內存訪問模塊采用高速網絡進行網絡通信，并使用壓縮優化降低網絡流量；

打包的CPU狀態包括能夠讓CPU運行的完整上下文；

所述能夠讓CPU運行的完整上下文包括：寄存器狀態和/或中斷芯片狀態；

所述分布式非一致性內存訪問模塊還設有加速器；所述加速器采用FPGA，用于將虛擬機管理模塊的關鍵操作卸載到FPGA上；

所述壓縮優化的算法包括如下步驟：

-當節點p_a向節點p_b傳輸一個頁P時，如果p_b之后的數據不再改變，即狀態不為可讀可寫，那么p_a就會記錄下P的值，記為P₀，稱之為twin，并記錄此twin值是p_b的；

-當節點p_a向節點p_b傳輸一個頁P時，如果p_a上有twin值，且這個twin值是p_b的，那么就傳輸p_a當前頁的值P₁與twin值P₀之差，記為diff(P₀,P₁)；

其中，節點p_a和節點p_b為互相傳遞頁的兩個物理機器節點。