基于Xen的非對稱實時調度算法研究.pdf

1、近幾年，隨著虛擬化技術的不斷發(fā)展，尤其是CPU產商對虛擬化技術提供了越來越多的硬件支持，為嵌入式虛擬化技術的發(fā)展奠定了堅實的基礎。嵌入式虛擬化技術主要應用在移動通信和工業(yè)控制上。以工業(yè)控制為例，各種工業(yè)控制設備上運行的操作系統都有很強的實時性需求。過去的一個大的系統多由多個實時控制子系統組合完成，每個子系統都運行在獨立的硬件平臺之上。在該領域引入嵌入式虛擬化技術，可以將過去的多個實時控制子系統有效整合并運行在同一個多核計算芯片上，在不降

2、低性能、不影響實時反應時間的同時，減少了設備的開銷與維護成本；多個子系統可以并行獨立而不互相干涉的，繼而又保證了各個子系統運行的穩(wěn)定性、可靠性、安全性。同時，一個普通的商用操作系統，如Windows XP或者Linux也可以同時運行在該芯片上，從而可以提供一個友好的人機界面。
　　多系統并行運行是虛擬化的特性之一；多個專用的虛擬機“同時”運行在同一個物理機器上，因此虛擬機平臺需要在一段固定的時間周期內，將這個時間段的各個CPU時間

3、片合理有效的分配給各個虛擬機，而這個分配時間片的算法即為虛擬機調度算法。
　　目前比較流行的虛擬機平臺有VMWare，Virtual PC，KVM，Xen等；但這些平臺在虛擬機調度算法上都不能很好的支持實時虛擬機。其中本文的研究平臺Xen的Credit調度算法秉承公平效率的分享CPU時間片的原則進行虛擬機調度，并將不同的虛擬機根據Credit值分成三個優(yōu)先級：under，over，idle，允許虛擬機處在三個狀態(tài)：boost，ru

4、nning，block。該調度算法能夠保證各個虛擬機公平得分享CPU，但對實時虛擬機的實時性的保證有所欠缺。
　　本文在深入研究分析Credit調度算法的基礎上，提出了改進后的非對稱實時調度算法。在全虛擬化環(huán)境下，該調度算法具有實時客戶虛擬機友好性、事件驅動機制與多實時客戶虛擬機動態(tài)負載平衡特性。有效降低 Xen平臺上實時客戶虛擬機事件響應延遲，提高實時性。同時在多個物理CPU上動態(tài)平衡實時客戶虛擬機負載，消除實時客戶虛擬機之間因