[发明专利]一种缓存感知的多核处理器虚拟机故障隔离保证方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统结构领域的系统级虚拟化技术及多核处理器上的虚拟机调度技术，尤其涉及了一种缓存感知的多核处理器虚拟机故障隔离保证方法。

背景技术

系统级虚拟化技术近年来受到广泛关注，因其在提升系统资源的利用率，减少硬件开销，方便管理，增强系统可用性等方面有突出的优势。同时，虚拟化技术作为云计算的关键技术，实现了资源的动态可扩展性。另一方面，随着多核技术的发展，服务器的计算性能得到了快速的提升，在一个处理器之上集成的核数越来越多，丰富的物理资源使得服务器整合成为可能。但同时，把多个虚拟机负载整合到一个物理机上运行时会带来共享资源的竞争问题，以及虚拟机之间的干扰问题。如何充分利用服务器的系统资源，同时又保证多个应用程序之间的相互隔离成为一个挑战。目前成熟的虚拟化技术实现了虚拟机之间的较好的隔离性，同时运行的虚拟机之间受到的性能干扰情况在可接受的范围。

但是，随着应用程序变的越来越复杂，以及运行中受到外界威胁的几率不断增大，维护系统安全稳定运行变成一个突出问题。尤其在服务器整合场景中，虚拟机往往会因为自身程序复杂性问题出错，或者受到来自外界的攻击，从而变的异常，侵占大量系统资源，如CPU、cache资源等，进而影响到其他虚拟机的正常运行。在故障虚拟机存在的情况下，如何保证虚拟机间的故障隔离性，最小化故障虚拟机对其他正常虚拟机的影响是一个非常值得研究的问题。

在目前的多核处理器架构中，往往多个核共享一块缓存(Cache)资源，故障虚拟机的存在，尤其是缓存消耗密集的故障虚拟机的存在会导致缓存资源及处理器核资源的竞争变得非常激烈。目前的虚拟机管理器软件(如Xen/VMware/KVM)中，并没有专门针对故障虚拟机隔离性的特别优化，也没有针对多核处理器中缓存资源的特别优化。例如在著名的Xen开源虚拟机管理器软件上，缺省的调度算法是基于额度的Credit算法，它主要是考虑各个虚拟机负载的公平运行，并没有考虑当故障发生时如何提高故障隔离性的情况。在Credit调度算法中，每个CPU管理一个本地运行的VPCU队列，该队列根据VCPU的优先级进行排序。每个VCPU的优先级有两种状态：over和under。在调度的时候，调度程序会优先服务当前状态为under的VCPU。显然，该调度算法在处理故障虚拟机时存在一些不足，第一没有考虑多核处理器上的缓存因素，第二没有考虑当虚拟机发生故障的时候怎么通过调度来达到最大的故障隔离性。研究在故障虚拟机存在的情况下，通过缓存感知的多核处理器故障隔离调度策略的优化，可以有效提升系统的整体故障隔离性。

典型的多核处理器虚拟机故障隔离调度场景如附图1所示，在一个8核的服务器上一共整合了4种虚拟机负载，分别是Java服务器，文件服务器，数据库服务器和Web服务器。Domain0共分配4个VCPU，其他每个虚拟机服务器都分配了1个VCPU。当Java服务器受到炸弹程序攻击，导致侵占大量系统资源，如cache资源。因为Java服务器是对cache比较敏感的服务器，因此把它指派到核2时，占据了大部分的cache资源，导致Dom2(文件服务器)如果被指派到核3，就只能用剩余的少量cache资源，导致大量的cache miss，进而影响负载程序的性能。因此，把Dom2指派到核3是不恰当的，应迁移到其他的处理器核上，如核4，可以降低cache miss率，进而提高系统的故障隔离性。

发明内容

本发明针对现有技术中没有考虑多核处理器上的缓存因素，没有考虑当故障发生时如何提高系统故障隔离性的缺点，提供了一种最小化故障虚拟机对其他正常虚拟机的影响，提升系统的整体故障隔离性的一种缓存感知的多核处理器虚拟机故障隔离保证方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种缓存感知的多核处理器虚拟机故障隔离保证方法，包括如下步骤：