[发明专利]基于当前credit进行预测调度的处理器资源精确分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统虚拟化调度领域，具体地，涉及一种基于当前credit进行预测调度的处理器资源精确分配方法，用于解决Credit调度算法在分配小额处理器资源不精确的问题。

背景技术

虚拟机监控器（Virtual Machine Monitor，VMM）是指在硬件与传统操作系统之间提供一个软件管理层，来抽象底层的硬件，向上层提供虚拟硬件接口，从而能够使多个操作系统同时在该虚拟硬件上运行。虚拟机管理主要负责对硬件资源的管理，主要资源包括处理器、内存和I/O。虚拟机监控器与运行其上的虚拟机或者说虚拟机操作系统之间的关系就如同传统操作系统和进程之间的关系。

基于虚拟机监控器的系统虚拟化技术是当今云计算，数据中心底层构建的基础。系统虚拟化技术提供执行的高效性，资源管理的隔离性，有助于企业将原本运行于多台物理服务器上的服务整合到一台物理服务器上，从而充分利用硬件资源，有效减少企业在IT基础架构上的开销。此外，通过在虚拟机管理上运行虚拟操作系统，有助于遗留软件系统的移植。系统虚拟化技术提供的隔离性能够保证一个虚拟机的执行，不影响其他虚拟机的运行。这其中包括安全隔离性和性能隔离性。安全隔离性指某个虚拟机运行出错或者崩溃不会影响到在同一个宿主机上其他虚拟机的正常运行。而所谓性能隔离性是指某个虚拟机对系统资源的消耗不会影响系统初始配置给其他虚拟机的资源。

由于在硬件和虚拟操作系统之间引入了虚拟机监控器中间层，系统的性能势必受到一些影响。目前学术界主要研究集中在于引入虚拟化软件层对系统处理器吞吐量的影响，对虚拟机监控器具体如何分配处理器资源关注较少。

由于现有Credit调度器具有以下优点，使得其从Xen平台提供的多个调度器中脱颖而出作为默认的调度器：

1、现有Credit调度器一个显著有点是具备多核负载均衡的特性，它在多核环境下，根据每个物理处理器的负载情况，有效的分配VCPU到空闲的物理处理器上，从而有效利用系统资源。

2、现有Credit调度器能够为每个空闲的VCPU保留一定Credit值，这个值正比于调度时间片。由于该空闲时间片，每次有小任务请求时，系统都能快速响应执行完毕。

但是现有Credit调度器采用的credit透支惩罚机制来管理VCPU的credit，VCPU在每个时间片都可以透支credit，导致在该时间片中，VCPU可以获得比配置期望更多的处理器时间，由于在本轮中过度的透支credit，Credit调度器会在接下去的几个时间片中停止调度该VCPU进行惩罚，从而在整体上保证处理器资源的公平分配。该方法的缺点是无法在短时间提供提供有效地资源隔离性。

Xen是一个开源的虚拟机监控器，它可以运行多个虚拟操作系统以充分利用硬件资源。在现有的Xen中的实现的Credit调度器能够在Non-Working-Conserving模式(NWC-mode)下实现公平地分配CPU资源到每个VCPU中，但是由于现有的Credit调度器采用透支惩罚机制来管理credit。在该机制下，每个VCPU可以使用超过预期分配credit，透支使用的credit以负值体现。透支credit的VCPU在接下来的几个调度周期中将被惩罚而得不到调度，直到该VCPU获得新的credit使其重新变成正值。这样就不能保证VCPU在每个调度周期内准确获得相应比例的CPU时间。因此，现有的Xen Credit调度器并不能很好的保证在短时间内每个VCPU的隔离性。经过实验发现，Xen Credit调度器工作在NWC-模式时，分配处理器资源有较大误差，当分配目标较小时误差更加严重。当虚拟机数量增加时，分配处理资源的精确度更加下降。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于当前credit进行预测调度的处理器资源精确分配方法，其克服了Credit调度器处理器资源分配误差大的不足，有效地控制credit的透支。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于当前credit进行预测调度的处理器资源精确分配方法，其特征在于：Credit调度器的运行队列包括位于队列的前部分的处于UNDER优先级的VCPU、处于OVER优先级的VCPU、位于队列末尾的IDLE优先级的VCPU以及用于保存所有透支了credit的VCPU的等待队列，

基于当前credit进行预测调度的处理器资源精确分配方法包括以下步骤：