[发明专利]一种基于处理器性能监控的虚拟机共生调度方法

摘要

本发明公开了一种基于处理器性能监控的虚拟机共生调度方法。该虚拟机共生调度方法中基于硬件处理器性能监控单元提供的性能事件，基于多核物理服务器上运行的各个VCPU的压力值和容忍度，计算得到各个VCPU的压力系数和容忍系数，并根据压力系数和容忍系数，从高载物理CPU中确定待迁出VCPU，并通过共生系数预测，将待迁出VCPU迁移至共生系数最小的物理CPU上。在本发明的虚拟机共生调度方法在VCPU共生组合的性能预测中，引入VCPU共生系数表示不同VCPU共生组合的性能，给出了一种基于VCPU共生组合共生系数预测方法，为虚拟机调度时提供有利的决策信息，将共享缓存的使用情况匹配的虚拟机调度到同一个共享缓存的CPU上执行，达到提高虚拟机运行效率的目的。

主权项

一种基于处理器性能监控的虚拟机共生调度方法，所述虚拟机共生调度方法应用于基于多核物理服务器的虚拟计算机系统，所述虚拟计算机系统中虚拟机的VCPU运行于多核物理服务器的各个物理CPU，所述的多核物理服务器包括至少2个共享缓存，各个物理CPU运行于所述的共享缓存上，当不同共享缓存上的物理CPU负载不平衡时，进行VCPU的迁移调节各个物理CPU的负载，达到各个物理CPU负载均衡，其特征在于，根据各个VCPU的压力值和容忍度进行VCPU的迁移，包括如下步骤：(1)每隔一定的时间周期，针对任意两个共享缓存，根据两个共享缓存上的各个物理CPU的负载情况，确定高载物理CPU和低载物理CPU，并将所有共享缓存上与低载物理CPU的负载相同的物理CPU组合作为低载CPU集合；(2)根据所有VCPU的压力值和容忍度，计算各个共享缓存上各个VCPU的压力系数和容忍系数，并根据各个VCPU的压力系数和容忍系数，从高载物理CPU上的VCPU中选择一个作为待迁出VCPU，分别以低载CPU集合中的各个物理CPU为目标物理CPU，计算待迁出VCPU迁移至目标物理CPU后，该目标物理CPU所在的共享缓存的共生系数；(3)以低载CPU集合中任意一个运行于共生系数最小的共享缓存上的物理CPU作为最终目标物理CPU，将所述的待迁出VCPU迁移至最终目标物理CPU上；所述的压力值为VCPU对相应的共享缓存的访问速率；所述的容忍度为该VCPU在其他VCPU的竞争压力作用下的性能变化值；所述虚拟计算机系统中的第i个VCPU的压力值LAR(VCPUi)根据公式：计算，Instructions(VCPUi)表示VCPUi在设定的时间间隔内完成指令的数量，LLCAccesses(VCPUi)表示VCPUi在设定的时间间隔内的访问共享缓存的访问次数，VCPUi为该虚拟计算机系统中的第i个VCPU；所述虚拟计算机系统中的第i个VCPU的容忍度ΔCPI(VCPUi)根据公式：计算得到，为不施加竞争压力时，若干个设定的时间间隔内VCPUi的运行性能的平均值，为施加竞争压力时，若干个设定的时间间隔内VCPUi的运行性能的平均值，其中，在每个设定的时间间隔内，VCPUi的运行性能根据公式：计算得到，Cycles(VCPUi)表示VCPUi在设定的时间间隔内的使用物理CPU的时钟周期数，Instructions(VCPUi)表示VCPUi在设定的时间间隔内完成指令的数量；所述步骤(1)中，针对任意两个共享缓存，以上述两个共享缓存上负载最大的物理CPU作为高载物理CPU，并以与高载物理CPU不在同一个共享缓存上的物理CPU中负载最小的物理CPU作为低载物理CPU；所述步骤(2)中采用以下方法计算各个VCPU的压力系数和容忍系数：(a)根据压力值采用K‑means聚类方法将所述虚拟计算机系统中所有VCPU聚为若干类，并根据公式：计算第i类VCPU的压力系数，为第i类VCPU的平均压力值，k为划分的类数；(b)根据容忍度采用K‑means聚类方法将所述虚拟计算机系统中所有VCPU聚为若干类，并根据公式：计算第i类VCPU的容忍系数，为第i类VCPU的平均容忍度，k为划分的类数；所述步骤(2)中根据压力值和容忍度，分别采用K‑means聚类方法将所述虚拟计算机系统中所有VCPU聚为3类;所述步骤(2)中，根据压力系数和容忍系数从高载物理CPU上的VCPU 中选择压力系数和容忍系数乘积最小的VCPU作为待迁出VCPU；所述步骤(3)中根据公式：计算待迁出VCPU迁移至目标物理CPU后，该目标物理CPU所在的共享缓存的共生系数Sy，Sm为该共享缓存上第m个VCPU的生存系数，N为待迁出VCPU迁移至目标物理CPU后，目标物理CPU所在的共享缓存上的VCPU的总数。