基于CPU亲和力的虚拟CPU动态绑定方法

摘要

一种在多核/众核平台下的基于CPU亲和力的虚拟CPU动态绑定方法，其包括客户操作系统CPU亲和力感知引擎和虚拟CPU动态绑定器两个模块。客户操作系统CPU亲和力感知引擎从Guest OS中获取即将得到执行的进程的CPU亲和力信息，并采用量化的VAC(Valueof Affinity Coefficient，CPU亲和力系数值)，向虚拟CPU动态绑定器提供该信息；虚拟CPU动态绑定器模块通过客户操作系统CPU亲和力感知引擎提供的CPU亲和力信息，执行相应策略，实现对虚拟CPU实现动态绑定。

主权项

1.一种多核/众核平台下的基于CPU亲和力的虚拟CPU动态绑定方法，其特征在于包括以下步骤：（1）客户机操作系统CPU亲和力感知引擎从客户机操作系统中获取即将执行的进程的CPU亲和力信息，并用CPU亲和力系数值VAC量化该CPU亲和力信息，向虚拟CPU动态绑定器提供该VAC值，具体包括CPU亲和力信息捕获、CPU亲和力信息分析和虚拟CPU信息修改三个步骤，其中：1）CPU亲和力信息捕获包括CPU硬亲和力信息捕获和CPU软亲和力信息捕获：通过捕获CR3寄存器被修改这一时刻，立即读取进程描述符地址，并通过虚拟地址到机器地址的转换，读取即将执行的进程信息，利用CPU硬亲和力信息在进程结构体中的偏移量，来获取CPU的硬亲和力信息，如果此时该进程对CPU硬亲和力进行了设定，即CPU硬亲和力信息不为空，那么CPU硬亲和力信息捕获完成，如果此时CPU硬亲和力信息为空，则进行CPU软亲和力信息捕获，CPU软亲和力信息是通过在进程执行过程中统计该进程的CPU实际利用情况来完成的，具体包括CPU执行时间和CPU占用时间，其中CPU执行时间指进程实际使用的CPU时间，CPU占用时间指调度器调度给该进程的时间，CPU执行时间与CPU占用时间均针对在一个调度周期内的相应统计数值；2）CPU的亲和力信息分析中针对CPU亲和力信息捕获情况来设定VAC的数值，对于CPU硬亲和力信息不为空的情况，令VAC=100，对于CPU硬亲和力信息为空的情况，根据以下公式来计算VAC的数值：3）虚拟CPU信息修改中向虚拟CPU动态绑定器提供VAC信息，其中通过修改Xen代码中虚拟CPU的数据结构，添加结构体，该结构体存储当前VAC的值，同时还记录1秒内的调度周期的各个VAC数值，当新进程到来尚未执行并且其硬亲和力信息为空时，通过计算历史数据的平均值向虚拟CPU动态绑定器提供VAC信息；（2）虚拟CPU动态绑定器通过客户机操作系统CPU亲和力感知引擎提供的CPU亲和力信息，对虚拟CPU实现动态绑定，具体包括虚拟CPU绑定决策分析和执行虚拟CPU绑定策略两个步骤，其中：1）虚拟CPU绑定决策分析中，读取VAC值，通过VAC的数值进行绑定决策判定：在VAC大于75时，判定为可绑定，在VAC小于等于75时，判定为不绑定；2）执行虚拟CPU的绑定策略中，根据虚拟CPU的绑定决策分析结果对相应的虚拟CPU进 行绑定和迁移，当虚拟CPU绑定决策分析结果为不绑定时，如果虚拟CPU处于绑定状态，则执行相应解除绑定策略，如果虚拟CPU此时处于非绑定状态，则不进行任何绑定和迁移；当虚拟CPU绑定决策分析结果为可绑定时，执行相应绑定策略；其中虚拟CPU的绑定策略具体为：1)绑定到未发生虚拟CPU绑定的CPU上；2)根据各CPU运转情况，绑定在负载较轻的CPU上；3)各CPU负载较为均衡时，绑定在虚拟CPU所处队列对应的CPU上；4)解除绑定时，虚拟CPU不迁移；5)当虚拟CPU绑定数目等于CPU个数时，对于下次绑定之前，将VAC最低的虚拟CPU的绑定解除；6)空闲状态的虚拟CPU不进行任何绑定操作，当虚拟CPU从其它状态进入空闲状态时，如果该虚拟CPU被绑定，则解除其绑定。