基于线程活跃度的特型内核CPU调度器设计与实现

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:walker1116_2009
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作为云计算领域的前沿技术,特型内核(Unikernel)兼具虚拟机的隔离性与容器的轻便性,具有较高的研究价值;同时,CPU调度器对于操作系统性能具有关键作用,尤其对于使用库操作系统构建的Unikernel来说。然而,现有研究着重于将特定应用场景与Unikernel进行适配整合,其Unikernel CPU调度器要么借用于现有操作系统复杂的调度机制,违背了Unikernel精简化的设计思想,要么设计过于简单,难以适应应用类型多变的云计算场景。根本原因在于这些CPU调度器并没有根据Unikernel的特性而专门设计。针对这个问题,结合Unikernel的单一地址空间特性,即线程是Unikernel CPU调度器的基本调度单位,设计并实现了以线程活跃度(线程最近一段时间运行时长的度量)作为调度指标的Unikernel CPU调度器。为此,基于衰减平均值的数学模型得到线程活跃度的定义公式,并根据该定义公式推导出线程活跃度的计算公式。在计算线程活跃度时,通过误差允许的近似计算降低开销,并使用重整化解决数值溢出问题。设计动态周期的调度定时器唤醒基于线程活跃度的CPU调度器,针对线程竞争导致的性能损失问题,使用线程迟滞来解决。依托开源Unikernel项目OSv实现了基于线程活跃度的CPU调度器原型。与OSv原有CPU调度器相比,测试程序结果表明:线程切换时间最多能够减少60.66%,程序运行时间最多能够减少5.7%。
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