多核虚拟化环境下基于回馈控制方式节能系统的设计与实现

admin · 发表于 2022-9-15 15:15:00

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雅宝题库解析：
近年来，随着国际倡导“低碳”的呼声越来越高，在计算机界对计算机系统节能技术的研究也越来越多。尤其是在传统操作系统上以及嵌入式系统上，对节能技术的研究已经愈发成熟。但是，在虚拟化环境下对节能技术的研究却刚刚开始。随着微处理器制造工艺日益接近物理极限，学术界和工业界逐步将研究重点从提升处理器的频率转向多核技术，在单个处理器上集成越来越多的处理器核，通用计算进入到多核时代。多核平台的出现，延续了摩尔定律，持续地提高了通用计算系统的计算能力，从而更加促进了虚拟化技术的广泛应用。同时，虚拟化技术与多核技术的结合又为节能技术的研究带来了新的挑战。本文从虚拟化环境的特殊性出发，针对在多核处理器平台下如何构建高效的动态资源分配机制以达到节能效果这一关键题目展开讨论。本文的主要工作包括：(1) 实现了一个对多核处理器异构性质敏感的虚拟CPU调度器，使得Virtual Machine Monitor(简称VMM)运行在多核异构处理器上时，能根据上层应用负载的不同类型将虚拟CPU调度至合适的物理核，提高运行效率，降低能耗。(2) 实现了单物理机平台上的虚拟化回馈控制节能系统以及多物理机平台上的虚拟化回馈控制节能系统。该系统能根据虚拟机上层负载的变化动态优化资源配置，提高资源利用率，降低能耗。其中，工作(1)是为工作(2)作铺垫，因为在(2)中，我们须使用到动态频率调节技术，根据虚拟机上层负载的变化对下层多核处理器的物理核的频率做动态调节。这势必会导致多核处理器各核的频率不一致的情况，也就是多核异构的情况。在此背景下，对多核异构平台上的虚拟化节能技术的研究具有很大意义。本文通过对Xen自带的Credit虚拟CPU调度器与我们实现的对多核异构性质敏感的虚拟CPU调度器作性能测试比较，证明了我们的多核异构性质敏感的虚拟CPU调度器在多核异构平台上，在性能没有损失的条件下，节能优势明显。并且，结果显示，在单物理机与多物理机平台下，我们实现的虚拟化回馈控制节能系统在性能损失很小的情况下，节能优势明显，达到了预期目标。

多核虚拟化环境下基于回馈控制方式节能系统的设计与实现

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