基于众核分核模型的VMM资源管理与调度方法研究

Currently, many-core and virtualization are two hot issues that aroused researchers' attention in computer science field and will definitely lead the future research direction.The project will dedicate to solve the two scientific issues of optimizing the use of virtual resource as well as enhancing the transparency of many-core virtualization computing system. The project will be developed from many-core HVMM architecture and management of computing resource, many-core scheduling methods facing to soft real-time applications and inter-domain efficient communication mechanism with application transparent for virtual machines et al three aspects. The emphasis will be laid on the three key techniques of solving many-core architecture and function designs, queuing policy facing to soft real-time applications, as well as applying dynamic discovery of virtual machines. verifying the efficiency and feasibility of research results on the testbed.

众核和虚拟化是近期计算机领域的两大研究热点，众核和云计算技术的兴起，为虚拟化技术的发展带来了新的机遇和挑战。为实现众核结构的高效虚拟化，本项目将围绕虚拟资源的优化利用、众核虚拟化计算系统的高效透明两个科学问题，从众核环境下HVMM系统结构及计算资源管理、众核环境下基于G-Core-SRT支持软实时应用的VCPU调度方法、基于G-Core-IDC的应用透明虚拟机域间高效通信机制等三个方面开展研究；重点突破面向众核的HVMM系统结构和功能设计、基于G-Core-SRT面向软实时应用的排队策略、虚拟机的动态发现等三项关键技术，在实际环境中验证研究成果的有效性和可行性。

众核和云计算的发展对虚拟化技术提出了新的挑战，为了实现高效的虚拟化，本项目围绕虚拟资源的管理与利用，提出了众核分核模型和一种基于该模型的VMM结构。为了更好地支持软实时应用，本项目基于所提出的分核模型，研究了基于G-Core-SRT的VCPU调度方法。该调度方法根据基于优先级的时间片轮转调度算法，对软实时VCPU的调度优先级进行了提升，并通过VCPU排队机制的改进和一系列调度策略保障调度性能，同时最大程度地保证系统公平性和负载平衡。为了提升虚拟机域间通信性能、解决透明传输问题，本项目研究了基于G-Core-IDC的虚拟机域间高效透明传输机制IVMCOM(Inter Virtual Machine Communication mechanism)。该机制解决了虚拟机的动态发现问题，并通过为虚拟机之间建立共享内存通道的方法缩短了传输路径，绕过了Xen的前后端模型，对网络协议栈和上层应用无影响，实现了透明传输。通过基于Asterisk的VoIP实测证明，不同场景下通过PESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality，主观语音质量评估)测试得到的基于G-Core-SRT的VCPU调度方法的性能比Xen的Credit调度方法平均提升了10%；在域间通信测试中，多对虚拟机测试结果表明基于G-Core-IDC的虚拟机域间通信机制较Xen前后端模型的网络性能更好，且能明显降低Domain-0的CPU负载。在为期12个月的执行期间，本项目在CCF推荐的国际会议上发表（或录用）论文3篇，获得授权及实审发明专利3项，培养了7名研究生，实现了项目预期目标。