[发明专利]面向多核平台的虚拟机监控器非对称调度器及其调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多核或众核平台调度技术，具体来说是面向多核平台的虚拟机监控器非 对称调度器及其调度方法，属于计算机操作系统和虚拟化技术领域。

背景技术

系统虚拟化技术是指利用虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor，简称VMM)这 个系统软件层，管理系统平台的处理器外设等资源，为客户操作系统提供一个虚拟硬件执行 环境，这些虚拟的硬件执行环境成为一个虚拟机(Virtual Machine，简称VM)。每个虚拟 机(VM)，都包含处理器、存储器及设备等虚拟硬件资源，而同一台物理主机上可以支持多 个VM同时运行。该技术起源于20世纪60年代，IBM公司最早在360系列计算机系统中 使用了虚拟化技术，其目的是让用户可以共享计算资源，而在随后的三十年间，大型机上的 虚拟化技术不断趋于完善，并且一直是高效利用大型机强大计算资源的基础技术。到了二十 世纪90年代，随着x86处理器性能的不断提高，一些基于x86处理器中低档服务器甚至 PC机的计算能力越来越强，大量的数据中心和PC机都出现了系统资源利用率低，计算资源 严重浪费的问题。在这种背景下，以前主要用于大型机的系统虚拟化技术受到工业界和学术 界的广泛关注，基于x86处理器的虚拟化技术得到了长足的发展，并在世界各地的数据中心， PC机用户上得到了广泛的应用。虚拟化技术不仅可以提高系统资源的利用率，减少了数据中 心的装机量和相应的电源成本，并且为一些传统需求提供了新的简单的实现手段，比如基于 系统迁移技术的负载平衡，容错备份。除此之外，虚拟化技术也为PC机用户提供了更方便 的使用多样性操作系统的方法，为许多操作系统等系统软件开发和测试人员提供了前所未有 的便利。

和本发明密切相关另外一个背景技术是近年来多核技术的持续发展。传统的多路服务器 是直接在一个主板上支持多个物理处理器插槽，也就是对称多处理器系统。而随着SMT (Simultaneous Multi-Threading，即同时多线程)、CMP(Chip multiprocessors，即 片上多处理器核)的发展，单个芯片上集成的处理器核会越来越多，2007年在Intel实验室 中已经研制成功了集成80个核的单个芯片。在未来一段时间内，四核、八核处理器等都会 渐渐被广泛使用，硬件平台正在进入多核时代。与之相应的是，软件的发展，尤其是系统软 件的发展和硬件平台的发展相比，显得有些滞后，很多情况下都是硬件的处理能力提高了， 或者提供了新的功能，但是软件栈的革新速度较为缓慢，使得许多新的硬件特性无法被广泛 使用，造成了计算资源、电源等的大量浪费。随着多核平台的发展，操作系统以及应用程序 迫切需要快速革新，适应新的强大的计算平台。除此之外，异构处理器核在中低端服务器和 PC机上也会被大量使用，最典型的例子是现在已经很流行的图形处理器GPU(Graphic Processing Unit)，网络处理器NP(Network Processor，简称NP)，甚至不日将会上市 的Intel的GPU Larrabee。

新一轮的虚拟化技术最初是因为高效使用系统过剩的计算资源而迅速发展起来，而现在 随着单一硬件平台上集成的处理器核持续增多，系统虚拟化技术将得到持续的关注和发展， 虚拟化技术将会在充分使用平台提供的强大计算能力发挥更加重要的作用。目前已经有服务 器厂商将虚拟化放在BIOS中，为系统软件提供了更加透明的虚拟化平台，类似于大型机上 的分区技术，虚拟化技术最典型的用处就是对大量处理器核进行分区，而每个分区中都可以 安装传统的操作系统，这样既可以充分使用了较新的硬件平台，又充分利用了更新周期较长 的操作系统和应用程序，为计算机系统平台的持续发展提供了可行的解决方案。总之，系统 虚拟化技术的发展和多核技术的发展是目前硬件和系统软件发展中最显著的两样技术，同时 这两样技术在互相影响，互相促进，多核的设计和实现中会考虑系统虚拟化技术对平台的使 用，而系统虚拟化技术也必然随着多核的发展而不断革新，最有效的使用平台上集成的更多 的同构处理器核以及各种异构处理器核。