[发明专利]实时虚拟机的部署方法和云平台

说明书

本发明公开了一种实时虚拟机的部署方法和云平台。实时虚拟机的部署方法包括以下步骤：读取内核的DTS设备树信息以获取物理服务器的CPU NUMA结构信息；根据所述CPU NUMA结构信息，构建实时域和非实时域，其中，所述实时域包含实时微内核、实时系统调用接口和实时系统库；指定实时虚拟机所在的实时域，以及指定非实时虚拟机使用所述非实时域。本发明提供的实时虚拟机的部署方法和云平台针对多租户实时虚拟化场景，根据内核的CPU NUMA结构信息构件实时域和非实时域，将实时虚拟机指定为实时域，将非实时虚拟机指定至非实时域，根据NUMA与CPU的关系，CPU核的分配管理，避免跨NUMA的核间通信带来的性能损耗，保障实时虚拟化的实时性能。

技术领域

本发明涉及云计算中虚拟机部署领域，尤其是一种实时虚拟机的部署方法和云平台。

背景技术

实时虚拟化技术在测量、控制系统、工业自动化、边缘计算、工业仿真等领域应用广泛，一般情况下，通过实时微内核、中断抢占、扩展系统调用等方式，减少实时应用的中断响应时间、任务切换时间，满足实时计算场景的需求。

Linux系统作为一个GPOS(通用操作系统)发展至今已经非常成熟可靠，其遵循GPL协议，开放所有系统源代码，非常易于裁剪，支持多种处理器、开发板，提供多种软件开发工具，在产品的开发周期和成本控制方面都有巨大优势。但是由于Linux系统一开始就被设计成GPOS(通用操作系统)，目的是构建一个完整、稳定的开源操作系统，尽量缩短系统的平均响应时间，提高吞吐量，注重操作系统的整体功能需求，达到更好地平均性能，所以标准Linux并不提供硬实时性。

虚拟化，从IT领域而来，是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。虚拟化使用软件的方法重新定义划分硬件资源，可以实现资源的动态分配、灵活调度和共享，提高资源的利用率，使计算机硬件资源能够满足各行各业中灵活多变的应用需求。现有的实时虚拟化技术主要有如下两种：

一、基于微内核的实时虚拟化技术

微内核技术以Xenomai为代表，是基于Adeos(Adaptive Domain Environment forOperating System)实现的，Adeos的目标是为操作系统提供了一个灵活的、可扩展的自适应环境；通过在linux的基础上添加一个RTOS内核cobalt，来提高linux的实时性。实时内核cobalt与非实时内核linux相结合，既能提供工业级RTOS的硬实时性能，又能利用linux操作系统非常出色的网络和图形界面服务。

在linux+xenomai的实时操作系统的基础上，通过libcobalt实时系统库改造KVM/QEMU，通过libcoablt实时系统调用，将虚拟化的系统调用过程通过Cobalt Kernel的实时内核实现，Coablt kernle实时内核可抢占Linux kernel的CPU、中断、锁、内存等相关共享资源，从而实时虚拟化。

二、基于实时抢占补丁的虚拟化技术

实时抢占补丁技术以Preempt RT为代表。Preempt RT通过补丁修改的方式优化Linux内核，并实现优先级继承锁、中断线程化、优先级继承、高精度时钟等功能，从而提供Linux操作系统的整体实时性。和微内核不同，Preempt RT没有域的概念，没有改造系统库，因此Preempt RT的实时性能优化是全操作系统无法差别的实时性优化方式。

在linux+Preempt RT的实时操作系统的基础上，构建KVM/QEMU的虚拟化，通过实时抢占优化的Linux内核提供虚拟化运行环境的实时性能。

因此，现有的实时虚拟化主要存在以下问题：

缺点1:多租户虚拟机的资源抢占问题