[发明专利]面向云计算的标签化冯诺依曼体系结构通信方法及装置

说明书

本发明涉及一种面向云计算的标签化冯诺依曼体系结构通信方法及装置，首先是对进程访问资源的请求进行标签化，其次是给硬件和总线部分增加基于标签机制的可编程接口，使得硬件部分也可进行标签化处理。在请求与硬件资源间添加控制平面，其能够解析请求中的标签，也能够给底层的硬件根据需求设置标签，同时不同计算机上的控制平面可通信，从而能够集中联合调用硬件资源，实现云服务场景下的调用。通过本发明提出的结构，具备标签的硬件能执行应用层定义的针对标签的处理策略，实现共享硬件资源的按需分配与性能隔离，解决目前云计算面临的难题，实现保障应用QoS前提下提高资源利用率，降低进程共享资源间的干扰。

技术领域

本发明涉及一种面向云计算的标签化冯诺依曼体系结构通信方法及装置。

背景技术

云计算具有高性能、服务化、弹性伸缩、环境友好等优点,已经成为广泛采用的新型IT基础设施。然而云数据中心的资源利用率非常低。世界上大多数数据中心的CPU使用率约为6％-12％。即使是世界上最大的公共云AmazonEC2，其CPU使用率也仅为7％-17％，这给IT公司造成了巨大的损失。最近，业界和学术界都试图开发共享云，它将不同的工作负载共同定位到相同的底层硬件上，以提高资源利用率，同时保证用户体验。共享云给云提供商带来了巨大的挑战，包括服务长尾延迟，资源低利用率以及硬件资源间的高干扰等问题。

冯诺伊曼架构是一个存储程序数字计算机的经典模型，它是由数学家和物理学家约翰·冯·诺伊曼在1945年提出的。它主要包括五个部分，包含算术逻辑单元和处理器寄存器的处理单元、包含指令寄存器和程序计数器的控制单元、用于存储数据和指令的存储器、外部大容量存储以及输入和输出机制。

目前，有一种应用于物联网中的扩展冯诺依曼结构的多层网络结构，其将家庭或企业设备根据设备属性和通信类型划分为多层网络结构；该多层网络结构包括输入设备网络，输出设备网络和计算与控制网络，多层网络层次的划分，将设备通信限制于相邻层间，设备间通信不共享通信带宽，输入设备网络层通过交叉开关与计算与控制网络层连接，输出设备网络层通过交叉开关与计算与控制网络层连接，使设备之间通信不再受限于常用的共享无线网络，设备间并行传输高清视频及其他高速信息。

但上述现有技术存在较多缺点，主要包含以下三个部分：长尾延迟，低利用率和高干扰性。

长尾延迟：尾延迟最早由谷歌研究人员提出，并立即引起了广泛关注。他们发现单个组件中罕见的高延迟可能会大规模地主导整个服务性能。各个组件的延迟分布的可变性在服务级别上按规模放大。为了保证共享云中的用户体验，第一个挑战是抑制延迟可变性。然而，延迟可变性可能由多种原因引起，包括应用程序内部的并发锁、缓存和内存带宽中的无序资源共享、各种资源级别的排队等等。

低利用率：为了减少延迟的变化，云提供商要么雇佣有经验的工程师并竭尽全力仔细优化他们的云应用程序，要么利用过度供应来保证应用程序的资源利用。这两种方法成本都很大，但收效甚微。同时，过度配置会导致数据中心资源利用率较低。共享云遇到了低利用率和尾延迟之间的关键权衡。

高干扰：共享云的基本思想是将不同的工作负载放在同一台物理服务器上。共享相同硬件资源的不同应用程序可能会相互造成性能干扰。随着分布式处理框架的发展，单个任务的执行时间减少到数百毫秒，这使得性能干扰更加严重，难以定位。

发明内容

本发明实施例提供了一种面向云计算的标签化冯诺依曼体系结构通信方法及装置，以至少解决现有技术云资源利用率低的技术问题。

根据本发明的一实施例，提供了一种面向云计算的标签化冯诺依曼体系结构通信方法，包括以下步骤：

对进程访问资源的请求进行标签化；

在硬件和总线部分上增加基于标签机制的可编程接口，对硬件和总线部分进行标签化处理；