多核虚拟机系统中虚拟机间的通信策略研究

合集下载

多核环境下虚拟机VCPU调度研究问题与挑战

支持不对称多核
• 虚拟机系统的两级调度框架决定了要在虚拟机系统中实现对不对称核的支持, 虚拟机监视器和客户操作系统都应该进行相应的优化. 优化包括2个方面: 一是建立不对称感知的机制, 二是对调度算法优化, 使其支持核的不对称性。 • Kazempour 等人提出了基于Xen的核不对称感知的VCPU 调度机制.这个机制主要提供了3点对客户操作系统的支持: . 3 : 1) 使所有VCPU能够公平地共享快物理核; 2) 支持客户操作系统的不对称感知; 3) 支持有权使用快核的优先级.
现有的解决机制及未来的研究方向
• 桥接语义缝隙 • 消除同步机制的性能影响 • 合理利用cache共享 • 支持不对称多核
桥语义缝隙
• Boosting机制 1)Xen的Credit 调度器增加了所谓的“boosting”机制。 “boosting”机制利用IO受限型负载的基本特性识别IO受限型负载并给予运行IO受限型负载的VCPU以相对高的优先级, 提高了响应性。 2)Credit 调度器为VCPU提供了3种优先级:boost, under 和 over, 其中, boost 优先级最高, 而over 优先级最低。 3)这个机制的前提是一个VCPU仅运行IO受限型任务, 因此, 对于混合负载的虚拟机, boosting机制就失效了。
共享cache问题
• 多核处理器的各个核之间, 通常共享最后一级cache。 • 任务或线程对cache的共享分为2类: 一类为干涉性共享; 另一类为有益性共享。 • 对于有数据共享的多个并行线程, 将它们调度在共享最后一级cache的各个核上, 会有效地提高系统性能. 近年来, 已经有大量研究关于线程间如何有效、公平地共享cache 这一珍贵资源, 但在虚拟机系统中,由于VCPU调度器不能直接建立线程与物理处理单元的映射关系, 它所采用的调度策略可能是与客户操作系统的调度策略相背离的, 因此会抵消客户操作系统所作的努力. • VCPU调度器如何实现任务间或者线程间对cache有益的共享, 充分发挥多核处理器的潜力, 是一个大的挑战.

多核处理器核间的通信研究与实现免费范文

多核处理器核间的通信研究与实现摘要：针对多核处理器的特点提出一种新型的异构多核DSP处理器结构。

主处理器为通用处理器，作为控制密集型处理器核用于系统管理和控制；8个DSP作为计算密集型处理器核，用于大信息量融合计算。

详细设计8个DSP 之间的NoC互连结构。

首先采用2×4 2D Turos结构进行单个路由节点结构的设计，包括数据包格式、路由和仲裁设计；其次对路由节点进行编码、路由算法设计和确定节点路由方向。

该结构具有总线局部通信带宽高的优点，采用NoC 的易扩展性和NoC在各DSP之间通信的并行性使系统规模易于扩展并满足大批量数据传输要求。

最后通过仿真实验，验证了该设计的有效性，为后续多核处理器的设计与实现打下坚实的技术基础。

关键词：多核处理器；片上网络；拓扑结构；数据传输中图分类号： TN911?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X （2016）16?0083?05Abstract： Aiming at the characteristics of multi?core processor， a new heterogeneous structure of multi?core DSP is put forward. The main processor is a common processor used for system management and control to control the intensive processor cores. Eight DSPs as the computation intensive processor cores are used to fuse and calculate the large amount of information. The structure of NoC interconnection among 8 DSPs was designed detailedly. The 2×4 2D Turos structure is used to design the single routing node structure， including data packet format design， routing design and arbitration design. And then the items of routing nodes coding， routing algorithm design and node routing direction determining were performed. This structure has the advantage of high bus local communication bandwidth. The extensibility of NoC and parallelism of NoC communication among DSPs are used to extend the system scale easily and satisfy the requirement of massive data transmission. The validity of the design was verified with simulation experiment， and it lays a solid technical foundation for follow?up design and implementation of multi?core processors.Keywords： multi?core processor； Network on Chip； topology structure；data transmission0 引言多核处理器是在一个芯片上集成多个处理器核，通过多核并行执行的方式来提高性能，对计算机体系结构的发展有着深远的影响[1?2]。

多核异构核间通信详解

多核异构核间通信是一种复杂的通信机制，它涉及到多个核心处理器之间的信息交换和协调。

这种通信机制通常用于高性能计算、并行处理和分布式系统等领域。

下面将对多核异构核间通信进行详细解释。

一、多核异构处理器的优势多核异构处理器是由多个不同类型的核心处理器组成的系统，这些核心处理器可以是不同类型的CPU、GPU、FPGA等。

这种架构的优势在于能够充分利用不同核心处理器的优点，实现更高效、更灵活的计算和数据处理能力。

例如，CPU擅长进行复杂的逻辑控制和通用计算，而GPU则适合进行大规模并行计算和图形渲染。

通过将这些核心处理器集成在一起，可以实现更高效的处理能力和更快的计算速度。

二、多核异构核间通信的挑战多核异构核间通信的挑战在于如何实现不同核心处理器之间的有效通信和数据传输。

由于不同核心处理器的架构和通信协议不同，因此需要进行复杂的协议转换和数据格式匹配。

此外，由于核心处理器的数量较多，因此需要进行高效的通信调度和管理，以避免通信拥堵和延迟。

三、多核异构核间通信的实现方式为了实现多核异构核间通信，可以采用以下几种方式：1. 共享内存：通过共享内存的方式，不同核心处理器可以访问相同的内存空间，从而实现快速的数据交换和共享。

但是，由于不同核心处理器的内存访问机制不同，需要进行复杂的内存管理和同步。

2. 消息传递：通过消息传递的方式，不同核心处理器可以通过发送和接收消息来进行数据交换和协调。

这种方式可以实现灵活的通信模式和分布式系统构建。

3. 硬件总线：通过硬件总线的方式，不同核心处理器可以通过统一的硬件总线进行数据传输和通信。

这种方式可以实现高速、低延迟的数据传输，但是需要对硬件进行定制和优化。

4. 网。

优化虚拟网络中的主机和虚拟机间通信(四)

虚拟化技术的广泛应用为企业带来了许多便利，其中虚拟网络是其中一个关键组成部分。

虚拟网络通过在物理网络之上创建的逻辑网络，可以将不同的主机和虚拟机连接在一起，促进数据的传输和通信。

然而，在虚拟网络中，主机和虚拟机之间的通信问题仍然是一个需要解决的挑战。

首先，为了优化虚拟网络中的主机和虚拟机间的通信，我们可以考虑使用虚拟交换机。

虚拟交换机是一个软件定义的交换机，能够在虚拟网络中提供类似于物理交换机的功能。

通过配置虚拟交换机，我们可以实现主机和虚拟机之间的快速数据传输，提高通信效率。

其次，我们可以利用网络隔离技术来优化主机和虚拟机间的通信。

在虚拟网络中，不同的主机和虚拟机可能存在共享网络资源的情况，如果不进行有效的隔离，可能会出现安全风险或者网络拥堵的问题。

通过使用虚拟局域网（VLAN）技术，我们可以将主机和虚拟机划分为不同的网络组，使得它们之间的通信在逻辑上是隔离的，从而提高通信的安全性和稳定性。

另外，为了进一步优化主机和虚拟机间的通信，我们可以考虑使用虚拟机间通信加速器。

虚拟机间通信加速器是一种网络加速技术，可以通过在虚拟机间建立直接的通信通道，绕过虚拟交换机，从而提高通信的速度和稳定性。

通过使用虚拟机间通信加速器，我们可以有效解决虚拟网络中主机和虚拟机之间通信延迟较高的问题，提升整体网络性能。

此外，为了优化虚拟网络中的主机和虚拟机间通信，我们可以考虑使用网络流量整形和负载均衡技术。

网络流量整形技术可以帮助我们对网络流量进行调度和优化，根据不同的应用场景和需求，合理分配资源，保证网络通信的稳定和高效。

负载均衡技术则可以帮助我们在虚拟网络中均衡分配负载，使得不同的主机和虚拟机之间的通信负荷均衡，提高整体网络的性能和可靠性。

最后，为了优化虚拟网络中的主机和虚拟机间通信，我们还可以考虑使用网络监控和故障排除工具。

网络监控工具可以帮助我们实时监测网络流量和性能，及时发现和解决通信问题，提高网络的可用性和稳定性。

多核处理器核间通信技术研究

·存储器墙·可靠性及安全性设计·核间通信技术本文将在从第三章开始以XLR732处理器为硬件研究平台，将以多核处理器九大具有挑战性技术中的一种：“核间通信技术”为主要研究对象，紧紧围绕核间通信技术的实现和方案进行分析和设计。

2.4多核处理器平台当前，从用户需求来看，我们对处理器相关技术的研究，真正需要的是一种编程相对简单容易，而且，容易提升性能，并且能提供强大吞吐量的处理器芯片产品。

因此，RMI公司的XLR系列多核多线程处理器就是在这样的一个市场需求的背景下诞生的，其最新推出高端XLR732处理器主要面向高端的通信和网络应用，并成为众多研究人员对多核处理器技术研究的硬件平台。

2.4.1 RMI XLR732处理器简述首先，我们先了解一下，RMI XLR732处理器的结构。

RMI公司最新推出XLR 系列多核多线程处理器的设计非常复杂，其中最高端的产品XLR732拥有8个运行在1.5 GHz Mips64处理核心，每个核心拥有4个虚拟内核，这样XLR732共有32个虚拟内核。

RMI公司XLR732处理器的运用十分广泛，在很多方面有较优越的性能展示：比如：在网络服务、防火墙、VPNs、虚拟存储和负载平衡[6][7]有望得到更好的运用，现在已经被许多商家列为首选的产品。

RMI公司的XLR732多核MIPS处理器，以最大可达20Gbps的线速提供数据包处理和安全保证。

展望未来：努力克服技术瓶颈（上文提到的九大关键技术），多核多线程处理器，即将走向广阔天地。

伴随着用户对计算机通信网络带宽、速度等性能要求不断地提升，无线通信成为流行趋势，2008年8月，中国奥运会在北京举办成功，我国电信服务商为奥运会精心准备，已经提供了较完善、高水平的3G服务，确保奥运组委会提出的3G服务要求。

在目前网络服务逐步由2.5G向3G转化的过程中，未来几年，通信网络将可能从3G甚至4G不断演进，面向下一代的电信网络解决方案将成为这一时代的市场重心[8]（作者本人，在小论文：下一代网络（NGN）与软交换也提到这方面的问题）。

操作系统中的多核设备虚拟化技术

操作系统中的多核设备虚拟化技术随着计算机硬件技术的不断进步，多核处理器逐渐成为主流。

然而，如何充分利用多核处理器的性能仍然是一个挑战。

操作系统中的多核设备虚拟化技术应运而生，它可以将物理设备虚拟化为多个逻辑设备，从而提高系统的并发能力和性能。

一、多核设备的概念和特点多核设备是指在一个集成电路芯片上集成的多个处理器核心。

与传统的单核处理器相比，多核处理器具有以下特点：1.并行性能：多核处理器可以同时执行多个线程，提供更高的并发能力。

2.功耗和散热：多核处理器可以通过任务切换和合理调度，以保持较低的功耗和散热，延长设备寿命。

3.资源共享：多核处理器可以有效地共享缓存和其他资源，提高系统性能。

二、多核设备虚拟化的意义和挑战多核设备虚拟化是指将物理设备虚拟化为多个逻辑设备的过程。

它有以下意义和挑战：1.提高资源利用率：通过虚拟化技术，多个虚拟设备可以通过时间片轮转的方式共享物理设备，提高资源利用率。

2.提高系统性能：虚拟化技术可以通过合理调度和任务切换，充分利用多核处理器的并行性能，提高系统的整体性能。

3.保护系统稳定性：多核设备虚拟化技术可以实现设备的隔离和隔离失败的恢复，防止不可预测的故障影响整个系统。

然而，多核设备虚拟化也面临一些挑战。

其中包括虚拟化开销、虚拟设备间的调度冲突以及设备驱动程序的兼容性等问题。

三、多核设备虚拟化的实现方式多核设备虚拟化可以通过以下方式来实现：1.全虚拟化：在全虚拟化中，虚拟机可以完全模拟物理设备的功能和接口。

这种方式能够提供最高的隔离性和安全性，但也带来了较大的性能开销。

2.半虚拟化：在半虚拟化中，虚拟机通过半虚拟化接口与物理设备进行通信。

这种方式相对于全虚拟化来说，具有较低的性能开销，但同时也限制了虚拟机访问设备的能力。

3.混合虚拟化：混合虚拟化是全虚拟化和半虚拟化的折中方案。

它同时支持全虚拟化和半虚拟化的接口，根据不同情况选择适合的方式。

四、多核设备虚拟化的应用多核设备虚拟化技术在实际应用中有着广泛的应用。

基于共享内存的多核虚拟机系统中的虚拟机间通信

基于共享内存的多核虚拟机系统中的虚拟机间通信徐海燕;郭京【摘要】虚拟化技术已越来越多的应用在各种场合，在一些应用场景下特别是服务器整合应用场景下，对虚拟机系统中各个虚拟机问通信能力有着更迫切的要求。

目前在Xen代表的虚拟系统中，虚拟机间基于共享内存的通信不仅要经过多次内存拷贝而且虚拟机间的切换也需要很大的性能开销。

本文在深入研究的基础上提出一种基于共享内存和核间中断的多核虚拟机系统中虚拟机间的通信方式，实验证明该通信方式具有较高的带宽和性能。

【期刊名称】《电子技术与软件工程》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】1页(P53-53)【关键词】虚拟化;VM间通信;核间中断;Xen多核【作者】徐海燕;郭京【作者单位】河南职业技术学院,河南省郑州市450046【正文语种】中文【中图分类】TP316虚拟化技术已越来越多的应用在各种场合，在一些应用场景下特别是服务器整合应用场景下，对虚拟机系统中各个虚拟机间通信能力有着更迫切的要求。

目前在Xen代表的虚拟系统中，虚拟机间基于共享内存的通信不仅要经过多次内存拷贝而且虚拟机间的切换也需要很大的性能开销。

本文在深入研究的基础上提出一种基于共享内存和核间中断的多核虚拟机系统中虚拟机间的通信方式，实验证明该通信方式具有较高的带宽和性能。

本文中所讨论的Xen虚拟机系统中虚拟机间通信方式均是基于共享内存技术的，XenSocket是具有高吞吐率的虚拟机间通信方式，它直接利用通信虚拟机间的循环缓冲区（共享内存）完成数据的传输而绕过了网络协议栈。

接收数据的虚拟机分配128K的页面池并请求hypervisor让发送数据的虚拟机共享这些页面，这些页面被用作循环缓冲区，其核心的实现是用一个控制变量的高效数据传输算法，这个控制变量用于指示当前循环缓冲区中可以写多少字节的数据，发送方和接收放维护本地的读写偏移。

XenSocket提供了一个单向的通信管道，一旦发送者向共享内存通道写入数据，接受者就可以立马可见发送者写入的数据。

基于核间寄存器的多核虚拟机系统中虚拟机间通信研究

助
茎置标，核三内间＿位最ｂ一每Ｉ０传基通竺童ｉ为记次副。容信，后銎消位从ｏ薹ｔ息可４位将先薹个设委蓑。磊旦Ｉ
断处理程序会根
一～
・ｌ３・２
长江大学学报（然科学版）理工２１年７第９第７自０２月卷期ＪｕｎｌｆａｇｅＵｉｅｓｙ（ａＳｉｄｔｃ＆ＥｇＪ１２１，Ｖ１９Ｎｏ７ｏｒａｏｎｔｎｖｒｔＮｔｃＥｉＹｚｉ）Ｓｉｎｕ．０２ｏ．．
［收稿日期］２１ —００２４—２５［作者简介］张峰（９４一，男，２０１７）００年大学毕业，讲师，现主要从事计算机应用方面的教学与研究工作。
第。，卷第期
张等基核窆兰兰里至！峰：于堡望竺垦
Ｇｕｓ３ｅｔＯＳ
ｄｉ０３６／．ｓｎ１７ — ４９（ｏ：１．９９ｊｉｓ．６３１０Ｎ）．０２０．４２１．７０５
基于核间寄存器的多核虚拟机系统中虚拟机间通信研究
张峰（安徽水利水电职业技术学院电子系，安徽合肥２１０）３６３
是对龙芯３Ａ多核处理器核间寄存器功能描述。
表１龙芯３多核处理器核间寄存器功能描述Ａ
２多核虚拟机系统中虚拟机问通信的框架结构设计
多核虚拟机系统中虚拟机间通信的框架结构如图１所示。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

２ＳｚｏｎｔｕｅｏＡｄａｃｄＳｕｙＵｎｖｒｉｆｃｅｃｎｅｈｏｏｙｏＣｉａＳｚｏ１１３Ｃｉａ．ｕｈｕＩｓｔｔｆｒｖｎｅｔｄ，ｉｅｓｔｏＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｆｈｎ，ｕｈｕ２５２，ｈｎ）ｉｙ
关键词ｒｈ０ｎｅ－ｓａｃｎＩｔｒＶＭｍｍｕｉａｉｎＳｒｔｇＣｏｎｃｔｏｔａｅｙｉｎＭｕｔ．０ｅｖｉｔａａｈｎｙｔｍｌｉｃｒｒｕｌＭｃｉｅＳｓｅ
ＨＵＡＮＧｉｇ，ＷＵｕ．ｎ，ＬＩＬｉｅ，ＩＪｎ，一Ｊｎｍｉ，．ｎｇ，ＪＡＮＧｎ，．ｆ一ＮａＺＨＵａ．ｏｇ，ＺＨＵｕＸｉｏｄｎ，一Ｙ
（．ｃｏｌｆｏｕｅｃｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ｉｅｓｙｏｃｅｃｄＴｃｎｌｇｆｈｎ，ｆｉ３０７Ｃｉａ１ＳｈｏｍｐｔＳｉｃｎｅｈｏｏｙＵｎｖｒｉｆｉｎｅａｅｈｏｏｙｏｉａＨｅｅ２０２，ｈｎ；ｏＣｒｅｔＳｎＣ
第３８卷第６期
、ｌ３ｂ－８
・
计
算
机
工
程
２１０２年３月
Ｍａｃ２２ｒｈ０１
ＮＯ６．
ＣｏｍｐｕｅｔｒＥｎｇｎｅｉｇｉｅｒｎ
开发研究与设计技术・
文章：０＿４（１ｏ－２＿３文标码：编号ｌ一２２２－８＿０３８０）０５０献识Ａ
摘
要：根据虚拟机问通信方式实现的不同，将虚拟机之间的通信分为３，从虚拟机问３种种通信方式的性能、透明性和可移植性方面进
行比较，出基于共享内存的虚拟机间通信是综合性能最优的虚拟问通信方式，得且基于硬件寄存器的虚拟件问通信方式有更好的通信性能，
并提出一种将两者结合实现的虚拟机间通信策略。
ｃｍｍｕｉａｉｎｄｆｅｅｔｌｖｌ，ｃｍｐａｅｎｅ－ｏｎｃｔｏｎｉｉｆｒｎｅｅｓｏｒｓｉｔｒＶＭｏｍｕｉａｉｎｐｒｏｍａｃｅｗｅｎｔｈｅｏｃｍｎｃｔｏｅｆｒｎｅｂｔｅｈｅｔｒｅｃｍｍｕｉａｉｎｍｅｈｄｒｍｅｆｒｎｅｎｃｔｔｏｓｆｏｐｒｏｍａｃ，ｏ￣ａｓａｅｃｎｏｔｂｌｔ，ｎｒｐｓｓａｆｉｉｎｏｎｐｒｎｙａｄｐｒａｉｙａｄｐｏｏｅｎｅｆｃｅｔｍｍｕｉａｉｔａｅｙｆｒｔｅｖｉｕｌｍａｈｎ．ｉｒｖｓｔａｅｖｒｕｌｉｃｎｃｔｏｎｓｒｔｇｏｒａｃｉｅＴｈｓｐｏｅｈｔｈｉａｃｉｅｂｓｄｏｈｔｔｔｍａｈｎａｅｎｓａｅｅｈｒｄｍｍｏｒｏｙｃｍｍｕｉａｉｓｔｅｂｓｖｒｌｐｒｏｍａｃｆｖｒｕｌｏｎｃｔｏｎｉｅｔｅａｌｅｆｒｎｅｏｉｔａｍｍｕｉａｉｔｄ，ｎｒｅｈｔｒｄｒｅｒｇｉｔｒｓｄｗｉｅｔｈｏｃｎｃｔｏｎｍｅｈｏｓａｄｐｏｖｓｔａｈａｗａｅｓｅｅｔｂｓｂａｈｐｒｏａｅａｄｐｒｐｅｏｂｎｔｎｏｅｔｉｕｃｉｅｏｅｒｎｃ，ｎｏｏｓｓａｃｍｉａｉｆｔｗｏｖｒａｍａｈｎｓｃｍｍｕｉａｉｎｍｅｏｓｔｃｉｖｏｍｕｉａｉｎｓｒｔｇ．ｆｍｏｈｔｌｎｃｔｔｄｏａｈｅｅａｃｍｏｈｎｃｔｏｔａｅｙ
中分号Ｔ３・图类：Ｐ９６１
多核虚拟机系统中虚拟机间的通信策略研究
黄景，吴俊敏，利锋，蒋楠，朱小东一朱李，一，，
峪
１１３（．中国科学技术大学计算机科学与技术学院，合肥２０２；２中国科学技术大学苏州研究院，江苏苏州２５２）１３０７
［ｓｒｃ］ＴｉｐｐｒｄｖｄｓｖｒａｃｉｅｃｍｍｕｉｔｎｉｔｒｅｔｐｓａｃｒｉｇｔｅｉｌｍｅｔｔｎｏｔｒｉｕｌｃｉｅＶ）Ａｂｔａｔｈｓａｅｉｉｅｉｕｌｔｍａｈｎｏｎｃｉｎｏｔｅｅｃｏｄｎｏｔｍｐｅｎａｉｆｉｅ－ｒａｈｎ（ＭａｏｈｙｈｏｎＶｔＭａ
［ｙｗｏｄ］ｖｒａｚｔｎｉｔ－ｉｕｌｃｉｅＶＭ）ｏＫｅｒｓｉｕｌａｉ；ｎｅＶｒａｈｎ（ｔｉｏｒｔＭａｃｍｍｕｉａｉｎｔｓａｅｃ；ｏａｉｔ；ｌ—ｏｅｎｃｔ；ｒｐｎｙｐｒｂｌｙｍｕｔｃｒｏａｒｎｔｉｉＤＯＩ１．９９．ｓ．０ —４８２１．．５：０３６０ｉｎ１０３２．０２００ｓ０６９