CN101470634B

CN101470634B - Cpu资源调度方法及cpu资源调度装置

Info

Publication number: CN101470634B
Application number: CN2007103040706A
Authority: CN
Inventors: 汤良
Original assignee: Lenovo Beijing Ltd
Current assignee: Lenovo Beijing Ltd
Priority date: 2007-12-24
Filing date: 2007-12-24
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-12-24
Also published as: CN101470634A

Abstract

本发明提供一种CPU资源调度方法及CPU资源调度装置，其中该CPU资源调度装置包括：截获模块，用于截获多个客户操作系统发送的频率调整指令，并获取所有所述频率调整指令各自对应的期望频率；获取模块，用于根据所述期望频率获取所有所述期望频率各自对应的虚拟CPU的负载信息；分配模块，用于根据所述虚拟CPU的负载信息分配真实CPU资源，进一步地，负载越重的所述虚拟CPU分配到的所述真实CPU资源越多。本发明具有很好的通用性，同时最大程度地利用了真实CPU的资源。

Description

CPU资源调度方法及CPU资源调度装置

技术领域

本发明涉及虚拟技术，特别是一种CPU资源调度方法及CPU资源调度装置。

背景技术

如图1所示，在虚拟机系统中，虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor，VMM)之上同时运行有多个操作系统，而每个操作系统中都包括虚拟CPU(Virtual CPU，VCPU)，因此，需要虚拟机监视器根据一定的资源调度算法，将真实的CPU资源分配给VCPU，而如何分配该真实CPU资源也会影响到虚拟机系统的性能。

目前虚拟机的调度算法中，主要是SEDF方法，该SEDF调度算法中，VMM根据上层各客户操作系统中最近对CPU资源的请求和目前的进程数，给予各客户操作系统“打分”，为请求资源多的客户操作系统更多的分配真实CPU资源。

SEDF方法较好的利用真实CPU资源，但是需要在客户操作系统(GuestOperation System，GOS)中有特定的程序来统计这些资源，由于GOS的操作系统可能是XP，、Vista、Linux或Solas，操作系统可能是64位或者32位的，因此对应于不同的操作系统，需要设计不同的程序，不具有通用性。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种相对于不同的GOS而言，具有通用性的CPU资源调度方法及CPU资源调度装置。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种CPU资源调度装置，包括：

截获模块，用于截获多个客户操作系统发送的频率调整指令，并获取所有所述频率调整指令各自对应的期望频率；

获取模块，用于根据所述期望频率获取所有所述期望频率各自对应的虚拟CPU的负载信息；

分配模块，用于根据所述虚拟CPU的负载信息分配真实CPU资源；

虚拟CPU所分配到的真实CPU资源的比值等于其期望频率的比值，分配给虚拟CPU的真实CPU资源的总和小于现有的真实CPU资源。

上述的CPU资源调度装置，其中，还包括：

写模块，用于将支持频率调整的代码写入到所述虚拟内存；

客户操作系统通过读取所述支持频率调整的代码获取所述虚拟CPU支持动态频率调整的信息，需要调整所述虚拟CPU的运行频率时，发送所述频率调整指令。

上述的CPU资源调度装置，其中，

所述频率调整指令为向频率调整寄存器写入的特定的值；

所述截获模块包括：

计算单元，用于根据所述特定的值获取对应的期望频率。

上述的CPU资源调度装置，其中，所述频率调整寄存器为南桥芯片的电源管理寄存器。

上述的CPU资源调度装置，其中，所述特定的值对应于百分比、倍频倍数或实际频率。

为了更好的实现上述目的，本发明实施例还提供了一种CPU资源调度方法，包括步骤：

截获多个客户操作系统发送的频率调整指令，并获取所有所述频率调整指令各自对应的期望频率；

根据所述期望频率获取所有所述期望频率各自对应的虚拟CPU的负载信息；

根据所述虚拟CPU的负载信息分配真实CPU资源；

上述的方法，其中，还包括步骤：

将支持频率调整的代码写入到虚拟内存；

上述的方法，其中，

所述频率调整指令为向频率调整寄存器写入的特定的值；

所述获取所述频率调整指令对应的期望频率具体为：根据所述特定的值获取对应的期望频率。

上述的方法，其中，所述频率调整寄存器为南桥芯片的电源管理寄存器。

上述的方法，其中，所述特定的值对应于百分比、倍频倍数或实际频率。

本发明的实施例具有以下的有益效果：

虚拟机管理器(VMM)根据上层各操作系统中最近对CPU资源的请求(频率调整指令)，获取虚拟CPU的负载信息，最后根据所述虚拟CPU的负载信息分配真实CPU资源，不需要GOS中设置特定的程序来统计负载信息，加强了通用性，同时，在资源分配过程中，为负载重的虚拟CPU分配较多的真实CPU资源越多，最大程度地利用了真实CPU的资源。

附图说明

图1为现有虚拟机系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的虚拟机系统的结构示意图；

图3为本发明实施例的方法的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例的CPU资源的调度方法及装置、基于ACPI(AdvancedConfiguration and Power Interface，高级配置与电源接口)规范，GOS根据系统任务量动态调整VCPU的运行频率，VMM截获GOS调整VCPU的运行频率的操作后，根据所有的GOS的VCPU的运行频率调整情况为GOS分配真实CPU资源。

本发明实施例的虚拟机系统如图2所示，包括真实硬件、VMM和多个支持ACPI规范的GOS。

其中，VMM包括：

虚拟内存；

写模块，用于将支持频率调整的代码写入到虚拟内存；

GOS在虚拟内存读取到该段代码后，将获知其VCPU支持动态频率调整，然后将根据任务量动态调整VCPU的运行频率；

截获模块，用于截获多个GOS的频率调整指令，并获取所有频率调整指令各自对应的期望频率；

负载情况获取模块，用于根据GOS的期望频率获取GOS的VCPU的负载情况；

分配模块，用于根据VCPU的负载情况分配真实CPU资源。

在此，分配模块可以采用多种分配算法，但优选地分配算法是：负载越重的VCPU分配到的真实CPU资源越多。

本发明实施例的虚拟机系统中，写模块首先需要将支持频率调整的代码写入到虚拟内存，该支持频率调整的代码如下所示：

在上述的代码段中，包括以下几部分内容：

1、支持ACPI的处理器信息；和

2、GOS动态调整CPU频率时发送的频率调整指令应该发送到哪里，在上述的例子中，频率调整指令应该发送的频率调整寄存器为南桥的一个电源管理的寄存器，即Register(SystemIO，32，0，0x120)，当然，上述仅仅是一个例子，根据处理器类型的不同，也可以是其他的寄存器。

GOS执行处理器频率调整时，会向频率调整寄存器写入特定的值，该特定的值对应于期望频率，该频率调整寄存器由对象PTC定义，如上述的例子中，该频率调整寄存器为南桥的一个电源管理的寄存器，即Register(SystemIO，32，0，0x120)。

GOS动态调整CPU频率时向频率调整寄存器写入特定的值，由该特定的值得到期望频率可以是以下的形式：

1、该特定的值对应于百分比，此时，期望频率为CPU支持最高频率与该百分比的乘积；

2、该特定的值对应于倍频倍数，此时，期望频率为CPU基准频率与该倍频倍数的乘积；

3、该特定的值对应于实际频率，此时，期望频率即为该实际频率。

截获模块对应的可通过上述方式获取期望频率。

本发明CPU资源的调度方法如图3所示，包括：

步骤31，VMM将支持频率调整的代码写入到虚拟内存，GOS通过读取所述支持频率调整的代码获取VCPU支持动态频率调整的信息；

步骤32，GOS根据任务量需要动态调整VCPU的运行频率时，向频率调整寄存器发送频率调整指令；

步骤33，VMM截获GOS的频率调整指令，并获取频率调整指令中的期望频率；

步骤34，VMM根据GOS的期望频率获取GOS的VCPU的负载情况；

步骤35，VMM根据VCPU的负载情况分配真实CPU资源，负载越重的VCPU分配到的真实CPU资源越多。

下面以一实际的例子对本发明进行说明。

首先，假设VCPU支持的最高频率为1024Mhz，而GOS根据任务量需要动态调整VCPU的运行频率时，向频率调整寄存器发送频率调整指令中的特定的值对应于百分比，具体如下：

000b为默认值，代表50.0％；

001b代表87.5％；

010b代表75.0％；

011b代表62.5％；

100b代表50.0％；

101b代表37.5％；

110b代表25.0％；

111b代表12.5％。

虚拟机系统中存在4个GOS(GOS 1、GOS 2、GOS 3和GOS 4)，其对应的VCPU分别为VCPU 1、VCPU 2、VCPU 3和VCPU 1。

如果GOS 1、GOS 2、GOS 3和GOS 4分别向南桥的电源管理的寄存器，即Register(SystemIO，32，0，0x120)发送的值分别为001b、010b、010b和111b时，VMM截获该值后，可对应得到GOS 1、GOS 2、GOS 3和GOS 4的期望频率分别为：896MHz(1024MHz×87.5％)、768MHz(1024MHz×75.0％)、768MHz(1024MHz×75.0％)和128MHz(1024MHz×12.5％)。

VCPU期望频率越高，表明其负载越重，此时，VMM根据VCPU的负载情况分配真实CPU资源，负载越重的VCPU分配到的真实CPU资源越多。

在此，可采用几种不同的分配算法，如下所述。

1、直接根据VCPU的负载情况分配真实CPU资源，负载越重的VCPU分配到的真实CPU资源越多

假设现有真实CPU资源为200时间片，则在分配步骤中可以分别将70时间片、60时间片、60时间片和10时间片分配给VCPU 1、VCPU 2、VCPU 3和VCPU 4。

第一种真实CPU资源分配方式只需要保证满足以下两个条件即可：

条件1、分配给VCPU的真实CPU资源的总和小于现有真实CPU资源；

条件2、期望频率越大的VCPU分到的真实CPU资源越多。

然而上述的分配方案在分配真实CPU资源时有可能会出现下述情况，如分配给VCPU 1、VCPU 2、VCPU 3和VCPU 4的真实CPU资源分别为40时间片、30时间片、30时间片和20时间片的情况，这样，分配的真实CPU资源为120时间片，有大量的真实CPU资源(80时间片)没有被分配，因此，真实CPU资源没有得到有效的利用。

鉴于上述问题的存在，在本发明的实施例中进一步将条件1修改为：分配给VCPU的真实CPU资源的总和等于现有的真实CPU资源。

这样，在保证负载越重的VCPU可以分到越多真实CPU资源的同时，使真实的CPU资源可以得到最大程度的使用。

2、VCPU所分配到的真实CPU资源的比值等于其期望频率的比值，当然也需要分配给VCPU的真实CPU资源的总和小于现有的真实CPU资源

在上述的分配算法下，VCPU 1、VCPU 2、VCPU 3和VCPU 4分配到的真实CPU资源为：

70时间片、60时间片、60时间片和10时间片；

35时间片、30时间片、30时间片和5时间片；

7时间片、6时间片、6时间片和1时间片。

可以看出，如果按照上述的方式来分配，也有可能存在真实CPU资源利用程度低的问题存在。

鉴于上述问题的存在，一种更加合适的分配方式是：保证VCPU所分配到的真实CPU资源的比值等于对应期望频率的比值的同时，保证分配给VCPU的真实CPU资源的总和等于现有的真实CPU资源，即最后分配给VCPU 1、VCPU 2、VCPU 3和VCPU4的真实CPU资源分别为70时间片、60时间片、60时间片和10时间片，这样，既考虑到了VCPU的负载，也考虑到了真实CPU资源的最大程度的利用。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必须的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但显然前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品包括若干指令用以使得一台计算机设备(这里所说的计算机设备是一个广义的概念，包括但不限于个人计算机，服务器，网络设备等)执行本发明实施例所述方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种CPU资源调度装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的CPU资源调度装置，其特征在于，还包括：

写模块，用于将支持频率调整的代码写入到虚拟内存；

3.根据权利要求1或2所述的CPU资源调度装置，其特征在于：

所述频率调整指令为向频率调整寄存器写入的特定的值；

所述截获模块包括：

计算单元，用于根据所述特定的值获取对应的期望频率。

4.根据权利要求3所述的CPU资源调度装置，其特征在于，所述频率调整寄存器为南桥芯片的电源管理寄存器。

5.根据权利要求3所述的CPU资源调度装置，其特征在于，所述特定的值对应于百分比、倍频倍数或实际频率。

6.一种CPU资源调度方法，其特征在于，包括步骤：

根据所述虚拟CPU的负载信息分配真实CPU资源；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

将支持频率调整的代码写入到虚拟内存；

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：

所述频率调整指令为向频率调整寄存器写入的特定的值；

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述特定的值对应于百分比、倍频倍数或实际频率。