CN113434262A - dom0调度方法、虚拟机运行方法、存储介质和计算机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于credit调度器的dom0调度方法、基于credit调度器的虚拟机运行方法、计算机可读存储介质和物理计算机。上述dom0调度方法具体地：对被调度上线运行的vCPU，消耗其credits，对其中属于dom0的vCPU，不消耗其credits。上述dom0调度方法不消耗dom0的vCPU的credits，保证dom0的credits永远不会被消耗完，如此则dom0能够一直被调度上线，可以及时地处理I/O请求，避免造成I/O通信延迟。

Description

dom0调度方法、虚拟机运行方法、存储介质和计算机

技术领域

本发明涉及虚拟化技术领域，尤其涉及一种基于credit调度器的dom0调度方法、基于credit调度器的虚拟机运行方法、计算机可读存储介质和物理计算机。

背景技术

Xen是目前常用的虚拟化技术之一，可在一台物理计算机上虚拟出多台虚拟机，这些虚拟机共同使用这台物理计算机上的资源。Xen采用credit调度器来把物理计算机的资源调度分配给各台虚拟机。Credit调度器是一种基于权重的 CPU 调度算法，其为每一个虚拟机设置二元组(weight，cap)，然后根据每个虚拟机的(weight，cap)为其分配credits。credits用来表示虚拟机能够使用物理CPU的时间——虚拟机的Credits数量越多，意味着该虚拟机能够使用物理CPU的时间就越多。一台虚拟机能够分配到多少credits，是由cap与weight 两个值决定的，其中cap表示该虚拟机最多允许分得多少credits，而weight则代表调度器在分配credits时所参考的权重。每个虚拟机允许拥有多个虚拟CPU（vCPU），虚拟机会把已分配给自己的credits再平均分配给自己的各个vCPU。一个vCPU 调度上线就开始消耗credits。vCPU每运行10ms就消耗100个credits，运行未满10ms不会扣除任何credits。vCPU 的 credits被消耗完，就意味着该vCPU的物理CPU资源已经用完，无法继续接受调度。Credit调度器在运行完一个调度周期之后，会重新为各个虚拟机分配credits，各个虚拟机把已分配给自己的credits再平均分配给自己的各个vCPU，vCPU获得新的credits就能被继续被调度上线。

每台物理计算机上运行的虚拟机有domain 0（dom0）和domainU（domU）这两种，其中，dom0只有一台，而domU可以有多台。Xen 给每个虚拟机（包括 dom0和domU）分配的默认权重都相等，也就是说 Xen 上运行的所有虚拟机是均分共享物理CPU的，他们能得到物理CPU的时间和机会都是一样的，这看上去对各个虚拟机来说很公平，但对dom0来说却不太合适，原因是dom0不仅需处理其自身的I/O请求，还需参与全部domU的I/O请求处理过程，比如domU1发送I/O请求给domU2，I/O请求的传输过程为：domU1发送I/O请求给dom0，然后dom0将domU1的I/O请求转发给domU2。由此可见，dom0需处理的I/O请求数量相比domU要多得多。如果dom0和各个domU平均享用物理CPU的话，在一个调度周期内，由于dom0使用频率远高于domU，资源消耗速度会比domU快得多，dom0的资源很快就会消耗完毕，导致在当前调度周期内无法继续上线运行，如此一来，随后所有的I/O请求都会被迫搁置，造成各个domU之间通信延迟。目前的解决方式是修改dom0的weight（权重），为dom0分配比domU更多的credits。但是即使为dom0分配了比domU更多的credits，在一个调度周期内，dom0依然有可能会比domU更快消耗完credits。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于credit调度器的dom0调度方法、基于credit调度器的虚拟机运行方法、存储有被执行时实现上述任一方法的计算机程序的计算机可读存储介质以及包括该计算机可读存储介质的物理计算机，上述dom0调度方法能给dom0供应足够的物理CPU资源来处理I/O请求，避免造成I/O通信延迟。

为了解决上述技术问题，本发明的一种基于credit调度器的dom0调度方法，对被调度上线运行的vCPU，消耗其credits，对其中属于dom0的vCPU，不消耗其credits。

可选地，对欲抢占上线运行的vCPU，若符合禁止抢占条件，则执行步骤X：不允许此vCPU抢占上线运行，所述禁止抢占条件包括条件T1：被抢占的vCPU是属于dom0的。

可选地，所述禁止抢占条件包括条件T2：被抢占的vCPU正在处理I/O请求。

可选地，具体是通过查询被抢占的vCPU是否被标记了I/O请求处理中来判断被抢占的vCPU是否正在处理I/O请求。

可选地，所述步骤X中，还把欲抢占上线运行的vCPU放至等待调度上线的vCPU队列的队首。

可选地，该方法应用于Xen虚拟化架构中。

一种基于credit调度器的虚拟机运行方法，虚拟机包括dom0和多个domU，各个domU之间的通信经由dom0转发，其特征是：采用如上所述的基于credit调度器的dom0调度方法来调度dom0运行。

一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行的计算机程序，该计算机程序被执行时实现如上所述的基于credit调度器的dom0调度方法，或者实现如上所述的基于credit调度器的虚拟机运行方法。

一种物理计算机，包括处理器和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质是如上所述的计算机可读存储介质。

上述dom0调度方法不消耗dom0的vCPU的credits，保证dom0的credits永远不会被消耗完，如此则dom0能够一直被调度上线，可以及时地处理I/O请求，避免造成I/O通信延迟。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。

物理计算机包括处理器和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质用于存储计算机程序，上述处理器可以执行计算机可读存储介质中的计算机程序。用户需在物理计算机上虚拟出多台虚拟机时，就在物理计算机上安装Xen虚拟化架构，然后使用Xen虚拟化架构在该物理计算机上虚拟出多台虚拟机（称为Xen虚拟机），其中包括一台dom0和多台domU。

鉴于Xen虚拟机之间的通信机制，dom0不仅需处理其自身的I/O请求，还需参与全部domU的I/O请求处理过程，dom0需处理的I/O请求数量相比domU要多得多，如果dom0和各个domU平均享用物理CPU的话，在一个调度周期内，由于dom0使用频率远高于domU，资源消耗速度会比domU快得多，dom0的资源很快就会消耗完毕，导致在当前调度周期内无法继续上线运行，如此一来，随后所有的I/O请求都会被迫搁置，造成各个domU之间通信延迟。为了能给dom0供应足够的物理CPU资源来处理I/O请求，发明人提出一种基于credit调度器的dom0调度方法，编写计算机程序来执行该方法。在把该计算机程序存储到物理计算机的计算机可读存储介质中之后，物理计算机的处理器就可以执行该计算机程序从而实现上述基于credit调度器的dom0调度方法。下面通过具体的实例来说明该调度方法的流程：

假设物理计算机上运行有dom0、domU1、domU2、domU3、domU4、domU5六台虚拟机，该物理计算机有两个物理CPU核，分别对应dom0、domU1、domU2的三个vCPU0、vCPU1、vCPU2被分配在第一个物理CPU核上共享第一个物理CPU核，分别对应domU3、domU4、domU5的vCPU3、vCPU4、vCPU5被分配在第二个物理CPU核上共享第二个物理CPU核。

以30ms为一个调度周期，两个物理CPU核的credits数为2*10个/ms*30ms=600个，故credit调度器为dom0、domU1、domU2、domU3、domU4、domU5各分配300/6=100个credits，假设dom0、domU1、domU2、domU3、domU4、domU5都只有一个vCPU，那么vCPU0、vCPU1、vCPU2、vCPU3、vCPU4、vCPU5就分配到100个credits。

每个物理CPU核的vCPU运行队列（runq）中的vCPU有三种状态，分别为boost>under>over（在“>”前面的状态其优先级高于在“>”后面的状态）。以第一个物理CPU核的运行队列为例，初始状态下，vCPU0、vCPU1、vCPU2都是under状态，按此顺序排列在运行队列中。

credit调度器先调度位于运行队列第一位的vCPU0上线运行处理I/O请求。假设domU3、domU4和domU5这三者相互之间频繁通信。鉴于Xen的通信机制，这三者相互之间的通信都需要dom0参与，那么dom0的vCPU0就需要处理很多I/O请求。credit调度器每10ms会触发一次调度中断从而执行credits消耗操作。当vCPU0运行满10ms之后，credit调度器触发调度中断，然后判断出当前运行的vCPU0是属于dom0的，则不消耗vCPU0的credits，如此一来vCPU0的credits就没有被消耗完，假设此时vCPU0仍有I/O请求需处理，那么vCPU0就向credit调度器申请继续运行，从而继续运行处理I/O请求。

当vCPU0再次运行满10ms之后，credit调度器触发调度中断，然后判断出当前运行的vCPU0是属于dom0的，则不消耗vCPU0的credits，如此一来vCPU0的credits就没有被消耗完，假设此时vCPU0仍有I/O请求需处理，那么vCPU0就向credit调度器申请继续运行，从而继续运行处理I/O请求。此时，domU3向domU2发送了一个I/O请求，domU2的vCPU2接收到I/O请求之后，vCPU2就会变为boost状态。由于boost状态的vCPU的优先级高于under状态的vCPU，vCPU2拥有抢占上线运行的权利，但若是正在处理I/O请求的dom0的vCPU被挤下线会导致大部分domU之间发生通信延时，因此，credit调度器需要判断当前运行的vCPU（即被抢占的vCPU）是否是属于dom0的以及其是否正在处理I/O请求。credit调度器若判断出当前运行的vCPU0是属于dom0的，就查询当前运行的vCPU0是否被标记了I/O请求处理中，假设vCPU0被标记了I/O请求处理中，意味着vCPU0正在处理I/O请求，因此，credit调度器不允许vCPU2抢占上线运行，而是将vCPU2调到vCPU1的前面，位于等待调度上线的运行队列队首。

假设vCPU0已处理完其I/O请求，此时距离调度周期结束还差8ms，vCPU0向credit调度器申请调度下线，如此则credit调度器把vCPU0调度下线并把其放置在运行队列队尾，然后把位于运行队列队首的vCPU2调度上线处理其I/O请求。vCPU2运行8ms之后就到达了调度周期30ms，故credit调度器就重新为各个虚拟机dom0、domU1、domU2分配credits，也就是说vCPU0、vCPU1、vCPU2就重新分配到100个credits。credit调度器设定了每个vCPU最多可上线运行30ms，当前vCPU2仅是运行了8ms，假设vCPU2仍有I/O请求需处理，就向credit调度器继续运行。如此credit调度器就让vCPU2继续运行。当vCPU2运行满10ms之后，credit调度器触发调度中断，然后判断出当前运行的vCPU2不是属于dom0的，则消耗vCPU2的credits。由于每运行10ms需要消耗100个credits，如此一来就把vCPU2的credits全部消耗完毕。credit调度器就将vCPU2放到运行队列末尾并标记为over状态。标记为over状态的vCPU2不能再被调度上线运行了。然后credit调度器把vCPU1调度上线运行。

假设vCPU1上线运行2ms就把其I/O请求处理完了，此时距离调度周期结束还差18ms，向credit调度器申请调度下线，此时vCPU1尚未运行满10ms，故credit调度器不消耗其credits，vCPU1仍是under状态，能够被再次调度。credit调度器就把vCPU1调度下线并把其放到运行队列中的under状态的vCPU的末尾（即位于vCPU0和vCPU2之间），然后再把位于运行队列队首的vCPU0调度上线运行。假设vCPU0上线5ms就其I/O请求处理完了，此时距离调度周期结束还差13ms，向credit调度器申请调度下线。然后credit调度器就把vCPU0调度下线并把其放到运行队列中的under状态的vCPU的末尾（即位于vCPU1和vCPU2之间），然后再把位于运行队列队首的vCPU1调度上线运行。以此类推，credit调度器轮流把vCPU0、vCPU1调度上线直至达到调度周期30ms。vCPU0、vCPU1、vCPU2就重新分配得到100个credits。同理，credit调度器轮流把vCPU0、vCPU1、vCPU2调度上线运行。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种基于credit调度器的dom0调度方法，对被调度上线运行的vCPU，消耗其credits，其特征是：对其中属于dom0的vCPU，不消耗其credits。

2.如权利要求1所述的基于credit调度器的dom0调度方法，其特征是：对欲抢占上线运行的vCPU，若符合禁止抢占条件，则执行步骤X：不允许此vCPU抢占上线运行，所述禁止抢占条件包括条件T1：被抢占的vCPU是属于dom0的。

3.如权利要求2所述的基于credit调度器的dom0调度方法，其特征是所述禁止抢占条件包括条件T2：被抢占的vCPU正在处理I/O请求。

4.如权利要求3所述的基于credit调度器的dom0调度方法，其特征是：具体是通过查询被抢占的vCPU是否被标记了I/O请求处理中来判断被抢占的vCPU是否正在处理I/O请求。

5.如权利要求2所述的基于credit调度器的dom0调度方法，其特征是：所述步骤X中，还把欲抢占上线运行的vCPU放至等待调度上线的vCPU队列的队首。

6.如权利要求1至5任一项所述的基于credit调度器的dom0调度方法，其特征是：该方法应用于Xen虚拟化架构中。

7.一种基于credit调度器的虚拟机运行方法，虚拟机包括dom0和多个domU，各个domU之间的通信经由dom0转发，其特征是：采用如权利要求1至6当中任一项所述的基于credit调度器的dom0调度方法来调度dom0运行。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行的计算机程序，其特征是：该计算机程序被执行时实现如权利要求1至6当中任一项所述的基于credit调度器的dom0调度方法，或者实现如权利要求7所述的基于credit调度器的虚拟机运行方法。

9.一种物理计算机，包括处理器和计算机可读存储介质，其特征是：该计算机可读存储介质是如权利要求8所述的计算机可读存储介质。