基于混合存儲(chǔ)的嵌入式系統(tǒng)虛擬機(jī)調(diào)度算法研究.pdf

1、嵌入式智能終端軟硬件的發(fā)展為虛擬化技術(shù)提供了新的發(fā)展平臺(tái)----嵌入式終端虛擬化（Mobile Virtualization）。嵌入式終端虛擬化技術(shù)不僅可以節(jié)省軟硬件成本，縮短軟件開發(fā)周期，還可以增強(qiáng)嵌入式智能終端安全性和可靠性。然而，虛擬化環(huán)境中多個(gè)虛擬機(jī)共享資源，為實(shí)時(shí)調(diào)度等問(wèn)題帶來(lái)挑戰(zhàn)，并且為嵌入式設(shè)備內(nèi)存等硬件資源等提出更高要求。非易失性存儲(chǔ)器（NVRAM）不僅可以擴(kuò)展系統(tǒng)內(nèi)存，增強(qiáng)系統(tǒng)非易失性，還可以解決傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)（DR

2、AM）技術(shù)存在的擴(kuò)展性和能耗等缺陷。然而，非易失性存儲(chǔ)器也存在讀寫性能不對(duì)稱、寫延遲長(zhǎng)、壽命有限和寫能耗高等缺陷，進(jìn)一步提升了嵌入式虛擬系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度的難度。本文在基于KVM虛擬化技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)中，針對(duì)資源受限問(wèn)題，采用NVRAM/DRAM混合存儲(chǔ)器作為嵌入式設(shè)備內(nèi)存，提出混合存儲(chǔ)下的虛擬機(jī)任務(wù)內(nèi)存分配算法；根據(jù)嵌入式終端用戶使用特點(diǎn)，提出非公平的嵌入式系統(tǒng)虛擬機(jī)調(diào)度優(yōu)化算法；并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明以上兩個(gè)算法的有效性。
　　本研究主要內(nèi)

3、容包括：⑴虛擬化環(huán)境中多個(gè)虛擬機(jī)的存在增加了對(duì)內(nèi)存的讀寫與更新次數(shù)。非易失性存儲(chǔ)器過(guò)多的寫操作，不僅對(duì)存儲(chǔ)器本身造成磨損，同時(shí)也為系統(tǒng)性能帶來(lái)一定負(fù)面影響。為此，根據(jù)非易失性存儲(chǔ)器與DRAM存儲(chǔ)器優(yōu)缺點(diǎn)以及虛擬機(jī)任務(wù)的讀寫性能，本文提出混合存儲(chǔ)下的虛擬機(jī)任務(wù)內(nèi)存分配算法，通過(guò)合理分配任務(wù)到不同內(nèi)存上運(yùn)行，從而達(dá)到降低系統(tǒng)能耗，延長(zhǎng)非易失性存儲(chǔ)器壽命，并增加硬件利用率等目的。⑵虛擬化環(huán)境中虛擬機(jī)個(gè)數(shù)增加和非易失性存儲(chǔ)器寫延遲為虛擬機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)

4、度問(wèn)題帶來(lái)挑戰(zhàn)。為此，根據(jù)嵌入式設(shè)備用戶使用習(xí)慣，本文提出非公平的嵌入式系統(tǒng)虛擬機(jī)調(diào)度算法，通過(guò)提升前臺(tái)虛擬機(jī)優(yōu)先級(jí)以及改善虛擬機(jī)CPU映射方法，達(dá)到有效分配處理器時(shí)間，保證實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度，提升用戶體驗(yàn)等目的。⑶在Linux系統(tǒng)中搭建KVM嵌入式系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證本文提出算法的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的算法可以將虛擬機(jī)內(nèi)的任務(wù)合理分配到不同內(nèi)存中執(zhí)行，有效利用兩種存儲(chǔ)器優(yōu)缺點(diǎn)。在系統(tǒng)性能方面，相比傳統(tǒng)虛擬化技術(shù)，本文算法實(shí)現(xiàn)虛擬