異構(gòu)多核任務(wù)遷移和調(diào)度算法研究.pdf

1、隨著多核處理器的發(fā)展，進(jìn)程調(diào)度和任務(wù)遷移已成為目前高性能計算機(jī)領(lǐng)域的研究熱點之一。目前，多核進(jìn)程調(diào)度算法和任務(wù)遷移算法仍不理想，存在進(jìn)程分配效率低、動態(tài)算法復(fù)雜度高、負(fù)載不均衡等問題，嚴(yán)重影響了多核處理器的性能。任務(wù)運行的過程中會出現(xiàn)不同的特征，對硬件資源的需求也不盡相同，與同構(gòu)多核處理器相比，異構(gòu)多核處理器能較好地提升系統(tǒng)的吞吐量、減少處理器能耗。
　　在Linux操作系統(tǒng)中，調(diào)度器在處理用戶級任務(wù)時沒有考慮每個任務(wù)的特性以及任

2、務(wù)之間的聯(lián)系，進(jìn)程在經(jīng)過不恰當(dāng)?shù)恼{(diào)度后可能會導(dǎo)致系統(tǒng)性能嚴(yán)重的降低。本文通過對異構(gòu)多核處理器的調(diào)度算法和遷移算法展開研究，利用進(jìn)程運行特征，提出一種適用于異構(gòu)多核處理器的Cache-IPC感知任務(wù)遷移算法。在剖析linux2.6.34內(nèi)核的調(diào)度機(jī)制和負(fù)載均衡機(jī)制基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了基于Linux內(nèi)核改進(jìn)的進(jìn)程調(diào)度算法。
　　Cache-IPC感知任務(wù)遷移算法是在用戶空間利用PAPI驅(qū)動工具獲取處理器相關(guān)事件寄存器的進(jìn)程特征實現(xiàn)的。遷移算

3、法充分考慮了相鄰核心上的進(jìn)程對共享Cache的爭用情況，將任務(wù)按Cache特性進(jìn)行分類，讓高M(jìn)PKI(Mispredicts PerKilo Instructions)的進(jìn)程插入偶數(shù)核心隊列，低MPKI進(jìn)程插入奇數(shù)核心隊列，從而保證了高M(jìn)PKI的進(jìn)程和低MPKI進(jìn)程在相鄰的兩個核心上運行，減少Cache爭用。同時，經(jīng)過Cache分類后，從每類進(jìn)程中選擇高IPC(Instructions Per ClockCycle)進(jìn)程放到大核上執(zhí)行，

4、低IPC進(jìn)程放小核上執(zhí)行。實驗表明與Linux默認(rèn)調(diào)度算法相比，Cache-IPC感知異構(gòu)多核任務(wù)遷移算法性能提高了8.65％。
　　基于Linux內(nèi)核改進(jìn)的調(diào)度算法，是在完全公平調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，充分考慮進(jìn)程運行時的緩存特性以及core之間負(fù)載差異實現(xiàn)的。算法通過進(jìn)程Cache特征聚類，減少共享緩存爭用，同時分析進(jìn)程的指令特征，把進(jìn)程分為cpu-bound和memory-bound兩種執(zhí)行狀態(tài)，提出在大核和小核上同時適用的遷移因