過載虛擬機(jī)條件下MPI通信性能改善方法研究.pdf

1、虛擬化技術(shù)復(fù)興以后，基于其上的軟件技術(shù)逐漸成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。如今，利用虛擬化技術(shù)構(gòu)建高性能計(jì)算應(yīng)用所需的運(yùn)行環(huán)境正成為一種流行趨勢。同傳統(tǒng)計(jì)算模式相比，虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)帶來了許多好處。比如資源聚合，降低能耗，可改善程序移植性，還可以協(xié)助調(diào)試復(fù)雜的程序代碼等。
　　 在傳統(tǒng)計(jì)算模式中，客戶操作系統(tǒng)（Guest Operating System）直接將應(yīng)用進(jìn)程調(diào)度到物理處理器上運(yùn)行。然而在虛擬機(jī)計(jì)算模式中，由于虛擬化層的出現(xiàn)，

2、調(diào)度機(jī)制出現(xiàn)了一些變化，為雙層調(diào)度：在GOS中，GOS將進(jìn)程調(diào)度到虛擬處理器上；在虛擬化層中，虛擬機(jī)管理器將虛擬處理器調(diào)度到物理處理器上運(yùn)行。在現(xiàn)今的虛擬機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，這兩種調(diào)度機(jī)制是相互獨(dú)立執(zhí)行的。這在一定程度上影響了那些需要通過MPI原語進(jìn)行通信的高性能計(jì)算負(fù)載的性能，這種影響在過載虛擬機(jī)條件（即一個(gè)物理處理器上分配了不止一個(gè)的虛擬處理器）下顯得尤其強(qiáng)烈。
　　 此研究詳細(xì)分析了過載虛擬機(jī)條件下利用MPI通信的HPC應(yīng)用性能

3、損耗的原因，即MPI 庫消息接收機(jī)制產(chǎn)生的“忙等”現(xiàn)象浪費(fèi)了較多的處理器資源。通過進(jìn)一步分析虛擬機(jī)調(diào)度器源碼，發(fā)現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象產(chǎn)生的根源是虛擬化環(huán)境中雙層調(diào)度機(jī)制的不協(xié)同性，因此，提出了一種在虛擬化環(huán)境下協(xié)同雙層調(diào)度以提高系統(tǒng)性能的方法，即將GOS中的一部分調(diào)度信息適時(shí)發(fā)送給虛擬機(jī)管理器以保證虛擬機(jī)管理器中的調(diào)度執(zhí)行更準(zhǔn)確，從而減少“忙等”現(xiàn)象，提高系統(tǒng)性能。
　　 實(shí)驗(yàn)表明，協(xié)同雙層調(diào)度方法在過載虛擬機(jī)條件下能顯著提高利用MP