RCBW：一种非实时预留CPU带宽调度机制

摘要

云平台是目前国内外商业和科研机构研究和应用的热点之一。随着云平台的广泛使用，系统管理者越来越重视系统资源的服务质量（Quality of Service,QoS），其中CPU服务质量占据着极其重要的地位。为了完善云平台的CPU服务质量，底层虚拟化平台需要提供虚拟机级CPU服务质量的功能，同时操作系统也需要提供进程级CPU服务质量的功能。然而现有文献和实验结果表明，Linux操作系统还未完整地具备进程级CPU质量服务的能力。 本文基于Linux操作系统，以Linux进程级CPU服务质量作为研究对象，尝试提出了RCBW非实时预留CPU带宽调度机制。该机制是一个实现在Linux内核空间中的进程级控制CPU资源预留的方案，以完善Linux操作系统下进程级CPU服务质量。RCBW在Linux现有非实时调度器——完全公平调度器的基础上结合了基于预留的调度算法，以达到当特定的某组进程与其他组进程竞争CPU资源时，操作系统依然能比较准确保证特定组最少运行时间的目的。 RCBW调度机制主要对动态配置模块、调度模块和带宽池模型进行了设计、修改和实现。在用户空间中RCBW提供了多个接口文件，使得系统管理者只需要通过这些接口文件就可以动态配置特定组的最小运行时间量。本文设计了实验方案分别对单核和多核环境下RCBW调度机制的有效性和准确性进行了测试和评估，结果表明，该调度机制在CPU竞争环境中可以比较准确地保证特定组最少运行时间，且可动态按需修改这些特定组的最小运行时间量。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 研究内容

1.4 文章结构

第二章 重要算法介绍及分析

2.1 Linux调度算法介绍及分析

2.2 恒定带宽服务调度算法介绍及分析

2.3 本章小结

第三章 非实时预留CPU带宽调度机制的设计

3.1 总体设计

3.2 子模块设计

3.2.1 动态配置模块

3.2.2 调度模块

3.2.3 定时器模块

3.2.4 带宽池模型

3.3 本章小结

第四章 非实时预留CPU带宽调度机制的实现

4.1 动态配置模块

4.2 调度模块

4.2.1 主调度器子模块

4.2.2 监控子模块

4.3 定时器模块

4.4 本章小结

第五章 评估与测试

5.1 测试环境

5.2 有效性测试

5.3 准确性测试

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

在学期间的成果

致 谢