進程調(diào)度方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種進程調(diào)度方法和系統(tǒng)。其中方法包括：虛擬機判斷所述虛擬機上是否存在實時進程；當所述虛擬機確定出存在實時進程時，通過半虛擬化驅(qū)動的應(yīng)用程序接口PV?Driver?API向域間共享模塊Xenstore發(fā)送優(yōu)先級調(diào)整指令，以使所述Xenstore將所述實時進程對應(yīng)的虛擬中央處理器VCPU調(diào)整為實時模式；主機操作系統(tǒng)通過所述Xenstore感知所述VCPU為實時模式，并優(yōu)先處理所述VCPU對應(yīng)的進程。本發(fā)明實施例以克服現(xiàn)有技術(shù)中不能兼顧所有VM的實時性的問題以及資源利用率低的問題。
【專利說明】進程調(diào)度方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實施例涉及計算機技術(shù)，尤其涉及一種進程調(diào)度方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在計算機技術(shù)中，虛擬化是指計算元件運行在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實的基礎(chǔ)上，支持在同一硬件平臺上多個操作系統(tǒng)同時存在和并發(fā)操作，通常，同一硬件平臺上可以運行至少一個主機操作系統(tǒng)(Host Operation System,簡稱:HostOS)和多個虛擬機(Virtual Machine,簡稱:VM),其中，HostOS為運行在真實的主機上的操作系統(tǒng),可以對真實的單個中央處理器(Per Central Processing Unit,簡稱:PCPU)進行控制,VM中可以包含一個或多個虛擬中央處理器(Virtual Central Processing Unit,簡稱:VCPU)并具有操作系統(tǒng)。在每個VM的操作系統(tǒng)上運行的均進程需要由硬件平臺上真實的PCPU對VM中的VCPU進行調(diào)度后，由PCPU來處理。由于各個VM上的進程可以并行地運行，如何滿足進程的實時性要求是虛擬化【技術(shù)領(lǐng)域】的重要問題之一。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，采用基于綁定和隔離的技術(shù)實現(xiàn)虛擬機的實時性，將優(yōu)先級高的VM的VCPU與PCPU進行綁定，以此來處理該VM下的所有實時進程，其中，每個被綁定的PCPU相互隔離、互不干擾，即每個虛擬機下的實時進程單獨進行處理。
[0004]但是，在該方案下，如果某一優(yōu)先級高的虛擬機在一段時間內(nèi)都沒有實時進程，那么與該VM的VCPU所綁定的PCPU就會處于空閑狀態(tài)；而某一優(yōu)先級低的VM恰好在該時間段內(nèi)實時進程較多，由于PCPU有限，因此會造成實時進程阻塞。因此，現(xiàn)有技術(shù)的方案中不能兼顧所有VM的實時性，而且存在資源浪費的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例提供一種進程調(diào)度方法和系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中不能保證所有VM的實時性的問題以及資源利用率低的問題。
[0006]第一方面，本發(fā)明實施例提供一種進程調(diào)度方法，包括:
[0007]虛擬機判斷所述虛擬機上是否存在實時進程；
[0008]當所述虛擬機確定出存在實時進程時，通過半虛擬化驅(qū)動的應(yīng)用程序接口 PVDriver API向域間共享模塊Xenstore發(fā)送優(yōu)先級調(diào)整指令，以使所述Xenstore將所述實時進程對應(yīng)的虛擬中央處理器VCPU調(diào)整為實時模式；
[0009]主機操作系統(tǒng)通過所述Xenstore感知所述VCPU為實時模式，并優(yōu)先處理所述VCPU對應(yīng)的進程。
[0010]在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，在所述虛擬機判斷所述虛擬機上是否存在實時進程之前，還包括:
[0011]進程優(yōu)先級調(diào)整模塊通過虛擬腳本virsh命令使Xenstore的優(yōu)先級調(diào)整功能生效。
[0012]根據(jù)第一方面或第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，在所述主機操作系統(tǒng)通過所述Xenstore感知所述VCPU為實時模式之前，還包括:
[0013]接收用戶輸入的VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令包括所述VCPU所在的VM的標識和所述VCPU的標識；
[0014]根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式。
[0015]根據(jù)第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，在所述根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式之前，還包括:
[0016]根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令包括的所述VCPU所在的VM的標識和所述VCPU的標識，在授權(quán)表中查詢所述VCPU的授權(quán)狀態(tài)；
[0017]所述根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式，包括:
[0018]當所述VCPU的授權(quán)狀態(tài)為允許修改時，根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式。
[0019]第二方面，本發(fā)明實施例提供一種進程調(diào)度系統(tǒng)，包括:
[0020]虛擬機調(diào)度器，用于判斷所述虛擬機調(diào)度器對應(yīng)的虛擬機上是否存在實時進程；
[0021]半虛擬化驅(qū)動的應(yīng)用程序接口 PV Driver API，用于當所述虛擬機調(diào)度器確定出所述虛擬機存在實時進程時，向域間共享模塊Xenstore發(fā)送優(yōu)先級調(diào)整指令；
[0022]域間共享模塊Xenstore，用于根據(jù)所述優(yōu)先級調(diào)整指令將所述實時進程對應(yīng)的虛擬中央處理器VCPU調(diào)整為實時模式；
[0023]主機操作系統(tǒng)，用于通過所述Xenstore感知所述VCPU為實時模式，并優(yōu)先處理所述VCPU對應(yīng)的進程。
[0024]在第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，還包括:
[0025]進程優(yōu)先級調(diào)整模塊,用于通過虛擬腳本virsh命令使Xenstore的優(yōu)先級調(diào)整功能生效。
[0026]根據(jù)第二方面或第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述主機操作系統(tǒng)還用于:
[0027]接收用戶輸入的VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令包括所述VCPU所在的VM的標識和所述VCPU的標識；
[0028]根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式。
[0029]根據(jù)第二方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述主機操作系統(tǒng)具體用于:
[0030]根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令包括的所述VCPU所在的VM的標識和所述VCPU的標識，在授權(quán)表中查詢所述VCPU的授權(quán)狀態(tài)；
[0031 ] 當所述VCPU的授權(quán)狀態(tài)為允許修改時，根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式。
[0032]本發(fā)明實施例提供的進程調(diào)度方法和系統(tǒng)，在VM確定出存在實時進程時，通過半虛擬化驅(qū)動的應(yīng)用程序接口 PV Driver API向域間共享模塊Xenstore發(fā)送優(yōu)先級調(diào)整指令，使得所述Xenstore將所述實時進程對應(yīng)的虛擬中央處理器VCPU調(diào)整為實時模式，實現(xiàn)主機操作系統(tǒng)能夠感知到所述VCPU為實時模式，從而優(yōu)先處理所述VCPU對應(yīng)的進程，能夠保證主機操作系統(tǒng)對VM中需要優(yōu)先處理的實時進程的及時感知，從而及時調(diào)整各個真實的PCPU對進程的處理順序，因此，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中VM的實時進程需要優(yōu)先處理的信息無法傳遞到主機操作系統(tǒng)的技術(shù)缺陷；并且，由于不需要將PCPU與部分VCPU進行綁定，因此能夠避免未與PCPU綁定的VCPU對應(yīng)的實時進程始終得不到優(yōu)先處理的導致的無法保證所有VM的實時性的問題，并且，也避免了現(xiàn)有技術(shù)中將PCUP與部分VCPU綁定后可能處于空閑導致的資源浪費的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1為本發(fā)明進程調(diào)度方法實施例一的流程圖；
[0035]圖2為本發(fā)明進程調(diào)度方法實施例二的流程圖；
[0036]圖3為本發(fā)明進程調(diào)度系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0037]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0038]本發(fā)明實施例設(shè)計的計算機可以為臺式機、服務(wù)器、筆記本計算機等。該計算機的硬件平臺上可以運行至少一個主機操作系統(tǒng)和多個虛擬機，每個虛擬機上可以配置一個虛擬機調(diào)度器和一個半虛擬化驅(qū)動的應(yīng)用程序接口 ；域間共享模塊(Xenstore)為各個虛擬機與硬件平臺之間的模塊，主機操作系統(tǒng)可以通過Xenstore感知各個VM的信息。該域間共享模塊可以為獨立的軟件模塊，也可以集成在主機操作系統(tǒng)中。
[0039]在本發(fā)明實施例中，當VCPU的狀態(tài)為實時模式時，則主機操作系統(tǒng)將該VCPU視為高優(yōu)先級的VCPU，從而會優(yōu)先處理該VCPU對應(yīng)的進程，而當VCPU的狀態(tài)為非實時模式時，則主機操作系統(tǒng)將該VCPU視為普通優(yōu)先級的VCPU，對該VCPU對應(yīng)的進程采用普通的順序進行處理。
[0040]圖1為本發(fā)明進程調(diào)度方法實施例一的流程圖，如圖1所示，本實施例的方法可以包括:
[0041]步驟101、虛擬機判斷所述虛擬機上是否存在實時進程。
[0042]通常，虛擬機上的VM調(diào)度器能夠捕獲進程調(diào)度，具體地，VM調(diào)度器捕獲可以在VCPU發(fā)生進程切換時，判斷即將處理的進程的調(diào)度優(yōu)先級，若該進程的調(diào)度優(yōu)先級為高，則可以判斷該進程為實時進程。
[0043]當虛擬機判斷出該虛擬機上不存在實時進程時，則可以不進行任何操作，各個進程將按正常的順序處理。
[0044]步驟102、當所述虛擬機確定出存在實時進程時，通過半虛擬化驅(qū)動的應(yīng)用程序接口 PV Driver API向域間共享模塊Xenstore發(fā)送優(yōu)先級調(diào)整指令，以使所述Xenstore將所述實時進程對應(yīng)的VCPU調(diào)整為實時模式。
[0045]其中，域間共享模塊Xenstore為虛擬化技術(shù)(Xen)提供的一個域間共享模塊系統(tǒng)，它以字符串形式存放了管理程序和前端、后端驅(qū)動程序的配置信息，存放了例如主機(host)和VM的塊設(shè)備、網(wǎng)卡、中央處理器(CPU)、內(nèi)存等硬件的配置信息。
[0046]當步驟102中的優(yōu)先級調(diào)整指令到達Xenstore之后，Xenstore可以調(diào)用優(yōu)先級修改函數(shù)對VCPU進行調(diào)整，并將該VCPU調(diào)整為實時模式的消息通知host。
[0047]具體實現(xiàn)時，半虛擬化驅(qū)動的應(yīng)用程序接口 PV Driver API向域間共享模塊Xenstore發(fā)送的優(yōu)先級調(diào)整指令可以為:NICE_change (VCPU_Number),該優(yōu)先級調(diào)整指令中的參數(shù)VCPU_Number為VCPU號，即VCPU的標識。
[0048]所述Xenstore將所述實時進程對應(yīng)的VCPU調(diào)整為實時模式，具體可以通過優(yōu)先級調(diào)整函數(shù)將該VCPU標記為實時模式，或者，將該VCPU的優(yōu)先級標記為高。
[0049]步驟103、主機操作系統(tǒng)通過所述Xenstore感知所述VCPU為實時模式,并優(yōu)先處理所述VCPU對應(yīng)的進程。
[0050]S卩，主機操作系統(tǒng)發(fā)生下一次進程切換時，優(yōu)先切換至實時模式的VCPU所對應(yīng)的進程。
[0051]當存在多個實時模式的VCPU時，即多個VM上存在實時進程時，主機操作系統(tǒng)可以將多個實時進程依次分配個多個PCPU進行處理，若實時進程的個數(shù)大于PCPU的個數(shù)時，則可以對這些實時進程按觸發(fā)時間或其他規(guī)則進行排序后依次分配給各個PCPU處理。
[0052]本實施例，在VM確定出存在實時進程時，通過半虛擬化驅(qū)動的應(yīng)用程序接口 PVDriver API向域間共享模塊Xenstore發(fā)送優(yōu)先級調(diào)整指令,使得所述Xenstore將所述實時進程對應(yīng)的虛擬中央處理器VCPU調(diào)整為實時模式，實現(xiàn)主機操作系統(tǒng)能夠感知到所述VCPU為實時模式，從而優(yōu)先處理所述VCPU對應(yīng)的進程，能夠保證主機操作系統(tǒng)對VM中需要優(yōu)先處理的實時進程的及時感知，從而及時調(diào)整各個真實的PCPU對進程的處理順序，因此，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中VM的實時進程需要優(yōu)先處理的信息無法傳遞到主機操作系統(tǒng)的技術(shù)缺陷；并且，由于不需要將PCPU與部分VCPU進行綁定，因此能夠避免未與PCPU綁定的VCPU對應(yīng)的實時進程始終得不到優(yōu)先處理的導致的無法保證所有VM的實時性的問題，并且，也避免了現(xiàn)有技術(shù)中將PCUP與部分VCPU綁定后可能處于空閑導致的資源浪費的問題。
[0053]下面通過本實施例的進程調(diào)度方法的一種具體使用場景，來說明本實施例的方法的效果。
[0054]例如，硬件平臺上除了主機操作系統(tǒng)之外，有三臺虛擬機正在運行，三臺虛擬機上都安裝有通信軟件并在運行，除此之外，三臺虛擬機上還各自運行一些普通進程，這時有一外部終端對其中一臺虛擬機發(fā)起視頻會話邀請，該虛擬機接受邀請后則進行視頻會話進程，而若要求視頻流暢、會話質(zhì)量高則該視頻會話進程需要為實時進程。
[0055]這時，該虛擬機可以判斷出存在實時進程，該虛擬機即優(yōu)先調(diào)度處理視頻會話進程的VCPU,同時通過PV Driver API發(fā)送優(yōu)先級調(diào)整指令給Xenstore, Xenstore調(diào)用優(yōu)先級修改函數(shù)將該VCPU調(diào)整為實時模式，例如將該VCPU的優(yōu)先級標記為高，之后可以通過VM管理層的控制程序，例如Xen Hypervisor,調(diào)度空閑PCPU優(yōu)先執(zhí)行該VCPU上的進程，如果沒有空閑PCPU，則可以通過對某個PCPU進行搶占，以保證對視頻會話進程的處理，以保證視頻會話流暢。
[0056]圖2為本發(fā)明進程調(diào)度方法實施例二的流程圖，本實施例的方法在圖1所示方法實施例的基礎(chǔ)上，增加了如何使Xenstore的優(yōu)先級調(diào)整功能生效的步驟，以及進一步增加了根據(jù)用戶輸入的指令來調(diào)整VCPU的實時性狀態(tài)的方法步驟，如圖2所示，本實施例的方法可以包括:
[0057]步驟201、進程優(yōu)先級調(diào)整模塊通過虛擬腳本virsh命令使Xenstore的優(yōu)先級調(diào)整功能生效。
[0058]具體地，進程優(yōu)先級調(diào)整模塊可以通過virsh命令注冊優(yōu)先級修改函數(shù)到Xenstore。
[0059]步驟202、進程優(yōu)先級調(diào)整模塊接收用戶輸入的VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令包括所述VCPU所在的VM的標識和所述VCPU的標識。
[0060]具體地，所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令可以為命令行的形式。
[0061]VCPU狀態(tài)調(diào)整指令可以為:將該VCPU調(diào)整為實時模式。在具體實現(xiàn)時，在將VCPU調(diào)整為實時模式之后，可以始終保持實時模式的狀態(tài)，即該VCPU對應(yīng)的進程能夠始終得到PCPU的優(yōu)先處理；或者，還可以進一步包括將VCPU由實時模式調(diào)整為非實時模式的指令，這樣就可以實現(xiàn)由用戶控制VCPU是否為實時模式的功能。
[0062]可選地，由 于不一定所有的VCPU都允許用戶通過手動輸入命令行的方式修改實時性的狀態(tài)，因此主機操作系統(tǒng)中可以維護一個授權(quán)表，例如表I所示的授權(quán)表，當授權(quán)表中的VCPU的授權(quán)值為I時，表示該VCPU允許用戶將其調(diào)整為實時模式，或者將其調(diào)整為非實時模式，當授權(quán)表中的VCPU的授權(quán)值為O時，表示該VCPU不允許用戶將其調(diào)整為實時模式或非實時模式。表I中，第一列為各個VM的標識,第一行為各個VCPU的標識,其他的單元格中的數(shù)值為對應(yīng)的VCPU的授權(quán)值，例如，第二行第三列的數(shù)值I代表VM的標識為VMl上的VCPU的標識為VCPU2的VCPU的授權(quán)值為1，即該VCPU的實時性狀態(tài)允許用戶調(diào)整。
[0063]
【權(quán)利要求】
1.一種進程調(diào)度方法，其特征在于，包括: 虛擬機判斷所述虛擬機上是否存在實時進程； 當所述虛擬機確定出存在實時進程時，通過半虛擬化驅(qū)動的應(yīng)用程序接口 PV DriverAPI向域間共享模塊Xenstore發(fā)送優(yōu)先級調(diào)整指令，以使所述Xenstore將所述實時進程對應(yīng)的虛擬中央處理器VCPU調(diào)整為實時模式； 主機操作系統(tǒng)通過所述Xenstore感知所述VCPU為實時模式，并優(yōu)先處理所述VCPU對應(yīng)的進程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述虛擬機判斷所述虛擬機上是否存在實時進程之前，還包括: 進程優(yōu)先級調(diào)整模塊通過虛擬腳本virsh命令使Xenstore的優(yōu)先級調(diào)整功能生效。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述主機操作系統(tǒng)通過所述Xenstore感知所述VCPU為實時模式之前，還包括: 接收用戶輸入的VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令包括所述VCPU所在的VM的標識和所述VCPU的標識； 根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式之前，還包括: 根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令包括的所述VCPU所在的VM的標識和所述VCPU的標識，在授權(quán)表中查詢所述VC PU的授權(quán)狀態(tài)； 所述根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式，包括: 當所述VCPU的授權(quán)狀態(tài)為允許修改時，根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式。
5.一種進程調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括: 虛擬機調(diào)度器，用于判斷所述虛擬機調(diào)度器對應(yīng)的虛擬機上是否存在實時進程； 半虛擬化驅(qū)動的應(yīng)用程序接口 PV Driver API，用于當所述虛擬機調(diào)度器確定出所述虛擬機存在實時進程時，向域間共享模塊Xenstore發(fā)送優(yōu)先級調(diào)整指令； 域間共享模塊Xenstore，用于根據(jù)所述優(yōu)先級調(diào)整指令將所述實時進程對應(yīng)的虛擬中央處理器VCPU調(diào)整為實時模式； 主機操作系統(tǒng)，用于通過所述Xenstore感知所述VCPU為實時模式，并優(yōu)先處理所述VCPU對應(yīng)的進程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 進程優(yōu)先級調(diào)整模塊，用于通過虛擬腳本virsh命令使Xenstore的優(yōu)先級調(diào)整功能生效。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主機操作系統(tǒng)還用于: 接收用戶輸入的VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令包括所述VCPU所在的VM的標識和所述VCPU的標識； 根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU調(diào)整為實時模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主機操作系統(tǒng)具體用于: 根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令包括的所述VCPU所在的VM的標識和所述VCPU的標識，在授權(quán)表中查詢所述VCPU的授權(quán)狀態(tài)； 當所述VCPU的授權(quán)狀態(tài)為允許修改時，根據(jù)所述VCPU狀態(tài)調(diào)整指令，調(diào)用接口函數(shù)使所述Xenstore將所述VCPU 調(diào)整為實時模式。
【文檔編號】G06F9/455GK103440159SQ201310336882
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】章曉峰, 華秀秀, 周康 申請人:華為技術(shù)有限公司