[发明专利]一种基于释放一致性内存同步的巨型虚拟机

说明书

本发明涉及一种基于释放一致性内存同步的巨型虚拟机，包括若干虚拟机节点，所述虚拟机节点包括物理内存、映射管理器；所述物理内存包括若干页以及本地页缓存，所述本地页缓存用于存储其他虚拟机节点管理的页；所述虚拟机节点映射管理器受控于程序执行以下读操作或者写操作：所述虚拟机节点映射管理器在本地页以及本地页缓存中查找读写地址所对应页，若在本地页以及本地页缓存不命中，则向远端管理读写地址所对应页的虚拟机节点发送请求，获取读写地址所对应页信息并存储在本地页缓存中；所述虚拟机节点映射管理器对查找获取的页进行读操作或者写操作。有益效果是防止分布式共享内存出现伪共享问题、降低跨节点内存访问频率。

【技术领域】

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种基于释放一致性内存同步的巨型虚拟机。

【背景技术】

巨型虚拟机通过整合多台机器资源，构建了一个分布式的虚拟机监视程序，为上层的客户操作系统提供了统一的硬件抽象。巨型虚拟机基于QEMU-KVM，实现了多台物理机支持的CPU虚拟化、I/O虚拟化和内存虚拟化。巨型虚拟机通过高速RDMA网络实现了虚拟化层的硬件抽象，利用分布式QEMU构建了跨节点虚拟机抽象，借助KVM提供了创建和管理虚拟机的接口，基于RDMA网络建立了分布式共享内存，建立了一个“多虚一”的虚拟机。QEMU是一套由法布里斯·贝拉(Fabrice Bellard)所编写的以GPL许可证分发源码的模拟处理器，在GNU/Linux平台上使用广泛，QEMU能模拟至接近真实电脑的速度。KVM虚拟机(Kernel-basedVirtual Machine)是一个开源的系统虚拟化模块，KVM的虚拟化需要硬件支持(如Intel VT技术或者AMD V技术)，是基于硬件的完全虚拟化。RDMA(Remote Direct Memory Access)技术全称远程直接数据存取，是为了解决网络传输中服务器端数据处理的延迟而产生的，RDMA通过网络把资料直接传入计算机的存储区，将数据从一个系统快速移动到远程系统存储器中，而不对操作系统造成任何影响，这样就不需要用到多少计算机的处理功能。超级调用hypercall用于各域与虚拟机监视器(例如XEN)进行同步通信，通过中断处理系统相关的特权操作，如建立页表、管理内存、访问I/O设备等。

顺序一致性模型(sequential consistency model)是指当程序在各个处理机上并行运行时，所有处理机(或进程)对同一个存储器的访问是同样顺序进行的。巨型虚拟机当前使用的分布式共享内存协议是一个顺序一致性(Sequential Consistency)的协议。顺序一致性要求任何一次读都能读到某个数据的最近一次写的数据。为了保证顺序一致性，该内存同步协议引入了许多性能上的开销。实际应用中，巨型虚拟机的性能表现不尽人意，原因在于密集的跨节点内存访问带来的网络开销。引发密集跨节点内存访问的场景可以分为真共享(true sharing)和伪共享(false sharing)场景。在实现中，真共享无法避免的，它与程序内在的处理结构相关。而伪共享是一种缓存管理机制导致的性能下降。巨型虚拟机当前使用的分布式共享内存协议的痛点在于在伪共享场景下的网络传输开销极大。

已有的工作曾尝试使用RDMA网络传输协议对巨型虚拟机的网络传输进行优化，但是网络传输始终慢于本地的内存访问，从根本上解决伪共享问题、降低跨节点的内存访问频率需要修改内存同步协议的语义。

本发明对巨型虚拟机的分布式共享内存性能方面进行了设计改进。

【发明内容】

本发明的目的是，提供一种防止分布式共享内存出现伪共享问题、降低跨节点内存访问频率的巨型虚拟机。