[发明专利]通过缓存着色提高虚拟机实时性的方法

说明书

本发明公开一种通过缓存着色提高虚拟机实时性的方法,包括：S1、根据最后一级缓存LLC的实现和缓存着色技术，计算当前系统缓存颜色数量；S2、给不同虚拟机配置不同的缓存颜色；S3、虚拟机启动时，根据配置的缓存颜色，对映射到该缓存颜色的物理内存建立页表；S4、虚拟机运行时，根据建立的页表，分配的物理内存都会映射到相应的缓存颜色；S5、不同虚拟机使用不同的最后一级缓存LLC。本发明通过缓存着色技术，将最后一级缓存LLC隔离给不同的虚拟机，使在其上运行的操作系统使用不同的LLC，缓存数据互不干扰，使一个虚拟机上运行系统的延时不受其它虚拟机上运行系统活动的影响，提高了虚拟机的实时性。

技术领域

本发明涉及计算机内存管理技术领域，具体为一种通过缓存着色提高虚拟机实时性的方法。

背景技术

在现代计算机层次化的存储结构中，Cache是位于主存和CPU寄存器之间的一层缓存。Cache通常由容量较小、速度较快的SRAM构成，通过缓存CPU所需要的热点数据，减少CPU对于主存的访问，提高访存的效率、弥补CPU计算速度和主存访问速度之间的差距，有利于提升计算机系统的实时性。由于Cache的容量往往远小于主存，所以不能将主存中所有的数据同时缓存在Cache中。当Cache缓存全部被使用时，访问新的数据时，就需要把Cache中旧的数据替换出去，即所谓的Cache冲突。但是如果Cache冲突比较多，增加了主存的访问，延长CPU处理时间，则使系统实时性下降。

现代多核CPU的缓存结构通常具有每个核心独享的第一级缓存，而最后一级缓存（LLC）由所有核心共享。目前通过分区虚拟化可以将cpu、内存等硬件隔离给不同的虚拟机。不同的虚拟机根据业务需求运行不同系统，有的虚拟机运行实时性比较高的RTOS系统，有的虚拟机运行业务处理比较多的通用Linux系统，但是它们所使用的最后一级缓存（LLC）是共享的。因此，运行RTOS系统在LLC缓存的数据可能被运行通用Linux系统的缓存的数据替换掉，导致RTOS系统Cache冲突增加，降低了RTOS系统实时性。这意味着，一个虚拟机上运行系统的延时取决于其它虚拟机上运行系统的活动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过缓存着色提高虚拟机实时性的方法，可以通过缓存着色，将最后一级缓存LLC隔离给不同的虚拟机，使在其上运行的操作系统使用不同的LLC，以使缓存数据互不影响，从而提高在其上运行系统的实时性。

本发明的一种通过缓存着色提高虚拟机实时性的方法, 基于arm硬件平台，LLC为256KB、4路组相连Cache，通过Jailhouse实现分区虚拟化，将CPU、内存隔离给2个虚拟机，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、根据最后一级缓存LLC的实现和缓存着色技术，计算当前系统缓存颜色数量；其中，缓存颜色数量=LLC路大小/页大小，LLC路大小为单路cache大小，页大小为虚拟机上运行的操作系统所使用的内存页大小；

S2、给不同虚拟机配置不同的缓存颜色；

S3、虚拟机启动时，根据配置的缓存颜色，对映射到该缓存颜色的物理内存建立页表；

S4、虚拟机运行时，根据建立的页表，分配的物理内存都会映射到相应的缓存颜色；

S5、不同虚拟机使用不同的最后一级缓存LLC。

其中，步骤S1中，页大小为4KB，缓存颜色数量为16。

其中，在步骤S2中，有效缓存颜色范围为0～15，将有效缓存颜色范围为0～7的缓存颜色分配给其中一个虚拟机，该虚拟机为第一虚拟机；将有效缓存颜色范围为8～15的缓存颜色分配给另一个虚拟机，该虚拟机为第二虚拟机。

其中：步骤S3的具体步骤为：

第一虚拟机启动时根据配置的有效缓存颜色范围为0～7的缓存颜色，只对物理内存地址0～15位在0x0000～0x7fff的范围的内存页建立页表；