基于国产平台的虚拟化操作系统架构研究及其实现

计算机工程与科学

基于国产平台的虚拟化操作系统架构研究及其实现

张沂超,王星焱,陈左宁,张羽丰

（江南计算技术研究所,江苏无锡 214083）

收稿日期:2016-10-18 修回日期:2016-12-14 出版日期:2018-03-25 发布日期:2018-03-25
基金资助:
科技部云二期项目（SQ2016YFGX060125）

Design and implementation of a virtual

operating system based on domestic platform

ZHANG Yichao,WANG Xingyan,CHEN Zuoning,ZHANG Yufeng

(Jiangnan Institute of Computing Technology,Wuxi 214083,China)

Received:2016-10-18 Revised:2016-12-14 Online:2018-03-25 Published:2018-03-25

摘要/Abstract

摘要：

高性能计算操作系统面临独特的需求与挑战，这些需求与挑战涵盖并发与高效、系统弹性与容错、异构性、I/O和访存带宽、低噪等诸多方面。传统宏内核操作系统并不能完全满足HPC领域的独特需求，因而需要为HPC定制操作系统。提出虚拟化操作系统架构，该架构主要包含两部分：（1）虚拟机监视器与轻量级内核相结合的虚拟化操作系统架构；（2）支持分时复用虚拟机与空间分割虚拟机相结合的虚拟机监视器架构。在国产平台上设计并实现了一个简单的系统原型Hypervk，说明了上述架构的可行性。初步的实验结果表明，系统具有较好的效率、低噪特性与可行性，在一定程度上可以满足HPC操作系统独特的需求。

关键词: 轻量级内核, 虚拟机, 虚拟化操作系统, Hypervk

Abstract:

HPC operating systems face unique challenges that cannot be tackled by traditional macro kernel operating systems. These challenges range from concurrency and high efficiency, system flexibility and fault tolerance, heterogeneity, I/O and memory bandwidth to low noise. We present a virtual operating system architecture, which combines a virtual machine manager with a lightweight kernel. The virtual machine manager supports both time and spacesharing virtual machines. We implement a system prototype Hypervk based on the domestic platform and preliminary experimental results verify the feasibility and efficiency of the system.

Key words: lightweight kernel, virtual machine, virtual operating system, Hypervk

张沂超,王星焱,陈左宁,张羽丰. 基于国产平台的虚拟化操作系统架构研究及其实现[J]. 计算机工程与科学.

ZHANG Yichao,WANG Xingyan,CHEN Zuoning,ZHANG Yufeng.

Design and implementation of a virtual

operating system based on domestic platform

[J]. Computer Engineering & Science.

[1]	廖建锦, 孙庆骁, 杨海龙, 栾钟治, 钱德沛. 满足工作流执行时限的可抢占虚拟机实例配置和调度方法研究[J]. 计算机工程与科学, 2020, 42(11): 1956-1964.
[2]	张海军1，郑艳2，叶俊1，白书敬1. 一种基于Java虚拟机的动静结合自适应优化方法[J]. 计算机工程与科学, 2019, 41(06): 981-986.
[3]	张耀国1，武继刚2，高任飞1. 具有可控冗余度的虚拟机容错分配算法[J]. 计算机工程与科学, 2017, 39(09): 1617-1626.
[4]	房丙午1,2,黄志球1. 云计算中能耗和性能感知的虚拟机优化部署算法[J]. 计算机工程与科学, 2016, 38(12): 2419-2424.
[5]	胡明昊，张钊宁，李紫阳，彭宇行. FlatVC:云环境下虚拟机集群的扁平化版本控制[J]. J4, 2015, 37(10): 1817-1824.
[6]	李思阳,罗宇. 基于多级索引的云平台镜像管理系统Milance的设计与实现[J]. J4, 2015, 37(09): 1637-1642.
[7]	丁晓波1,2，马中1,3，戴新发3，黄伟华3. 一种基于资源预分配的虚拟机软实时调度方法[J]. J4, 2015, 37(05): 865-872.
[8]	陈海燕，唐遇星，陈吉华. VLSI设计与验证课程实验设计探索[J]. J4, 2014, 36(A1): 14-17.
[9]	邓聃婷1，滕飞1,2，李天瑞1，杨浩1. 基于MapReduce虚拟集群的能耗优化算法[J]. J4, 2014, 36(11): 2054-2060.
[10]	吴伟民，许文锋，林志毅，司斯，阮奕邦. 基于增强型虚拟机的软件保护技术[J]. J4, 2014, 36(04): 655-661.
[11]	姜永1，范庆涛2，赵卓峰1，丁维龙1. 应用托管环境下的虚拟机优化调度方法[J]. J4, 2014, 36(01): 44-50.
[12]	谢文静，唐卓，杨柳，李仁发. 基于随机规划的云计算中虚拟机分配优化研究[J]. J4, 2012, 34(5): 95-100.
[13]	刘晓建,戴华东,颜跃进. VMSF—一种内核级虚拟机监控器调度框架[J]. J4, 2012, 34(2): 78-81.
[14]	刘硕1，宣蕾2. 基于多线程的超混沌加解密技术[J]. J4, 2011, 33(9): 29-33.
[15]	陈彬1,2,蔡志平1,肖侬1,褚福勇1. 虚拟机管理器中面向虚拟块设备的一种通用快照扩展机制[J]. J4, 2011, 33(5): 54-58.