一个异构多核调度算法及其实现

论文摘要

异构多核体系结构是由多个在大小、性能以及复杂性等方面不同的核组成的一个片上多处理器。与传统的片上多处理器(同构多核)相比，在相同的面积下，这种结构可以提供很大的性能提升。为了有效的利用这些性能不对称的多核处理器，线程分配策略必须使得线程的资源需求与分配给该线程的核所能提供的资源能力最接近。通过分析现有的异构调度算法，本文提出了一个新的异构调度算法。该算法通过比较线程在连续2个相同时间段内的指令数目,作为线程迁移的判断条件，将计算密集型的线程赋给快核，存储密集型的线程配给慢核，从而完成调度。然后详细分析了Linux2.6内核的调度算法和源码实现，本文的调度算法就是通过修改Linux2.6.21内核实现的。最后，使用SPEC CPU2006（标准性能评估测试）比较了修改前后的内核的性能。实验表明，对于不同的测试用例，我们的算法在较好情况下可以达到5.14%的性能提升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 多核任务调度问题的提出
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 多核处理器综述
• 2.1 多线程技术
• 2.1.1 多线程技术的概念
• 2.1.2 多线程技术分类
• 2.2 多核技术
• 2.2.1 CMP结构简介
• 2.2.2 多核处理器中关键技术
• 2.3 任务调度技术
• 2.3.1 单处理器调度
• 2.3.2 SMT调度
• 2.3.3 多核调度
• 2.4 支持多核处理器的操作系统
• 第三章 异构多核结构优势与调度算法
• 3.1 异构多核体系结构的优势
• 3.1.1 异构多核的潜力
• 3.1.2 功率优势
• 3.1.3 吞吐量优势
• 3.1.4 减轻Amdahl定律限制
• 3.2 异构调度算法的研究现状
• 3.3 本文的异构调度算法
• 3.3.1 任务特性
• 3.3.2 算法基于的异构环境
• 3.3.3 算法思想
• 3.3.4 算法的创新点
• 第四章 基于Linux内核的算法实现
• 4.1 Linux2.6 调度器
• 4.1.1 主要数据结构rq
• struct'>4.1.2 数据结构task_struct
• 4.1.3 调度基本流程
• 4.1.4 Linux中的负载平衡
• 4.2 基于Linux2.6 内核的算法实现
• 4.2.1 算法硬件环境的配置
• 4.2.2 主要数据结构修改
• 4.2.3 主要函数修改
• 第五章 实验结果与分析
• 5.1 SPEC测试标准介绍
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 选择测试方案
• 5.2.2 阈值M的确定
• 5.2.3 系统性能的比较
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献