虚拟内存密集型多线程程序的性能改进方法

随着多核处理器的普及,大量基于共享地址空间的虚拟内存密集型多线程程序被开发出来.这类程序的一个重要特征是存在频繁的地址空间操作,例如page faults、mmap.为了保证并发地址空间操作的正确性,操作系统使用一个全局读写锁来同步,然而却导致在高并发时因多个线程竞争该锁而使这类程序性能下降.为了解决该问题,本文提出了一个基于隔离地址空间的线程模型PMthreads,可以完全消除线程在该读写锁上的竞争.通过自定义字符设备驱动轻量级更改Linux内核中进程的全局数据区域以及实现IAmalloc堆分配器,PMthreads可以保持线程共享变量.此外,PMthreads采用Pthreads接口以支持现有的Pthreads程序.在32核机器上,本文使用5个应用进行性能评估,实验结果表明:对于虚拟内存密集型应用histogram和dedup,在32线程时PM threads相对于Pthreads性能提升了2.17倍和3.19倍;在16线程时,非此类应用的linear_regression也因削减假共享带来了8.15倍的性能提升.

一种基于内存服务的内存共享网格系统

内存密集型应用对运行环境的物理内存要求严格,在物理内存不足时将会引发大量磁盘IO,降低系统性能．传统的网络内存致力于在集群内部通过共享空闲节点的物理内存解决该问题,但受集群负载和内部网络影响较大．通过结合网络内存和服务计算、网格计算等技术,提出一种基于内存服务的内存共享网格系统——内存网格,并分析和讨论了实现内存服务的关键技术和算法．内存网格弥补了网络内存的不足,扩展了网格计算的应用范围．通过基于真实应用运行状态的模拟,证明了内存网格与网络内存相比具有性能的提高．

一种分布式磁盘缓存的设计与实现

为了提高系统IO性能,针对松散耦合环境下,高带宽、低延迟的传输特点,提出了一种通过扩展存储器层次结构来提高系统IO性能的分布式系统——分布式磁盘缓存系统DRACO。通过利用分布式环境中空闲内存节点的剩余内存,扩充系统整体缓存容量,减小访问磁盘数据的频度,最终达到提高系统整体性能的目的。

基于Remus的双机热备份优化机制研究

双机热备技术是虚拟化系统提高其高可用性的一种可靠的解决方案。双机热备技术一般都采用不断生成检查点的方法,将主节点上实时的状态更新传送到备份节点上面以实现主备份节点之间的状态同步。该系统在热备过程中如果遇到内存密集型应用时,传统的检查点技术会造成带宽的延迟,进而影响虚拟机双机热备的高可用性,或者在热备过程中心跳线失效而导致系统对主备虚拟机状态发生误判,从而导致系统不能正常运行。基于Remus系统的双机热备方式,提出了两种优化方案:第一是增量检查点压缩机制,第二是客户端辅助判断主虚拟机状态机制。实验测试表明,基于XOR-RLE的增量检查点压缩算法有效降低了内存密集型应用导致的带宽延迟,同时也验证了面向客户端的热备机制可大幅减少热备过程中系统误判的产生。