多核平台共享内存操作系统性能瓶颈分析及解决

摘要：

共享内存操作系统使用精心设计的锁来保护各种共享数据,对这些数据的访问需要首先获得对应的锁,当内核中同时有多个流程(系统调用、内核线程或中断处理程序等)试图获得同一个锁时会产生竞争,相关流程越多竞争就越激烈.随着系统中处理单元数目的增长,这些流程的数量也在不断增加,此时,对锁的竞争会影响系统的整体性能,甚至成为瓶颈.另一方面,操作系统与应用程序在同一处理器核上交替运行,因为硬件cache容量有限,导致操作系统的代码和数据经常替换掉应用程序的代码和数据.当应用程序重新被调度运行时,需从更慢速的cache,甚至从内存中读取这些代码和数据,从而降低了性能.通过在一台16核AMD节点上的相关测试,以上问题得到了量化验证,并针对这些问题提出了一种异构操作系统模型.在此模型下,应用程序和操作系统分别运行在不同的处理器核上,实验显示这种模式可以有效降低对锁的竞争和对cache的污染.

关键词：多核、异构操作系统、锁竞争、cache、性能评测

所属期刊栏目：48

分类号：TP316(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金项目60633040;国家"八六三"高技术研究发展计划基金项目2006AA01A102,2007AA01Z115

在线出版日期：2012-03-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2268-2276