Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorJohansen, Dag
dc.contributor.authorKvalnes, Åge Andre
dc.date.accessioned2014-04-03T08:17:12Z
dc.date.available2014-04-03T08:17:12Z
dc.date.issued2014-03-13
dc.description.abstractClouds commonly employ virtual machine technology to leverage and efficiently utilize computational resources in data centers. The workloads encapsulated by virtual machines contend for the resources of their hosting machines and interference from resource sharing can cause unpredictable performance. Despite the use of virtual machine technology, the role of the operating system as an arbiter of resource allocation persists---virtual machine monitor functionality is implemented as an extension to an operating system and the resources provided to a virtual machine are managed by an operating system. Visibility and opportunity for control over resource allocation is needed to prevent execution by one workload from usurping resources that are intended for another. If control is incomplete, no amount of over-provisioning can compensate for it and there will inevitably be ways to circumvent policy enforcement. The accurate and high fidelity control over resource allocation that is required from an operating system in a virtualized environment is a new operating system challenge. This dissertation presents the omni-kernel architecture, a novel operating system architecture designed around the basic premise of pervasive monitoring and scheduling. The architecture ensures that all resource consumption is measured, that the resource consumption resulting from a scheduling decision is attributable to an activity, and that scheduling decisions are fine-grained. The viability of the omni-kernel architecture is substantiated through a faithful implementation, Vortex, for multi-core x86-64 platforms. Vortex instantiates all architectural elements of the omni-kernel and provides a large range of commodity operating system functionality and abstractions. Using Vortex, we experimentally corroborate the efficacy of the omni-kernel architecture by showing accurate scheduler control over resource allocation in scenarios with competing workloads. Experiments involving Apache, MySQL, and Hadoop quantify the cost of the omni-kernel pervasive monitoring and scheduling to be around 5% of CPU utilization or substantially less.en
dc.description.doctoraltypeph.d.en
dc.description.popularabstractSkytilbydere bruker vanligvis virtualiseringsteknologi for effektivt å utnytte et datasenters beregningsressurser. De virtuelle omgivelsene konkurrerer om ressurser på vertsmaskiner og en slik ressursdeling kan skape forstyrrelser som resulterer i uforutsigbar ytelse. Til tross for bruk av virtualiseringsteknologi er fordeling av ressurser fremdeles ansvaret til et operativsystem, da virtualiseringsfunksjonalitet er implementert som en utvidelse av et operativsystem og ressurser som blir gjort tilgjengelige til en virtuell omgivelse igjen forvaltes av et operativsystem. Det er behov for synliggjøring og mulighet for kontroll over ressursfordeling for å unngå at en virtuell omgivelse bruker ressurser ment for en annen virtuell omgivelse. Mangel på kontroll vil medføre at det finnes muligheter for å unnvike ressursfordelingsregler, og dette kan ikke kompenseres for ved ekstra ressurstildeling. Graden av kontroll og nøyaktighet som kreves ved fordeling av ressurser til virtuelle omgivelser er en ny utfordring for operativsystemer. Denne avhandlingen presenterer omnikjerne-arkitekturen, en ny operativsystemarkitektur utviklet spesielt for overvåking og nøyaktig fordeling av ressurser. Arkitekturen sørger for at all bruk av ressurser overvåkes, at bruk av ressurser som følge av en ressursfordelingsavgjørelse kan kobles til en aktivitet, og at slike avgjørelser er finkornete. Gjennomførbarheten til omnikjerne-arkitekturen bekreftes gjennom en implementasjon, Vortex, for x86-64-flerkjerneplattformer. Vortex utviser alle de arkitektoniske egenskapene til omnikjerne-arkitekturen og tilbyr samtidig et stort sett av standard operativsystemfunksjonalitet. Gjennom Vortex bekreftes effektiviteten til omnikjerne-arkitekturen ved eksperimentelle resultater som påviser nøyaktig kontroll over ressursfordeling i scenario med konkurrerende systemlaster. Eksperimenter som innvolverer Apache, MySQL og Hadoop kvantifiserer kostnadene assosiert med omnikjerne-arkitekturen til å utgjøre 5% eller mindre av CPU forbruket til en applikasjon.en
dc.description.sponsorshipThis work was supported in part by the Research Council of Norway as a Center for Research-based Innovation (iAD)en
dc.identifier.isbn978-82-8236-125-5
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10037/6148
dc.identifier.urnURN:NBN:no-uit_munin_5838
dc.language.isoengen
dc.publisherUniversitetet i Tromsøen
dc.publisherUniversity of Tromsøen
dc.rights.accessRightsopenAccess
dc.rights.holderCopyright 2014 The Author(s)
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0en_US
dc.rightsAttribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported (CC BY-NC-SA 3.0)en_US
dc.subjectVDP::Mathematics and natural science: 400::Information and communication science: 420::System development and system design: 426en
dc.subjectVDP::Matematikk og Naturvitenskap: 400::Informasjons- og kommunikasjonsvitenskap: 420::Systemutvikling og -arbeid: 426en
dc.titleThe Omni-Kernel Architecture: Scheduler Control Over All Resource Consumption in Multi-Core Computing Systemsen
dc.typeDoctoral thesisen
dc.typeDoktorgradsavhandlingen


Tilhørende fil(er)

Thumbnail
Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel

Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported (CC BY-NC-SA 3.0)
Med mindre det står noe annet, er denne innførselens lisens beskrevet som Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported (CC BY-NC-SA 3.0)