Механізм обслуговування системних викликів
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
евіряють наступні сценарії виконання системного виклику:
- select (LocalFD);
- select (RemoteFD);
- select (LocalFD, [RemoteFD]);
- select ([LocalFD], RemoteFD).
Виконання системного виклику select (LocalFD) не вимагає взаємодії між віртуальними машинами і характеризує обчислювальні накладні витрати усередині обчислювальної ВМ на перехоплення системних викликів, аналіз фактичних параметрів та ін Виконання системного виклику select (RemoteFD) показує сумарний час, необхідне на доставку запиту делегату в сервісну ВМ, виконання системного виклику в ній і повернення результатів процесу, яка перебуває весь цей час у стані очікування.
Виконання системного виклику select з двома дескрипторах включає в себе взаємодію між віртуальними машинами і, крім того, вимагає виконання скасування системного виклику в тій ВМ, в якій процес був заблокований, а саме, в тій ВМ, дескриптор ресурсу якої обрамлений квадратними дужками. Слід відзначити принципову відмінність третього і четвертого тесту. У тесті select (LocalFD, [RemoteFD]) скасування системного виклику, виконуваного делегатом в сервісній ВМ, проводиться асинхронно для процесу в обчислювальній ВМ, і він може продовжити своє виконання, не чекаючи підтвердження від мережевої ВМ. Така оптимізація можлива, оскільки для нормального продовження виконання процесу досить результатів, одержуваних локально від ядра обчислювальної ВМ. У свою чергу, в тесті select ([LocalFD], RemoteFD) процес не може продовжити виконання, поки виконання системного виклику не буде перервано, що призводить до додаткових накладних витрат.
У таблиці 1 вказано час виконання тестів (у секундах) у циклі з 100 тисяч ітерацій. Перший рядок таблиці характеризують виконання тесту select (LocalFD) в базовій системі. Другий рядок показує час виконання тесту select (LocalFD) у ВМ із включеним механізмом відстеження виконання процесу. Зростання часу виконання на один порядок обумовлено витратами на перехоплення інструкції INTn, що ініціює системний виклик і, головне, інструкції IRET, що реалізує повернення в призначений для користувача режим як з системного виклику, так з обробників переривань. Ми очікуємо, що за рахунок адаптації пропонованої системи під механізм швидкого виконання системних викликів (SYSCALL / SYSRET), підтримуваний сучасними процесорами сімейства x86, даний показник може бути покращено.
Показник у третьому рядку таблиці говорить про те, що власне обчислювальні витрати системи (за винятком перехоплення двох інструкцій) складають близько 20%. Четвертий рядок характеризує накладних витрати на асинхронну скасування частини системного виклику, виконуваної делегатом в сервісній ВМ. Відзначимо, що кілька послідовних операцій скасування також виконуються асинхронно, і синхронізація здійснюється тільки при наступному виконанні істотного (не скасовується) віддаленого системного виклику. Крім того, делегат не буде виконувати системний виклик, якщо виявить, що для нього вже надійшла команда на скасування. Таке можливо в силу асинхронності виконання віртуальних машин.
У тесті select (LocalFD, [RemoteFD]) синхронізація здійснюється тільки після вихід з циклу при закритті віддаленого сокета (системний виклик close). При наявності великої кількості послідовно скасованих системних викликів (100 тисяч в даному випадку) така операція синхронізації може займати тривалий час, що й відбито в таблиці. Безпосередньо при виході з основного циклу час виконання тесту складає всього 15 секунд. Подальша операція закриття сокета, що вимагає синхронізації операцій скасування, вимагає додаткових 16 секунд.
Останні два рядки таблиці характеризують повноцінне віддалене обслуговування системного виклику. Шостий рядок таблиці показує накладні витрати на скасування локальної частини системного виклику в обчислювальній ВМ, яка завжди виконується синхронно для процесу.
Таблиця 1. Час виконання синтетичних тестів
ТестЧас (сек.)Базова система1Віртуальна машина9select(LocalFD)11select (LocalFD, [RemoteFD])15 (31)select(RemoteFD)189select([LocalFD], RemoteFD)253
Синтетичні тести показують, що при найгіршому сценарії час виконання системного виклику може зростати до 250 разів. Однак на практиці це не робить істотного впливу на час виконання програми в цілому. По-перше, більшість системних викликів, що вимагають видаленого виконання, включає в себе передачу даних через периферійний пристрій (зокрема, через мережу). По-друге, додаток, як правило, виконує також інші дії, які нівелюють дані накладні витрати, наприклад, воно може часто перебуває у стані очікування відкриття семафора.
На малюнку 6 наведено результати тестування системи на утиліті TTCP, що виконує в циклі передачу пакетів між двома машинами в мережі. Перша діаграма відповідає оригінальній TTCP утиліті, друга модифікованої, в яку ми додали виконання системного виклику select перед кожною посилкою пакета. Системний виклик select в даному випадку виконується віддалено, тобто відповідає синтетичному тесту select (RemoteFD). При виконанні оригінальної утиліти накладні витрати на віддалене обслуговування системних викликів склали всього 2% від сумарного часу виконання програми. Додавання системного виклику select збільшило накладні витрати до 31%, однак навіть у цьому випадку вони значно менше витрат в синтетичному тесті select (RemoteFD), де час виконання збільшилося в 189 разів.
Ми також тестували пропоновану систему на утиліті віддаленого доступу SSH за допомогою копіювання файлу між двома машинами в мережі, а також на веб-сервері Apache, запускаючи для нього пакет тестів навантажувального тестування Flood. В обох випадка