Virtualização e Migração de Processos em um Sistema Operacional Distribuído para Lightweight Manycores

  • Nicolas Vanz UFSC
  • João Vicente Souto UFSC
  • Márcio Castro UFSC

Resumo


Este artigo apresenta a proposta e desenvolvimento da funcionalidade de migração de processos no Nanvix, um sistema operacional distribuído projetado para lightweight manycores, através de uma abordagem de virtualização leve baseada em contêineres. Os resultados experimentais mostram que a solução permite melhorar o desempenho do subsistema de threads em comparação a solução padrão implementada no Nanvix, assim como reduzir os desvios de instruções e faltas de cache, atingindo um downtime entre 19 ms e 113 ms durante as migrações.

Referências

Abeni, L., Balsini, A., and Cucinotta, T. (2019). Container-based real-time scheduling in the linux kernel. ACM SIGBED Review, 16(3):33–38.

Castro, M., Francesquini, E., Dupros, F., Aochi, H., Navaux, P. O., and Méhaut, J.-F. (2016). Seismic wave propagation simulations on low-power and performance-centric manycores. Parallel Computing, 54:108–120.

Francesquini, E., Castro, M., Penna, P. H., Dupros, F., Freitas, H., Navaux, P., and Méhaut, J.-F. (2015). On the Energy Efficiency and Performance of Irregular Application Executions on Multicore, NUMA and Manycore Platforms. Journal of Parallel and Distributed Computing (JPDC), 76(C):32–48.

Karhula, P., Janak, J., and Schulzrinne, H. (2019). Checkpointing and migration of IoT edge functions. In International Workshop on Edge Systems, Analytics and Networking (EdgeSys), pages 60–65.

Morabito, R., Petrolo, R., Loscrı̀, V., Mitton, N., Ruggeri, G., and Molinaro, A. (2017). Lightweight virtualization as enabling technology for future smart cars. In 2017 IFIP/IEEE Symposium on Integrated Network and Service Management (IM), pages 1238–1245.

Penna, P. H., Souto, J., Lima, D. F., Castro, M., Broquedis, F., Freitas, H., and Méhaut, J.-F. (2019a). On the performance and isolation of asymmetric microkernel design for lightweight manycores. In Brazilian Symposium on Computing Systems Engineering (SBESC), pages 1–8, Natal, Brazil.

Penna, P. H., Souto, J. V., Uller, J. F., Castro, M., Freitas, H., and Méhaut, J.-F. (2021). Inter-kernel communication facility of a distributed operating system for NoC-based lightweight manycores. Journal of Parallel and Distributed Computing, 154:1–15.

Penna, P. H., Souza, M., Junior, E. P., Souto, J., Castro, M., Broquedis, F., Cota de Freitas, H., and Mehaut, J.-F. (2019b). RMem: An OS Service for Transparent Remote Memory Access in Lightweight Manycores. In International Workshop on Programmability and Architectures for Heterogeneous Multicores (MultiProg), pages 1–16, Valencia, Spain.

Pinto, S., Araujo, H., Oliveira, D., Martins, J., and Tavares, A. (2019). Virtualization on TrustZone-enabled microcontrollers? Voilà! In 2019 IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS), pages 293–304. IEEE.

Sharma, P., Chaufournier, L., Shenoy, P., and Tay, Y. (2016). Containers and virtual machines at scale: A comparative study. In International Middleware Conference (Middleware), pages 1–13.

Souto, J. V. and Castro, M. (2022). Improving concurrency and memory usage in distributed operating systems for lightweight manycores via cooperative time-sharing lightweight tasks. Journal of Parallel and Distributed Computing, 174:2–18.

Thalheim, J., Bhatotia, P., Fonseca, P., and Kasikci, B. (2018). Cntr: Lightweight OS Containers. In USENIX Annual Technical Conference (USENIX ATC), pages 199–212.

Vanz, N., Souto, J. V., and Castro, M. (2022). Virtualização e migração de processos em um sistema operacional distribuído para lightweight manycores. In Escola Regional de Alto Desempenho da Região Sul (ERAD/RS), pages 45–48. SBC.

Zhang, Q., Liu, L., Pu, C., Dou, Q., Wu, L., and Zhou, W. (2018). A comparative study of containers and virtual machines in big data environment. In IEEE International Conference on Cloud Computing (CLOUD), pages 178–185. IEEE.
Publicado
17/10/2023
VANZ, Nicolas; SOUTO, João Vicente; CASTRO, Márcio. Virtualização e Migração de Processos em um Sistema Operacional Distribuído para Lightweight Manycores. In: SIMPÓSIO EM SISTEMAS COMPUTACIONAIS DE ALTO DESEMPENHO (SSCAD), 24. , 2023, Porto Alegre/RS. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2023 . p. 13-24. DOI: https://doi.org/10.5753/wscad.2023.235158.