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云计算系统的低时延关键技术

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登记号:G20200710

所属行业:信息传输、软件和信息技术服务业

学科分类:操作系统与操作环境;

关键词: 云计算 低时延 虚拟化

绿色分类:其他资源效率提升;

  • 基本信息
成果名称: 云计算系统的低时延关键技术
成果登记号: G20200710 学科分类: 操作系统与操作环境;
绿色分类: 其他资源效率提升; 项目关键词: 云计算  低时延  虚拟化    
推荐单位:

上海交通大学

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 合资合作, 成果所属行业: 信息传输、软件和信息技术服务业
国家/地区: 中国 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看

云计算在1997年首次明确了学术定义后,2005年后诞生了一系列的硬件辅助虚拟化技术解决了大规模资源虚拟化和池化资源按需弹性服务等核心难题,云计算在通用计算场景领域快速落地,已经成为新一代信息技术的基础设施。但云计算系统在理论、方法和技术上尚无法满足低时延应用场景的强烈诉求。 云计算系统的时延主要来源于三个方面:异构资源的原生虚拟化能力;云节点内部虚拟化环境软件栈层次化叠加与资源竞争;跨节点计算环境数据划分与数据迁移开销。项目组历经十余年的攻关,在云计算系统的低时延方法和关键技术方面取得了如下技术发明: 1.异构硬件资源虚拟化方法:提出了对资源授权与资源使用解耦方法,克服了GPU、NVM、SGX与TrustZone等新型低时延异构硬件缺乏原生虚拟化能力,发明了共享、隔离与时延等平衡的异构虚拟化方法,在业界最早提供了对这些硬件的虚拟化能力且在云计算系统中使能。 2.低时延单节点虚拟化架构:发明了跨层次上下联动的虚拟化方法,解决了虚拟化纵向层次叠加引起的资源调度与磁盘写操作放大问题,发明了时延感知的众核读写同步机制,消除读过程中的同步开销。 3.低时延跨节点虚拟资源聚合方法:发明了应用特征驱动的差异化数据划分方法和存储模式,突破传统“一刀切”的设计思路,克服了图等数据划分不均衡、网络通信开销大等难题;发明了基于RDMA“移动数据”的跨节点原位计算模式,突破“移动计算而非数据”的传统思维定式;发明了基于“输出一致性”的虚拟机热备等等低时延跨节点高可用方法。 项目获得国内外发明专利授权31件(含美国授权专利3件)、登记软件著作权6套,发表论文58篇。以上发明以开源软件的方式支撑了运行Xen、KVM等的主流云计算平台;GPU虚拟化方法已被整合进入Linux 4.10的发行版(并成为该版本9个Prominent Features的第一个)和Intel gVirt开源虚拟化方案;时延感知的众核读写同步机制被整合进入Xen等主流开源虚拟化软件,低时延内存管理方法已被著名Linux发行版ArchLinux采用;虚拟机热备方法COLO被主流虚拟化开源软件Xen与KVM采纳;应用特征驱动的差异化数据划分方法已被微信等平台用于亿级用户实时数据分析。项目成果还通过校企合作等形式转化到华为云计算产品、腾讯的社交平台中,显著降低了云计算系统的时延。近3年新增产值23.4亿,新增利润9.36亿,取得了突出的经济和社会效益。 项目成员获得教育部长江特聘教授、国家杰青、“万人计划”青年拔尖人才、CCF青年科学家奖、上海市优秀学术带头人、上海市青年科技启明星等人才计划与科技奖励,以及EuroSys、APSys、HPCA等著名国际会议最佳论文奖与提名奖。项目还培养了包括CCF优博、电子学会优硕等人才。

姓名: 管海兵 性别:
出生日期: 2020-08-27 08:00:00.0 职务:
国籍(地区): 中国 联系地址: 上海市闵行区东川路800号
电子邮件: hbguan@sjtu.edu.cn
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