Introduction to Mosix

How to Implement Process Migration

89013900 周恩冉

從 Cluster 談起

  • Cluster 是什麼？
      • 集眾多電腦的力量來達成困難的工作
  • Cluster 的優點：
    • 便宜
    • 可靠
    • 伸縮性
  • RMS: Resource Management and Scheduling
  • 著名的 cluster 系統
    • UC Berkley NOW
    • NASA Beowulf

Process Migration

  • Process Migration 是什麼？
      • 將運作中的 process 搬到不同的機器上繼續運作
  • Process Migration 的優點：
    • 動態負載平衡
    • 容錯
    • 高可用性
    • 並行 IO
    • 充分利用特殊資源
    • ...

Mosix

  • 易用、透明
    • 提供 kernel 級的 process migration
    • 應用程式不需重新 compile
    • SSI (Single System Image)
  • 動態負載平衡
    • 平均分布負載
    • load calculation algorithm
    • 各個節點獨立計算如何遷移

Mosix (continue)

  • 分散式控制、高伸縮性
    • 沒有主從關係
    • 節點可自己加入或退出
    • 不需知悉整個系統的狀態
  • DFSA 支援
    • 並行存取
    • Cache 一致
    • 將需要 IO 的 process 遷移至資料所在地

代理、遠端機制

  • Home node
      • 使用者的工作站
  • Remote
    • user space 的封裝，code, stack, data, register, mem, process state ...
    • 在各節點間遷移。
  • Deputy
    • kernel space 的封裝，process dependency, kernel stack ...
    • 不可遷移的，留在 Home node.

代理、遠端機制﹝續﹞

  • 大多數的計算都在 user space
  • Linux 中透過 system call 才能進入 kernel mode, 攔截，透過 link layer 傳到遠端，如此即可將 process 切成兩部份。
  • deputy 沒有自己的計憶體空間，使用 kernel 的計憶體，類似 kernel thread.
  • 若 system call 頻繁則網路所帶來的延遲亦相當可觀，使用 cache 降低網路負擔。

Link Layer

  • Base on TCP/IP
  • 提供類似 BSD socket 的函式
  • 位於 kernel space, user space 看不見
  • 每個點有唯一的編號，由「一」開始連續分配，「零」表目前節點

接下來有點硬...

Migration Daemon

  • 初始化
    1. start_kernel
    2. init
      1. init_mosix
        1. mosix_mig_daemon
        2. mosix_info_daemon
        3. mosix_mem_daemon

Migration Daemon (continue)

  • mosix_mig_daemon
    1. listen for migration reqest
    2. fork (user_thread)
    3. parent continue listern
    4. child call mig_remote_receive_proc (receive mm, vma, fp, process context...)
    5. child becomes remote

Migration

  1. 選擇要遷移的 process 及目標節點
  2. 向目標節點發出請求及協商
  3. 傳送 process 狀態
  4. 恢復執行 (remote)

Migration (continue)

  • 發出請求的 process 成為 deputy
    • 進入 kernel mode deputy_main_loop
    • 等待 remote request
  • 被 mosix_mig_daemon fork 出來的 process 成為 remote
    • 從遷移前的位置繼續執行

Migration Restriction

  • SYSV IPC
  • Device Memory
  • 8086 mode
  • init
  • Migration Daemon
  • Memory locked by mlock
  • Realtime process
  • ...

System call

  • Mosix 定義了 remote_sys_call_table, 並修改了 ENTRY(system_call)
  • 本地端的非 remote process 不受影響
  • remote process 則使用 remote_sys_call_table
  • 通常是 remote 發送請求給 deputy, deputy 再呼叫 home node 端的 system call

參考資料、感謝

謝謝大家！