CN116909753A - 一种基于进程分组的内核态操作***资源限制方法及*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于进程分组的内核态操作***资源限制方法及***,该方法包括以下步骤:资源控制器将内核态操作***资源配置给若干资源控制组;把所有应用程序中具有相同内核态操作***资源使用需求的进程,创建至同一个进程组;所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系;该***包括:资源控制器、进程组创建器、层级树和资源控制组;该存储介质包括存储器和处理器。本申请以创建进程分组模型为核心,既可以解决用户对操作***应用程序细粒度的资源限制需求,又可以做到不同应用程序的资源隔离,基于内核态的资源限制技术可以最小的成本控制某些进程占用资源的上限。
Description
技术领域
本申请涉及计算机软件***技术领域,尤其涉及一种基于进程分组的内核态操作***资源限制方法及***。
背景技术
当前随着国产化的推进,国产操作***以及国产硬件设备逐渐在各种场景下替换国外设备,但是由于国产硬件设备相对于国外先进设备在性能上还存在一定的差距,在实际使用中经常会遇到设备卡顿影响正常使用的情况,通过排查发现部分应用程序在运行时占用大量***资源,为了从源头杜绝相关问题提升用户使用体验,需要通过操作***针对应用进程进行资源访问限制,传统操作***虽然对资源限制提供了一定的支持,只能针对***所有进程或用户进行管理限制,无法满足国产终端设备针对***应用进程的精细化管理控制需求。目前,***的资源管理技术主要包括:
(一)基于用户的***资源管理技术
用户是计算机***资源的使用者,用户组是具有共同资源使用需求的用户的集合。通过用户组账号简化了对资源使用权限的分配管理,将资源使用权限分配给用户组,即分配给组中每一个成员。
Linux***资源的规划与分配,首先,确定应用资源的需求情况,明确访问资源的人对资源的访问要求,设计确定资源的组织目录结构,为资源标明访问者与权限,根据资源访问者设计用户账户,根据共同访问需求设计组账号;其次,根据资源目录结构创建目录;再次,创建拥有共同访问资源的组账号,创建用户并添加进用户组;最后,为资源目录分配所有者与组并分配访问权限,配置访问服务并开启服务。
基于用户的***资源管理能够按用户权限分配资源,并且同组内用户可共享资源,但对于用户权限内的应用程序无法做到细粒度管理,而且用户要监控资源占用情况,需要多次在用户态和内核态之间进行上下文切换,从而产生一定的性能损耗,导致操作***性能下降。
(二)基于虚拟机容器的资源限制技术
近年来,随着对数据安全性的重视,资源隔离成为了研究重点。其中虚拟机和容器技术是目前使用最多、应用最广泛的资源隔离技术,但虚拟机需要占用大量的***资源,一台服务器能够安装的虚拟机数量有限,如果以虚拟机为单位进行资源隔离,成本太高。而容器是将一个应用程序及其依赖资源封装在其环境中,这种封装允许它们在隔离状态下运行,同时使用与服务器内其他容器相同的***资源和操作***。由于没有在运行独立的操作***任务上浪费资源,在启动和部署应用程序的速度上,容器有明显优势,但在安全性和隔离性上,虚拟机更有优势。就其本质而言,虚拟机保持独立和相互隔离。一个被感染的虚拟机不会影响另一个,而且每个虚拟机都可以实现自己的安全协议。由于容器只在进程层面隔离数据和应用程序,它们提供的安全环境较差,并依赖于主机***的安全协议。
随着网络上应用程序的大量开发,操作***上有越来越多的应用程序同时在运行,这些应用程序会共同使用***资源(主要包括CPU、内存、网络等),资源如何分配、如何限制每个应用程序的资源占用,以及分配的优先级等都会直接或间接影响应用程序的稳定运行。
发明内容
本申请提供一种基于进程分组的内核态操作***资源限制方法及***,以创建进程分组模型为核心,基于内核态的操作***资源限制,既可以解决用户对操作***应用程序细粒度的资源限制需求,又可以做到不同应用程序的资源隔离,同时,基于内核态的资源限制技术可以最小成本控制某些进程占用资源的上限。
第一方面,本申请提供一种基于进程分组的内核态操作***资源限制方法,可以包括以下步骤:
资源控制器将内核态操作***资源配置给若干资源控制组;
把所有应用程序中具有相同内核态操作***资源使用需求的进程,创建至同一个进程组;
所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系。
本申请第一方面的方案在一较佳示例中可以进一步配置为:
本申请的基于进程分组的内核态操作***资源限制方法还包括以下步骤:
用户通过设置若干权限组,集中完成若干项内核态操作***资源的限制配置;
通过关联若干受控进程,将相关的内核态操作***资源限制应用到应用程序的进程中。
本申请第一方面的方案在一较佳示例中可以进一步配置为:
在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述层级树通过树形结构表示资源控制组之间的层级关系。
本申请第一方面的方案在一较佳示例中可以进一步配置为:
在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述内核态操作***具有若干个层级树和若干个资源控制器,所述若干个层级树关联若干个资源控制器,所述层级树还关联内核态操作***进程;所述层级树是资源和进程之间的桥梁。
本申请第一方面的方案在一较佳示例中可以进一步配置为:
在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述资源控制器与由层级树保存相互关系的若干资源控制组之间,具有以下关系:
一个资源控制器附加到一个层级树,一个层级树包含若干个资源控制组。
进一步地,在所述把所有应用程序中具有相同内核态操作***资源使用需求的进程,创建至同一个进程组的步骤中,一个所述进程附加到若干资源控制组。
更进一步地,所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法还包括以下步骤:
所述进程的子进程继承父进程的资源控制组。
本申请第一方面的方案在一较佳示例中可以进一步配置为:
在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述资源控制组保存一组资源控制组和一组进程组的对应关系,所述一组资源控制组内包含若干种内核态操作***资源。
第二方面,本申请提供一种实现所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法的***,可以包括:
资源控制器,用于将内核态操作***资源配置给若干资源控制组;
进程组创建器,用于把所有应用程序中具有相同内核态操作***资源使用需求的进程,创建至同一个进程组;
层级树,用于关联所述资源控制组和进程组,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系;
资源控制组,用于保存资源控制组和进程组之间的对应关系。
第三方面,本申请提供一种存储介质,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法的步骤。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果:
1、基于进程分组的资源管理方式,能够以进程组为单位,统一管理组内所有进程的资源占用、资源调度,既减低了资源管理的粒度,又能做到合理控制管理成本,提高***的灵活性和性能。
2、基于进程分组的内核态操作***资源限制技术通过系列资源限制措施,完善了操作***在硬件资源紧张情况下操作***针对应用的资源调度,提升了资源有效使用效率,保障了软硬件平台稳定性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请的基于进程分组的内核态操作***资源限制方法流程图。
图2为本申请的基于进程分组的内核态操作***资源限制***资源分组控制示意图。
图3为本申请的基于进程分组的内核态操作***资源限制***控制组层级树结构图。
图4为本申请的实现内核态操作***资源限制方法的***框图。
图5为本申请的存储介质框图。
具体实施方式
实施例:
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
以下结合附图,详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
实现操作***针对单一进程独立资源控制,如果单纯针对各个进程的每一项资源进行设置,在实际操作管理过程中大大增加了资源管理复杂度,在设备运行过程中操作***需要持续读取每一项资源数据在各个进程之间的访问和消耗情况,这个过程由于大量内核态数据读取和计算会造成设备计算资源占用导致无法快速响应预设资源限制规则,影响资源限制效果。基于传统资源控制技术实现方式的各种弊端问题,本申请提出基于进程分组的内核态操作***资源限制***,基于操作***内核态的进程资源访问分组控制技术,针对之前描述的各类问题局限提出针对性解决方案,实现资源限制、优先级分配、资源占用统计功能。如图1所示,一种基于进程分组的内核态操作***资源限制方法,包括以下步骤:
S1、资源控制器将内核态操作***资源配置给若干资源控制组;
S2、把所有应用程序中具有相同内核态操作***资源使用需求的进程,创建至同一个进程组;
S3、所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系。
具体的,基于进程分组的内核态操作***资源限制方法还包括以下步骤:
用户通过设置若干权限组,集中完成若干项内核态操作***资源的限制配置;
通过关联若干受控进程,将相关的内核态操作***资源限制应用到应用程序的进程中。
具体的,在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述层级树通过树形结构表示资源控制组之间的层级关系。
具体的,在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述内核态操作***具有若干个层级树和若干个资源控制器,所述若干个层级树关联若干个资源控制器,所述层级树还关联内核态操作***进程。
具体的,在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述资源控制器与由层级树保存相互关系的若干资源控制组之间,具有以下关系:
一个资源控制器附加到一个层级树,一个层级树包含若干个资源控制组。
具体的,在所述把所有应用程序中具有相同内核态操作***资源使用需求的进程,创建至同一个进程组的步骤中,一个所述进程附加到若干资源控制组。
具体的,基于进程分组的内核态操作***资源限制方法还包括以下步骤:
所述进程的子进程继承父进程的资源控制组。
具体的,在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述资源控制组保存一组资源控制组和一组进程组的对应关系,所述一组资源控制组内包含若干种内核态操作***资源。
如图4所示,一种基于进程分组的内核态操作***资源限制方法的***,包括:
资源控制器,用于将内核态操作***资源配置给若干资源控制组;
进程组创建器,用于把所有应用程序中具有相同内核态操作***资源使用需求的进程,创建至同一个进程组;
层级树,用于关联所述资源控制组和进程组,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系;
资源控制组,用于保存资源控制组和进程组之间的对应关系。
具体的:资源控制器至少包括CPU、内存、磁盘和显卡,如图2所示,本实施例给出的资源控制器为CPU和内存,其中,CPU包括4个核(图中的核1、核2、核3、核4),内存为8G(图中分为4个2G),首先进行分组,将CPU的核2、核4和内存的其中两个2G组合成资源组1,将CPU的核3和内存的其中一个2G组合成资源组2。
层级树主要保存不同资源控制组之间的相互关系,通过树形结构表示控制组之间的层级关系。***同时允许有多个层级树,这些层级树可以关联不同的资源控制器,同时也可以关联***进程,是资源和进程之间的桥梁,如图3所示,为控制组层级树结构图。其中,资源控制组和资源控制器之间的关系主要包括:一个资源控制器只能附加到一个控制组层级树,一个控制组层级树包含多个资源控制组。
在图3中,每一个层级结构中是一颗树形结构,树的每一个节点是一个资源控制组结构体。第一个资源控制组层级结构关联了CPU控制器,当前资源控制组层级结构中的资源控制组结构体可以对CPU的资源进行限制,并对进程的CPU使用情况进行统计,第二个资源控制组层级结构关联了内存控制器,当前资源控制组层级结构中的资源控制组结构体可以对内存的资源进行限制。
在每一个资源控制组层级结构中,每一个节点可以设置对资源不同的限制权重,进行进程使用资源限制。如图3所示,CPU控制组2的权重为40%,CPU控制组3的权重为60%。
如图5所示,一种存储介质,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法的步骤。
综上,本申请针对传统单一进程的某一项资源独立计量管理时,设备复杂管理成本高的问题,提出一种进程资源分组管理模型,用户通过设置若干权限组,集中完成多项***资源限制配置,然后通过关联多个受控进程将相关资源限制应用到实际进程中,该技术特点一方面降低了资源限制配置管理成本,另一方面提出一种基于资源限制组的多进程管理模式,打破传统资源限制无法实现多进程共享资源限制局限。
同时,针对以往资源监控资源限制占用***计算资源问题,通过制作内核态操作***模块,将数据采集、计数、计算等多个环节集成在该内核模块中。在操作***运行过程中,该模块直接从操作***内核态读取相关数据,降低了数据从内核态到用户态频繁传递资源的状态切换成本,真正做到资源限制用户无感知。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种基于进程分组的内核态操作***资源限制方法,其特征在于,包括以下步骤:
资源控制器将内核态操作***资源配置给若干资源控制组;
把所有应用程序中具有相同内核态操作***资源使用需求的进程,创建至同一个进程组;
所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系。
2.根据权利要求1所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法,其特征在于,还包括以下步骤:
用户通过设置若干权限组,集中完成若干项内核态操作***资源的限制配置;
通过关联若干受控进程,将相关的内核态操作***资源限制应用到应用程序的进程中。
3.根据权利要求1所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法,其特征在于,在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述层级树通过树形结构表示资源控制组之间的层级关系。
4.根据权利要求1所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法,其特征在于,在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述内核态操作***具有若干个层级树和若干个资源控制器,所述若干个层级树关联若干个资源控制器,所述层级树还关联内核态操作***进程。
5.根据权利要求1所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法,其特征在于,在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述资源控制器与由层级树保存相互关系的若干资源控制组之间,具有以下关系:
一个资源控制器附加到一个层级树,一个层级树包含若干个资源控制组。
6.根据权利要求1所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法,其特征在于,在所述把所有应用程序中具有相同内核态操作***资源使用需求的进程,创建至同一个进程组的步骤中,一个所述进程附加到若干资源控制组。
7.根据权利要求6所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法,其特征在于,还包括以下步骤:
所述进程的子进程继承父进程的资源控制组。
8.根据权利要求1所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法,其特征在于,在所述资源控制组与进程组之间通过层级树相关联,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系的步骤中,所述资源控制组保存一组资源控制组和一组进程组的对应关系,所述一组资源控制组内包含若干种内核态操作***资源。
9.一种实现权利要求1所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法的***,其特征在于,包括:
资源控制器,用于将内核态操作***资源配置给若干资源控制组;
进程组创建器,用于把所有应用程序中具有相同内核态操作***资源使用需求的进程,创建至同一个进程组;
层级树,用于关联所述资源控制组和进程组,所述层级树保存所述若干资源控制组中不同资源控制组之间的相互关系;
资源控制组,用于保存资源控制组和进程组之间的对应关系。
10.一种存储介质,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任意一项所述基于进程分组的内核态操作***资源限制方法的步骤。
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