基于动态预取策略的容器写时复制机制优化研究

发布时间：2020-09-23 06:17

　　随着计算机技术的不断发展,用户越来越关注应用和服务的本身,而希望臃肿的底层多余的操作系统等环境得以复用。因此容器技术的产生满足了用户对轻量级虚拟化的需求。目前Docker作为主流的容器解决方案,其存储驱动均采用了写时复制(Copy-on-Write)技术。底层的镜像文件作为只读层存在,而由镜像文件启动的容器层则作为读写层,用来存储容器个体的私有数据。写时复制机制满足了不同容器对同一镜像文件的共享需求。然而由于对于单个容器来说,每次在访问镜像文件时都需要先将其copy up到上层的读写层,这会带来额外开销,尤其在被访问的镜像文件较多较大时,这种额外开销变得无法忽视。因此优化容器写时复制机制带来的额外开销是非常必要的。为了解决写时复制机制给容器内应用/服务带来的额外开销问题,设计并实现了DPSO,一种基于动态预取策略的子系统。DPSO的优化方向是基于Docker镜像和容器之间的关联性,形成每个镜像对应的历史记录,并通过动态预取策略筛选历史记录,最后根据筛选结果在容器启动初期就对一部分镜像文件来执行预先的写时复制操作。通过这种策略,DPSO可以较为准确地在容器启动初期将该容器极可能会执行copy up的文件预先copy up到该容器的读写层,从而消除应用运行时由写时复制机制带来的额外开销。实验结果表明,DPSO系统在复杂场景下,动态预取策略的预取准确率平均可达78%以上,基于预取的准确性可以有效消除写时复制机制带来的额外开销。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP333
【部分图文】：

镜像文件,镜像,目录属性,扩展属性

华中科技大学硕士学位论文pen 操作。实验结果如图 2.5 所示。可以看出，随着镜像文件数整体开销也随之增大。另外需要注意的是，并不是只有写入镜像y up 操作，像修改文件或目录属性或者扩展属性，文件重命名，，都会触发镜像文件的 copy up 操作。此外，当对来自镜像底层进行会触发 copy up 操作的动作时，其对应的父目录会自上而下p 操作[38]。

镜像文件,自上而下

镜像文件数量与copyup开销

镜像,镜像文件

华中科技大学硕士学位论文4.2 不同大小镜像文件访问的性能测试与分析本节对不同大小的大镜像文件访问的性能进行测试与分析。为了清晰显示本系统的效果，且排除其他干扰因素对实验结果的影响，因此本节通过设计 Dockerfile，来定制特定的镜像对系统进行测试。Dockerfile 如图 4.1 所示：

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