基于Paravirtual I/O解决方案的高性能I/O虚拟化研究与优化

发布时间：2020-12-06 07:07

　　作为目前云计算的核心组成与基础架构技术之一,虚拟化技术凭借其高效的资源利用及整合再分配能力,在云计算技术设施与服务中发挥着不可或缺的作用。同时,虚拟化环境下的虚拟对称多处理(Virtual Symmetric Multiprocessing)架构允许一个虚拟机持有多个虚拟CPU,虚拟CPU调度器负责为多个虚拟CPU提供公平的物理CPU分时复用机制。因此,虚拟对称多处理架构已经被广泛的应用在当前云计算基础架构中的企业级应用上。本文详细介绍并阐述了目前主流的I/O虚拟化解决方案Paravirtual I/O解决方案在虚拟对称多处理架构下的主要性能负载,并论证了硬件辅助方法和中断重映射机制是解决Paravirtual I/O解决方案性能瓶颈最直接,高效以及普适的方法。然而,本文首次提出了在Paravirtual I/O解决方案和虚拟对称多处理架构下中断重映射机制的一个新型挑战:“中断持有者抢占”(Interruptability Holder Preemption)问题。由于位于虚拟机管理软件中的虚拟CPU调度器与运行在虚拟机中的Paravirtual I/O前端网络设备的不协调性,虚拟CP... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全虚拟化解决方案

I/O 虚拟化技术采用了前后端解决方案，从而的作用。具体来讲，运行在虚拟机操作系统件中的后端设备通过共享内存来进行数据通要发送数据包时，虚拟机先将数据包写入前管理软件中的后端设备，接着后端设备从共和虚拟交换机将数据包转发出去。同样的，于虚拟机管理软件中的网桥或者虚拟交换机后端设备的共享内存中，接着，位于虚拟机断来通知位于虚拟机中的前端设备读取接收前端设备收到网络数据包并进行相应的处理后端设备驱动解决方案，虚拟机管理软件才资源，并且达到较好的安全性，隔离性和可irtual I/O 虚拟化技术在目前主流的虚拟机管广泛的使用，也是本论文研究工作和优化方

图 2-3 传统 Paravirtual I/O 解决方案的中断处理流程re2-3 Interrupt Processing Flow in Traditional Paravirtua调度延时引起的中断处理延迟理架构允许一个虚拟机持有多个虚拟 CPU，各复用物理 CPU[48]。这种架构在一定程度上提了 CPU 的负载均衡，然而却为 Paravirtual I/新问题。 CPU 的运行状态分为两类：当虚拟 CPU 当前状态定义为 available，而当虚拟 CPU 被调度器available。显然，只有当虚拟机状态为 availab其注入的虚拟中断。然而，虚拟对称多处理架避免地导致了当虚拟中断到达时，目的虚拟 unavailable 状态的虚拟 CPU 的虚拟中断不能被时直接影响了虚拟中断的处理效率。文献[13


本文编号：2900946