共享CPU的虚拟机I/O性能优化研究

发布时间：2021-02-17 20:03

　　随着云计算的迅速发展,云计算中的虚拟化技术得到越来越多的研究。在传统环境中,CPU作为物理设备是被操作系统独享的,而在虚拟化环境中,为了减少设备开销,通常是被多个虚拟机共享的,这是虚拟化中的一种常见现象。随着共享物理CPU的虚拟机数量的增加,CPU运行队列中排队的任务也越来越多,每个任务平均等待CPU的时间也随之增加。Xen作为业界广泛使用的虚拟化技术,其默认的调度器是信用值调度器,对于虚拟机调度器来说,任务类型是无法知晓的,因而I/O密集型任务和CPU密集型任务被同等对待。对于I/O密集型任务,长时间的等待时延,会导致在共享CPU的虚拟机系统中I/O性能的严重下降。本文针对共享CPU虚拟机系统中I/O密集型任务的性能问题,设计了加速核的模型,从物理CPU核中选取一部分作为加速核,为其分配短小的时间片专门处理I/O密集型的任务。该模型主要分为两个模块,在虚拟机监视器模块中为每个虚拟机分配一个虚拟加速CPU,保证系统负载均衡,同时设计了新的信用值分配算法,保证每个虚拟机都能获得足够的CPU资源;在虚拟机操作系统模块中修改了进程调度规则,增加了I/O缓冲区大小,减少上下文切换频率,降低丢包... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要工作
    1.4 论文章节安排
第二章 虚拟化技术
    2.1 虚拟化技术简介
        2.1.1 虚拟化技术基本概念
        2.1.2 虚拟化技术的分类
    2.2 虚拟化核心技术
        2.2.1 CPU虚拟化技术
        2.2.2 内存虚拟化技术
    2.3 I/O虚拟化技术
    2.4 虚拟化监视器
    2.5 小结
第三章 共享CPU的虚拟机I/O性能优化模型设计
    3.1 共享CPU的虚拟机I/O性能分析
        3.1.1 共享CPU的虚拟机的I/O性能问题
        3.1.2 现存的解决方法分析
    3.2 共享CPU的虚拟机I/O性能优化模型设计
    3.3 虚拟机监视器模块
        3.3.1 虚拟机调度程序设计
        3.3.2 信用值分配算法设计
    3.4 虚拟机操作系统模块
        3.4.1 进程调度规则
        3.4.2 I/O缓冲区
        3.4.3 虚拟机的TCP协议栈
    3.5 小结
第四章 共享CPU的虚拟机I/O性能优化模型实现
    4.1 虚拟机监视器模块
        4.1.1 虚拟机调度程序实现
        4.1.2 信用值分配算法实现
    4.2 虚拟机操作系统模块
        4.2.1 进程调度规则的实现
        4.2.2 ACK生成算法的实现
    4.3 小结
第五章 实验与性能分析
    5.1 实验环境
    5.2 吞吐量分析
        5.2.1 UDP吞吐量
        5.2.2 TCP吞吐量
        5.2.3 多个I/O密集型虚拟机的吞吐量
    5.3 响应时间分析
    5.4 小结
第六章 总结和展望
    6.1 研究总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3038460