虚拟机网络I/O性能评测系统研究

发布时间：2021-03-02 11:46

　　随着计算机硬件性能的快速提高,虚拟化技术近来又得到了重新兴起。虽然虚拟化技术可以带来很多的好处,但是它对系统性能的影响是不能忽视的。其中,网络I/O设备的虚拟化是虚拟化的关键问题之一,也是虚拟化的性能瓶颈之一。虚拟化对网络数据的处理带来了很大的改变,也造成了显著的性能开销。传统的网络测试程序,并不是针对虚拟化系统而设计,只能反映宏观的网络性能,而不能用来发现、诊断网络I/O的瓶颈。基于以上原因,研究了虚拟机网络I/O评测系统vnBench。它采用微观网络基准测试程序与trace程序相结合的方法。vnBench不仅能准确的测试出虚拟机在各种情况下的网络性能,而且还对虚拟机之间的网络隔离性进行了细粒度的测试。通过在Xen的虚拟网卡驱动中插入记录点,实现了对虚拟机网络I/O数据的跟踪。通过对这些trace数据的分析,可以看出网络I/O的瓶颈所在。为了减少trace程序的性能影响,采用了基于延迟的自适应采样的网络数据trace方法,保证了在高速网络下的可用性。并且通过使用域间的共享内存来传输trace信息,实现了在客户虚拟机里面实时的显示整个I/O路径上的trace数据,并且降低了测试数据传递... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Xen网络I/O实现模型

一个 trace 工具，对一个网络数据包从虚拟网卡到物理网卡的整这样才能找出虚拟机带来的开销，找出其瓶颈。上面这些分析，虚拟机网络 I/O 评测需要实现下面这些功能：）它能够评价虚拟机的 TCP,UDP 性能，包括延迟以及带宽；）它能够评价多个虚拟网卡同时进行 I/O 时的性能；）它能够评价不同虚拟机之间的网络隔离性能；）它必须灵活性强，能够测试各种不同情况下网络 I/O 的性能；）它必须可以对网络数据包通过虚拟机管理器的额外的处理过程进拟机的瓶颈所在。拟机网络 I/O 性能评测系统结构上一节所提出的系统设计需求，vnBench 应该包含三个功能模块：CP/UDP性能的基准测试程序、一个测试虚拟机之间网络隔离性的虚拟机整个网络 I/O 过程的 trace 程序。系统的所有功能模块如图

并将测试结果回传给服务器端。图 2.4 系统结构图2.4 关键问题与难点分析从本章前面各个小节中均可以看出，实现该系统的关键问题在于以下几点：（1）trace 程序探针的实现和位置的选择。由于虚拟机上的网络 I/O 的实现方式与物理机相比有了很大的变化，需要记录哪些数据才能准确的分析出虚拟机网络 I/O的瓶颈，这是需要仔细考虑的。另外，如何在虚拟机内核里面以尽量小的开销，尽量准确的记录 trace 数据，也是系统实现的关键问题之一。（2）域间的共享内存。根据 trace 程序的体系结构，需要在两个不同的 domain之间实时的传递 trace 信息。这就需要使用到域间的共享内存。但是，虚拟机的各个domain 之间是完全隔离的。因此，如何利用 xen 提供的机制来实现共享内存

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3059207