嵌入式虚拟化环境中I/O性能瓶颈分析与优化

发布时间：2021-10-19 05:58

　　近些年来,计算机科学技术和移动互联网的发展迅速,嵌入式环境下的虚拟化技术,已引起越来越多的关注,成为计算机科学技术领域的热点技术。嵌入式虚拟化监控程序致力于提高效率,而同时由于嵌入式系统需要与物理世界进行频繁的交互,这种交互通常表现为与外界I/O请求的处理,因此I/O虚拟化的性能成为了嵌入式虚拟化技术的重要技术指标。首先,本文介绍了基于KVM的嵌入式虚拟化平台KVM/ARM,以及其半虚拟化驱动程序VirtIO。随后建立了性能模型并进行了实验,并使用这个模型分析了实验结果中的瓶颈的原因。瓶颈产生的原因是因为CPU资源已经饱和,而在这个I/O路径中,频繁的超级调用消耗了大量的CPU资源。在此基础上,本文提出了嵌入式虚拟化环境中网络I/O性能优化的思路和模型。在思路和模型的提出过程中,我们借鉴了中断节制技术,通过缓存I/O请求一定时间再进行超级调用,一次超级调用可以处理多次I/O请求,提高了CPU利用效率进而提高了虚拟化效率,验证和测试了我们的整体优化思路;我们建立了优化模型,通过缓存I/O请求和平衡请求处理延迟设计了超级调用的聚合算法;最后我们给出了具体的实现方式,关键的数据结构,核心函数... 

【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】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文工作
    1.4 论文结构
第二章 背景介绍
    2.1 虚拟化技术概述
        2.1.1 虚拟化技术原理
        2.1.2 虚拟化技术分类
        2.1.3 I/O虚拟化
        2.1.4 硬件辅助虚拟化
    2.2 嵌入式虚拟化概况
    2.3 ARM架构虚拟化概况
    2.4 本章小结
第三章 嵌入式下网络I/O虚拟化性能模型与瓶颈分析
    3.1 网络I/O虚拟化性能模型
    3.2 嵌入式虚拟化实验平台
        3.2.1 嵌入式ARM平台
        3.2.2 KVM/ARM
        3.2.3 QEMU For ARM
        3.2.4 Virt IO
    3.3 网络I/O虚拟化性能测试与评估
        3.3.1 批量数据传输基准测试
        3.3.2 高并发读操作基准测试
        3.3.3 读写混合场景基准测试
    3.4 网络I/O虚拟化瓶颈分析
    3.5 本章小结
第四章 嵌入式网络I/O虚拟化性能优化方法设计与实现
    4.1 整体优化思路
    4.2 优化思路测试和验证
    4.3 优化模型分析和建立
    4.4 优化方法实现
        4.4.1 数据结构
        4.4.2 函数设计
        4.4.3 网络I/O请求处理流程
    4.5 本章小结
第五章 优化方法评估与分析
    5.1 实验环境介绍
    5.2 网络I/O性能测试与验证
        5.2.1 批量数据传输优化结果
        5.2.2 高并发读操作优化结果
        5.2.3 读写混合场景优化结果
    5.3 网络I/O延迟测试
    5.4 优化方法作用评估
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]服务器虚拟化技术及安全研究[J]. 郭春梅,孟庆森,毕学尧.  信息网络安全. 2011(09)
[2]基于容器虚拟化技术研究[J]. 吴义鹏.  软件. 2010(11)

博士论文
[1]I/O虚拟化的性能隔离和优化[D]. 王晓静.华中科技大学 2012
[2]高性能网络虚拟化技术研究[D]. 杨洪波.上海交通大学 2012



本文编号：3444288