基于虚拟CPU调度状态分析的动态虚拟中断映射方法的研究

发布时间：2017-05-14 14:10

  本文关键词：基于虚拟CPU调度状态分析的动态虚拟中断映射方法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：虚拟化技术对硬件资源进行整合与再分配,在云计算以及数据中心构建中发挥着非常重要的作用。物理设备和虚拟操作系统之间引入的虚拟机监视器作为中间层,不可避免地使得虚拟操作系统的性能受到一定的影响,其中一个重要的方面是增加了中断的响应延时。多个虚拟CPU共享一个物理CPU时对物理CPU进行分时复用,虚拟CPU在调度队列中的等待时间会反映到该虚拟CPU对事件的响应时间中,进而使得中断等事件的响应延时严重增加。本设计的研究内容主要着眼于多核虚拟机中的虚拟中断延时问题,主要针对多核虚拟机的虚拟中断处理技术进行了研究。各个虚拟CPU在调度器的调度管理下,出现部分虚拟CPU活跃、部分虚拟CPU处于排队状态的局面。当虚拟I/O APIC组件需要将中断请求映射到虚拟CPU中时,通过分析虚拟CPU当前的调度状态信息,通过动态分配算法为虚拟中断分配当前在线的虚拟CPU进行处理。同时,又考虑各个虚拟CPU的负载平衡,从而降低了由调度所引起的中断处理延时,能够大幅提高虚拟机的响应性能。最后,在实验室的真实工作网络环境下对本设计进行了性能的评估。数据分析结果表明,本设计在实验环境下能够将系统的网络吞吐量提高至多于原生系统5倍的性能水平,并且使测试磁盘任务相比原生系统缩短33.2%的执行时间。同时,实验的测试结果也表明,本设计在实现设计目标的同时引入了低于1%的额外系统性能开销。
【关键词】：虚拟机 虚拟中断 调度器 SMP Xen
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP302
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 主要符号对照表13-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 课题主要研究内容及背景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-23
• 1.2.1 虚拟机中I/O性能优化相关研究15-20
• 1.2.2 其他相关研究20-22
• 1.2.3 SMP虚拟机相关研究22-23
• 1.3 论文安排23-24
• 1.4 本章小结24-26
• 第二章 虚拟化相关技术26-32
• 2.1 虚拟化技术发展概况26-27
• 2.2 常见的虚拟机监视器27-28
• 2.2.1 XEN27
• 2.2.2 KVM27-28
• 2.2.3 VMWare28
• 2.3 常见的调度器28-30
• 2.3.1 信用值调度器28-29
• 2.3.2 SEDF调度器29-30
• 2.3.3 BVT调度器30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 方案设计32-44
• 3.1 方案设计背景32-34
• 3.2 总体设计思路34-35
• 3.3 vINT设计目标35-36
• 3.4 模块设计分析36-43
• 3.4.1 现有虚拟中断处理工作流36-37
• 3.4.2 vINT作流总模块37-40
• 3.4.3 vINT模块具体分析40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 方案实现44-50
• 4.1 总体算法框架实现44-45
• 4.2 虚拟CPU监视模块实现45-46
• 4.3 虚拟中断重映射模块实现46-49
• 4.3.1 vINT平衡子模块实现47-48
• 4.3.2 vINT预测子模块实现48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 实验分析50-66
• 5.1 实验平台和测试环境50-51
• 5.2 Ping测试51-53
• 5.3 Sysbench实验53-55
• 5.4 Netperf实验55-58
• 5.5 Apache实验58-64
• 5.6 本章小结64-66
• 第六章 全文总结66-68
• 6.1 主要结论66-67
• 6.2 研究展望67-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-76
• 攻读学位期间发表的学术论文目录76

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本文编号：365404