基于KVM设备虚拟化技术的研究

发布时间：2017-06-19 21:11

  本文关键词：基于KVM设备虚拟化技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：移动业务的高速发展使得运营商之间竞争日趋激烈,如何降低投资成本以及提高资源利用率等是各大运营商必须解决的重要问题。针对上述问题,中国移动提出了基于集中式基带处理池、远端无线射频单元和天线组成的协作式无线网络以及基于开放平台的实时云型基础设施的C-RAN架构。集中式基带处理可以减少覆盖同样区域的基站的数量,从而可以降低能耗、减少成本,实现业务和利润的可持续增长。当处理单元被集中在基带池以后,如何实现物理资源到虚拟资源的映射以及提高资源利用率是虚拟化技术需要解决的关键问题。虚拟化技术主要包括CPU、内存和I/O设备的虚拟化,其中对于CPU和内存的研究已经较为成熟,而I/O设备虚拟化有待进一步研究,主要包括两方面的内容：(1)物理I/O与虚拟I/O的映射关系(2)虚拟机采用何种方式访问物理I/O设备。为了提高I/O虚拟化性能和资源利用率,论文针对第二方面进行了较为深入研究,主要工作内容有：1)在基站中,物理设备资源有限,而虚拟机开启数目波动比较大,为了充分的利用物理资源,并尽量降低虚拟机访问I/O设备的平均时延,在现有设备虚拟化方法的基础上,论文提出一种混合式设备虚拟化方法。当需要访问I/O设备的虚拟机数目大于物理机上I/O设备的个数时,虚拟机采用设备模拟I/O虚拟化方法访问I/O设备；当需要访问I/O设备的虚拟机数目小于物理机上I/O设备的个数时,虚拟机采用直接I/O虚拟化方法访问I/O设备。测试及仿真结果表明,与现有设备虚拟化方法相比,混合式设备虚拟化方法在降低虚拟机访问I/O设备平均时延方面有一定的优势,同时提高了设备的利用率。2)为了验证论文提出的混合式设备虚拟化方法的可行性和性能,论文对设备虚拟化的实现过程进行了研究,主要包括：构建KVM虚拟化环境,在KVM平台上配置出满足资源需求的虚拟机(CPU、内存大小等),并使得虚拟机可以采用不同的方式访问I/O设备,如设备模拟I/O和直接I/O虚拟化方法。在虚拟机上实现了网卡和声卡的虚拟化并测试了虚拟网卡和声卡的性能,获得了很好的效果。
【关键词】：虚拟化技术 KVM虚拟机 I/O虚拟化 混合式设备虚拟化方法
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP302
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 研究现状16-19
• 1.2.1 VMware16-17
• 1.2.2 Xen17-18
• 1.2.3 KVM18-19
• 1.3 本文的研究内容和章节安排19-21
• 第二章 虚拟化技术概述21-27
• 2.1 VMM实现架构分类21-23
• 2.1.1 监控模型(Hypervisor Model)21-22
• 2.1.2 宿主模型(Host-based Model)22-23
• 2.1.3 混合模型(Hybrid Model)23
• 2.2 VMM的实现方式23-25
• 2.2.1 完全虚拟化(Full Virtualization)23-25
• 2.2.2 类虚拟化25
• 2.3 虚拟化技术的应用25
• 2.4 KVM相关介绍25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 基于KVM混合式设备虚拟化27-43
• 3.1 I/O虚拟化概述27-28
• 3.2 基于KVM设备模拟I/O虚拟化28-30
• 3.3 基于KVM直接I/O虚拟化30-33
• 3.4 基于KVM混合式I/O设备虚拟化33-41
• 3.4.1 基于KVM混合式I/O虚拟化模型33-35
• 3.4.2 虚拟机访问I/O路径选择机制35-36
• 3.4.3 性能测试及仿真结果36-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 设备虚拟化的实现43-55
• 4.1 CentOS 6.5系统安装43-44
• 4.1.1 网络配置43-44
• 4.1.2 输入法安装44
• 4.2 构建KVM虚拟化环境44-52
• 4.2.1 测试CPU是否支持KVM44-47
• 4.2.2 构建KVM47-49
• 4.2.3 编译和安装qemu-kvm49-51
• 4.2.4 创建虚拟机51-52
• 4.3 设备虚拟化的实现52-53
• 4.4 虚拟设备的性能测试53-54
• 4.4.1 虚拟网卡的测试53-54
• 4.4.2 虚拟声卡的测试54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 全文总结与展望55-57
• 5.1 全文总结55
• 5.2 工作展望55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-63
• 作者简介63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 江迎春;;VMware和Xen虚拟网络性能比较[J];软件导刊;2009年05期

2 李勇;郭玉东;王晓睿;时光;;基于EPT的内存虚拟化研究与实现[J];计算机工程与设计;2010年18期

3 张创;谷建华;;基于虚拟机迁移的虚拟机集群负载均衡策略研究[J];微电子学与计算机;2014年04期

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本文编号：463762