本文關(guān)鍵詞：虛擬化環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)IO性能優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 虛擬化 網(wǎng)絡(luò)I/O 共享內(nèi)存

【摘要】：隨著云計(jì)算的發(fā)展和普及，越來(lái)越多的服務(wù)和應(yīng)用被部署在云端。宏觀來(lái)看，云計(jì)算技術(shù)可以有效地減少企業(yè)技術(shù)運(yùn)營(yíng)成本，簡(jiǎn)化應(yīng)用統(tǒng)一部署和調(diào)整，，具有高可用性和良好的彈性，并且有著很好的性能表現(xiàn)。作為云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)，虛擬化技術(shù)整合了計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源，并將其以一個(gè)公平合理的方式分配到其承載的每一個(gè)虛擬機(jī)，為虛擬機(jī)提供了一個(gè)完整，獨(dú)立，可靠的運(yùn)行環(huán)境。現(xiàn)在虛擬化技術(shù)已經(jīng)可以提供非常出色的計(jì)算性能，甚至可以接近本地計(jì)算的性能。不過(guò)I/O一直是虛擬化環(huán)境下的性能瓶頸，特別是在I/O密集型環(huán)境下。導(dǎo)致I/O效率低下的主要原因是數(shù)據(jù)的冗余拷貝和頻繁的虛擬機(jī)宿主機(jī)運(yùn)行模式切換(VM Exit)所帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)。針對(duì)這樣的原因，本課題設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了virtsocket，一種新的網(wǎng)絡(luò)I/O庫(kù)，它利用了虛擬化環(huán)境下的共享內(nèi)存機(jī)制傳輸數(shù)據(jù)，達(dá)到了非常好的性能表現(xiàn)。它利用一個(gè)環(huán)形緩存(Ring Buffer)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)I/O請(qǐng)求，并且按照一定的調(diào)度算法來(lái)傳輸I/O請(qǐng)求，使得頻繁的I/O請(qǐng)求導(dǎo)致的虛擬機(jī)宿主機(jī)切換開(kāi)銷(xiāo)大幅降低。每個(gè)I/O請(qǐng)求隊(duì)列通過(guò)一個(gè)超級(jí)調(diào)用(Hypercall)來(lái)傳輸，并且會(huì)在宿主機(jī)被捕捉并處理，從而實(shí)現(xiàn)了共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳遞。測(cè)試結(jié)果也表明，通過(guò)virtsocket傳輸I/O請(qǐng)求的吞吐量比原生的虛擬化環(huán)境提高了數(shù)百倍的性能，并且延時(shí)也得到了顯著的減少，甚至相比于一些已有的半虛擬化解決方案，virtsocket也有著明顯的性能提高。
【關(guān)鍵詞】：虛擬化 網(wǎng)絡(luò)I/O 共享內(nèi)存
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP302
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-11
• 1.1 背景綜述9
• 1.2 研究目的9-10
• 1.3 研究意義10
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)10-11
• 第二章 虛擬化概述11-19
• 2.1 虛擬化綜述11-13
• 2.1.1 全虛擬化11-12
• 2.1.2 硬件輔助虛擬化12-13
• 2.1.3 半虛擬化13
• 2.2 KVM 虛擬化13-18
• 2.2.1 KVM 虛擬化架構(gòu)13-14
• 2.2.2 KVM 的優(yōu)勢(shì)14
• 2.2.3 KVM 內(nèi)存虛擬化14-17
• 2.2.4 KVM 網(wǎng)絡(luò)虛擬化17-18
• 2.3 虛擬化網(wǎng)絡(luò) I/O 效率低下的原因18
• 2.4 本章總結(jié)18-19
• 第三章 虛擬化 I/O 優(yōu)化研究背景19-23
• 3.1 VirtIO19-20
• 3.2 Vhost20-21
• 3.3 同宿主機(jī)的虛擬機(jī)間網(wǎng)絡(luò) I/O 優(yōu)化21-22
• 3.3.1 XenLoop21
• 3.3.2 XenSocket21-22
• 3.3.3 XWay22
• 3.4 本章總結(jié)22-23
• 第四章 基于共享內(nèi)存虛擬化網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)23-37
• 4.1 設(shè)計(jì)概要23-25
• 4.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)25
• 4.3 Socket 接口25
• 4.4 超級(jí)調(diào)用25-27
• 4.5 I/O 請(qǐng)求合并27
• 4.6 共享內(nèi)存27-28
• 4.7 整體流程28-30
• 4.8 virtsocket 具體實(shí)現(xiàn)30-35
• 4.8.1 socket 編程接口31-32
• 4.8.2 超級(jí)調(diào)用32-34
• 4.8.3 請(qǐng)求合并機(jī)制34-35
• 4.8.4 虛擬機(jī)內(nèi)存讀寫(xiě)35
• 4.9 與以往研究的對(duì)比35-36
• 4.10 本章總結(jié)36-37
• 第五章 性能評(píng)測(cè)37-42
• 5.1 吞吐量測(cè)試37-39
• 5.2 請(qǐng)求響應(yīng)延時(shí)測(cè)試39-40
• 5.3 本章總結(jié)40-42
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)42-44
• 6.1 主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)42-43
• 6.2 后續(xù)研究工作43-44
• 參考文獻(xiàn)44-47
• 致謝47-48
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文48-50

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 李春艷;張學(xué)杰;;基于高性能計(jì)算的開(kāi)源云平臺(tái)性能評(píng)估[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2013年12期

2 李春艷;張學(xué)杰;;基于基準(zhǔn)測(cè)試的高性能計(jì)算云研究[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2013年12期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉勇鵬;大規(guī)模高效能計(jì)算的系統(tǒng)軟件關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 朱偉武;面向桌面虛擬化Flash重定向環(huán)境的代理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2014年

2 宋漢征;彩購(gòu)網(wǎng)電子商務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D];東華大學(xué);2014年

3 沈曉茹;基于虛擬集群在線遷移的虛擬化資源整合算法研究[D];吉林大學(xué);2014年

4 李春艷;小規(guī)模高性能虛擬集群關(guān)鍵技術(shù)研究[D];云南大學(xué);2014年

5 鐘葛亮;虛擬構(gòu)件中代理服務(wù)機(jī)制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京交通大學(xué);2014年

6 劉強(qiáng);基于收益的云環(huán)境虛擬機(jī)資源動(dòng)態(tài)分配方法研究[D];東北大學(xué);2012年

7 王維棟;云計(jì)算中的信息系統(tǒng)生存性量化分析研究[D];中山大學(xué);2013年

本文編號(hào)：1020547