本文關(guān)鍵詞： I/O虛擬化 輪詢 中斷 網(wǎng)絡(luò)　出處：《上海交通大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著云計(jì)算技術(shù)和虛擬化技術(shù)的發(fā)展，，高性能網(wǎng)絡(luò)成為云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心中的重要構(gòu)成部分。高性能網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)中，以單根I/O虛擬化技術(shù)為代表,已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。單根I/O虛擬化對(duì)比半虛擬化I/O性能優(yōu)勢(shì)明顯，已經(jīng)將虛擬化下的網(wǎng)絡(luò)性能提高到接近峰值的水平。但是，現(xiàn)在的主流硬件虛擬化I/O系統(tǒng)SR-IOV依然存在著可擴(kuò)展性不高的問題。研究和實(shí)驗(yàn)表明，SR-IOV系統(tǒng)的可擴(kuò)展性問題和網(wǎng)絡(luò)中斷存在這很大的關(guān)系。 中斷虛擬化由于其多次的“陷入和模擬”開銷，依舊是單根I/O虛擬化中的主要開銷來源。隨著網(wǎng)絡(luò)速度的提高，產(chǎn)生的中斷頻率也就越高，開銷也越來越大。本文對(duì)中斷流程進(jìn)行了深入分析，并且為了解決這個(gè)問題，提出了一種基于事件驅(qū)動(dòng)的輪詢模型來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的中斷模式。這個(gè)模型通過利用現(xiàn)有系統(tǒng)中存在的系統(tǒng)事件來驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)包的收發(fā)工作，從而在I/O路徑中完全地取消了中斷機(jī)制以及它帶來的開銷，同時(shí)減少了虛擬中斷模式中過多上下文切換帶來的緩存污染問題。根據(jù)多種多樣的事件，本文提出的基于事件驅(qū)動(dòng)的輪詢模型可以靈活地并且可控地處理不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。在一些系統(tǒng)事件不足的環(huán)境中，該系統(tǒng)也具有兩種方法來補(bǔ)充不足的事件。該模型可以分別在虛擬機(jī)內(nèi)部和虛擬機(jī)監(jiān)控器中實(shí)現(xiàn)。由于本文提出的基于事件的輪詢方法幾乎沒有額外開銷，所以系統(tǒng)可以明顯地提高單根I/O虛擬化的效率。實(shí)驗(yàn)證明了該系統(tǒng)可以獲得最多59%的性能提升，以及更好的可擴(kuò)展性。
[Abstract]:With the development of cloud computing technology and virtualization technology, high-performance network becomes an important component of cloud computing and data center. It's been widely used. Single root I / O virtualization has a significant performance advantage over paravirtualization, which has raised network performance in virtualization to near peak levels. However, The current mainstream hardware virtualization I / O system SR-IOV still has the problem of low scalability. The research and experiment show that the extensibility of SR-IOV system is related to the network interrupt. Interrupt virtualization is still the main source of overhead in single I / O virtualization because of its multiple "trapped and simulated" overhead. The higher the network speed, the higher the interrupt frequency. In order to solve this problem, the interrupt flow is analyzed in depth. In this paper, an event-driven polling model is proposed to replace the traditional interrupt mode, which uses the existing system events to drive the transmission and receiving of network packets. Thus, the interrupt mechanism and its overhead are completely eliminated in the I / O path, while the cache contamination caused by the excessive context switching in virtual interrupt mode is reduced. The event-driven polling model proposed in this paper can handle different network environments flexibly and controllably. The system also has two methods to supplement the insufficient events. The model can be implemented within the virtual machine and in the virtual machine monitor, respectively. Therefore, the system can significantly improve the efficiency of single-root I / O virtualization. Experiments show that the system can achieve up to 59% performance improvements and better scalability.
【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】：2013
【分類號(hào)】：TP302

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本文編號(hào)：1512212