本文關(guān)鍵詞：虛擬機環(huán)境下基于PMU的NUMA性能剖析方法及工具，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于NUMA(Non-Uniform Memory Access)架構(gòu)良好的可擴展性和易編程性等優(yōu)點,使得NUMA架構(gòu)平臺成為高性能計算乃至云計算的主要基礎(chǔ)設(shè)施,同時由于虛擬機的高度隔離性、易于讓用戶接受、支持不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序、低風險和易于維護等特性,使得虛擬機無論是在個人PC還是在商業(yè)服務(wù)器上都被使用得非常廣泛,NUMA架構(gòu)硬件設(shè)施結(jié)合虛擬機技術(shù)已經(jīng)成為云計算中的一種核心的平臺環(huán)境。在非虛擬化環(huán)境下,有較多的性能剖析工具可以用于NUMA平臺的性能剖析,也有許多相關(guān)的性能剖析與優(yōu)化的研究成果,從現(xiàn)有的論文和報告中可以看出在虛擬機環(huán)境下仍然有許多對NUMA平臺優(yōu)化的工作可做,但由于在虛擬機環(huán)境下上層的客戶虛擬機無法感知底層的NUMA硬件架構(gòu)以及相應(yīng)的性能剖析工具的缺乏,導(dǎo)致在虛擬機環(huán)境下對NUMA平臺的性能剖析與優(yōu)化的研究工作相對較少,而且集中在虛擬機管理和vcpu調(diào)度上,缺乏從真實平臺的微架構(gòu)角度進行性能剖析和優(yōu)化。本文旨在提取和歸納NUMA平臺的性能因素,設(shè)計并實現(xiàn)一種能適應(yīng)于虛擬機環(huán)境下的NUMA平臺性能剖析工具,使用此工具,從NUMA平臺微架構(gòu)的角度提出一種能檢測和評估虛擬機環(huán)境下NUMA平臺各節(jié)點出現(xiàn)這些性能瓶頸因素的方法,以指導(dǎo)在虛擬機環(huán)境下從vcpu調(diào)度方面對NUMA平臺進行性能優(yōu)化。本文首先以Intel westmere微架構(gòu)為例研究NUMA平臺的微架構(gòu)及其訪存數(shù)據(jù)流特點,提取和總結(jié)影響NUMA架構(gòu)性能的主要因素,包括傳統(tǒng)的NUMA性能瓶頸因素(訪存局部性因素,最后一級cache競爭因素,cache數(shù)據(jù)共享問題和內(nèi)存帶寬競爭因素)以及本文新提出的GQ緩沖隊列的競爭因素,并且設(shè)計一個基準程序,通過實驗對這五個主要性能因素進行驗證和分析說明。接著,在了解了NUMA平臺微架構(gòu)和NUMA平臺性能瓶頸問題的基礎(chǔ)上,設(shè)計并實現(xiàn)一種基于處理器內(nèi)部性能監(jiān)控單元(PMU)的適應(yīng)于虛擬機環(huán)境下對NUMA平臺進行性能剖析的工具(暫命名為VMMprof)。從公開文獻看,VMMprof是首個在xen虛擬機上完善支持NUMA Uncore部分的性能剖析的工具,并且VMMprof靈活的支持用戶自定義的剖析模式,支持多用戶同時進行不同的性能事件剖析,支持通過遠程進行性能剖析,而且擁有良好的圖形操作界面。并通過實驗對該工具的進行了正確性驗證。最后結(jié)合前面分析得到的NUMA架構(gòu)的主要性能瓶頸因素,利用VMMprof工具,提出一種虛擬機環(huán)境下NUMA平臺各節(jié)點的性能瓶頸因素的檢測和評估方法,實驗結(jié)果表明,通過此方法能正確的發(fā)現(xiàn)和評估虛擬機環(huán)境下底層硬件NUMA平臺各個節(jié)點的性能瓶頸問題,根據(jù)上述分析,我們又從vcpu調(diào)度的角度對虛擬機環(huán)境下各個節(jié)點出現(xiàn)的這些性能瓶頸問題提出了基本的優(yōu)化思路。
【關(guān)鍵詞】：NUMA PMU 虛擬機 性能剖析
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP302
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章NUMA性能因素分析17-29
• 2.1 NUMA架構(gòu)17-19
• 2.2 NUMA訪存通路19-21
• 2.3 NUMA性能因素的提取與驗證21-27
• 2.3.1 實驗平臺與基準程序22-24
• 2.3.2 測試方法24-25
• 2.3.3 驗證與分析25-27
• 2.4 小結(jié)27-29
• 第三章VMMprof的設(shè)計與實現(xiàn)29-43
• 3.1 虛擬機29-30
• 3.2 性能監(jiān)控單元(PMU)30-32
• 3.3 總體設(shè)計32-33
• 3.4 詳細設(shè)計33-37
• 3.4.1 hypercall層設(shè)計33-34
• 3.4.2 PMU操作功能接口層設(shè)計34
• 3.4.3 服務(wù)端設(shè)計34-35
• 3.4.4 客戶端設(shè)計35-37
• 3.5 VMMprof測試37-42
• 3.5.1 核內(nèi)部分的性能剖析37-39
• 3.5.2 Uncore部分性能剖析39-42
• 3.6 小結(jié)42-43
• 第四章VM中NUMA性能瓶頸剖析43-58
• 4.1 VM中NUMA布局綁定43-45
• 4.2 性能瓶頸剖析方法與驗證45-56
• 4.2.1 訪存局部性46-48
• 4.2.2 GQ緩沖隊列競爭48-49
• 4.2.3 LLC競爭49-52
• 4.2.4 Sharing overhead52-54
• 4.2.5 IMC帶寬競爭54-56
• 4.4 優(yōu)化思路56
• 4.5 小結(jié)56-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 論文總結(jié)58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果65-66

【共引文獻】

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5 李瑩;基于共享存儲結(jié)構(gòu)的并行化技術(shù)及其優(yōu)化問題的研究[D];中國石油大學(xué)（華東）;2013年

  本文關(guān)鍵詞：虛擬機環(huán)境下基于PMU的NUMA性能剖析方法及工具，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：269760