近年來,云計算作為一個新的技術(shù)趨勢己經(jīng)得到了迅速的發(fā)展。云計算已經(jīng)徹底改變了一個前所未有的工作方式,也改變了傳統(tǒng)軟件工程企業(yè)。同時,伴隨著大數(shù)據(jù),人工智能,物聯(lián)網(wǎng)等大規(guī)模的分布式業(yè)務在云數(shù)據(jù)中心的部署,網(wǎng)絡系統(tǒng)的壓力越來越大。因此,提升網(wǎng)絡系統(tǒng)的性能成為云計算中亟待解決的問題。本論文針對公有云對高性能網(wǎng)絡平臺的迫切需求,從優(yōu)化已有網(wǎng)絡平臺的虛擬化后端、設計和實現(xiàn)基于RDMA的高性能公有云網(wǎng)絡平臺、提供高性能的網(wǎng)絡協(xié)議棧三個方面展開研究。論文的主要工作和創(chuàng)新點如下:1.零拷貝的虛擬包I/O系統(tǒng):針對虛擬化引入的額外開銷,導致后端的CPU消耗增加的問題,我們提出了零拷貝虛擬包I/O系統(tǒng)。該方案在半虛擬化網(wǎng)絡I/O中采用頁面重映射的方法消除了數(shù)據(jù)拷貝,并結(jié)合使用一系列的優(yōu)化技術(shù)降低了頁面重映射引入的開銷。使得單核的I/O速度得到了2-4倍的提升,節(jié)省了CPU資源,進一步為服務商節(jié)省了成本。2.公有云中可靠的網(wǎng)絡傳輸平臺:針對公有云中越來越高的網(wǎng)絡需求,我們基于RDMA為虛擬機構(gòu)建了高性能的網(wǎng)絡傳輸平臺。提出基于連接虛擬化的RDMA半虛擬化方案,解決RDMA硬件虛擬化方案難以滿足網(wǎng)絡隔離、性能... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１＿１云計算架構(gòu)??

要對客戶軟件做任何修改，但純粹用軟件模擬的開銷非常大。半虛擬化需要使用??一個專用的半虛擬化設備，由運行在客戶機中的前端驅(qū)動（Ｆｒｏｎｔｅｎｄ?Ｄｒｉｖｅｒ）和??運行在宿主機上的后端驅(qū)動（Ｂａｃｋｅｎｄ?Ｄｒｉｖｅｒ）組成，如圖１．３所示。前端驅(qū)動將??Ｇｕｅｓｔ?ＯＳ的Ｉ／Ｏ請求發(fā)送給后端，后端驅(qū)動在處理完之后再通知前端。由于不??需要宿主機上專門的軟件模擬實現(xiàn)Ｉ／Ｏ請求，半虛擬化的性能要優(yōu)于全虛擬化，??５??

？性能隔離：公有云需要限制租戶的最大帶寬（ＱｏＳ功能［１３］）。??？流量統(tǒng)計：公有云需要統(tǒng)計租戶的流量，計費。??圖１．４展示了云計算中虛擬網(wǎng)絡架構(gòu)。另外還需要提供很多的服務，如負債??均衡，網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換，在線遷移，管理控制，診斷等等�？梢钥闯�，云計算中的??虛擬網(wǎng)絡比傳統(tǒng)的網(wǎng)絡功能更加復雜，需要考慮的規(guī)則更多，并且大部分需求在??軟件內(nèi)實現(xiàn)。所以網(wǎng)絡棧的性能要比非虛擬化情形下差。由于需求眾多，并且需??求易變化，因此基于硬件的虛擬化方案因缺乏靈活性難以滿足這些需求。故公有??云采用半虛擬化Ｉ／Ｏ的方案將這些需求以軟件的形式實現(xiàn)在了?Ｈｏｓｔ內(nèi)。??６??


本文編號：3289266