本文關(guān)鍵詞：虛擬化環(huán)境中SSD可擴(kuò)展性的研究與優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 可擴(kuò)展性 固態(tài)硬盤 IO虛擬化

【摘要】：隨著虛擬化軟硬件技術(shù)的發(fā)展與成熟，虛擬化技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于云計(jì)算等基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施領(lǐng)域。虛擬化技術(shù)的目的是為了實(shí)現(xiàn)物理資源的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展以及按需分配，這需要虛擬化環(huán)境能在虛擬機(jī)數(shù)目增加時(shí)，仍然保持性能穩(wěn)定，因此可擴(kuò)展性成為衡量虛擬化技術(shù)好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。 存儲(chǔ)設(shè)備是重要的物理資源之一，，作為新興的存儲(chǔ)設(shè)備的固態(tài)硬盤SSD具有很好的并行處理能力，然而已有的IO虛擬化技術(shù)多面向與傳統(tǒng)的機(jī)械磁盤，因此如何在虛擬化環(huán)境中發(fā)揮SSD并行處理的特點(diǎn)，獲得較好的可擴(kuò)展性，成為一個(gè)亟待解決的問題。 在本文中，我們首先對(duì)虛擬化環(huán)境中SSD可擴(kuò)展性的性能瓶頸進(jìn)行了測(cè)量。我們發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)性能瓶頸，一是讀取請(qǐng)求的可擴(kuò)展性問題，二是隨機(jī)讀寫請(qǐng)求的性能問題。 通過對(duì)SSD硬件特性的研究，我們分析得出SSD中讀寫請(qǐng)求各自的性能模型，并用這個(gè)模型分析了產(chǎn)生這兩個(gè)問題的主要原因：一是在虛擬機(jī)中，為了便于機(jī)械磁盤驅(qū)動(dòng)進(jìn)行全局優(yōu)化，請(qǐng)求不分類型按照統(tǒng)一的方式發(fā)送；二是在主機(jī)中，使用針對(duì)機(jī)械磁盤而設(shè)計(jì)的電梯調(diào)度方法對(duì)請(qǐng)求隊(duì)列進(jìn)行調(diào)度。 由此我們?cè)O(shè)計(jì)了針對(duì)虛擬化環(huán)境中SSD可擴(kuò)展性優(yōu)化的方案。優(yōu)化方案按虛擬機(jī)與主機(jī)分為前端和后端兩部分。在前端中，由于SSD讀取與寫入請(qǐng)求性能的影響因素不同，我們?cè)O(shè)計(jì)了virtio_blk_mq驅(qū)動(dòng)，對(duì)讀取和寫入請(qǐng)求區(qū)分對(duì)待，提高讀取請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)的同時(shí)降低了寫入請(qǐng)求發(fā)生寫入放大事件的幾率。在后端中，由于SSD沒有尋道的開銷，因此我們?nèi)コ苏{(diào)度方法中電梯調(diào)度的部分，根據(jù)SSD本身并行處理的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了按照平均訪問扇區(qū)數(shù)作為優(yōu)先級(jí)的SCFQ調(diào)度方法。 最后我們?cè)趯?shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了整體優(yōu)化方法，并進(jìn)行了評(píng)估實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化方法的有效性，并反應(yīng)了優(yōu)化方案中各部分的實(shí)際效果。
【關(guān)鍵詞】：可擴(kuò)展性 固態(tài)硬盤 IO虛擬化
【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)】：TP333
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• 圖錄9-10
• 表錄10-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 引言11-13
• 1.2 研究目標(biāo)13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)15-16
• 第二章 背景介紹16-27
• 2.1 虛擬化技術(shù)概述16-22
• 2.1.1 虛擬化技術(shù)分類16-19
• 2.1.2 硬件輔助虛擬化技術(shù)19-21
• 2.1.3 IO 虛擬化21-22
• 2.2 電梯調(diào)度22-23
• 2.3 SSD 技術(shù)概述23-26
• 2.3.1 內(nèi)部組成23-24
• 2.3.2 存儲(chǔ)介質(zhì)24
• 2.3.3 控制器功能24-26
• 2.3.4 硬件特性26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 SSD 讀寫性能模型與可擴(kuò)展性瓶頸分析27-37
• 3.1 SSD 讀寫性能模型27-29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)虛擬化方案29-31
• 3.2.1 KVM29
• 3.2.2 virtio29-31
• 3.2.3 QEMU31
• 3.3 可擴(kuò)展性表現(xiàn)31-33
• 3.3.1 讀請(qǐng)求的性能32
• 3.3.2 寫請(qǐng)求的性能32-33
• 3.4 可擴(kuò)展性瓶頸分析33-35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 第四章 SSD 可擴(kuò)展性優(yōu)化思路與設(shè)計(jì)37-44
• 4.1 整體優(yōu)化思路37
• 4.2 前端優(yōu)化——virtio_blk_mq37-39
• 4.3 后端優(yōu)化——SCFQ 調(diào)度39-41
• 4.4 整體優(yōu)化結(jié)構(gòu)41-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 第五章 SSD 可擴(kuò)展性優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)44-51
• 5.1 前端優(yōu)化實(shí)現(xiàn)44-47
• 5.1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)44-45
• 5.1.2 函數(shù)功能45-46
• 5.1.3 請(qǐng)求處理流程46-47
• 5.2 后端優(yōu)化實(shí)現(xiàn)47-49
• 5.2.1 虛擬機(jī)與 SCFQ 隊(duì)列的對(duì)應(yīng)關(guān)系47
• 5.2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)47-48
• 5.2.3 函數(shù)功能48-49
• 5.3 本章小結(jié)49-51
• 第六章 優(yōu)化評(píng)估及分析51-62
• 6.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境介紹51-52
• 6.2 讀取可擴(kuò)展性優(yōu)化結(jié)果52-54
• 6.3 寫入性能優(yōu)化結(jié)果54-55
• 6.4 virtio_blk_mq 對(duì)可擴(kuò)展性的優(yōu)化效果55-57
• 6.5 SCFQ 對(duì)可擴(kuò)展性的優(yōu)化效果57-59
• 6.6 優(yōu)化方法作用評(píng)估59-60
• 6.7 本章小結(jié)60-62
• 第七章 總結(jié)與展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文69-71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉朝斌;謝長(zhǎng)生;張琨;;存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)虛擬化關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2004年05期

2 汪小林;賴榮鳳;王振林;羅英偉;李曉明;;基于SSD高速緩存的桌面虛擬機(jī)交互性能優(yōu)化方法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件;2011年11期

本文編號(hào)：999068