虛擬化環(huán)境中SSD可擴(kuò)展性的研究與優(yōu)化.pdf

1、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(pán)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(pán),因此如何在虛擬化環(huán)境中發(fā)揮SSD并行處理的特

2、點(diǎn),獲得較好的可擴(kuò)展性,成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)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(wèn)題,二是隨機(jī)讀寫(xiě)請(qǐng)求的性能問(wèn)題。
　　通過(guò)對(duì)SSD硬件特性的研究,我們分析得出SSD中讀寫(xiě)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(wèn)題的主要原因:一是在虛擬機(jī)中,為了便于機(jī)械磁盤(pán)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)

3、機(jī)械磁盤(pán)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(xiě)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(xiě)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(xiě)入請(qǐng)求發(fā)生寫(xiě)入放大事件的幾率。在后端中,由于SSD沒(méi)有尋道的開(kāi)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