虛擬化中計(jì)算性能優(yōu)化研究.pdf

1、隨著虛擬化技術(shù)不斷成熟，處理器性能不斷提高，這使得多個(gè)操作系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行在單個(gè)計(jì)算機(jī)，甚至單個(gè)處理器核上成為可能。虛擬化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于服務(wù)整合和高性能計(jì)算領(lǐng)域。在虛擬化環(huán)境中，虛擬機(jī)監(jiān)視器(VirtualMachineMonitor，簡(jiǎn)稱VMM)接管了傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的大部分功能，運(yùn)行在處理器最高特權(quán)級(jí)。VMM能夠創(chuàng)建多個(gè)隔離的虛擬系統(tǒng)，即虛擬機(jī)(VirtualMachine，簡(jiǎn)稱VM)，運(yùn)行在虛擬機(jī)中的操作系統(tǒng)稱為客戶操作系統(tǒng)(Gues

2、tOS)。其中VMM在虛擬化平臺(tái)的資源管理中發(fā)揮重要作用，它根據(jù)調(diào)度策略將虛擬機(jī)的虛擬CPU動(dòng)態(tài)映射到物理CPU。
　　計(jì)算性能是衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。由于虛擬化技術(shù)目前還不成熟，虛擬化計(jì)算平臺(tái)的性能與傳統(tǒng)計(jì)算平臺(tái)相比存在較大的差異，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)性能上。虛擬化平臺(tái)需要高效調(diào)度多個(gè)專用的虛擬機(jī)“同時(shí)”運(yùn)行在同一物理主機(jī)上。VMM中的虛擬機(jī)調(diào)度算法是影響虛擬化平臺(tái)計(jì)算性能的關(guān)鍵因素。因此，本文研究的重點(diǎn)是如何通過(guò)改進(jìn)虛擬

3、機(jī)調(diào)度算法來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬化中計(jì)算性能優(yōu)化。具體研究?jī)?nèi)容是在深入分析Xen虛擬化中Credit調(diào)度算法基礎(chǔ)上，提出了共享CPU的虛擬機(jī)調(diào)度算法。
　　CPU在傳統(tǒng)環(huán)境中為一個(gè)操作系統(tǒng)獨(dú)享，而在虛擬化環(huán)境中可能被多個(gè)運(yùn)行客戶操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)共享。共享CPU的虛擬機(jī)表示多個(gè)虛擬機(jī)同時(shí)運(yùn)行在一個(gè)處理器或一個(gè)處理器核上，是虛擬化中的一種常見現(xiàn)象。工業(yè)界廣泛使用的Xen虛擬化系統(tǒng)默認(rèn)使用Credit調(diào)度器，隨著共享CPU的虛擬機(jī)增加，每個(gè)虛擬機(jī)經(jīng)

4、歷的CPU訪問(wèn)延遲隨之延長(zhǎng)，這導(dǎo)致I/O受限型應(yīng)用經(jīng)歷更長(zhǎng)的I/O處理延遲，即在共享CPU的虛擬機(jī)系統(tǒng)中I/O受限型應(yīng)用性能很低。
　　為了提高共享CPU虛擬機(jī)系統(tǒng)中I/O受限型應(yīng)用性能，本文引入了一個(gè)新虛擬機(jī)類型，稱為延遲敏感型虛擬機(jī)，該虛擬機(jī)高效運(yùn)行I/O受限型應(yīng)用的同時(shí)，保持和其它共享CPU虛擬機(jī)對(duì)資源的公平共享;提出了vCredit調(diào)度器，用更小的微時(shí)間片調(diào)度延遲敏感型虛擬機(jī)，而用Credit默認(rèn)時(shí)間片調(diào)度非延遲敏感型虛擬