單根輸入輸出環(huán)境下虛擬機(jī)輸入輸出性能優(yōu)化研究.pdf

1、目前，虛擬化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，但其引入的性能損失仍然是制約其發(fā)展的瓶頸。即便是在單根輸入輸出虛擬化環(huán)境下，虛擬機(jī)的延時(shí)和帶寬都遜于原生系統(tǒng)。對(duì)其的改善可通過(guò)優(yōu)化虛擬CPU調(diào)度算法和中斷處理兩個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)。
　　虛擬CPU調(diào)度算法對(duì)虛擬機(jī)的延時(shí)、帶寬有著重要影響，但主流的虛擬CPU調(diào)度算法并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)延時(shí)和帶寬的保障，尤其當(dāng)I/O型負(fù)載的虛擬機(jī)和計(jì)算型負(fù)載的虛擬機(jī)競(jìng)爭(zhēng)處理器資源時(shí)，其性能顯著下降；其次，隨著高速網(wǎng)絡(luò)的普及，處

2、理器資源成了決定虛擬機(jī)性能的另一個(gè)重要元素，運(yùn)行I/O型負(fù)載的虛擬機(jī)對(duì)處理器資源的使用率遠(yuǎn)低于運(yùn)行計(jì)算型負(fù)載的虛擬機(jī)，容易導(dǎo)致I/O處理無(wú)法獲得足夠物理CPU資源。針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種適用于多處理器架構(gòu)且靈活、高效的虛擬CPU調(diào)度策略FLMS。FLMS通過(guò)將I/O型負(fù)載與計(jì)算型負(fù)載運(yùn)行環(huán)境隔離，為I/O負(fù)載提供了短時(shí)間片與高頻率的調(diào)度。同時(shí) FLMS重新設(shè)計(jì)了優(yōu)先級(jí)機(jī)制，讓 I/O任務(wù)更效率執(zhí)行。其次，基于多處理器架構(gòu)優(yōu)化了負(fù)載均衡

3、，減少了遠(yuǎn)程虛擬CPU遷移、擇優(yōu)選擇目標(biāo)虛擬CPU。此外，F(xiàn)LMS優(yōu)化了物理CPU資源分配并且設(shè)計(jì)了“借貸”機(jī)制，保證I/O處理獲得足夠的物理CPU資源。FLMS通用于目前主流的虛擬化方案，并且保證公平性準(zhǔn)則。
　　虛擬化環(huán)境下中斷處理會(huì)導(dǎo)致CPU產(chǎn)生上下文切換，使虛擬機(jī)性能受損。針對(duì)該問(wèn)題，提出了一種基于多處理器架構(gòu)的優(yōu)化方法。為虛擬機(jī)監(jiān)控器預(yù)定處理器資源用于處理外部設(shè)備產(chǎn)生的請(qǐng)求，剩余的處理器用于調(diào)度運(yùn)行虛擬 CPU，使得虛擬