虛擬化環(huán)境中SSD可擴展性的研究與優(yōu)化.pdf

1、隨著虛擬化軟硬件技術的發(fā)展與成熟,虛擬化技術已經被廣泛地應用于云計算等基礎服務設施領域。虛擬化技術的目的是為了實現物理資源的動態(tài)擴展以及按需分配,這需要虛擬化環(huán)境能在虛擬機數目增加時,仍然保持性能穩(wěn)定,因此可擴展性成為衡量虛擬化技術好壞的重要標準。
　　存儲設備是重要的物理資源之一,作為新興的存儲設備的固態(tài)硬盤SSD具有很好的并行處理能力,然而已有的IO虛擬化技術多面向與傳統(tǒng)的機械磁盤,因此如何在虛擬化環(huán)境中發(fā)揮SSD并行處理的特

2、點,獲得較好的可擴展性,成為一個亟待解決的問題。
　　在本文中,我們首先對虛擬化環(huán)境中SSD可擴展性的性能瓶頸進行了測量。我們發(fā)現了兩個性能瓶頸,一是讀取請求的可擴展性問題,二是隨機讀寫請求的性能問題。
　　通過對SSD硬件特性的研究,我們分析得出SSD中讀寫請求各自的性能模型,并用這個模型分析了產生這兩個問題的主要原因:一是在虛擬機中,為了便于機械磁盤驅動進行全局優(yōu)化,請求不分類型按照統(tǒng)一的方式發(fā)送;二是在主機中,使用針對

3、機械磁盤而設計的電梯調度方法對請求隊列進行調度。
　　由此我們設計了針對虛擬化環(huán)境中SSD可擴展性優(yōu)化的方案。優(yōu)化方案按虛擬機與主機分為前端和后端兩部分。在前端中,由于SSD讀取與寫入請求性能的影響因素不同,我們設計了virtio_blk_mq驅動,對讀取和寫入請求區(qū)分對待,提高讀取請求的優(yōu)先級的同時降低了寫入請求發(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,因此我們去除了調度方法中電梯調度的部分,根據SSD本身并行