虛擬化中計算性能優(yōu)化研究.pdf

1、隨著虛擬化技術不斷成熟，處理器性能不斷提高，這使得多個操作系統(tǒng)同時運行在單個計算機，甚至單個處理器核上成為可能。虛擬化技術已經(jīng)廣泛應用于服務整合和高性能計算領域。在虛擬化環(huán)境中，虛擬機監(jiān)視器(VirtualMachineMonitor，簡稱VMM)接管了傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的大部分功能，運行在處理器最高特權(quán)級。VMM能夠創(chuàng)建多個隔離的虛擬系統(tǒng)，即虛擬機(VirtualMachine，簡稱VM)，運行在虛擬機中的操作系統(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)度策略將虛擬機的虛擬CPU動態(tài)映射到物理CPU。
　　計算性能是衡量計算機系統(tǒng)優(yōu)劣的一個重要指標。由于虛擬化技術目前還不成熟，虛擬化計算平臺的性能與傳統(tǒng)計算平臺相比存在較大的差異，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)性能上。虛擬化平臺需要高效調(diào)度多個專用的虛擬機“同時”運行在同一物理主機上。VMM中的虛擬機調(diào)度算法是影響虛擬化平臺計算性能的關鍵因素。因此，本文研究的重點是如何通過改進虛擬

3、機調(diào)度算法來實現(xiàn)虛擬化中計算性能優(yōu)化。具體研究內(nèi)容是在深入分析Xen虛擬化中Credit調(diào)度算法基礎上，提出了共享CPU的虛擬機調(diào)度算法。
　　CPU在傳統(tǒng)環(huán)境中為一個操作系統(tǒng)獨享，而在虛擬化環(huán)境中可能被多個運行客戶操作系統(tǒng)的虛擬機共享。共享CPU的虛擬機表示多個虛擬機同時運行在一個處理器或一個處理器核上，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)默認使用Credit調(diào)度器，隨著共享CPU的虛擬機增加，每個虛擬機經(jīng)

4、歷的CPU訪問延遲隨之延長，這導致I/O受限型應用經(jīng)歷更長的I/O處理延遲，即在共享CPU的虛擬機系統(tǒng)中I/O受限型應用性能很低。
　　為了提高共享CPU虛擬機系統(tǒng)中I/O受限型應用性能，本文引入了一個新虛擬機類型，稱為延遲敏感型虛擬機，該虛擬機高效運行I/O受限型應用的同時，保持和其它共享CPU虛擬機對資源的公平共享;提出了vCredit調(diào)度器，用更小的微時間片調(diào)度延遲敏感型虛擬機，而用Credit默認時間片調(diào)度非延遲敏感型虛擬