半虛擬化框架Virtio的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求性能優(yōu)化.pdf

1、云計(jì)算中的PaaS本質(zhì)上是物理資源的虛擬化，是構(gòu)建云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)。虛擬化是一種資源管理技術(shù)，它將底層物理硬件透明化，使用戶更有效地使用這些資源。云計(jì)算借助虛擬機(jī)集群，將物理資源有效整合，實(shí)現(xiàn)資源共享，最大化資源利用率。它通常在硬件和應(yīng)用之間增加虛擬化層，這對(duì)云服務(wù)的系統(tǒng)性能（比如數(shù)據(jù)吞吐量、傳輸延時(shí)和每秒處理事務(wù)數(shù)）有直接影響。在I/O虛擬化方面，傳統(tǒng)的方法是使用純軟件模擬的完全虛擬化方式來(lái)執(zhí)行I/O操作，但模擬執(zhí)行的過(guò)程需占用大

2、量 CPU資源，效率差。因此半虛擬化方式被提出來(lái)，通過(guò)前后端驅(qū)動(dòng)主動(dòng)通信來(lái)提高客戶機(jī) I/O性能。目前常用的虛擬化平臺(tái) KVM（Kernel-based Virtual Machine，內(nèi)核虛擬機(jī)）采用設(shè)備驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)框架 Virtio來(lái)實(shí)現(xiàn)半虛擬化。半虛擬化框架 Virtio在處理網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求時(shí)，占用CPU資源最多的場(chǎng)景是I/O請(qǐng)求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)， hypercall(超級(jí)調(diào)用)導(dǎo)致的頻繁的系統(tǒng)切換，造成性能瓶頸。
　　本研究基于半虛擬化框

3、架Virtio提出一種雙端聚合方法TAM(Two-end Aggregation Method)來(lái)降低虛擬層對(duì)云服務(wù)系統(tǒng)性能的影響。該方法以Virtio網(wǎng)絡(luò)模塊Virtio-net為基礎(chǔ)，將通過(guò)Virtio-net前端模塊的請(qǐng)求聚合，傳入共享通道，異步通知后端；Virtio-net后端將共享通道Virtqueue隊(duì)列描述符列表中的可用請(qǐng)求逐一取出，分別處理后異步通知前端。通過(guò)聚合，雙端均將原本所需的多次hypercall的開(kāi)銷(xiāo)減少為一次