Xen虛擬機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)優(yōu)化.pdf

1、虛擬機(jī)管理器(VMM)在軟件層實(shí)現(xiàn)硬件抽象，將物理資源映射到多個(gè)上層客戶操作系統(tǒng)中。基于虛擬化的平臺(tái)布置，比如將Web服務(wù)器，應(yīng)用程序服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器集合到一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上，已經(jīng)成為一種趨勢。因此，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)平臺(tái)上的故障隔離和性能(公平性)保證有著重要的意義。但是，目前虛擬機(jī)體系結(jié)構(gòu)下的性能和公平性保證相關(guān)的研究很少，而存儲(chǔ)子系統(tǒng)方面的研究更為缺乏。 本文提出兩種提升Xen虛擬機(jī)平臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)公平性的算法：比例化的CPU分配算

2、法以及基于權(quán)重的磁盤調(diào)度算法，分析并解決了之前研究沒有涉及的問題。本文前兩章介紹背景知識(shí)和相關(guān)研究工作。比例化的CPU調(diào)度架構(gòu)在第三章介紹，而第四章論述了基于權(quán)重的磁盤調(diào)度算法。論文評估了改良后的系統(tǒng)性能，證明了這兩類方法確實(shí)能夠有效地提升存儲(chǔ)系統(tǒng)的公平性表現(xiàn)。 比例化的CPU分配算法在系統(tǒng)吞吐量和服務(wù)公平性之間做出權(quán)衡。論文提出一種系統(tǒng)擁塞分析機(jī)制。當(dāng)CPU資源充分時(shí)，算法優(yōu)先考慮系統(tǒng)吞吐量，允許每個(gè)域(domain)使用他們

3、能獲得的CPU資源。但當(dāng)系統(tǒng)超負(fù)荷(CPU利用率超過一定閾值)時(shí)，算法使用一套基于回饋的自適應(yīng)控制系統(tǒng)來保證CPU在各個(gè)域之間公平分配(按照權(quán)重比例)。論文引入了測量Xen虛擬機(jī)的分離設(shè)備域(IDD)CPU使用量的“系統(tǒng)監(jiān)控程序”，設(shè)計(jì)了一套“控制器”以計(jì)算各個(gè)域應(yīng)得的合理的CPU份額。最后，通過布置在內(nèi)核態(tài)的“執(zhí)行器”實(shí)現(xiàn)了CPU份額的公平設(shè)置。通過這套方法，系統(tǒng)在滿載的時(shí)候能保證資源的公平分配，實(shí)現(xiàn)在該情況下各請求域性能的“平穩(wěn)下降

4、”。標(biāo)準(zhǔn)測試工具的分析結(jié)果表明該算法較之其他研究工作提供更令人滿意的效果。 本文還提出了基于權(quán)重的磁盤調(diào)度算法，解決了XenLinux的CFQ調(diào)度算法存在的公平性問題。稱為wCFQ-CRR的改良算法，引入了10權(quán)重參數(shù)，并將磁盤服務(wù)時(shí)間作為公平性衡量的標(biāo)準(zhǔn)(取代了原CFQ算法以請求處理數(shù)量為公平性度量標(biāo)準(zhǔn)的做法)。同時(shí)，新算法將10處理在一個(gè)輪轉(zhuǎn)調(diào)度周期中多使用的磁盤時(shí)間從下一個(gè)調(diào)度周期的時(shí)間份額中減去，從而實(shí)現(xiàn)了各個(gè)用戶域之間