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

1、云計算中的PaaS本質(zhì)上是物理資源的虛擬化，是構(gòu)建云計算數(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。云計算借助虛擬機集群，將物理資源有效整合，實現(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，這對云服務(wù)的系統(tǒng)性能（比如數(shù)據(jù)吞吐量、傳輸延時和每秒處理事務(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執(zhí)行I/O操作，但模擬執(zhí)行的過程需占用大

2、量 CPU資源，效率差。因此半虛擬化方式被提出來，通過前后端驅(qū)動主動通信來提高客戶機 I/O性能。目前常用的虛擬化平臺 KVM（Kernel-based Virtual Machine，內(nèi)核虛擬機）采用設(shè)備驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)框架 Virtio來實現(xiàn)半虛擬化。半虛擬化框架 Virtio在處理網(wǎng)絡(luò)請求時，占用CPU資源最多的場景是I/O請求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時， hypercall(超級調(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)來降低虛擬層對云服務(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Virtio-net前端模塊的請求聚合，傳入共享通道，異步通知后端；Virtio-net后端將共享通道Virtqueue隊列描述符列表中的可用請求逐一取出，分別處理后異步通知前端。通過聚合，雙端均將原本所需的多次hypercall的開銷減少為一次