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基于XEN网络虚拟化的性能研究

作　者: 杨林凤
导　师: 曹袖；高传善；孙慰迟；毛迪林
学　校: 复旦大学
专　业: 计算机应用
关键词: XEN 网络虚拟化调度负载优化
分类号: TP302
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 416次
引　用: 1次
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内容摘要

随着计算机硬件技术的发展,以及用户应用需求的多样化,虚拟化技术重新成为工业界和学术界的研究热点。虚拟化技术的使用可以提高计算机资源的利用率,降低企业整体系统成本。目前,虚拟化技术已被广泛应用到服务器管理整合、集群计算、资源动态迁移、系统安全以及系统开发测试等领域。近几年,越来越多的企业和学校加入了虚拟化技术研究的队伍,虚拟化技术得到了空前的发展,XEN就是在近几年被开发的优秀的虚拟化产品之一。XEN是由英国剑桥大学开发的一个开源项目,它允许在一台计算机上运行多个客户机操作系统,XEN一开始只支持泛虚拟化,2005年初,INTEL和AMD都推出了基于处理器硬件的虚拟化技术,使得XEN除了支持泛虚拟化,也可以支持完全虚拟化。XEN的性能和资源隔离性都十分优秀,另外加上它的开源性,使得近年来被越来越多的人研究。本文也是基于以上的考虑,所以选择XEN作为研究的对象。然而,与原生的Linux系统相比,XEN的性能负载特别是网络性能负载,是影响它被广泛应用的一个主要障碍。与原生的Linux的网络性能相比,XEN中guest domain的网络性能负载比较明显,当接收数据包时,guest domain的带宽为原生的Linux的带宽的30%,当发送数据包时,guest domain的带宽仅为原生的Linux的带宽的20%。另外,随着互联网的迅速发展,在虚拟机中运行网络密集型应用的需求将不断增加,因此在虚拟环境下如何提高网络应用的性能成为急需解决的问题。基于此,本文首先通过阅读大量相关的文献,发现导致网络虚拟化性能负载的原因主要来自两个大的方面,其一,是XEN网络虚拟化架构,其二,是XEN的CPU调度算法；其次,通过分析XEN网络虚拟化架构,以及XEN的Credit调度算法的实现原理,找出造成XEN网络虚拟化性能负载的具体原因；然后,分析和比较总结了已有的通过对XEN网络虚拟化架构进行改进来提高网络密集型应用性能的方法,另外,对于CPU调度算法,本文提出了一些提高网络密集型应用性能的优化策略,特别的,本文对目前XEN的默认的CPU调度算法即Credit算法进行了改进,使其优先调度网络等I/O密集型的domain,通过这种改进将使得网络等I/O密集型应用的性能得到了提高；最后,本文在schedsim模拟器上对改进前后的Credit算法进行了模拟,实验表明,改进后的Credit算法使得网络密集型应用的性能得到了提高。

全文目录

目录  3-5
摘要  5-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 论文背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 研究的目标  11-12
  1.4 研究内容和组织结构  12-13
第二章虚拟化技术  13-19
  2.1 虚拟化技术发展  13-14
  2.2 虚拟化技术分类  14-16
  2.3 支持半虚拟化的XEN  16-18
    2.3.1 XEN半虚拟化架构  16-18
  2.4 本章小结  18-19
第三章 XEN网络虚拟化架构  19-29
  3.1 XEN网络虚拟化架构介绍  19-21
  3.2 性能负载分析  21-23
  3.3 性能优化策略  23-28
    3.3.1 支持高级虚拟网络接口的网络虚拟化架构  23-24
    3.3.2 支持多队列网络接口的网络架构  24-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章 XEN CPU调度算法  29-46
  4.1 XEN CPU调度算法介绍  29-32
    4.1.1 BVT调度算法  30
    4.1.2 SEDF调度算法  30-31
    4.1.3 Credit调度算法  31-32
  4.2 性能影响  32-34
  4.3 Credit算法  34-45
    4.3.1 源码分析  34-40
    4.3.2 性能影响  40-42
    4.3.3 优化策略  42-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章算法模拟  46-54
  5.1 Schedsim模拟器  46-48
  5.2 算法模拟  48-49
  5.3 模拟环境及过程  49-51
    5.3.1 模拟环境  49
    5.3.2 模拟过程  49-51
  5.4 实验结果及分析  51-53
  5.5 本章小结  53-54
第六章总结  54-56
参考文献  56-61
附录:研究生期间撰写论文  61-62
致谢  62-63

基于XEN网络虚拟化的性能研究

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