嵌入式虛擬化環(huán)境中I-O性能瓶頸分析與優(yōu)化.pdf

1、近些年來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展迅速，嵌入式環(huán)境下的虛擬化技術(shù)，已引起越來(lái)越多的關(guān)注，成為計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)。嵌入式虛擬化監(jiān)控程序致力于提高效率，而同時(shí)由于嵌入式系統(tǒng)需要與物理世界進(jìn)行頻繁的交互，這種交互通常表現(xiàn)為與外界 I/O請(qǐng)求的處理，因此 I/O虛擬化的性能成為了嵌入式虛擬化技術(shù)的重要技術(shù)指標(biāo)。
　　首先，本文介紹了基于KVM的嵌入式虛擬化平臺(tái)KVM/ARM，以及其半虛擬化驅(qū)動(dòng)程序VirtIO。隨后建立了

2、性能模型并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并使用這個(gè)模型分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的瓶頸的原因。瓶頸產(chǎn)生的原因是因?yàn)镃PU資源已經(jīng)飽和，而在這個(gè)I/O路徑中，頻繁的超級(jí)調(diào)用消耗了大量的CPU資源。
　　在此基礎(chǔ)上，本文提出了嵌入式虛擬化環(huán)境中網(wǎng)絡(luò) I/O性能優(yōu)化的思路和模型。在思路和模型的提出過(guò)程中，我們借鑒了中斷節(jié)制技術(shù)，通過(guò)緩存 I/O請(qǐng)求一定時(shí)間再進(jìn)行超級(jí)調(diào)用，一次超級(jí)調(diào)用可以處理多次I/O請(qǐng)求，提高了CPU利用效率進(jìn)而提高了虛擬化效率，驗(yàn)證和測(cè)試了我們

3、的整體優(yōu)化思路；建立了優(yōu)化模型，通過(guò)緩存I/O請(qǐng)求和平衡請(qǐng)求處理延遲設(shè)計(jì)了超級(jí)調(diào)用的聚合算法；最后我們給出了具體的實(shí)現(xiàn)方式，關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，核心函數(shù)的設(shè)計(jì)，以及優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)I/O請(qǐng)求處理流程。
　　最后本章介紹了優(yōu)化算法的測(cè)試與驗(yàn)證過(guò)程，包括了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)方法以及測(cè)試的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明優(yōu)化算法對(duì)嵌入式虛擬化網(wǎng)絡(luò) I/O性能提升有著非常明顯的作用，對(duì)于三種應(yīng)用場(chǎng)景批量數(shù)據(jù)傳輸，高并發(fā)讀，讀寫(xiě)混合，運(yùn)行6臺(tái)虛擬機(jī)情況下其性能提升的