论文摘要
随着虚拟化技术的复兴,硬件辅助虚拟化技术应运而生。采用Intel VT和AMD SVM技术的硬件虚拟机可以直接运行现有的操作系统,但是必须通过软件模拟真实物理设备的方式来处理硬件虚拟机中的I/O操作。这不仅使硬件虚拟机中的I/O处理非常复杂,同时也为研究硬件虚拟机的I/O性能提出了很大的挑战。研究选用剑桥大学研发的Xen虚拟机监视器作为平台,对比分析了半虚拟化虚拟机和硬件虚拟机的域间通讯机制和I/O设备模型。论文给出将半虚拟化下的域间通讯机制引入硬件虚拟机中的实现方法以提高硬件虚拟机的I/O性能。实验证明,这种方法可以将硬件虚拟机中Web服务器的最大吞吐率提高6.7倍,同时比软件模拟的方式节约了50%以上的物理CPU资源。采用硬件辅助虚拟化的计算机系统中,计算机的体系结构和工作方式发生了很大的改变。建立一个有效的性能模型有利于进一步的分析和研究硬件虚拟机。通过对硬件虚拟机I/O设备模型的分析,并结合计算机系统中常用的队列网络模型,给出了硬件虚拟机的性能模型和量化分析方法。同时,以硬件虚拟机中Web服务器为例,通过实验数据分析了不同配置下硬件虚拟机的性能瓶颈。通过应用硬件虚拟机的性能模型,给出了硬件虚拟机中Web服务器的性能调整策略。在指定服务等级协议的情况下,该策略为硬件虚拟机分配适量的计算资源。实验表明,在保证服务质量前提下,该策略可以将CPU资源的分配误差控制在10%以内,从而节约了大量的物理资源。