虚拟集群中的轻量级通信机制

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1、虚拟集群中的轻量级通信机制1虚拟集群中的轻量级通信机制课题背景国内外研究现状总体设计任务和目标研究与开发进度安排2课题背景TCP/IP协议族是当今计算机网络互联运用最广泛的协议。为了适应网络环境的不可靠性和复杂性，实现其设计目标，TCP/IP协议是由许多子协议组成的，是一族非常复杂的协议。但是在一些特殊的环境，例如由高速局域网络连接的网络中，网络环境是高可靠的，重量级的TCP/IP协议反而使得网络通信的性能降低。FlowControl/CongestionAvoidanceReliabilityand

2、TransmissionQualityServicesDataTransferAddressing/MultiplexingDataHandlingandPackagingAddressingFragmentation/ReassemblyConnectionEstablishment,Management,TerminationDataEncapsulationandFormatting/Packaging3虚拟集群网络互联场景虚拟化技术正在被广泛地应用于企业数据中心、网格计算、集群计算等环境中。在

3、这样的一些环境中，通常计算机之间通过高速网络相连，例如千兆以太网、VIA、Quadrics、Myrinet和InfiniBand等，具有低延时、高带宽的特点。由于没有像Internet那样复杂的网络环境，所以重量级的TCP/IP协议并不太适合于虚拟集群计算，浪费了宝贵的计算资源，这就使得我们思考一种虚拟集群环境中轻量级的通信机制。VirtualMachineMonitorVMVMVMVMVirtualMachineMonitorVMVMVMVMHighSpeedLAN4XenSplitNetworkD

4、river架构XENHYPERVISORPHYSICALNICNATIVENETWORKDRIVERVNICBACKENDVNICBACKENDRINGBUFFERSAFEH/WI/FVNICBACKENDGUESTVM1S/WBRIDGEGUESTVM2VNICBACKENDGRANTTABLE/EVENTCHANNEL/XENSTORERINGBUFFERNETWORKDRIVERDOMAINGRANTTABLE/EVENTCHANNEL/XENSTORE5传统集群中的内核级轻量级通信机制Beow

5、ulf:Beowulf保留了标准的Unix协议栈，它通过并行利用两个或多个LAN来提高网络性能。PARMA2:PARMA2致力于消除LinuxTCP/IP的流控制和分组确认，并且在多用户Unix环境下保持BSD套接字接口，保持对已有应用程序在代码级别兼容。快速套接字:快速套接字是在活动消息层之上的TCP套接字实现，下层的活动消息层提供了良好的性能。当穿越LAN边界的时候，协议转换为普通的TCP/IP。Genoa:Genoa通过在Linux内核中加入轻量级系统调用，定制带有快速中断路径NIC驱动程序，减

6、少不必要的数据拷贝，实现用户进程之间的流水化通信来对网络性能进行优化。6国内外研究现状(XenLoop，HPDC’08)NETFRONTDRIVERXENLOOPLAYERXENLOOPSOFTWAREBRIDGENETWORKLAYERTRANSPORTLAYERSOCKETLAYERAPPLICATIONSNETFRONTDRIVERXENLOOPLAYERXENLOOPSOFTWAREBRIDGENETWORKLAYERTRANSPORTLAYERSOCKETLAYERAPPLICATIONSG

7、UESTVM1FIFO1GUESTVM2INTERVMCHANNELEVENTCHANNELFIFO2ININOUTOUTDISCOVERYMODULENETBACKNETBACKDOM0SOFTWAREBRIDGEDOM0XENSTOREXENSTORE7XenLoop的优点与不足XenLoop有着很好的性能，在各种测试中，相对于以前的虚拟机之间netfront-netback通信，其性能提高了1.55到6.19个数量级。同时XenLoop对上层应用程序二进制兼容。XenLoop对虚拟机的迁移透明，

8、迁移不会破环两个虚拟机进程之间的正在进行的通信。XenLoop不需要对XenHypervisor或是客户机操作系统进行修改，它是以LinuxKernelModule的方式实现的。但是XenLoop只针对域间通信性能的提高，对于不同物理机上虚拟机之间通信的性能提高没有帮助。这就使得我们思考同时可以提高不同物理机上虚拟机通信效率的通信机制。8国内外研究现状(XWAY,VEE08)XWAY是一个用来做域间通信性能优化的项目。XWAY通过在应用层之下开辟高速通道