共享cpu的虚拟机io性能优化研究

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1、共享CPU的虚拟机I/O性能优化研究作者姓名刘飞腾导师姓名、职称权义宁副教授一级学科计算机科学与技术二级学科计算机系统结构申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1203121558分类TN82号TP393密级公开西安电子科技大学硕士学位论文共享CPU的虚拟机I/O性能优化研究作者姓名：刘飞腾一级学科：计算机科学与技术二级学科：计算机系统结构学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：权义宁副教授提交日期：2014年12月ResearchonI/OPerformanceOptimizationinCPUSharedV

2、irtualMachinesAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinComputerScienceandTechnologyByLiuFeitengSupervisor:Prof.QuanYiningDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以

3、标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印

4、、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着云计算的迅速发展，云计算中的虚拟化技术得到越来越多的研究。在传统环境中，CPU作为物理设备是被操作系统独享的，而在虚拟化环境中，为了减少设备开销，通常是被多个虚拟机共享的，这是虚拟化中的一种常见现象。随着共享物理CPU的虚拟机数量的增加，CPU运行队列中排队的任务也越来越多，每个任务平均等待CPU的时间也随之增加。Xen作为业界广泛使用的虚拟化技术，其

5、默认的调度器是信用值调度器，对于虚拟机调度器来说，任务类型是无法知晓的，因而I/O密集型任务和CPU密集型任务被同等对待。对于I/O密集型任务，长时间的等待时延，会导致在共享CPU的虚拟机系统中I/O性能的严重下降。本文针对共享CPU虚拟机系统中I/O密集型任务的性能问题，设计了加速核的模型，从物理CPU核中选取一部分作为加速核，为其分配短小的时间片专门处理I/O密集型的任务。该模型主要分为两个模块，在虚拟机监视器模块中为每个虚拟机分配一个虚拟加速CPU，保证系统负载均衡，同时设计了新的信用值分配算法，保证每个虚拟机都能获得足够的CPU资源；在

6、虚拟机操作系统模块中修改了进程调度规则，增加了I/O缓冲区大小，减少上下文切换频率，降低丢包率，同时设计了针对TCP数据包的ACK生成算法，避免无法生成ACK对I/O性能的影响。基于上述方法，在Xen中实现了加速核模型，实验证明，该模型可以有效提高共享CPU的虚拟机I/O性能。关键词：虚拟化，I/O性能，信用值，加速核论文类型：基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcloudcomputing,moreandmorepeoplebegantostudythe

7、virtualizationtechnologyincloudcomputing.Inthetraditionalenvironment,CPUisexclusivephysicaldeviceoftheoperatingsystem,whileinthevirtualenvironment,asacommonphenomenon,itissharedbymultiplevirtualmachinesinordertoreducethecostofequipments.Withtheincreaseofthenumberofvirtualmac

8、hinessharingonephysicalCPU,therearemoreandmoretasksintheCPUrunqueue,whichle