SR-IOV技术在OpenStack云平台上的应用

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1、武汉邮电科学研究院硕士学位论文ＳＲ－ＩＯＶ技术在ＯｐｅｎＳｔａｃｋ云平台上的应用Ａ－ｏｎｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳＲＩＯＶＴｅｃｈｎｏｌｏｐｐｇｙＯｐｅｎＳｔａｃｋＣｌｏｕｄＰｌａｔｆｏｒｍ专业：通信与信息系统研究方向：互联网技术导师：张傲研究生：张驰学号：２０１４００６１二〇一＾年三月武汉邮电科学研究院硕士学位论文独创性声明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，除了文中特别加以标注的地方外，没有任何剽窃、抄袭、造假等违反学术道

2、德、学术规范的行为一，也没有侵犯任何其他人或组织的科研成果及专利。与我同工作的同志对本研宄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。如有任何侵权行为，本人愿意为此独立承担全部责任。ｉ作者签名：＾Ｈ签字曰期：？关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉邮电科学研究院（烽火科技集团）有关保留、使用学位论文的规定，本文知识产权归武汉邮电科学研究院所有，武汉邮电科学研究院有权保留送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。同意将本人的学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社

3、全文出版并收入《中国学位论文全文数据库》。□公开□保密一年□保密两年注：保密的学位论文在解密后遵守此协议（）、作者签名：签字曰期：办ｆ？；今导师签名：签字曰期：武汉邮电科学研究院硕士学位论文摘要随着云时代的来临，各种各样的云计算平台应运而生，例如亚马逊公司的AWS云平台以及微软公司的Azure云平台等。而围绕着开源的优势，OpenStack云平台在近几年得到了越来越多的个人开发者和各大企业的支持，成为当今最火的云平台之一。OpenStack云平台的目的在于简化云平台的部署过程，其组件之间交互式的架

4、构使得OpenStack云平台具有非常好的扩展性。与此同时，CPU虚拟化与内存虚拟化技术已日趋成熟，性能也已经达到了预期，但是I/O虚拟化技术却发展落后，远远没有达到业界要求。I/O虚拟化技术的不成熟极大地影响了虚拟机的整体性能，因此当前虚拟化技术的研究重点之一便是改进I/O虚拟化技术以提高物理I/O设备的虚拟化性能。SR-IOV（Single-RootI/OVirtualization，单根I/O虚拟化）技术是一种基于物理硬件的虚拟化解决方案，可以提高物理I/O设备的性能与可扩展性。SR-IOV技术允许在虚拟机之间高效

5、共享PCIe（PeripheralComponentInterconnectExpress，快速外设组件互连）设备，由于该技术是基于硬件实现的，可以使虚拟机获得与宿主机相似的I/O性能。在OpenStack云平台中，一台物理服务器上可能同时运行着十几台虚拟机，这对于物理服务器的I/O性能要求是非常高的。因此，I/O虚拟化技术的效率对于整个OpenStack云平台的网络性能提升都有着至关重要的作用。为了提高系统整体的网络性能，在OpenStack云平台中引入SR-IOV技术成为一种可选的方式。本论文选取OpenStack开

6、源云平台与SR-IOV技术作为研究课题，探索了SR-IOV技术在OpenStack云平台中的应用，主要内容可归纳如下：（1）研究了OpenStack云平台的架构，以及网络服务组件Neutron的原理。着重分析了Neutron组件在Vlan网络环境下的网络拓扑结构，并指出了OpenStack云平台中网络I/O性能的瓶颈所在；（2）研究了I/O虚拟化技术的几种常见方式，分析了SR-IOV技术的基本原理。提出OpenStack云平台与SR-IOV技术相结合的观点。同时，详细分析了OpenStack云平台在有无SR-IOV技术这

7、两种情况下，虚拟机进行数据通信的流量路径；（3）研究了SR-IOV技术在OpenStack云平台上的应用，并搭建了三节点的武汉邮电科学研究院硕士学位论文OpenStack环境用于测试实验。测试环境使用一台物理服务器作为OpenStack云平台的控制节点及网络节点，另外两台物理服务器则作为OpenStack云平台的计算节点。修改OpenStack云平台的部分配置文件，将SR-IOV技术运用到云平台中。通过对比实验测试SR-IOV技术对于OpenStack云平台上网络I/O性能的影响。最终对实验结果进行分析可知，在引入SR-

8、IOV技术后，OpenStack云平台中的计算节点I/O虚拟化性能提升了约50%。关键词：虚拟化；SR-IOV技术；I/O性能；云计算；OpenStack云平台武汉邮电科学研究院硕士学位论文AbstractWiththearrivalofthecloudera,avarietyofcloudcomputingplat