KVM虚拟化网络IO的优化与实现

bb20920d · 发表于 2022-4-14 09:05:10

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雅宝题库解析：
由于虚拟化技术的不断发展，虚拟化技术越来越多地应用于工作环境中。在当前阶段，虚拟机网络IO 是影响虚拟化性能的一个重要因素，网络IO 性能优化是提升虚拟机网络性能的关键。作为现行的有效提升虚拟化IO 性能的手段，半虚拟化IO 越来越多地被不同的虚拟化平台采用。但是，小数据包在半虚拟化在网络IO 方面的应用效果依然不够理想。随着处理器多核化，提升多核下的虚拟机网络IO 性能提出了新的挑战。本文基于内核虚拟机(Kernel-based Virtual Machine, KVM)，研究如何进一步提升小数据包在半虚拟化模式下虚拟机网络IO 的吞吐量，及多核、高负载下虚拟化网络IO 的吞吐量。本论文主要的工作和贡献包括：1. 对KVM 的总体结构进行了详细分析，得到虚拟机网络IO 处理机制，对KVM的半虚拟化网络IO 过程进行了详细分析，得到网络数据包在传输过程中的处理过程。2. 对KVM 的半虚拟化网络IO 机制进行了详细分析，抽象出半虚拟化网络IO 的生产者-消费者模型, 并在此模型的基础上对KVM 半虚拟化网络IO 的性能瓶颈进行了详细分析，定位了小数据包的性能瓶颈，并有针对性的提出了通知机制优化方法，该方法通过修改virtio 通知机制，有效的减少了虚拟机的退出次数，提升了KVM 半虚拟化网络IO 的性能。3. 针对多核环境下多个进程同时发送数据包可能存在队列竞争的题目，设计实验进行了验证，并有针对性的提出了多队列优化方法，该方法通过对客户机的virtio-net虚拟网卡、宿主机的vhost-net 进行并行化，使KVM 半虚拟化网络IO 能够支持同时使用多个队列进行数据传输。针对本文所提出的优化方法，对优化后的系统进行功能测试和性能测试，测试结果表明优化后的小数据包吞吐量明显提升；在多核环境下，虚拟机网络IO 吞吐量明显提升。

KVM虚拟化网络IO的优化与实现

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