虛擬計算環(huán)境中CPU開銷的測量系統(tǒng).pdf

1、近年來計算系統(tǒng)虛擬化作為一種功能強大而且方便的技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，它使得物理計算資源不再由單一的操作系統(tǒng)來獨享，而是由多個VM共享使用，這一改變，引入了不可忽略的用于管理的CPU開銷。在目前眾多的針對虛擬化性能開銷的研究中，都是從某一應(yīng)用性能下降的角度去衡量虛擬化性能的開銷，而沒有直接地去研究虛擬計算環(huán)境中用于管理的CPU開銷。如何界定和測量CPU開銷、CPU開銷存在哪些影響因子，以及這些影響因子與CPU開銷之間存在怎樣的關(guān)系，是在研

2、究虛擬機開銷過程中亟待解決的問題。
　　 基于這一目的，虛擬計算環(huán)境中的CPU 開銷系統(tǒng)VOMS 提出了虛擬計算環(huán)境中CPU開銷的界定原則，即虛擬計算環(huán)境中的CPU 開銷是由于虛擬化技術(shù)的引入所帶來的不同于傳統(tǒng)系統(tǒng)的不可避免的CPU 開銷。針對這一界定原則，指出了虛擬計算環(huán)境中CPU 開銷的兩個測量指標，即虛擬機之間進行調(diào)度時產(chǎn)生的CPU 性能開銷和由特權(quán)域代理執(zhí)行某些特權(quán)指令產(chǎn)生的額外CPU 開銷。VOMS 通過插入事件觸發(fā)代

3、碼，獲取到Xen 每次執(zhí)行調(diào)度操作和代理特權(quán)操作消耗的時間片以及兩類操作的總次數(shù)，并使用Xentrace和Xenrelay 作為數(shù)據(jù)傳輸引擎實現(xiàn)了虛擬機內(nèi)和虛擬機監(jiān)控器內(nèi)的數(shù)據(jù)采集機制，從而準確地獲取各個虛擬機的CPU 使用情況以及CPU 開銷。系統(tǒng)通過自動對齊與解析模型，將采集自客戶虛擬機內(nèi)和虛擬機監(jiān)控器內(nèi)的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的格式進行數(shù)據(jù)處理，動態(tài)地反映出虛擬計算環(huán)境中物理CPU和虛擬CPU的使用情況以及映射關(guān)系，得出虛擬計算環(huán)境中CPU

4、的開銷；為了更好地研究不同影響因子對這一開銷的影響，VOMS 測試控制平臺能夠按照統(tǒng)一模板同時啟動指定數(shù)量的虛擬機，并在其上部署指定類型的負載，進行CPU 開銷的測量，從而為虛擬機數(shù)量以及虛擬機負載類型這兩類影響因子的研究提供支持。
　　 通過對不同數(shù)量的虛擬機上運行空負載、計算密集型負載、IO 密集型負載，VOMS 系統(tǒng)測試結(jié)果指出了隨著虛擬機數(shù)量的增長虛擬計算環(huán)境中CPU 開銷將呈現(xiàn)出指數(shù)級的增長；在同樣的情況下，計算密集型