[發(fā)明專利]一種虛擬化環(huán)境中共存應(yīng)用I/O性能干擾的分析方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410160163.6
• 申請(qǐng)日: 2014-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN103955422B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉歡;宋瑩;孫毓忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06F11/34
• 分類號(hào): G06F11/34
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 祁建國,李巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬化環(huán)境中，虛擬機(jī)的應(yīng)用共存分析，尤其涉及分析和計(jì)算共存所造成的I/O性能干擾。

背景技術(shù)

虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，使得一個(gè)物理機(jī)上可以共存多臺(tái)虛擬機(jī)（VM），通過虛擬機(jī)監(jiān)控器（VMM）對(duì)共享物理資源以及虛擬機(jī)進(jìn)行管理。虛擬化技術(shù)提供了更好的應(yīng)用共存的能力，虛擬機(jī)可以在隔離的環(huán)境中運(yùn)行不同的應(yīng)用，提高了服務(wù)器的資源利用率。

但是，盡管虛擬機(jī)監(jiān)控器為虛擬機(jī)提供了很多層次的隔離，共存在同一臺(tái)物理機(jī)上的虛擬機(jī)仍然會(huì)相互干擾，尤其是對(duì)于資源請(qǐng)求密集型的負(fù)載。每個(gè)虛擬機(jī)被分配到物理機(jī)資源的一部分，并請(qǐng)求虛擬機(jī)監(jiān)控器的協(xié)作來完成任務(wù)，例如磁盤或者網(wǎng)絡(luò)I/O請(qǐng)求.當(dāng)多個(gè)虛擬機(jī)請(qǐng)求同一個(gè)硬件資源時(shí)，就可能在物力資源層面或者虛擬機(jī)監(jiān)控器層面產(chǎn)生瓶頸，造成性能的下降。共存應(yīng)用性能干擾的分析對(duì)提高虛擬化環(huán)境中的資源利用率是十分重要的，同時(shí)也是虛擬化技術(shù)中的研究熱點(diǎn)和挑戰(zhàn)。

名稱為“2012Third?International?Conference?on?Networking?and?Computing”的會(huì)議中公開了一篇名稱為：“Evluation?of?Performance?Degradation?in?HPC?Applications?with?VM?Consolidation”的文獻(xiàn)，作者：Yuya?Hashimoto,Kento?Aida，其中公開了通過運(yùn)行基準(zhǔn)測試程序，監(jiān)控物理機(jī)的性能指標(biāo)，包括CPU利用率，內(nèi)存利用率，磁盤利用率等，分析了運(yùn)行不同類型應(yīng)用的虛擬機(jī)之間的干擾.但是其方法粒度較粗，只對(duì)整個(gè)物理機(jī)的性能指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控和分析，不能準(zhǔn)確分析出在某一種資源上，虛擬機(jī)之間產(chǎn)生的干擾。

名稱為“2010IEEE3rd?International?Conference?on?Cloud?Computing”的會(huì)議中公開了一篇名稱為：“Understanding?Performance?Interference?of?I/O?Workload?in?Virtualized?Cloud?Environments”的文獻(xiàn)，作者：Xing?Pu,Ling?Liu,Yiduo?Mei,Sankaran?Sivathanu,Younggun?Koh,Calton?Pu，其中提供了一種分析虛擬化環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)I/O性能干擾的方法，通過比較虛擬機(jī)獨(dú)占情景和共存情景下，隨著I/O請(qǐng)求大小的變化，物理機(jī)和虛擬機(jī)中的cpu利用率、虛擬機(jī)中的I/O請(qǐng)求數(shù)量和完成效率、以及VMM中的切換次數(shù)和事件數(shù)變化來分析出影響I/O性能的關(guān)鍵因素。但該方法僅僅是通過比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，找到影響I/O性能的關(guān)鍵因素，并沒有提供一種量化虛擬機(jī)受到干擾的方法，并且，該方法并沒有具體到分析每個(gè)I/O請(qǐng)求的等待時(shí)間，而來自某個(gè)虛擬機(jī)的I/O請(qǐng)求的等待時(shí)間的延長，是該虛擬機(jī)I/O性能受到干擾的直接體現(xiàn)。

名稱為：“2013IEEE4th,International?Conference?on?Cloud?Computing?Technology?and?Science”的會(huì)議中公開了一篇名稱為：“Understanding?the?Effects?of?Hypervisor?I/O?Scheduling?for?Virtual?Machine?Performance?Interfernce”的文獻(xiàn)，作者：Ziye?Yang,Haifeng?Fang,Yingjun?Wu,Chunqi?Li,Bin?Zhao,H.Howie?Huang,其中設(shè)計(jì)了一個(gè)分析虛擬機(jī)hypervisor的I/O調(diào)度特性的框架，通過分析hypervisor對(duì)I/O請(qǐng)求的調(diào)度過程，來分析虛擬機(jī)直接的干擾。但是該框架要求在虛擬機(jī)內(nèi)部運(yùn)行監(jiān)控模塊，但是這樣對(duì)影響虛擬機(jī)的性能造成影響，從而使分析結(jié)果產(chǎn)生偏差。對(duì)虛擬機(jī)I/O性能干擾的分析，不應(yīng)該影響虛擬機(jī)原始的運(yùn)行狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種虛擬化環(huán)境中共存應(yīng)用I/O性能干擾分析方法及其系統(tǒng)，，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的無法全面分析虛擬機(jī)I/O性能干擾水平，并無法將干擾水平進(jìn)行量化的問題。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種虛擬化環(huán)境中共存應(yīng)用I/O性能干擾分析方法，其特征在于，包括：

性能監(jiān)控步驟：通過對(duì)系統(tǒng)中上下文切換事件進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，并收集所述事件信息和I/O操作請(qǐng)求信息；

性能干擾分析步驟：統(tǒng)計(jì)得出所述事件信息統(tǒng)計(jì)值，并根據(jù)所述I/O操作請(qǐng)求信息，統(tǒng)計(jì)得出各個(gè)虛擬機(jī)的I/O操作的平均服務(wù)率，根據(jù)所述事件信息統(tǒng)計(jì)值和所述I/O操作的平均服務(wù)率，得出共存應(yīng)用的I/O性能的干擾水平。