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基于硬件计数器虚拟化的多虚拟机性能评测研究

作　者: 蒋海鸥
导　师: 袁平鹏
学　校: 华中科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 虚拟机硬件计数器虚拟化性能评测
分类号: TP302
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
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内容摘要

虚拟化技术的广泛应用引发了对虚拟化环境下性能分析工具的需求。如不同虚拟机里的用户需了解运行在该虚拟机的程序的性能问题,以便优化程序性能及运行环境配置。这都需要对程序的性能进行分析,一种性能分析方法是基于硬件计数器技术。它需要在程序执行过程中,对相应的CPU事件进行统计来分析程序性能。由于硬件计数器是一种专用的寄存器,每个CPU上的硬件计数器数量有限。因此,对于基于硬件计数器的性能分析工具,一次能同时分析的CPU事件有限。如目前Xen虚拟环境下的Xenoprof工具,它能让多个虚拟机同时分析相同的CPU事件,但不能在不同的虚拟机里同时分析不同的事件。因此,不能满足虚拟环境下多用户在不同虚拟机同时使用的需要。基于以上提出的问题,可以使用一种基于硬件计数器虚拟化技术的多虚拟机性能评测方法,从而能让不同的虚拟机同时分析不同的CPU事件,并且各个虚拟机之间互不影响。对硬件计数器虚拟化来实现各个虚拟机对硬件计数器的分时复用,从而能让多个虚拟机同时独立地评测不同的事件;为了降低开销对性能分析精度的影响,将对硬件计数器的读写操作放入VMM(虚拟机管理器)的时间片。同时,在Xen VMM层次通过采样机制来获取CPU事件的采样信息,并将这些信息分发到与各个虚拟机对应的缓冲区,最后再交给虚拟机用户层的分析工具进行分析处理,从而得到相应的分析结果及详细的性能信息。这样,多个虚拟机里的用户就能同时评测不同的CPU事件,并感觉不到其它用户的存在,从而为虚拟环境下的程序分析提供较大的便利。从测试结果可以看出,该系统在功能上能较好地满足需求,能让多个虚拟机同时独立、互不影响地评测不同的CPU事件;同时,在性能上也取得了较好的效果,将该系统的测试结果同Xenoprof在同等条件下的测试结果对比,两者得到的性能数据基本相当。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
  1.3 课题背景与研究内容  13-15
  1.4 文章框架结构  15-16
2 多虚拟机性能评测系统设计  16-27
  2.1 系统分析和流程分析  16-18
  2.2 体系结构和处理流程  18-25
  2.3 关键问题与难点分析  25-26
  2.4 小结  26-27
3 系统的关键技术及实现  27-49
  3.1 VCPU 调度分析  27-33
  3.2 硬件计数器虚拟化  33-39
  3.3 多虚拟机性能分析的通信机制  39-42
  3.4 内核层采样机制  42-45
  3.5 用户分析程序  45-47
  3.6 保证性能分析的精度  47-48
  3.7 小结  48-49
4 系统测试与结果分析  49-59
  4.1 测试环境  49
  4.2 系统测试  49-58
  4.3 小结  58-59
5 总结及展望  59-61
致谢  61-63
参考文献  63-67
附录1 攻读学位期间参加的主要科研项目  67
附录2 攻读学位期间申请的国家发明专利目录  67

基于硬件计数器虚拟化的多虚拟机性能评测研究

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