半虚拟化框架Virtio的网络请求性能优化

摘要 云计算服务模式中的平台即服务PaaS (Platform as a service)本质上是物理资源的虚拟化，是构建云计算数据中心的基础.虚拟化通常在硬件和应用中增加虚拟层，对云服务的系统性能(比如数据吞吐量、延时和每秒处理事务数）有直接影响.在常用的虚拟化平台KVM中，半虚拟化框架Virtio的网络请求处理过程占用CPU资源最多的场景是I/O请求数据转换时超级调用(hypercall)导致的系统切换，造成性能瓶颈.针对这一问题，提出一种双端聚合方法TAM(Twoend Aggregation Method)来降低虚拟层对云服务系统性能的影响.TAM方法以Virtio网络模块virtionet为基础，首先将通过virtionet前端模块的请求聚合，然后传入共享通道， virtionet后端将共享通道Virtqueue队列描述符列表中的可用请求逐一取出，分别处理后统一通知前端，通过双端聚合，将多次超级调用的开销减为一次，降低CPU开销，从而提升系统性能.使用Netperf、Ping进行实验，测试表明：使用双端聚合优化方法TAM的Virtio网络模型，其数据吞吐量和每秒处理事务数相比只聚合前端的AHC方法分别提高5.76%和4.3%，延时减少46.2%