文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
虚拟计算环境中CPU开销的测量系统
姓名:童冠
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:金海
2011-01-24
华中科技大学硕士学位论文
摘要
近年来计算系统虚拟化作为一种功能强大而且方便的技术得到了广泛的应用,
它使得物理计算资源不再由单一的操作系统来独享,而是由多个VM共享使用,这一
改变,引入了不可忽略的用于管理的CPU开销。在目前众多的针对虚拟化性能开销
的研究中,都是从某一应用性能下降的角度去衡量虚拟化性能的开销,而没有直接
地去研究虚拟计算环境中用于管理的CPU开销。如何界定和测量CPU开销、CPU开销
存在哪些影响因子,以及这些影响因子与CPU开销之间存在怎样的关系,是在研究
虚拟机开销过程中亟待解决的问题。
基于这一目的,虚拟计算环境中的开销系统提出了虚拟计算环境中
开销的界定原则,即虚拟计算环境中的开销是由于虚拟化技术的引入所带来的
不同于传统系统的不可避免的开销。针对这一界定原则,指出了虚拟计算环境
中开销的两个测量指标,即虚拟机之间进行调度时产生的性能开销和由特
权域代理执行某些特权指令产生的额外开销。通过插入事件触发代码,获
取到每次执行调度操作和代理特权操作消耗的时间片以及两类操作的总次数,
并使用和作为数据传输引擎实现了虚拟机内和虚拟机监控器内
的数据采集机制,从而准确地获取各个虚拟机的使用情况以及开销。系统
通过自动对齐与解析模型,将采集自客户虚拟机内和虚拟机监控器内的数据按照统
一的格式进行数据处理,动态地反映出虚拟计算环境中物理和虚拟的使用
情况以及映射关系,得出虚拟计算环境中的开销;为了更好地研究不同影响因
子对这一开销的影响, 测试控制平台能够按照统一模板同时启动指定数量的虚
拟机,并在其上部署指定类型的负载,进行开销的测量,从而为虚拟机数量以
及虚拟机负载类型这两类影响因子的研究提供支持。
通过对不同数量的虚拟机上运行空负载、计算密集型负载、IO 密集型负载,
VOMS 系统测试结果指出了随着虚拟机数量的增长虚拟计算环境中开销将呈现
出指数级的增长;在同样的情况下,计算密集型的应用产生的开销更大;当虚
拟机数量达到个,且在虚拟机上均执行计算密集型负载时,开销占到了所有计算
资源的。这一规律揭示了如何在资源利用率和有效资源之间进行调配和权衡。
关键词: 虚拟化,虚拟化性能,计算资源,CPU 开销测量

I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
In recent years, computing systems virtualization as a powerful and convenient
technique has been widely used. In the virtualization system, the puting
resources are no longer monopolized by a single operating system, but are shared by
multiple virtual machines. Because of that, the virtualization introduces some CPU
overhead which can’t be ignored of the system itself. After the announcement of the
concept of the CPU overhead in virtualization system, a series of e out. First
of all, how to define the overhead and divide it from the normal utilization of CPU slice.
The second question is how about the relationship between the overhead and the count of
VMs, and the third one is how the different types of workload on the VMs would affect
the overhead.
Based on the purpose, we propose the principle to define the CPU overhead in the
virtualization environment: the CPU overhead