适合性能评价的虚拟机仿真程序

IBM 公司的 VM/370控制程序为扩充虚拟机环境除了模拟机器现有功能外还包括记时模拟。虚拟机仿真程序就是此控制程序的改进版本。用选择处理机和 I/O设备记时特性的方法,用户能够对广泛的370兼容系统的性能进行评价,这些系统比硬件样机更灵活和价格更低。提供验证数据表明,仿真程序是一个具有模拟开销低的精确性能预测程序。     

基于Alpha处理器的系统级仿真实现

以Alpha处理器作为实现平台,将系统仿真软件QEMU移植到Alpha上,使基于x86结构的Linux操作系统可以运行在系统虚拟机中,实现Alpha处理器与x86程序的兼容。对该虚拟机进行性能测试,通过统计代码膨胀率,找出制约虚拟机性能的指令类型,为虚拟机性能优化工作提供参考数据。     

370-XA扩充系统结构概述(续)

本文用对比的方式讨论了S/370通道结构扩充成370-XA通道子系统的必要性,介绍它们的重要特性及主要设备,并描述通道子系统的操作对I/O处理及系统性能的影响。 IBM大型机已发展成为支持大型的,配置复杂I/O设备的,功能很强的多处理机。与 S/360兼容的S/370 I/O结构已不能满足目前I/O设备及处理机的要求,为开发未来系统,设计了新的370-XA通道子系统,这是大型机中I/O结构的最大扩充。 改变结构的目的主要是为了提高大型系统的性能和构造新的I/O结构,以便充分发挥这种具有大容量主存、用微码控制代替硬件逻辑、由多台微处理机构成的紧密耦合式多处理机系统的优点,使I/O接口有较高的操作效率。这里考虑到了与S/370系统结构和虚存操作系统(MVS)的兼容,包括支持MVS/370对所有I/O控制器和设备无更改的连接,支持无修改地运行用户应用程序,这些在370-XA通道子系统结构中已基本上实现了。     

XEN网络I/O完全虚拟化机制的可扩展性研究

研究多虚拟机和多处理器结构对XEN虚拟机中网络I/O完全虚拟化机制可扩展性的影响。实验结果表明,当虚拟机数量不断增加或处理器数量超过限度时,网络性能会下降。该文分析了影响可扩展性的关键因素,即虚拟机调度机制和事件通道机制。     

一种新的Hypervisor逻辑域通道设计

UltraSparc T1/T2处理器采用硬件辅助的虚拟化技术,其平台固件Hypervisor实现了虚拟机管理的主要功能。逻辑域通道(Logical Domain Channel)是Hypervisor实现的支持虚拟机间以及虚拟机与Hypervisor间通信的一种机制,其实现简单,但缺乏足够的灵活性。同时,基于逻辑域通道的数据传输需要对传输数据进行拷贝,极大地影响了数据传输性能。本文介绍了一种新的逻辑域通道技术,采用基于描述符的直接数据传递方法,数据经过逻辑域通道时不需要拷贝,其长度也不受逻辑域通道缓冲区大小的限制,实现了虚拟机间灵活高效的数据传递。     

面向应用服务的虚拟机性能评估

为了获取在云平台下提供应用服务的虚拟机所表征出的特定负载特性（这种负载特性可以用来标识此应用服务的行为）,设计对现有虚拟机负载信息进行采集,达到了对虚拟机状态信息和负载信息有效获取;通过获取到的虚拟机系统信息,提出基于指定类型优化的性能评估算法,得出虚拟机的基本特征,对虚拟机性能负载进行量化。为虚拟机资源和物理机资源的充分使用提供解决思路。     

虚拟机中的通信机制的安全问题研究

自从1960年前后IBM成功推出VM/370,虚拟机的发展已经有了40多年的历史,尤其是最近几年VMware和Xen等针对X86架构的虚拟机产品的问世把对虚拟机的研究推到了工业界和研究界的前沿。人们在考虑虚拟机带来资源利用率提高的同时,也在关注着虚拟机的引入对计算机网络信息安全的影响。虚拟化能实现部分隔离功能,能增加系统的安全性。本文对完全硬件仿真虚拟机、半虚拟化虚拟机以及操作系统级虚拟机中的通讯机制的安全性进行分析,详细描述了目前的研究情况、存在的问题以及一些有针对性的优化方法。     

基于硬件虚拟化的虚拟机文件完整性监控

为保护虚拟机敏感文件的完整性,针对外部监控中基于指令监控方式性能消耗大、兼容性低和灵活性差等缺点,提出一种基于硬件虚拟化的文件完整性监控（OFM）系统。该系统以基于内核的虚拟机（KVM）作为虚拟机监视器,可动态实时地配置敏感文件访问监控策略;OFM可修改虚拟机系统调用表项以透明拦截文件操作相关系统调用,以监控策略为依据判定虚拟机进程操作文件的合法性,并对非法进程进行处理。在虚拟机中采用性能测试软件Unixbench进行仿真,其中OFM在文件监控方面优于基于指令的监控方式,且不影响虚拟机其他类型系统调用。实验结果表明,OFM可以有效地监控虚拟机文件的完整性,具有更好的兼容性、灵活性和更低的性能损耗。     

面向虚拟机的远程磁盘缓存

在虚拟机(virtual machine)系统中,随着虚拟机数量和应用程序需求的不断增长,内存容量已经成为应用程序性能的主要瓶颈。为了提升内存密集型和I/O密集型程序的页面交换性能,提出了虚拟机的远程磁盘缓存机制REMOCA,它允许运行在一台物理主机上的虚拟机将其他物理主机的内存作为其二级磁盘缓存。由于网络传输延迟远远小于磁盘访问,用网络传输代替磁盘访问就能够有效地降低虚拟机的平均磁盘访问延迟。REMOCA的目标就要尽可能地减少磁盘访问。REMOCA运行在虚拟机管理器中,其基本工作原理是截获并处理虚拟机的页面淘汰、磁盘访问等事件。REMOCA能够与现有的虚拟机内存管理机制(如气球技术、影子缓存)相结合,从而提供更加灵活的内存资源管理策略。实验数据表明,REMOCA能有效地降低页面抖动对虚拟机性能的影响,并在很大程度上提升虚拟机中I/O密集型应用的性能。     

IBM 3032通道与JDS 200系列机集中控制通道

<正> 当前,我国计算机研制的决策者面临的一个问题:我国自行研制的DJS 200系列机能否与IBM 360/370系统各档机器兼容?能否大量投产?有生命力么?最近我们在业余时间翻阅了“IBM 3032通道管理器和通道”,联想到过去学习的IBM 360/370系统输入/输出操     

半虚拟化I/O模型的KVM虚拟机域间通信优化方法

提出了一种半虚拟化网络模型来优化虚拟机域间通信的性能,通过共享内存建立通信通道来打破虚拟机之前的隔离屏障,减少在数据传输过程中的拷贝次数.基于内核虚拟机(kernel-based virtual machine,KVM)半虚拟化框架编程接口的实现方法可以简化设备I/O的模拟,减少特权指令模拟所需的根-非根模式的切换,提...     

虚拟化系统性能隔离量化评测研究

针对虚拟机用户服务水平保障问题,提出了一种基于性能隔离度的虚拟机调度方法。在实验测量的基础之上,定义了基于多类型负载宏观性能指标的虚拟机性能隔离度量化计算方法,并在实验中记录了性能隔离度与可监测的资源利用率及虚拟机数量的关系数据,关系数据分布显示了它们之间存在的线性趋势,因此通过回归分析及实验验证了它们之间的线性关系。基于该线性模型设计了隔离度感知调度算法,对虚拟机进行调度从而实现虚拟化系统性能的整体优化,仿真实验证明了该调度机制对多虚拟机调度的有效性。     

一种虚拟机监控器的时间片动态调整机制

在同一物理主机甚至同一CPU/core上,虚拟化技术使得多个虚拟机能够以公平共享物理资源的方式运行。然而,随着共享同一CPU/core的虚拟机数量的增多,每个虚拟机所经历的物理CPU/core访问延迟也在显著增加,造成异构型应用(运行过程中既有网络I/O需求,也有计算需求)在性能方面的负面影响。为解决上述问题,引入一种应用类型感知的虚拟机管理器时间片动态调整机制。该机制可以根据虚拟机中应用的类型动态调整虚拟机的时间片长度。实验结果表明,与Xen Credit调度机制相比,时间片动态调整机制可使异构型应用(Nginx Web服务器)具有更好的响应能力和吞吐能力。     

多核环境下虚拟机VCPU调度研究:问题与挑战

虚拟机VCPU调度策略和机制是影响虚拟机系统性能的关键因素.由于虚拟机系统改变了传统的软件栈结构,简单地将传统操作系统中所采用的调度策略和算法移植到虚拟机监视器层用于虚拟机VCPU的调度,会导致虚拟机系统性能的偏离甚至严重下降,虚拟机系统下层的物理处理器采用多核结构更增加了虚拟机VCPU调度的复杂性.详细介绍并分析了虚...     

IBM4341处理机的地址翻译

IBM4341处理机,为了使其能与IBM 370系列机向上兼容,并在性能上有所改进和提高,采用了二套控制微码对机器硬件的操作进行控制。一套是S/370微码,它使 IBM 4341处理机保留了S/370处理机的操作性能;另一套是ECPS/VSE微码,在它的控制下,IBM 4341处理机的性能得到了大大改善。在二套微码控制下,处理机操作的区别,在于对指令和通道所进行地址翻译方式的不同。     

操作系统VM370导引

VM370是管理物理计算机系统的一个系统控制程序,是美国 IBM 公司近几年来完成的一个虚拟机操作系统,当然比 OS360先进。它包括控制程序(CP)、会话监督系统(CMS)、远程 spooling 通信子系统(RSCS)和交互型问题控制系统(IPCS)四部分。VM370广泛应用于 IBM 系统的机器,如 IBM370系列、IBM4300系列等。算是一项较成熟的技术。     

修改客户操作系统优化KVM虚拟机的I/O性能

目前,运行在虚拟机上的客户操作系统(Guest OS)是面向物理机器开发的普通操作系统,其中存在不适应虚拟化环境的因素,影响虚拟机的I/O性能.作者通过测试发现了影响虚拟机I/O性能的一些问题,针对这些问题提出了优化方法:一方面,通过合并客户操作系统中连续的I/O指令,降低虚拟机的时钟中断频率,从而降低环境切换的开销;另一方面,消除客户操作系统中的冗余操作,包括在虚拟化环境下无效的函数、冗余的I/O调度以及虚拟网卡驱动对NAPI的支持,使虚拟机只执行必要的操作,从而提高系统的性能.     

IBM4300处理机的虚拟存贮器

IBM4300处理机是七九年推出的中小型系列机。是370系统的扩展,和370系统相容。它既可在370系统方式控制下运行,也可在370系统不具有的扩充的控制程序支持ECPS:虚拟存贮器扩充方式VSE下运行。VSE方式在OS/VSl,VM/370程序支持下不能使用。它提供了新的存贮器控制设备,即一级定址设备。其特点是:·单虚拟空间,最大为16777216字节·提供10条新的页面控制指令和处理机存贮器目录PSD。以内部地址翻译机构IAT代替了370系统的动态地址翻译DAT和通道     

自适应调整虚拟机权重参数的调度方法

在基于特权服务操作系统的虚拟机架构下客户操作系统需要借助特权服务操作系统来访问真实硬件,目前虚拟机调度算法的优化主要是侧重于I/O密集型虚拟机的研究,而忽视了CPU密集型虚拟机,更忽视了特权服务操作系统的I/O处理能力对虚拟机整体性能的影响.针对这些问题,提出了一种基于Credit算法的自适应调整虚拟机权重参数的优化调度方法,将特权服务操作系统的I/O处理能力作为虚拟机参数调整的一个重要参数,同时兼顾I/O密集型虚拟机和CPU密集型虚拟机对资源的需求.实验结果表明该方法能够及时根据当前的I/O请求数量和特权服务操作系统的处理能力合理调整虚拟机的权重参数,从而大大提高了客户操作系统CPU处理性能和硬件设备的访问性能.     

跨平台系统级虚拟机的访存优化

跨平台系统级虚拟机软件模拟访存操作效率低,严重影响了虚拟机的性能.为提高跨平台虚拟机访存效率,提出了一种使用宿主系统TLB硬件、加速跨平台系统级虚拟机访存地址转换的软硬件协同优化方法.该方法相对于软件访存模拟方法,有效利用了宿主系统的硬件资源,提高了跨平台系统级虚拟机执行访存操作效率.实验结果表明该方法将虚拟机系统的整体性能提高了近15%.提出的方法已实际应用在龙芯系统级跨平台虚拟机中.