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虚拟化是构建敏捷、可扩展云计算的基础,云计算的蓬勃发展与广泛应用为虚拟化技术带来巨大的机遇与挑战。网络I/O虚拟化技术作为虚拟化技术的重要组成部分,以不同方式抽象基础物理网络的I/O资源,但现有的网络I/O虚拟化技术无法同时为虚拟机提供网络I/O高性能与灵活的网络带宽资源管理。通过分析SR-IOV方式虚拟机网络I/O路径、网络带宽动态调整机制、邮箱通信机制,发现SR-IOV方式虚拟机缺乏灵活的网络带宽资源管理,不足以应对各种应用的差异化网络带宽要求。针对限制虚拟功能VF的最大接收带宽问题,通过分析VF驱动接收数据包的NAPI流程,提出使用令牌桶过滤器算法限制VF的最大接收带宽,并提供一个动态调整的用户接口,有效地增强VF接收方向的带宽隔离性。针对VF与虚拟机分配关系固定,支持的虚拟机数量有限问题,提出构建宿主机层次的VF资源池,并为每个VF设置最大发送带宽与最大接收带宽。向虚拟机添加激活备份模式的绑定驱动,每台虚拟机初始分配有半虚拟化网卡,通过热插拔机制将VF提供到带宽需求程度高的虚拟机,提升整体虚拟机的聚合网络带宽。针对网络流量探测与分析软件缺乏有效手段,获得SR-IOV方式虚拟机网络流量信息问题,提出通过宿主机与虚拟机的串行通道,采样虚拟机的网络流量信息,实时判断虚拟机的带宽需求程度,为网络带宽分配提供依据。针对SR-IOV环境下虚拟机网络带宽静态设置导致的带宽资源浪费问题,基于VF与Open vSwitch的带宽动态调整机制,在调整虚拟机与带宽资源的映射方面,提出VF在不同虚拟机之间动态分配的策略。在调整不同带宽资源的份额方面,提出抢占式带宽动态分配的策略,有效地减少网络流量文件的传输时间。测试结果表明:与SR-IOV PCI Passthrough方式、半虚拟化方式、SR-IOV Macvtap Passthrough方式相比,混合方式的虚拟机聚合带宽分别减少2.4%、增加56.8%、增加16.9%.混合方式的宿主机CPU占用率分别增加0.44%、减少9.78%、减少17.83%.与静态设置虚拟机网络带宽相比,动态调整策略将文件传输时间减少10%~15%。