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受到云计算技术快速发展的驱动,虚拟化环境在数据中心中变得越来越普遍,应用的也越来越广泛。数据中心中虚拟机上运行的很多应用都会有大量的通信请求,因此对虚拟机之间的通信效率提出了很高的要求。尽管有一些研究人员提出了针对虚拟化技术的形形色色的优化措施和加速方案,但是由于I/O虚拟化机制的实现非常复杂,I/O虚拟化的性能仍然不能达到使用者的要求,尤其是网络I/O的性能。因此,针对虚拟化技术在网络I/O部分的研究一直是该领域里的一个热门话题。之前有许多研究者关注改善同一台物理机器上运行的不同虚拟机之间的通信效率,但是需要注意的是研究在不同物理机器上运行的虚拟机之间的通信效率同样非常重要且必要。然而针对跨节点的虚拟机通信机制的研究是非常少甚至没有的。
另一方面,针对现代数据中心,很多新兴的紧耦合互联技术被提出作为其互联方案。与传统的互联方法相比较,新兴技术的性能和效率都体现出极大的优势;但是传统的方法(如以太网和InfiniBand)在可扩展性方面更加优秀。事实上,这样的两类互联技术不是互斥的;正相反,二者可以同时存在于数据中心当中。紧耦合的互联技术用于连接邻近的服务器,而这些紧耦合的服务器(超级节点)又作为一个整体通过传统互联方法与其他的超级节点连接在一起。这种具有混合互联结构的数据中心是未来数据中心发展的一个重要趋势。
综合以上两方面的考虑,本文对数据中心中跨结点的虚拟机通信机制进行了详细的研究,分析了影响网络性能的瓶颈。针对这些问题,设计提出了可行的加速机制,该通信加速机制具有透明性、高效性、灵活性和可移植性等特点。搭建了相应的软硬件平台对所设计的跨节点虚拟机通信加速机制进行了验证与评测。实验结果表明,这样的通信加速机制不仅在基本性能(带宽、延迟)上得到了很到的提高,而且能够提供很更加良好的网络服务。除此之外,虽然该加速机制是在本文所搭建的软硬件平台上所实现,但是它并不局限于该平台,可以很方便的移植到类似的软硬件平台上。因此,把这种跨界点虚拟机通信加速机制应用于未来的数据中心拥有非常良好的前景。