【摘 要】
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以Open vSwitch为代表的虚拟交换机,可以为虚拟机提供灵活的网络连接,广泛应用于软件定义网络和云计算环境中。虚拟交换机作为虚拟机接入网络的第一跳交换机,其性能对于工作
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以Open vSwitch为代表的虚拟交换机,可以为虚拟机提供灵活的网络连接,广泛应用于软件定义网络和云计算环境中。虚拟交换机作为虚拟机接入网络的第一跳交换机,其性能对于工作负载有重要影响。虚拟交换机的性能影响因素为:操作系统网络协议栈的开销和转发过程中流表匹配的开销。针对上述因素,现有研究已经充分进行了优化。但虚拟交换机的性能也受到硬件资源的影响和制约,例如NUMA架构、网络设备等。因此,如何令虚拟交换机合理利用硬件资源,达到其最优性能,成为一个值得研究的课题。针对主流的虚拟交换机不能动态适应硬件环境的问题,基于Open vSwitch的OVSDB配置数据库管理协议,结合NUMA架构信息、网络设备速率等多种硬件信息,设置了一个中心化控制器以实现自动化管理,设计并实现了一种适应硬件环境的Open vSwitch动态管理系统(OVS-DM)。针对多种速率网卡共存时,Open vSwitch网卡负载均衡机制不能充分利用高速率网卡问题,将网卡速率作为负载均衡的权重因素,并考虑到网络负载的特征,设计并实现了新的网卡负载均衡机制。此外,设计和实现了一种基于历史执行结果的反馈机制,对于可能出现的虚拟交换机出错的情况,使用最简单策略以避免错误进一步扩散,以增强OVS-DM的健壮性。测试结果表明,在使用netperf测试对于网络性能的优化效果时,在不同数据包大小的情况下,相较于原生Open vSwitch,OVS-DM获得18.1%至33.7%的网络吞吐量提升。在使用Apache Benchmark测试对于web服务器的优化效果时,在不同并发数的情况下,相较于原生Open vSwitch,OVS-DM将每秒处理请求数提升13.2%至19.1%。针对不同速率网络设备共存的情况,测试了本系统对于不同特征的网络负载的优化效果,对于指定类型的负载,相较于原生Open vSwitch,OVS-DM可以取得41.5%的吞吐量提升,并降低了18.2%的时延。
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