万方数据修改客户操作系统优化KVM虚拟机的I／O性能张彬彬"汪小林”杨亮”赖荣凤”王振林约罗英伟”李晓明¨ModifyingI／O引KVM计算学报GuestOSOptimizeVirtualizationinWANG虚拟机的I／O性能至今没有得到较好的解决．KVM虚拟机(Kernel—basedMachine)使用软件模拟的方式实现I／0设备的虚拟化，其实现方式是由内核中的KVM模块截获客户操作系统中的I／O请求，交给运行在宿主操作系统(HostOS)上的QEMU，QEMU将这些请求转换为对宿主操作系统的系统调用，通过宿主操作系统的设备驱动访第33卷第12期机JOURNALCOMPUTERS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toYing-Weil’LIXiao-Min91’performance，findVMI／o目i／ovirtualization；KVM；performance2010年12月CHINESE0F"(北京大学计算机科学技术系北京2’(密西根理工大学计算机科学系霍顿美国)摘要目前，运行在虚拟机上的客户操作系统(GuestOS)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／0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．关键词I／0虚拟化；KVM；性能测试；优化中图法分类号TP319DOI号：10．3724／SP．J．1016．2010．02312ZHANGBin—Binl’Xiao—Linl’YANGLian91’LAIRong—Fen91’Zhen—Lin2’LU0Science，MichiganAbstractTheresomeoperationscausingtheperformancedegradation．ForitisgeneralOS，whichorientedphysicalmachines，directlyrunningvirtualmachineOS．Thisevaluatesthat0Sshouldbeadaptedenvironmentforbetterperformance，andoptimizations．First，reduceExitsbymergingsuccessiveinstructionsanddecreasingfrequencyoftimerinterrupt；Second，removesredundantfromOS，includingationsuselessenvironment。theschedulerwhoseresultswillrescheduledHost0S，andNAPINICdriver．Keywordsevaluation；optimizationVirtual收稿日期：2010-08-22．本课题得到国家“九七三”重点基础研究发展规划项目基金(2007CB310900)、国家自然科学基金(90718028，60873052)、国家“八六三”高技术研究发展计划项目基金(2008AAOIZll2)和教育部一英特尔信息技术专项科研基金(MOE—Intel一10—06)资助．张彬彬，女，1982年生，博士研究生，主要研究方向为系统虚拟化．汪小林(通信作者)，男，1972年生，博士．副教授．主要研究方向为系统虚拟化、地理信息系统．E-mail：wxl@pku．edu．cn．杨亮，男，1986年生，硕士研究生，主要研究方向为系统虚拟化．赖荣凤，男，1984年生，硕士研究生，主要研究方向为系统虚拟化．王振林，男，1970年生．博士，副教授，主要研究方向为体系结构、编译、系统虚拟化．罗英伟，男，1971年生，博士，教授，主要研究领域为系统虚拟化、地理信息系统．李晓明，男，1957年生，博士，教授，主要研究领域为分布式系统、并行计算、互联网信息体系结构等．V01．33No．12Dec．2010100871)”(DepartmentComputerUniversity，BeijingUniversity，Houghton，USA)paperproposesoper—supportScienceTechnology，PekingTechnologicalareonas万方数据KVM虚拟化性能测试问物理硬件，实现对I／0设备的虚拟化．该方法依赖QEMU对设备的模拟，因此实现简洁，但是由于I／0处理流程中涉及多个环境，切换较多，其I／O性能很不理想．虽然K