宋 聿,蒋烈辉,董卫宇,陈慧超

(解放军信息工程大学数学工程与先进计算国家重点实验室,郑州450001)

一种独立式I/O虚拟化方法研究

宋 聿,蒋烈辉,董卫宇,陈慧超

(解放军信息工程大学数学工程与先进计算国家重点实验室,郑州450001)

当前虚拟化系统中的设备仿真过程与I/O指令串行执行,无法发挥真实体系结构中直接存储器访问、异步I/O等加速I/O访问技术的性能优势,致使虚拟平台I/O性能与真实I/O性能存在一定差距。针对该问题,提出一种独立式I/O虚拟化方法,通过将I/O仿真活动(如磁盘读写)分离成一个独立的进程,虚拟机监控器(VMM)只保留相应的接口,达到将VMM与I/O设备分离实现仿真与指令并行化执行的目的,并基于QEMU平台实现该方法。实验结果表明,采用该方法后的QEMU I/O读写性能优于原有I/O子系统。由于I/O指令不必再等待I/O仿真的结束,因此在提高CPU指令执行速度的同时,能够有效提高4.9%的磁盘读取速度及9.2%的VGA测试基准软件Viewpref得分。

I/O虚拟化;设备仿真;虚拟机监控器;异步I/O;直接存储器访问

1 概述

随着我国制造水平的提高,我国已可以自主设计一些非X86指令集的处理器,但相应软件资源却很少,因此,跨平台的虚拟化作为一种软件移植技术,可以提供大量软件资源,逐渐变得更有研究意义。虚拟化技术发展至今,已经出现很多成熟的虚拟化平台,如VMware,QEMU(Quick Emulator)和Xen等。其中,QEMU和Xen因其开源、整机仿真等特性,已成为研究虚拟化技术的主流的2种虚拟化平台。在以上2种系统虚拟化系统中,I/O虚拟化作为系统虚拟化的一个模块,因其异构性强,难于进行多虚拟机共享,内部状态不易控制和掌握等特点,成为虚拟化技术的一个技术难点。……