虚拟化环境下的多核能耗与性能平衡机制研究

作     者：蒋瑶瑶 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：管海兵

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：虚拟化 虚拟机映射 物理机调频 能耗 

摘      要：随着需求的迅速增长,“云几乎渗透到社会的各个领域,支撑着越来越多的功能,其规模也越来越大。随着云计算时代的到来和虚拟化技术的发展,数据中心主要是采用虚拟化技术来满足用户的需求并且动态分配计算资源给用户。因此,在虚拟化下的能耗性能平衡研究是一个重要的研究方向。在传统的虚拟CPU映射中,由于虚拟CPU中运行的应用类型是未知的,因此在传统的调度中,并未考虑虚拟CPU的具体类型对于系统的能耗性能平衡造成的影响,使得虚拟化下的系统能耗与性能有着很明显的提升空间。虚拟化技术在云计算与数据中心中广泛应用,给传统的能耗管理带来了新的挑战。本课题首先对虚拟化技术进行了一个全面的介绍,然后我们对KVM和Linux上现有的虚拟机映射和物理机调频方法进行了简单的介绍和分析,通过验证实验分析了负载均衡和资源冲突对于能耗与性能平衡的影响。再基于这些分析提出了根据不同的特征值将虚拟机分为CPU密集型、Memory密集型和网络I/O密集型三种类型,并分别通过实验研究三种特征类型的虚拟机在各种虚拟机映射算法以及调频方法下的性能表现,根据实验的结果进行简单的数学建模,并设计了一种基于KVM平台的在多核上的映射VCPU算法,并设计了一种启发式的自动调频策略。最后我们通过在KVM平台上进行相关一系列实验,实验结果证明我们设计的虚拟机映射方法和物理机调频方式能够有效降低能耗,同时不影响其系统性能,使得系统的EDP表现更佳。