半虚拟化框架Virtio下的实时网络I/O请求门控机制

作者：申浩希; 牛保宁

来源：计算机科学, 2021, 1-12.

• 响应时间
• 服务等级目标
• 网络I/O请求
• 门控机制
• Virtio
• 优先级

响应时间是服务等级目标SLO（Service Level Objective）的一个重要性能指标，与资源的使用量有关。资源充足可以保证请求的正常执行，响应时间短；资源不足，请求需等待资源，响应时间长。在云计算虚拟化环境下，控制资源的访问既有对于整体资源的控制，也有对CPU、网络带宽等单个资源的控制，但是目前很少有通过对网络I/O请求的直接控制来保证响应时间。虚拟化技术为了获得更好的性能，大多采用半虚拟化框架Virtio。网络I/O请求通过Virtio共享通道进行传输，使得在Virtio设立网络I/O请求的门控机制成为可能。文中利用双端聚合方法TAM（Two-end Aggregation Method），提出实时网络I/O请求门控机制GMRNR（Gating Mechanism for Real-time Network I/O Requests），通过控制网络I/O请求经过Virtio的时刻，保证各类请求的响应时间。GMRNR设立在Virtio前端virtio-net模块中，将请求按照其响应时间指标分级，采用计时器和聚合队列长度来控制不同级别请求经过Virtio的时刻和聚合频率，保证请求的响应时间。实验测试表明：GMRNR能够区分网络I/O请求优先级，在资源充足时，使得不同等级的网络I/O请求在各自要求时间内完成；在资源不充足时能优先保证高优先级的网络I/O请求的响应时间。同时，GMRNR具有好的资源利用效率。

• 单位
  太原理工大学