Xen虚拟网卡自适应中断调度优化策略

J4 ›› 2014, Vol. 36 ›› Issue (10): 1937-1942.

Xen虚拟网卡自适应中断调度优化策略

李国庆

（许昌学院信息工程学院，河南许昌 461000）

收稿日期:2014-06-09 修回日期:2014-08-23 出版日期:2014-10-25 发布日期:2014-10-25
基金资助:
河南省科技攻关资助项目（132102210491）

Adaptive scheduling optimization
mechanism for virtual NIC interrupt on Xen

LI Guoqing

(School of Information Engineering,Xuchang University,Xuchang 461000,China)

Received:2014-06-09 Revised:2014-08-23 Online:2014-10-25 Published:2014-10-25

摘要/Abstract

摘要：

对于Xen网络工作模式来说，高负荷网络环境下大量的CPU资源将会被频繁到达的网卡中断占用，导致系统遭遇性能瓶颈，提出一种可以根据网络繁忙程度进行轮询的中断自适应调整机制，通过定义面向两种优先级不同的虚拟缓冲区，根据缓冲区中数据队列长度进行判断处理，以保证不同业务的服务质量。该机制不需要增加额外的处理单元。实验表明，当外部网络数据频繁到达时也不会引发过多的CPU中断，从而提高了CPU的利用率。

关键词: 虚拟化, 中断, 延迟, 虚拟缓冲区

Abstract:

For the Xen network model, high load under the environment of network causes bottleneck of the system where most CPU resources are occupied by frequent interrupt from the NIC. To alleviate this problem, an adaptive interrupt latency scheduling mechanism based on Xen is proposed, which uses the polling or interrupt method in accordance with the queue length of virtual buffer without supplementing any additional processing units. And the mechanism can guarantee different qualities of service to some extent through the definition of the two types of priority virtual buffers. Experimental results show that, when frequent interrupt from the NIC occurs, CPU will not be interrupted frequently so that the CPU utilization is improved.

Key words: virtualization;interrupt;latency;virtual buffer

李国庆. Xen虚拟网卡自适应中断调度优化策略[J]. J4, 2014, 36(10): 1937-1942.

LI Guoqing. Adaptive scheduling optimization
mechanism for virtual NIC interrupt on Xen [J]. J4, 2014, 36(10): 1937-1942.

参考文献［10］

［1］	Atif M, Strazdins P. An evaluation of multiple communication interfaces for virtualized SMP clusters［C］∥Proc of the 3rd Workshop on SystemLevel Virtualization for High Performance Computing(HPCVirt’09), 2009:916.
［2］	Gurav U, Shaikh R. VirtualizationA key feature of cloud computing［C］∥Proc of ACM ICWET’10, 2010:227229.
［3］	Kim H, Jo H, Lee J. Xhive:Efficient cooperative caching for virtual machines［J］. IEEE Transactions on Computers, 2010, 60(1):106119.
［4］	Desai A, Oza R, Sharma P, et al. Hypervisor:A survey on concepts and taxonomy［J］. International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering, 2013,2(3):222225.
［5］	Wang Jing, Xu Kaiyong, Zhao Bin. Design and implementation of a finegrained mandatory access control framework of Xen［J］. Computer Applications and Software, 2012, 29(12):99102.(in Chinese)
［6］	Liu Jiuxing, Abali B. Virtualization polling engine(VPE):Using dedicated CPU cores to accelerate I/O virtualization［C］∥Proc of the 23rd ACM International Conference on Supercomputing, 2009:225230.
［7］	Yu Youngjin, Shin D, Eom H, et al. NCQ vs. I/O Scheduler:Preventing unexpected misbehaviors［J］. ACM Transactions on Storage(TOS), 2010, 6(1):1527.
［8］	Ahmadi M R, Maleki D. Effect of virtual techniques in data storage access［C］∥Proc of the 24th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications, 2010:9196.
［9］	Oi H, Nakajima F. Performance analysis of large receive offload in an Xen virtualized system［C］∥Proc of International Conference on Computer Engineering and Technology, 2009:375480.
［10］	Yang Hongbo. A study of high performance network virtualization technique［D］. Shanghai Jiao Tong University, 2011.(in Chinese)
［11］	Guffens V, Bastin G. Fluid flow network modeling for hopbyhop feedback control of a multicast stream［C］∥Proc of the 22nd Benelux Meeting on Systems and Control, 2003:103110.
	附中文参考文献：
［5］	王静,徐开勇, 赵彬. 一种 Xen 细粒度强制访问控制框架的设计与实现［J］. 计算机应用与软件, 2012, 29(12):99102.
［10］	杨洪波. 高性能网络虚拟化技术研究［D］. 上海:上海交通大学, 2011.

[1]	赵振宇, 杨天豪, 蒋汶乘, 张书政. 基于机器学习的多压多温多参标准单元延迟快速计算方法[J]. 计算机工程与科学, 2023, 45(08): 1331-1338.
[2]	徐海坤, 谢一曼, 吴青, 陈军, 邹有. 基于Linux的超算系统中Windows应用程序运行环境探究[J]. 计算机工程与科学, 2022, 44(09): 1557-1562.
[3]	陈祥国, 尚凡, 宋君强. 嵌入式系统安全防护方案比较与应用案例分析[J]. 计算机工程与科学, 2022, 44(03): 417-426.
[4]	崔振礼, 罗宇. 一种嵌入式双操作系统架构中外设资源动态迁移的研究与实现[J]. 计算机工程与科学, 2022, 44(01): 9-15.
[5]	火元莲, 徐晓鹏, 郑海亮. 基于无线能量采集的多跳网络安全传输中的路径选择[J]. 计算机工程与科学, 2021, 43(12): 2150-2156.
[6]	袁培燕, 耿丽娟, 张豪. 物联网感知数据边缘卸载机制研究[J]. 计算机工程与科学, 2021, 43(03): 435-441.
[7]	宋浒, 甘让兴, 夏飞, 邹昊东, . 一种面向边缘环境的多实例服务链在线部署算法[J]. 计算机工程与科学, 2021, 43(02): 218-227.
[8]	魏金晖, 李晨, 鲁建壮. 多GPU系统虚实地址转换架构研究[J]. 计算机工程与科学, 2021, 43(02): 228-234.
[9]	徐子晨, 崔傲, 王玉皞, 刘韬. 基于RISC-V架构的强化学习容器化方法研究[J]. 计算机工程与科学, 2021, 43(02): 266-273.
[10]	沙赛, 王超, 杜翰霖, 罗英伟, 汪小林, 王振林. 申威架构下的虚拟机访存特征提取方法[J]. 计算机工程与科学, 2020, 42(12): 2109-2116.
[11]	王超, 曹继军, 罗章, 赖明澈, 徐炜遐. 面向HPC互连网络的低延迟前向纠错编码研究与实现[J]. 计算机工程与科学, 2020, 42(11): 1965-1972.
[12]	陆平静, 赖明澈, 王博超, 常俊胜. 一种计算互连融合网络体系结构[J]. 计算机工程与科学, 2020, 42(10高性能专刊): 1737-1741.
[13]	惠子青,刘晓燕,严馨. 基于排错等待延迟的广义动态集成神经网络模型[J]. 计算机工程与科学, 2020, 42(04): 641-648.
[14]	刘希明，李雨轩，宫晓利，张金. 虚拟化环境中线程级SLO保障的I/O软件框架研究[J]. 计算机工程与科学, 2019, 41(05): 773-779.
[15]	龚文聪1，袁景凌1,2，陈旻骋1，向尧1,赵子康1. 基于用户体验延迟的QoE层次评估模型[J]. 计算机工程与科学, 2019, 41(03): 479-484.