18450

۱۸۴۵۰

مدل‌سازي كارايي ابرناظر Xen در مد HVM با استفاده از نظريهي شبكه صف

كارشناس ارشد

مهندسي فناوري اطلاعات - شبكه هاي كامپيوتري

تيرماه ۱۳۹۴

دكتر مرتضي آنالوئي

كامپيوتر

چكيده امروزه، فناوري‌هاي مجازي‌سازي به منظور بهبود مصرف انرژي و بهره‌وري منابع و كاهش هزينه‌ها مورد توجه فراوان قرار گرفته‌اند. آن‌ها همچنين فناوري كليدي براي رايانش ابري و تجميع سرورها هستند. عليرغم مزيت‌هاي مذكور، فناوري‌هاي مجازي‌سازي چالش‌هايي را نيز با خود به همراه داشته‌اند. نخست، كارايي يك برنامه كاريردي در حال اجرا در محيط مجازي‌سازي شده مي تواند تحت تاثير سربار ابرناظر و عملكرد ساير ماشين‌هاي مجازي قرار گيرد. علاوه بر اين، فناوري‌هاي مجازي‌سازي پيچيدگي سيستم را افزايش داده و پيش‌بيني و مدل‌سازي كارايي برنامه‌هاي كاربردي را دشوارتر مي‌سازند. به منظور پاسخ به چالش‌هاي مذكور، در اين پايان¬نامه، ما كارايي وب سرور را در محيط Xen تحت سناريوهاي مختلف اندازه¬گيري كرده و با استفاده از نظريه صف مدل¬سازي كرده¬ايم. در گام نخست، بهره-وري پردازنده¬هارا براي سناريو¬هاي مختلف در محيط Xen اندازه¬گيري كرده و نشان داده¬ايم كه براي يك محدوده معين و براي هر دو مد PV و HVM ابرناظر Xen، با افزايش نرخ درخواست ورودي، بهره¬وري پردازنده¬ها نيز تقريبا به صورت خطي افزايش مي¬يابد و زمان تقاضاي سرويس درخواست¬ها بر روي پردازنده¬ها براي نرخ درخواست¬هاي مختلف ثابت مي¬ماند و در نتيجه پردازنده¬هابه صورت منابع مستقل از بار عمل مي¬كنند. در گام دوم، نشان داده¬ايم كه در محيط مجازي¬سازي شده با يك ماشين مجازي، بهره¬وري پردازنده¬هاي نگاشت شده به دامنه¬هاي DomU ابرناظر Xen براي هر دو مد PV و HVM با يكديگر برابر است اما بهره¬وري پردازنده نگاشت شده به Dom0 كه ورودي-خروجي دامنه¬هاي DomU را پردازش مي¬كند، براي مد HVM بالاتر از مد PV است. اين امر نشان مي¬دهد كه سربار ورودي-خروجي مد HVM بالاتر از مد PV است.در گام سوم، تاثير اندازه بسته را بر روي زمان تقاضاي سرويس درخواست¬ها بر روي پردازنده¬ها در محيط مجازي¬سازي شده با چند ماشين مجازي، بررسي كرده و نشان داده¬ايم كه براي اندازه بسته¬هاي كوچك، زمان تقاضاي سرويس بر روي پردازنده¬هاي نگاشت يافته به دامنه¬هاي DomU در مد HVM بالاتر از مد PV است اما براي اندازه بسته¬هاي بزرگ زمان تقاضاي دو مد با يكديگر برابر است. از سوي ديگر، به ازاي تمامي اندازه بسته¬ها¬ي مورد استفاده در آزمايش، زمان تقاضاي سرويس بر روي پردازنده نگاشت يافته به Dom0 در مد HVM بالاتر از مد PV است. علاوه بر اين، براي همه سناريوهاي آزمايش، مدل شبكه صف ارائه كرده، زمان پاسخ¬دهي سيستم را با استفاده از مدل محاسبه كرده و با مقايسه نتايج حاصل از مدل¬ و نتايج اندازه¬گيري شده، صحت مدل¬هاي پيشنهادي را مورد بررسي قرار داده¬ايم. واژه‌هاي كليدي:ماشين‌هاي مجازي، ابرناظر Xen، اندازه¬گيري كارايي، مدل¬‌سازي كارايي، مدل شبكه صف

1396/11/18

7/13/2015 12:00:00 AM

Abstract Nowadays, virtualization technologies are experiencing a renewed interest for improving energy effeciency and resource utilization as well as reducing costs. Besides, they are key technology for cloud computing and server consolidation. In spite of these benefits, virtualization technologies have posed some challenges including performance challenges. First of all, application performance running in virtualized environments can be degrade due to the overhead of hypervisor and the functionality of other virtual machines. Additionally, they increase system complexity which make it more difficult to predict and model the performance of applications in virtualized environments. To deal with the mentioned challenges, in this thesis, we measured the performance of Web server in Xen environment under different scenarios and model it using Queueing Network Theory. Firstly, we measured the utilization of CPUs under different scenarios in Xen and showed that for a specific utilization boundary, as the request rate increases, the utilization of CPUs increases linearly. Therefore, the service demand of requests remains constant for different rates and CPUs act as a load-independent resources. Secondly, we illustrated that in a single VM environment, the utilization of CPU pinned to DomU is equal for both PV and HVM modes whereas the utilization of CPU pinned to Dom0 that handles the I/O of DomU is higher in HVM mode compared with PV mode. This indicates that HVM mode has higher I/O overhead on Dom0. Thirdly, we investigated the effect of packet size on the service demand of requests at CPUs in multi VM environmentand showed that for small packet sizes, the service demand at CPUs pinned to DomUs is higher in HVM mode compared with PV mode while for big packet sizes, the service demands of both modes are equal. In addition, for all packet sizes employed in the experiments, the service demand of HVM mode on CPU pinned to Dom0 is higher than PV mode. Furthermore, for each scenario, we provided a queueing network model, calculated system response time using model, and compared the results from model with measured ones in order to verify proposed model. Keywords: Virtual Machines,Xen Hypervisor, Performance Measurement, Performance Modeling, Queueing Network Model