一种虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰的分析方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法，包括：性能监控步骤和性能干扰分析步骤；性能监控步骤用于通过对系统中上下文切换事件进行跟踪监控，并收集事件信息和I/O操作请求信息；性能干扰分析步骤用于统计得出事件信息统计值，并根据I/O操作请求信息，统计得出各个虚拟机的I/O操作的平均服务率，根据事件信息统计值和I/O操作的平均服务率，得出共存应用的I/O性能的干扰水平。本发明专利技术还公开了一种虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析系统。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰的分析方法及其系统
本专利技术涉及虚拟化环境中，虚拟机的应用共存分析，尤其涉及分析和计算共存所造成的I/O性能干扰。
技术介绍
虚拟化技术的出现，使得一个物理机上可以共存多台虚拟机（VM），通过虚拟机监控器（VMM）对共享物理资源以及虚拟机进行管理。虚拟化技术提供了更好的应用共存的能力，虚拟机可以在隔离的环境中运行不同的应用，提高了服务器的资源利用率。但是，尽管虚拟机监控器为虚拟机提供了很多层次的隔离，共存在同一台物理机上的虚拟机仍然会相互干扰，尤其是对于资源请求密集型的负载。每个虚拟机被分配到物理机资源的一部分，并请求虚拟机监控器的协作来完成任务，例如磁盘或者网络I/O请求.当多个虚拟机请求同一个硬件资源时，就可能在物力资源层面或者虚拟机监控器层面产生瓶颈，造成性能的下降。共存应用性能干扰的分析对提高虚拟化环境中的资源利用率是十分重要的，同时也是虚拟化技术中的研究热点和挑战。名称为“2012ThirdInternationalConferenceonNetworkingandComputing”的会议中公开了一篇名称为：“EvluationofPerformanceDegradationinHPCApplicationswithVMConsolidation”的文献，作者：YuyaHashimoto,KentoAida，其中公开了通过运行基准测试程序，监控物理机的性能指标，包括CPU利用率，内存利用率，磁盘利用率等，分析了运行不同类型应用的虚拟机之间的干扰.但是其方法粒度较粗，只对整个物理机的性能指标进行监控和分析，不能准确分析出在某一种资源上，虚拟机之间产生的干扰。名称为“2010IEEE3rdInternationalConferenceonCloudComputing”的会议中公开了一篇名称为：“UnderstandingPerformanceInterferenceofI/OWorkloadinVirtualizedCloudEnvironments”的文献，作者：XingPu,LingLiu,YiduoMei,SankaranSivathanu,YounggunKoh,CaltonPu，其中提供了一种分析虚拟化环境中网络I/O性能干扰的方法，通过比较虚拟机独占情景和共存情景下，随着I/O请求大小的变化，物理机和虚拟机中的cpu利用率、虚拟机中的I/O请求数量和完成效率、以及VMM中的切换次数和事件数变化来分析出影响I/O性能的关键因素。但该方法仅仅是通过比较实验结果，找到影响I/O性能的关键因素，并没有提供一种量化虚拟机受到干扰的方法，并且，该方法并没有具体到分析每个I/O请求的等待时间，而来自某个虚拟机的I/O请求的等待时间的延长，是该虚拟机I/O性能受到干扰的直接体现。名称为：“2013IEEE4th,InternationalConferenceonCloudComputingTechnologyandScience”的会议中公开了一篇名称为：“UnderstandingtheEffectsofHypervisorI/OSchedulingforVirtualMachinePerformanceInterfernce”的文献，作者：ZiyeYang,HaifengFang,YingjunWu,ChunqiLi,BinZhao,H.HowieHuang,其中设计了一个分析虚拟机hypervisor的I/O调度特性的框架，通过分析hypervisor对I/O请求的调度过程，来分析虚拟机直接的干扰。但是该框架要求在虚拟机内部运行监控模块，但是这样对影响虚拟机的性能造成影响，从而使分析结果产生偏差。对虚拟机I/O性能干扰的分析，不应该影响虚拟机原始的运行状态。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法及其系统，，以克服现有技术中存在的无法全面分析虚拟机I/O性能干扰水平，并无法将干扰水平进行量化的问题。为达上述目的，本专利技术提供了一种虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法，其特征在于，包括：性能监控步骤：通过对系统中上下文切换事件进行跟踪监控，并收集所述事件信息和I/O操作请求信息；性能干扰分析步骤：统计得出所述事件信息统计值，并根据所述I/O操作请求信息，统计得出各个虚拟机的I/O操作的平均服务率，根据所述事件信息统计值和所述I/O操作的平均服务率，得出共存应用的I/O性能的干扰水平。上述虚拟化环境中I/O性能干扰分析方法，其特征在于，所述性能监控步骤还包括：独占监控步骤：在预定的监控时间段内，获取虚拟机独占时在系统单位时间内产生的所述上下文切换次数，并收集和跟踪记录来自所述虚拟机独占时的I/O操作请求信息；共存监控步骤：在预定的监控时间段内，获取虚拟机共存时在系统单位时间内产生的所述上下文切换次数，并收集和跟踪记录来自所述虚拟机共存时的I/O操作请求信息。上述虚拟化环境中I/O性能干扰分析方法，其特征在于，所述性能干扰分析步骤还包括：性能统计步骤：分别统计所述虚拟机独占时和所述虚拟机共存时的I/O操作请求信息个数统计值和所述请求执行等待时间统计值；性能分析步骤：对比分析所述虚拟机独占时和所述虚拟机共存时的所述上下文切换次数、所述I/O操作请求信息个数统计值和所述请求执行等待时间统计值，得出系统所述虚拟机共存时的干扰水平。上述虚拟化环境中I/O性能干扰分析方法，其特征在于，所述性能分析步骤还包括：上下文对比步骤：对比分析所述独占虚拟机和所述共存虚拟机的所述上下文切换次数，得出上下文切换次数对比值；平均服务率步骤：通过所述虚拟机独占时和所述虚拟机共存时的所述I/O操作请求信息个数统计值和所述请求执行等待时间统计值，分别得出所述虚拟机独占时和所述虚拟机共存时I/O操作平均服务率；I/O请求对比步骤：对比分析所述独占虚拟机和所述共存虚拟机的所述I/O操作平均服务率，得出I/O操作平均服务率对比值；干扰水平分析步骤：汇总所述上下文切换次数对比值和所述I/O操作平均服务率对比值，得出系统所述共存虚拟机的干扰水平。上述虚拟化环境中I/O性能干扰分析方法，其特征在于，所述事件信息包括：上下文切换的时间名称、事件数目和事件花费时间。上述虚拟化环境中I/O性能干扰分析方法，其特征在于，所述I/O操作请求信息包括：I/O操作属于的虚拟机号、目标扇区号、请求块大小、等待执行时间和操作完成时间。本专利技术提供的一种虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析系统，采用所述性能分析方法，其特征在于，所述性能干扰分析系统还包括：性能监控模块：通过对系统中上下文切换事件进行跟踪监控，并收集事件信息和I/O操作请求信息；性能干扰分析模块：统计得出所述事件信息统计值，并根据I/O操作请求信息，统计得出各个虚拟机的I/O操作的平均服务率，根据所述事件信息统计值和所述I/O操作的平均服务率，得出共存应用的I/O性能的干扰水平。上述虚拟化环境中I/O性能干扰分析系统，其特征在于，所述性能监控模块还包括：独占监控模块：在预定的监控时间段内，获取虚拟机独占时在系统单位时间内产生的所述上下文切换次数，并收集和跟踪记录来自所述虚拟机独占时的I/O操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法，其特征在于，包括：性能监控步骤：通过对系统中上下文切换事件进行跟踪监控，并收集所述事件信息和I/O操作请求信息；性能干扰分析步骤：统计得出所述事件信息统计值，并根据所述I/O操作请求信息，统计得出各个虚拟机的I/O操作的平均服务率，根据所述事件信息统计值和所述I/O操作的平均服务率，得出共存应用的I/O性能的干扰水平。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法，其特征在于，对I/O操作从虚拟机发出，到真实执行完成的整个过程中，监控该过程中在虚拟机监控器层面和物理资源共享层面最能体现出性能干扰的指标，进而计算干扰水平，所述虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法包括：性能监控步骤：通过对系统中上下文切换事件进行跟踪监控，并收集所述事件信息和I/O操作请求信息；性能干扰分析步骤：统计得出所述事件信息统计值，并根据所述I/O操作请求信息，统计得出各个虚拟机的I/O操作的平均服务率，根据所述事件信息统计值和所述I/O操作的平均服务率，得出共存应用的I/O性能的干扰水平。2.根据权利要求1所述虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法，其特征在于，所述性能监控步骤还包括：独占监控步骤：在预定的监控时间段内，获取虚拟机独占时在系统单位时间内产生的所述上下文切换次数，并收集和跟踪记录来自所述虚拟机独占时的I/O操作请求信息；共存监控步骤：在预定的监控时间段内，获取虚拟机共存时在系统单位时间内产生的所述上下文切换次数，并收集和跟踪记录来自所述虚拟机共存时的I/O操作请求信息。3.根据权利要求1所述虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法，其特征在于，所述性能干扰分析步骤还包括：性能统计步骤：分别统计所述虚拟机独占时和所述虚拟机共存时的I/O操作请求信息个数统计值和所述请求执行等待时间统计值；性能分析步骤：对比分析所述虚拟机独占时和所述虚拟机共存时的所述上下文切换次数、所述I/O操作请求信息个数统计值和所述请求执行等待时间统计值，得出系统所述虚拟机共存时的干扰水平。4.根据权利要求3所述虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法，其特征在于，所述性能分析步骤还包括：上下文对比步骤：对比分析独占虚拟机和共存虚拟机的所述上下文切换次数，得出上下文切换次数对比值；平均服务率步骤：通过所述虚拟机独占时和所述虚拟机共存时的所述I/O操作请求信息个数统计值和所述请求执行等待时间统计值，分别得出所述虚拟机独占时和所述虚拟机共存时I/O操作平均服务率；I/O请求对比步骤：对比分析所述独占虚拟机和所述共存虚拟机的所述I/O操作平均服务率，得出I/O操作平均服务率对比值；干扰水平分析步骤：汇总所述上下文切换次数对比值和所述I/O操作平均服务率对比值，得出系统所述共存虚拟机的干扰水平。5.根据权利要求1所述虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法，其特征在于，所述事件信息包括：上下文切换的事件名称、事件数目和事件花费时间。6.根据权利要求1所述虚拟化环境中共存应用I/O性能干扰分析方法，其特征在于，所述I/O操作请求信息包括：I/O操作属于的虚拟机号、目标扇区号、请求块大小、等待执行时间和操作完成时间。7.一种虚拟化环境中共存...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，宋莹，孙毓忠，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11