嵌套虛擬化下基于VT-d技術的I-O性能優(yōu)化研究.pdf

1、隨著虛擬化技術的發(fā)展，對VMM進行實時遷移、開發(fā)測試運維、安全控制等方面的需求使嵌套虛擬化成為必要。目前在Xen項目上，嵌套I/O虛擬化的實現(xiàn)主要基于軟件模擬或類虛擬化。嵌套虛擬設備發(fā)生DMA時，CPU頻繁陷入VMexit并模擬DMA訪問,給系統(tǒng)帶來較大開銷，導致I/O性能較低。
　　針對上述問題，本論文以嵌套虛擬化和I/O虛擬化的基本原理和實現(xiàn)為研究對象，旨在以減少設備DMA訪問時VMexit發(fā)生次數(shù)為研究方向，以嵌套設備直接訪

2、問底層物理內存為研究思路，通過研究VT-d和影子頁表技術，設計實現(xiàn)了硬件輔助的虛擬VT-d方案，以優(yōu)化嵌套虛擬機的I/O性能。研究內容如下：
　　1.對物理VT-d設備進行虛擬化封裝，創(chuàng)建了虛擬VT-d結構，使嵌套VMM可再次進行設備分配。構建了虛擬的DMA重映射硬件，進行虛擬的DMA重映射，將嵌套設備的DMA訪問轉換成底層設備物理地址。
　　2.為了加速DMA訪問，設計了影子VT-d頁表，將嵌套客戶機物理地址到嵌套VMM物

3、理地址的映射，再到底層VMM物理地址的兩層映射，縮減為一層映射，使得嵌套設備對內存的訪問直接關聯(lián)到物理設備，期間無須中間嵌套 VMM的干預，可以減少VMexit調度次數(shù)和降低CPU調度頻率。
　　3.采用遞歸方法實現(xiàn)設備直接分配的嵌套，將設備在底層VMM進行設備隱藏，使用I/O位映射或PCI基址寄存器轉換表技術來直接分配，進入嵌套VMM后，再次使用這兩項技術來供CPU訪問相應的端口I/O和內存映射I/O。
　　此方案使嵌套虛