摘要：目前，虚拟化技术在一定程度上影响着云计算平台的性能，但KVM虚拟机上运行的操作系统（GuestOS）是针对物理机开发的操作系统，因而存在不适合虚拟化环境的因素。文章在OpenStack云环境下，对KVM虚拟机磁盘I/O、网卡I/O和处理器的计算能力进行了测试，对比了KVM虚拟机与物理机的性能差距，并通过将虚拟机的处理器（VCPU）和物理机处理器（CPU）进行绑定，同时将宿主机的扩展页表（EPT）开启，从而实现了对KVM虚拟机性能的优化。
　　关键词：OpenStack；KVM；性能测试；优化
　　0引言
　　随着计算机和互联网的快速发展，大数据和云计算应运而生，其中云计算发展尤为迅猛，现在比较成熟的云平台就有Abiquo公司的AbiCloud、Apache基金会的Hadoop、微软的Azure平台、阿里巴巴的阿里云、Google的GoogleAppEngine、中国移动的BigCloude-大云平台等，在现有这些云平台中，只有OpenStack是完全开源的，形势表明，开源云平台是未来云计算发展的一个趋势。
　　OpenStack是一个由NASA（美国国家航空航天局）和Rackspace合作研发并发起的，以Apache许可证授权的自由软件和开放源代码项目。OpenStack包含两个主要模块：Nova和Swift，前者是NASA开发的虚拟服务器部署和业务计算模块；后者是Rackspace开发的分布式云存储模块，两者可以一起使用，也可以分开单独使用。OpenStack除了得到以上两家公司的支持外还被Dell、Citrix、Cisco、Canonical等大公司支持，并且发展迅速。
　　1虚拟化技术与虚拟机性能测试
　　1.1KVM技术
　　KVM（Kernel-basedVirtualMachine）是一个开源的系统虚拟化模块，它需要硬件支持，如IntelVT技术或AMDV技术，是基于硬件的完全虚拟化，完全内置于Linux。KVM由两部分组成：（1）内核中管理虚拟化硬件的设备驱动，通过字符设备/dev/km实现；（2）QEMU用来模拟用户的PC机。KVM与其他虚拟技术不同的是KVM是Linux内核的一部分，直接运行于硬件之上，虚拟机作为一个正常的Linux进程来实现，并由标准Linux调度程序调度，能受益于Linux内核的所有特征，它能够直接与硬件交互，不需要修改虚拟化操作系统，相比于XEN等其他虚拟技术KVM更加轻量级。KVM虚拟机体系结构如图1所示。
　　KVM虚拟机使用软件模拟的方式实现I/O设备的虚拟化，其实现方式是由内核中的KVM模块截获客户操作系统中的I/O请求，交给运行在宿主机（HostOS）上的QEMU，QEMU将这些请求转换为对宿主机操作系统的调用，通过宿主机操作系统的设备驱动访问物理硬件，实现对I/O设备的虚拟化。该方法依赖QEMU对设备的模拟，因此实现简洁，但是由于I/O处理流程中涉及多个环境，切换较多，其I/O性能很不理想。虽然KVM较新的版本中已经将一些关键设备的模拟进行了优化，但是主要的设备，例如磁盘和网卡虚拟化的性能开销仍旧较大。
　　1.2KVM虚拟机性能测试
　　在虚拟化的应用中，虚拟机的性能高低在生产一线是一个很严峻的问题。虚拟机性能主要由处理器（CPU）的计算能力、磁盘I/O和网卡I/O来进行综合评估。对KVM虚拟机的性能测试，主要是通过各种基准测试程序（benchmark）来比较KVM虚拟机和物理机的性能差距，根据对比结果分析KVM虚拟机的性能特征。
　　1.2.1虚拟机的CPU性能测试
　　（1）测试环境：曙光A620r-G服务器，1.8TRAID5硬盘阵列，8核E5-4670Inter至强CPU，62G内存，云平台版本为OpenStackJuno，KVM版本为KVM-83。
　　（2）测试程序：基准测试程序bonnie++-1.03e，Bonnie++是一个用来测试UNIX文件系统性能的测试工具，主要目的是为了找出系统的性能瓶颈，测试结果中包含的参数主要有字符读/写速度（单位：k/sec）、块读/写速度（单位：k/sec）、块的修改/重写（k/sec）、各个操作的CPU利用率（百分比）。

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