專利名稱：一種基于xen的優(yōu)化虛擬機網(wǎng)絡(luò)模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種基于XEN的虛擬機網(wǎng)絡(luò)模型
背景技術(shù)：
虛擬機監(jiān)控器(VMM)虛擬計算平臺的硬件資源，以支持多個虛擬機(VM)的同時運行。每個虛擬機獨立運行一個操作系統(tǒng)，運行于虛擬機內(nèi)的操作系統(tǒng)被稱為客戶操作系統(tǒng)(GOS)，虛擬機監(jiān)控器為這些操作系統(tǒng)提供安全和高度的隔離。Xen是運行于Intel X86上的VMM，它支持多個GOS所未有的性能和隔離性同時運行，是遵循GNU許可的開源軟什。當前，運用Xen支持多個虛擬機，并且在每個虛擬機上各自運行單獨的操作系統(tǒng)，復(fù)用計算平臺的研究正逐漸成為國內(nèi)外學者研究的熱點。Xen能為流行的3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供復(fù)用計算平臺。3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用包括:(1)前端是HTTP服務(wù)器，負責處理用戶輸入輸出:(2)中間是應(yīng)用服務(wù)器，實現(xiàn)應(yīng)用的核心功能；(3)后端是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，存儲用戶數(shù)據(jù)。3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)的一個突出特點是用戶僅與HTTP服務(wù)器交互，不與另外兩個服務(wù)器交互。換言之，HTTP服務(wù)器是訪問另外兩個服務(wù)的單點入口或應(yīng)用網(wǎng)關(guān)。針對3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，提出了在同一臺宿主機上基于Xen的多個虛擬機間的通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計:在同一臺宿主機上，Xen創(chuàng)建和管理多個虛擬機，3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的每一層服務(wù)單獨運行于一個虛擬機巾，為每個虛擬機配置更高性能的虛擬網(wǎng)卡，所有虛擬網(wǎng)卡被互連成一個虛擬機網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于基于XEN的優(yōu)化的虛擬機網(wǎng)絡(luò)模型，以提高虛擬機的網(wǎng)絡(luò)性能。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的虛擬機網(wǎng)絡(luò)模型，包括XEN通信介質(zhì)、VM> VMnic中貞所述XEN，用于:作為通信介質(zhì)，對應(yīng)于OSI中7層模型的物理層；所述VMnic，用于:作為OSI中7層模型的鏈路層；1、優(yōu)選的有，上述方法中，還包括:各VM通過其XenVMNIC互聯(lián)成一個計算機網(wǎng)絡(luò)，稱為XenVMnet。虛擬網(wǎng)卡沒有前端和后端的概念，也不需要DomainO創(chuàng)建并啟動一個專門的DVM。相反，有一個特殊的名為VMl的VM。VMl至少有兩個網(wǎng)卡:一個是Xen的宿主機的物理網(wǎng)卡，與宿主機以外的其他計算機相連；另一個是XenVMNIC，與其他VM相連連。除了VM1，所有其他VM中沒有一個能與宿主機以外的計算機相連的網(wǎng)卡。與標準模型相比，優(yōu)化模型中的虛擬機間直接通信，不需DVM的介入，也不需要網(wǎng)橋設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)操；為方便通信雙方轉(zhuǎn)移該頁的所有權(quán)，標準和優(yōu)化兩個模型中的GOS都要為每幀分配一頁大小的套節(jié)字緩沖塊，XenVMNIC的最長幀是4096B，而標準模型的對應(yīng)值是1500B，因此，新模型減少了要轉(zhuǎn)移的幀數(shù)；優(yōu)化模型的4096B最長幀還顯著減少了每個套節(jié)字緩沖池內(nèi)部碎片，顯著降低了用于內(nèi)部碎片合并的時間。XenVMnic有校驗和卸載功能(TCO)，使得它通知上層TCP/IP協(xié)議棧不要計算校驗和。進一步，因為通信雙方通過共享內(nèi)存進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o碼率很低，設(shè)計也取消了 XenVMNIC鏈路層校驗和的計算。XENVMNIC的創(chuàng)建是在VM啟動并初始化其GOS裝載前進行的。算法如下:啟動DomainO,它創(chuàng)建一個網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備XenvmnicOFor (對所有N個需要創(chuàng)建和啟動的VM){DomainO 創(chuàng)建第 i 個 VMi 的網(wǎng)絡(luò)接 口設(shè)備 XENVMNIC i，i = 1，2，...，NDomainO 倉1J建虛擬機間事件通道 IEC(VMj, VMi), j = O, I,..., i_l ；}在N個用戶VM啟動以后，Xen上總共運行N+1個VM。每個VM有一個網(wǎng)路接口設(shè)備XenVMNIC，每個XenVMNIC有N個中斷源，這些中斷源能被另外的N個VM所分別觸發(fā)，每個XenVMNIC也有N個SMR，它們分別與另外N個VM——對應(yīng)。本發(fā)明還提供一種基于Xenvmnic巾貞，包括:XenVMNIC實現(xiàn)了 XenVMNet網(wǎng)絡(luò)的鏈路層，一個XenVMNet幀最長4096B，有如下字段:(I) “VM標識”字段2個寧節(jié)，標識接收XenVMNet幀的目標VM ；⑵“協(xié)議類型”字段2個字節(jié)，標識XenVMNet幀所攜帶的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議類型，如IP協(xié)議類型等；(3) “長度”字段2個字節(jié)，標識XenVMNet幀所攜帶的凈荷長度:(4) “凈荷”字段標識XenVMNet幀所攜帶的凈荷，最人凈荷長度為4090B:當GOS的IP協(xié)議棧準備把IP包遞交給鏈路層的XenVMNIC時，XenVMNIC必須有能力把封裝有IP包的XenVMNIC幀發(fā)送給正確的接受者。基于XenVMNIC的ARP被重新設(shè)計，VM為XenVMNIC維護一張本地地址映射表，每個表項“iP地址”字段與“VM標識”字段為
對應(yīng)關(guān)系，表明后者所表的VM的XenVMNIC配置了前者所表不的IP地址,每個表項還有一個定時器用于該項的更新。Xen維護一張全局地址映射表，每個表項的“VM標識”字段與“IP地址”字段也為一一對應(yīng)關(guān)系。VM既能從全局地址映射表讀出表項，當VM的IP地址改變時，還能更新全局地址映射表。由上述方案可以看出，本發(fā)明中提出能為流行的3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供復(fù)用計算平臺。3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用包括:(I)前端是HTTP服務(wù)器，負責處理用戶輸入輸出:(2)中間是應(yīng)用服務(wù)器，實現(xiàn)應(yīng)用的核心功能；(3)后端是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，存儲用戶數(shù)據(jù)。3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)的一個突出特點是用戶僅與HTTP服務(wù)器交互，不與另外兩個服務(wù)器交互。換言之，HTTP服務(wù)器是訪問另外兩個服務(wù)的單點入口或應(yīng)用網(wǎng)關(guān)。針對3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，提出了在同一臺宿主機上基于Xen的多個虛擬機間的通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計:在同一臺宿主機上，Xen創(chuàng)建和管理多個虛擬機，3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的每一層服務(wù)單獨運行于一個虛擬機巾，為每個虛擬機配置更高性能的虛擬網(wǎng)卡，所有虛擬網(wǎng)卡被互連成一個虛擬機網(wǎng)絡(luò)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖為本發(fā)明實施例一中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一，參見圖本發(fā)明提供一種基于XEN的優(yōu)化虛擬機網(wǎng)絡(luò)模型，提出了在用一臺宿主機上基于XEN的多個虛擬機間的通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計，在同一臺宿主機上，Xen創(chuàng)建和管理多個虛擬機，3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的每一層服務(wù)單獨運行于一個虛擬機中，為每個虛擬機配置更高性能的虛擬網(wǎng)卡，所有虛擬網(wǎng)卡被互聯(lián)成一個虛擬機網(wǎng)絡(luò)。由上可見，本發(fā)明提供的一種基于基于XEN的優(yōu)化虛擬機網(wǎng)絡(luò)模型，有以下優(yōu)點，優(yōu)化改善了虛擬機間的通信網(wǎng)絡(luò)性能，較為顯著地減少了用戶的請求響應(yīng)時間。以上所述僅是本發(fā)明的具體實施方式
，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于XEN的優(yōu)化虛擬機網(wǎng)絡(luò)模型，其特征在于，Xen作為通信介質(zhì)，對應(yīng)于OSI中7層模型的物理層；每個VM都有一個虛擬網(wǎng)卡，被稱為XenVMNIC，對應(yīng)于OSI中7層模型的鏈路層；各VM通過其XenVMNIC互聯(lián)成一個計算機網(wǎng)絡(luò)，稱為XenVMNet。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:虛擬網(wǎng)卡沒有前端和后端的概念，也不需要DomainO創(chuàng)建并啟動一個專門的DVM。相反，有一個特殊的名為VMl的VM，VM1至少有兩個網(wǎng)卡:一個是Xen的宿主機的物理網(wǎng)卡，與宿主機以外的其他計算機相連；另一個是XenVMNIC，與其他VM相連連；除了 VMl，所有其他VM中沒有一個能與宿主機以外的計算機相連的網(wǎng)卡；與標準模型相比，優(yōu)化模型中的虛擬機間直接通信，不需DVM的介入，也不需要網(wǎng)橋設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)操；為方便通信雙方轉(zhuǎn)移該頁的所有權(quán)，標準和優(yōu)化兩個模型中的GOS都要為每幀分配一頁大小的套節(jié)字緩沖塊，XenVMNIC的最長幀是4096B，而標準模型的對應(yīng)值是1500B，因此，新模型減少了要轉(zhuǎn)移的幀數(shù)；優(yōu)化模型的4096B最長幀還顯著減少了每個套節(jié)字緩沖池內(nèi)部碎片，顯著降低了用于內(nèi)部碎片合并的時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:XenVMNIC有TCP校驗和卸載功能(TCO)，使得它通知上層TCP/IP協(xié)議棧不要計算校驗和。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于基于XEN的優(yōu)化虛擬機網(wǎng)絡(luò)模型，提出了在用一臺宿主機上基于XEN的多個虛擬機間的通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計，在同一臺宿主機上，Xen創(chuàng)建和管理多個虛擬機，3層架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的每一層服務(wù)單獨運行于一個虛擬機中，為每個虛擬機配置更高性能的虛擬網(wǎng)卡，所有虛擬網(wǎng)卡被互聯(lián)成一個虛擬機網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H04L29/06GK103118066SQ20121048833
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者蔣天耀, 李善明, 張進飛 申請人:佳都新太科技股份有限公司