直通I/O虚拟化的性能优化设计方法、系统、介质及设备技术方案

本发明专利技术提供了一种直通I/O虚拟化的性能优化设计方法、系统、介质及设备，包括：I/O页表配置步骤；DMA缓冲区检测步骤；DMA缓冲区动态迁移步骤。本发明专利技术关注到了现有技术并未关注到的性能开销，并且设计方案很好地解决了这部分开销；本发明专利技术的设计方案围绕I/O设备进行解决方案设计，相较于以往工作围绕CPU设计方案，更加符合当前硬件发展趋势；本发明专利技术的设计方案对于客户机虚拟机无感，客户虚拟机可以不需要修改源码，而可以享受到本发明专利技术涉及方案带来的性能提升。提升。提升。

【技术实现步骤摘要】
直通I/O虚拟化的性能优化设计方法、系统、介质及设备


[0001]本专利技术涉及虚拟化的
，具体地，涉及直通I/O虚拟化的性能优化设计方法、系统、介质及设备，尤其涉及NUMA场景下虚拟化设备直通技术中IOMMU和DMA缓冲区的性能优化。

技术介绍

[0002]云计算的广泛普及，使得虚拟化技术得到了广泛的关注和重视。国家算力产业的建设又进一步助推了云计算产业的发展。虚拟化技术作为云计算技术的核心和基石，发挥着重要作用。虚拟化技术根据虚拟的资源类别可以进一步细分为CPU虚拟化技术、内存虚拟化技术和I/O虚拟化技术。分别对应于处理器、内存和I/O三种资源，对上层应用提供统一的资源抽象。
[0003]半虚拟化技术是当前较为流行的I/O虚拟化技术方案，但仍面临着虚拟化管理开销大、需要修改客户机驱动代码等问题，有被设备直通技术取代的发展趋势。半虚拟化技术是在客户虚拟机和虚拟机监控器之间约定一套新的接口。通过这套接口客户虚拟机和虚拟机监控器可以避免完全模拟技术中大量的陷入操作，极大地降低的客户虚拟机和虚拟机监控器之间交互的开销，也极大地提高了I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟化设备直通技术IOMMU和DMA缓冲区的性能优化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1：管理I/O页表的分配逻辑，在I/O页表分配流程中，查看对应设备的NUMA位置，将I/O页表分配到设备本地节点上；步骤S2：在虚拟机监控器中增加DMA缓冲区检测步骤，通过直接读取I/O设备中的硬件配置信息获取客户虚拟机DMA缓冲区信息；步骤S3：在虚拟机监控器中增加DMA缓冲区动态迁移步骤，在步骤S2的基础上，将客户虚拟机中位于设备远端节点上的DMA缓冲区动态迁移到设备近端节点上；迁移完成后的设备DMA访存操作是近端访存操作。2.根据权利要求1所述的虚拟化设备直通技术IOMMU和DMA缓冲区的性能优化方法，其特征在于，所述步骤S1将I/O页表分配位置固定在对应I/O设备所在的NUMA节点上。3.根据权利要求1所述的虚拟化设备直通技术IOMMU和DMA缓冲区的性能优化方法，其特征在于，所述步骤S2通过读取I/O设备硬件配置空间，获取客户虚拟机中的DMA缓冲区信息。4.根据权利要求1所述的虚拟化设备直通技术IOMMU和DMA缓冲区的性能优化方法，其特征在于，所述步骤S3以小的性能开销对DMA缓冲区进行迁移，且客户虚拟机无感知；在不影响客户虚拟机运行的情况下，动态地将客户虚拟机的DMA缓冲区迁移到设备本地节点；迁移完成之后的DMA操作是近端操作。5.一种虚拟化设备直通技术IOMMU和DMA缓冲区的性能优化系统，其特征在于，所述系统包括如下模块：模块M1：管理I/O页表的分配逻辑，在I/O页表分配流程中，查看对应设备的NUMA位置，将I/O页表分配到设备本地节点上；模块M2：在虚拟机监控器中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽斌，糜泽羽，夏虞斌，陈海波，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：