Ένταξη Σημασιολογίας Δικτύων Διασύνδεσης Υψηλής Επίδοσης Σε Εικονικές Μηχανές

Abstract

Οι συστοιχίες εικονικών μηχανών αποτελούν την εναλλακτική λύση των συστοιχιών πραγματικών υπολογιστών, καθώς επιτρέπουν την εκτέλεση πολυνηματικών επιστημονικών εφαρμογών, αλλά συγχρόνως παρέχουν τη δυνατότητα αποδοτικότερου, δικαιότερου και οικονομικότερου διαμοιρασμού τουυλισμικού ανάμεσα στις εφαρμογές που μπορεί να εκτελούνται ταυτόχρονασε ένα κέντρο δεδομένων. Το μειονέκτημα που παραμένει στις συστοιχίες εικονικών μηχανών είναι η επιβάρυνση στον χρόνο εκτέλεσης των εφαρμογώνπου χρησιμοποιούν συσκευές Εισόδου/Εξόδου, καθώς προστίθενται επίπεδαεικονικοποίησης μεταξύ της εφαρμογής και του υλισμικού. Το αντικείμενο τηςδιπλωματικής ανήκει στο ευρύτερο επιστημονικό πεδίο της εκτέλεσης HPC(High Performance Computing) εφαρμογών σε συστοιχίες εικονικών μηχανών και εστιάζει στην αποδοτικότερη μεταφορά δεδομένων μεταξύ των εικονικών μηχανών και των συσκευών Ε/Ε. Πιο συγκεκριμένα, η παρούσα εργασίαπραγματεύεται τη σχεδίαση και υλοποίηση ενός μηχανισμού με τον οποίο ταδίκτυα διασύνδεσης υψηλής επίδοσης εντάσσονται σε εικονικά περιβάλλοντα.Το εικονικό περιβάλλον στο οποίο βασίζεται αυτός ο μηχανισμός δημιουργείται από τον ελεγκτή εικονικής μηχανής Xen. Σ’αυτό το περιβάλλον προσαρμόστηκε το δίκτυο διασύνδεσης που υλοποιήθηκε κατά τη διάρκεια τηςδιπλωματικής εργασίας "Σχεδίαση και Υλοποίηση μηχανισμού απευθείας απομακρυσμένης πρόσβασης στη μνήμη με χρήση προγραμματιζόμενου προσαρμογέα δικτύου 10GbE", στο Εργαστήριο Υπολογιστικών Συστημάτων. Τοπρωτόκολλο του δικτύου είναι το SLURPoE (Simple Lightweight RDMA Protocolover Ethernet), το οποίο εικονικοποιήθηκε στην παρούσα διπλωματικήέτσι, ώστε να ενταχθεί στο εικονικό περιβάλλον του Xen.Η εικονικοποίηση του πρωτοκόλλου SLURPoE υλοποιήθηκε μέσω της δημιουργίας ενός διαχωρισμένου οδηγού (split driver), όπου το κάτω μισό (backend)τοποθετείται στη πρωτεύουσα εικονική μηχανή και το πάνω μισό (frontend)σε μια φιλοξενούμενη εικονική μηχανή. Διατηρώντας την αρχιτεκτονικήτου δικτύου και διαχωρίζοντας τις λειτουργίες του SLURPoE στο πάνω καιστο κάτω μισό του οδηγού, διατηρούνται τα βασικά πλεονεκτήματα του πρωτοκόλλου, όπως η απευθείας μεταφορά δεδομένων από τον χώρο χρήστη στην κάρτα δικτύου και αντιστρόφως, χωρίς την παρεμβολή του λειτουργικού συστήματος και του ελεγκτή εικονικής μηχανής.Με χρήση ενός απλού μετρο-προγράμματος (micro-benchmark) αξιολογήθηκε μερικώς η απόδοση του πρωτοκόλλου μέσα σε εικονικό περιβάλλον. Τοπρωτόκολλο εμφανίζει μια σταθερή επιβάρυνση 12μs όσον αφορά στο χρόνοαπόκρισης, ενώ για μεγάλα μηνύματα (>512KB) εμφανίζει αποτελέσματα σχεδόν όμοια με τα αντίστοιχα σε μη εικονικό περιβάλλον.