Υλοποίηση αποδοτικού μηχανισμού ελαστικής μνήμης για το Firecracker VMM

Abstract

Η ελαστική μνήμη έχει αποκτήσει ιδιαίτερη σημασία στο υπολογιστικό νέφος. Επιτρέπει την προσαρμογή της μνήμης μιας εικονικής μηχανής κατά απαίτηση χωρίς την ανάγκη για επα- νεκκίνηση, προσφέροντας αποδοτικότερη αξιοποίηση πόρων, ευελιξία στην αντιμετώπιση των μεταβαλλόμενων απαιτήσεων των workloads και αυξημένη διαθεσιμότητα των συστημάτων. Ο υπερεποπτευτής εικονικών μηχανών Firecracker υποστηρίζει ελαστική μνήμη μέσω του μηχα- νισμού memory ballooning, ωστόσο μελέτες έχουν δείξει πως ο μηχανισμός αυτός εμφανίζει σημαντικές χρονοκαθυστερήσεις. Το virtio-mem αποτελεί έναν πιο αποδοτικό μηχανισμό ε- λαστικής μνήμης ο οποίος χρησιμοποιείται ήδη απο άλλους υπερεποπτευτές όπως το Cloud Hypervisor. Στην παρούσα διπλωματική υλοποιήθηκε η υποστήριξη της συσκευής virtio-mem στον υπερεποπτευτή εικονικών μηχανών Firecracker, με στόχο την παροχή αποδοτικής ελα- στικής μνήμης σε microVMs. Παράλληλα, υλοποιήθηκε και η υποστήριξη snapshot για τη συκσευή, επιτρέποντας την αποθήκευση και επαναφορά της κατάστασής της. Η υλοποίηση αξιολογήθηκε πειραματικά και συγκρίθηκε τόσο με το virtio-mem του Cloud Hypervisor, όσο και με τη συσκευή virtio-balloon του Firecracker, αναδεικνύοντας τα πλεονεκτήματα και τις διαφορές ως προς την απόδοση. Τέλος, πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση της υλοποίησης με την χρήση ενός τροποποιημένου πυρήνα Linux (Squeezy) για τον guest, στον οποίο έχει υλοποιηθεί ένας μηχανισμός αποδοτικότερης ανάκτησης (reclamation) μνήμης, εξαλείφοντας τα κόστη των μετακινήσεων σελίδων (migrations) και της αρχικοποίησης τους (zeroing).