Στις μέρες μας, το cloud computing και η τεχνολογία virtualization έχουν επιφέρει επαναστατικές αλλαγές στις υπολογιστικές εφαρμογές γενικού σκοπού. Το cloud computing προσφέρει πλεονεκτήματα όπως η μείωση του λειτουργικού κόστους, η ενοποίηση servers και η ελαστική τροφοδοσία πόρων. Εντούτοις, οι υπάρχουσες τεχνολογίες cloud computing και virtualization αντιμετωπίζουν δυσκολίες στην υποστήριξη σύγχρονων χαλαρών εφαρμογών πραγματικού χρόνου, όπως online video streaming και cloud based gaming. Αυτό συμβαίνει επειδή οι σύγχρονοι hypervisors δεν διαθέτουν τους μηχανισμούς που μπορούν να εγγυηθούν επιδόσεις πραγματικού χρόνου, για εφαρμογές
που εκτελούνται σε Virtual Machines. Πολλές λύσεις υπο-χρησιμοποιούν την επεξεργαστική χωρητικότητα του host συστήματος. Το paravirtualization εμφανίζεται ως μια ταιριαστή λύση, μιας και δίνει τη δυνατότητα στα guest συστήματα να επικοινωνούν τις, πραγματικού χρόνου, απαιτήσεις τους στο host
σύστημα. Για τεχνικούς λόγους, όμως, οι λύσεις βασισμένες στο paravirtualization που έχουν, έως τώρα, υλοποιηθεί αποτυγχάνουν να ικανοποιήσουν τις προκύπτουσες αναγκαιότητες πραγματικού χρόνου. Στην εργασία αυτή, δίνουμε τη δική μας απάντηση στο ερώτημα της υλοποίησης ενός hypervisor ικανού να εκπληρώσει τις ανάγκες εφαρμογών πραγματικού χρόνου. Βασίζουμε την προσέγγισή μας στο KairosVM, μια λύση που χρησιμοποιεί πλήρες virtualization, υλοποιημένη πάνω στο KVM module. Διαφοροποιείται από κοινούς hypervisors πλήρους virtualization, με τη χρήση μιας τεχνικής που ονομάζεται Virtual Machine Introspection (ενδοσκόπηση), έτσι ώστε τα guest συστήματα
να μπορούν άμεσα να ενημερώσουν το host σύστημα για τις πραγματικού χρόνου ανάγκες τους. Υλοποιούμε διαφορετικές πολιτικές κατανομής του φόρτου εργασίας των guest συστημάτων στους φυσικούς πόρους του host. Παρουσιάζουμε πειραματικά αποτελέσματα που προσφέρουν σύγκριση τόσο μεταξύ των
διάφορων πολιτικών κατανομής όσο και ανάμεσα στον KairosVM hypervisor και έναν κοινό γνωστό hypervisor, τον VanillaKVM.
(EL)
Duringthelastyears,cloudcomputingandvirtualizationtechnologyhavebrought revolutionary changes in general-purpose computing applications. Cloud computing offers benefits such as reduction of operation costs, server consolidation, flexible system configuration and elastic resource provisioning. However, existing cloud computing and virtualization technology face huge difficulties
in supporting contemporary soft real-time applications such as online video streaming and cloud based gaming. This is due to the fact that modern hypervisors lack the mechanisms in place to guarantee real-time prerformance of applications running on virtual machines. Many solutions under-utilize the processing capacity of the host system. Paravirtualization appears as a possible
adequate solution, since it gives the guest systems the ability to communicate their real-time needs to the host system. Still, due to technical reasons, implemented paravirtualized solutions failt of fulfil the emerging real-time necessities. In this thesis, we give our own answer to the problem of implementing a hypervisor able to satisfy the needs of real-time applications. We base our approach
on KairosVM, a fully-virtualized solution, implemented on the KVM module, which differentiates itself from common full-virtualized hypervisrors, by using a technic called Virtual Machine Introspection so that the guest systems can immidiately make the host aware of their real-time needs. We implement different policies for the allocation of the guest systems’ workload into the host system’s physical resources. We present experimental results that offer comparison both between the different allocation policies, and between the KairosVM hypervisor and an existing well-known hypervisor called VanillaKVM.
(EN)
National Technical University of Athens
