【摘 要】
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容器虚拟化越来越流行,在云计算平台上很多应用都基于容器环境来执行。和虚拟机相比,容器由于采用共享宿主机内核的方法,在性能表现上更加突出,但同时也牺牲了隔离性。内存带宽作为容器间竞争十分剧烈的资源,在多容器环境下,由于不同负载容器存在不同的内存带宽敏感性,某些容器过量占用内存带宽,其他容器内存带宽需求无法得到满足,从而造成某些容器性能下降严重,而某些容器几乎不受影响,也就是系统不公平性上升。因此一种
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容器虚拟化越来越流行,在云计算平台上很多应用都基于容器环境来执行。和虚拟机相比,容器由于采用共享宿主机内核的方法,在性能表现上更加突出,但同时也牺牲了隔离性。内存带宽作为容器间竞争十分剧烈的资源,在多容器环境下,由于不同负载容器存在不同的内存带宽敏感性,某些容器过量占用内存带宽,其他容器内存带宽需求无法得到满足,从而造成某些容器性能下降严重,而某些容器几乎不受影响,也就是系统不公平性上升。因此一种可以降低容器系统不公平性的内存带宽隔离机制是不可或缺的。目前容器的隔离性主要由Linux内核的命名空间(Namespace)和资源控制组(Cgroup)来保障,这两者均无法提供容器内存带宽的隔离。大部分关于内存带宽公平性研究的直接方法需要在模拟器下修改硬件,无法在现有的硬件平台上实现;间接方法需要负载的先验知识或者修改调度器,不适合通用的场景,并且无法降低系统不公平性。为在现有的商业处理器平台下,解决容器内存带宽隔离性问题,结合Intel处理器的硬件资源管理技术,设计了容器内存带宽隔离方法,并提出了三种不同的隔离策略:静态分配、动态调整阈值及动态分组。该隔离方法主要分成两步:首先根据容器的运行状态使用聚类算法进行分组操作,动态分组策略下可以自动计算出最佳的分组数目;然后根据拟定的数学模型计算出每组容器的内存带宽阈值,并利用硬件资源管理技术把容器映射到相应的阈值上,完成对容器内存带宽的限制。通过实验结果表明,基于硬件资源管理技术的容器内存带宽隔离方法可以有效的提供容器间内存带宽的隔离,最高可降低65%的系统不公平性,平均可以降低32.9%的不公平性。
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