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摘要：在大数据时代背景下，随着信息技术的创新发展与应用，人们对虚拟机网络性能提出了更高的要求，加强虚拟机网络性能优化的研究，增强用户体验效果成为虚拟机发展的必然趋势。基于此，以虚拟机网络性能优化为研究对象，从虚拟机网络性能测评指标出发，依托云计算机技术，进行虚拟机硬件与软件层面的优化。测试表明所设计的虚拟机优化方案可有效提升虚拟机网络性能。
关键词：虚拟机；网络性能；性能优化
引言：虚拟化技术的创新发展与应用推动了计算机系统的优化发展，实现了计算机虚拟环境的有效营造，有效提升了操作系统软件、硬件的使用率。随着“互联网+”概念的提出与实践，虚拟机被广泛应用到各领域个行业中，并成为人们关注与研究的重点。但是就目前虚拟机实际发展情况来看，虚拟机的中央处理器虚拟化、内存虚拟化问题在不同程度上得到改善，实现了CPU运行性能、存储性能的提升，但是由于I/O（input/output，输入/输出端口）虚拟化的具体体现方式相对复杂，其网络性能不高，对虚拟机整体性能产生了影响。因此，加强虚拟机网络性能优化研究具有重要现实意义。
1 虚拟机与虚拟机网络性能测评指标
1.1虚拟机
虚拟机（Virtual Machine）是一种完整的计算机系统，通过利用虚拟化技术实现现有硬件系统功能的虚拟化处理，生产具备真实计算机操作系统完整功能的虚拟系统[1]。当用户进入虚拟系统后，其各项操作可在独立的虚拟系统中完成，包括运行软件安装、数据存储等，且不会对现有系统造成影响。
现阶段应用较为广泛的虚拟化技术主要有基于软件仿真的虚拟化技术、以硬件辅助为目的的虚拟化技术和依托于前后端模型的半虚拟化技术三种。通过虚拟化技术的科学应用，可为用户的操作系统虚拟功能完善且独立于实际硬件的虚拟硬件环境，包括虚拟机处理器、虚拟机内存以及虚拟机I/O设备等。就虚拟机I/O而言，Emulation、Pass-through与Para-virtualization是三种常见的主流模型，其中Emulation主要是利用软件编程实现的硬件虚拟化，该模型操作简单当资源消耗相对较大；Pass-through则是通过利用Hypervisor实现网卡硬件资源的管理，其性能相对要高，但编程难度系数相对要高；Para-virtualization模型虽然网络性能高，但是它的共享性相对要低。对此，为满足用户应用需求，实现虚拟机网络性能的优化至关重要[2]。
1.2虚拟机网络性能测评指标
在虚拟机网络性能优化过程中，需对其网络性能进行准确的分析，从而根据分析结果选择相适宜的方案进行改进。而一般情况下，虚拟机的网络性能可以Throughput（吞吐量）与Latency（访问延迟）进行衡量。其中Throughput主要是指在不丢包的前提下，虚拟机系统设备所能够接受或发送网络数据包最大速率而Latency则是指单位网络包接受与发送的时间。因此，Throughput越大而Latency越小，则虚拟机网络性能越好。对此，在优化过程中需尽量降低虚拟机中央处理器指令应用手气，简化系统I/O处理中间的层次。
2 虚拟机网络性能优化方案的设计
2.1软件优化
资料分析发现，从软件层面入手在对虚拟机网络性能进行优化时，可根据网络协议存在的特性，放弃TCP Segmentation Offload（TSO，基于网络下的大数据包分割法），通过减少数据包规模来减少虚拟机系统I/O处理所应用的虚拟机系统中央处理器指令周期。与此同时，对于不同系统，软件处理方法也存在一定的差异性，对此需有针对性的进行系统分析，采取行之有效的方法进行处理。以Xen系统为例，可通过利用全局页面映射技术将系统设备驱动中的数据转移到客户区域，并在系统中配设可实现多队列操作的设备，改变队列排列顺序，提升数据拷贝速率，从而降低CPU质量占用周期，提高虚拟机网络性能。
2.2硬件优化
改善传统虚拟机硬件层面存在的不足，提升系统网络性能，可采用件辅助虚拟化技术，通过改变映射形式与分配性质进行实现。例如，通过DMA重映射进行系统网络性能的优化，即借助VMM软件编程，实现支持DMA技术硬件设备性能的强化，提升系统网络I/O访问速度，并根据DMA重映射地址转换表，将物理地址与逻辑地址进行连接，利用VMM构建保护区域，在提升运行安全性的同时，实现系统网络性能的优化。又如，在虚拟机系统设计中应用中断重映射技术，结合系统运行强度，进行系统消息中断格式的调整，并借助硬件查表，为不同消息寻找相应的地址，在实现虚拟机中断隔离问题处理的过程中，提升虚拟机网络性能[3]。此外，也可利用SR-IOV技术，创建拥有VF功能的不同VM，用以提高系统网络吞吐量的同时，降低网络访问延迟，提升系统网络性能。
3 虚拟机网络性能优化结果的测试
在對优化前与优化后的虚拟机网络性能进行测试时，了解到优化后的虚拟机网络吞吐量得到大幅度提升，其网络访问延迟有所降低，与此同时CPU 利用率得到提升，利用率约提升了三之分一。
结论：总而言之，云计算技术的高速发展与应用，推动了虚拟化技术的发展与应用，加大了操作系统用户使用规模。这在一定程度上对虚拟机网络I/0性能提出了更高的要求。对此，实现实现虚拟机网络性能的优化成为云计算发展过程中研究的重点内容之一。而基于虚拟机网络性能测评指标，从硬件与软件层面进行优化，可有效提升虚拟机网络性能，改善网络设备隔离、存储、共享等问题的产生。
参考文献：
[1]吕梅桂.基于KVM的虚拟机网络性能优化研究[J].软件导刊，2017，16（10）：180-181+184.
[2]王煜炜，刘敏，房秉毅，秦晨翀，闫小龙.面向网络性能优化的虚拟计算资源调度机制研究[J].通信学报，2016，37（08）：105-118.
[3]梅泽强，赵越超.基于混合虚拟化技术的计算机性能优化研究及应用[J].信息与电脑（理论版），2016（11）：66-67.
作者简介：
邓文聪（1986年2月），男，汉族，广东省江门市，教师，助理讲师，本科，计算机科学与技术（专注于企业网搭建与应用
关键词：虚拟机；网络性能；性能优化
引言：虚拟化技术的创新发展与应用推动了计算机系统的优化发展，实现了计算机虚拟环境的有效营造，有效提升了操作系统软件、硬件的使用率。随着“互联网+”概念的提出与实践，虚拟机被广泛应用到各领域个行业中，并成为人们关注与研究的重点。但是就目前虚拟机实际发展情况来看，虚拟机的中央处理器虚拟化、内存虚拟化问题在不同程度上得到改善，实现了CPU运行性能、存储性能的提升，但是由于I/O（input/output，输入/输出端口）虚拟化的具体体现方式相对复杂，其网络性能不高，对虚拟机整体性能产生了影响。因此，加强虚拟机网络性能优化研究具有重要现实意义。
1 虚拟机与虚拟机网络性能测评指标
1.1虚拟机
虚拟机（Virtual Machine）是一种完整的计算机系统，通过利用虚拟化技术实现现有硬件系统功能的虚拟化处理，生产具备真实计算机操作系统完整功能的虚拟系统[1]。当用户进入虚拟系统后，其各项操作可在独立的虚拟系统中完成，包括运行软件安装、数据存储等，且不会对现有系统造成影响。
现阶段应用较为广泛的虚拟化技术主要有基于软件仿真的虚拟化技术、以硬件辅助为目的的虚拟化技术和依托于前后端模型的半虚拟化技术三种。通过虚拟化技术的科学应用，可为用户的操作系统虚拟功能完善且独立于实际硬件的虚拟硬件环境，包括虚拟机处理器、虚拟机内存以及虚拟机I/O设备等。就虚拟机I/O而言，Emulation、Pass-through与Para-virtualization是三种常见的主流模型，其中Emulation主要是利用软件编程实现的硬件虚拟化，该模型操作简单当资源消耗相对较大；Pass-through则是通过利用Hypervisor实现网卡硬件资源的管理，其性能相对要高，但编程难度系数相对要高；Para-virtualization模型虽然网络性能高，但是它的共享性相对要低。对此，为满足用户应用需求，实现虚拟机网络性能的优化至关重要[2]。
1.2虚拟机网络性能测评指标
在虚拟机网络性能优化过程中，需对其网络性能进行准确的分析，从而根据分析结果选择相适宜的方案进行改进。而一般情况下，虚拟机的网络性能可以Throughput（吞吐量）与Latency（访问延迟）进行衡量。其中Throughput主要是指在不丢包的前提下，虚拟机系统设备所能够接受或发送网络数据包最大速率而Latency则是指单位网络包接受与发送的时间。因此，Throughput越大而Latency越小，则虚拟机网络性能越好。对此，在优化过程中需尽量降低虚拟机中央处理器指令应用手气，简化系统I/O处理中间的层次。
2 虚拟机网络性能优化方案的设计
2.1软件优化
资料分析发现，从软件层面入手在对虚拟机网络性能进行优化时，可根据网络协议存在的特性，放弃TCP Segmentation Offload（TSO，基于网络下的大数据包分割法），通过减少数据包规模来减少虚拟机系统I/O处理所应用的虚拟机系统中央处理器指令周期。与此同时，对于不同系统，软件处理方法也存在一定的差异性，对此需有针对性的进行系统分析，采取行之有效的方法进行处理。以Xen系统为例，可通过利用全局页面映射技术将系统设备驱动中的数据转移到客户区域，并在系统中配设可实现多队列操作的设备，改变队列排列顺序，提升数据拷贝速率，从而降低CPU质量占用周期，提高虚拟机网络性能。
2.2硬件优化
改善传统虚拟机硬件层面存在的不足，提升系统网络性能，可采用件辅助虚拟化技术，通过改变映射形式与分配性质进行实现。例如，通过DMA重映射进行系统网络性能的优化，即借助VMM软件编程，实现支持DMA技术硬件设备性能的强化，提升系统网络I/O访问速度，并根据DMA重映射地址转换表，将物理地址与逻辑地址进行连接，利用VMM构建保护区域，在提升运行安全性的同时，实现系统网络性能的优化。又如，在虚拟机系统设计中应用中断重映射技术，结合系统运行强度，进行系统消息中断格式的调整，并借助硬件查表，为不同消息寻找相应的地址，在实现虚拟机中断隔离问题处理的过程中，提升虚拟机网络性能[3]。此外，也可利用SR-IOV技术，创建拥有VF功能的不同VM，用以提高系统网络吞吐量的同时，降低网络访问延迟，提升系统网络性能。
3 虚拟机网络性能优化结果的测试
在對优化前与优化后的虚拟机网络性能进行测试时，了解到优化后的虚拟机网络吞吐量得到大幅度提升，其网络访问延迟有所降低，与此同时CPU 利用率得到提升，利用率约提升了三之分一。
结论：总而言之，云计算技术的高速发展与应用，推动了虚拟化技术的发展与应用，加大了操作系统用户使用规模。这在一定程度上对虚拟机网络I/0性能提出了更高的要求。对此，实现实现虚拟机网络性能的优化成为云计算发展过程中研究的重点内容之一。而基于虚拟机网络性能测评指标，从硬件与软件层面进行优化，可有效提升虚拟机网络性能，改善网络设备隔离、存储、共享等问题的产生。
参考文献：
[1]吕梅桂.基于KVM的虚拟机网络性能优化研究[J].软件导刊，2017，16（10）：180-181+184.
[2]王煜炜，刘敏，房秉毅，秦晨翀，闫小龙.面向网络性能优化的虚拟计算资源调度机制研究[J].通信学报，2016，37（08）：105-118.
[3]梅泽强，赵越超.基于混合虚拟化技术的计算机性能优化研究及应用[J].信息与电脑（理论版），2016（11）：66-67.
作者简介：
邓文聪（1986年2月），男，汉族，广东省江门市，教师，助理讲师，本科，计算机科学与技术（专注于企业网搭建与应用