【摘 要】
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随着云计算的蓬勃发展和5G时代的到来,虚拟网络中虚拟机之间的数据通信越来越频繁,对数据流转发效率的需求也越来越高。本论文从当前虚拟网络转发技术出发,介绍了虚拟网络转发过程中常用组件的基本原理,提出了一种基于vDPA（vhost数据路径加速）技术的数据流转发优化方案。通过对优化前后的虚拟网络中数据流转发性能进行测试实验,可以看到虚拟机之间通信带宽值在原来的基础上提升了20%左右,基本达到了网卡直通技
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随着云计算的蓬勃发展和5G时代的到来,虚拟网络中虚拟机之间的数据通信越来越频繁,对数据流转发效率的需求也越来越高。本论文从当前虚拟网络转发技术出发,介绍了虚拟网络转发过程中常用组件的基本原理,提出了一种基于vDPA（vhost数据路径加速）技术的数据流转发优化方案。通过对优化前后的虚拟网络中数据流转发性能进行测试实验,可以看到虚拟机之间通信带宽值在原来的基础上提升了20%左右,基本达到了网卡直通技术的转发性能。由此证明了基于vDPA技术的优化方案提升了虚拟网络转发性能,验证了该优化方案的有效性。此优化方案对企业降低网络转发成本、提高项目开发和测试效率具有重要意义和参考价值。本文的主要工作如下:（1）研究了当前常用的虚拟网络转发技术和部分组件,包括DPDK技术和OVS技术等。同时也介绍了虚拟网络中网络I/O半虚拟化技术和常用的加速数据包处理技术,包括前端virtio技术和后端vhost技术,和网卡直通技术的基本原理等。（2）设计了基于vDPA技术的虚拟网络转发性能优化方案。研究了vDPA技术的基本原理和功能模块,设计了将vDPA技术运用在虚拟网络转发过程中的优化方案。方案中将vDPA组件与数据流转发框架进行结合设计,并将该优化方案进行实现,包括基于vDPA技术在内核中的实现,在用户空间中的实现和在硬件模块中的实现。该方案优化了虚拟网络中虚拟机之间数据流的转发性能,在提升网络带宽的基础上同时实现了虚拟机实时迁移的可行性。（3）设计了虚拟网络中数据包转发性能的测试实验方案,并在不同的实验环境中完成虚拟网络中虚拟机之间的通信性能测试。实验中主要测试两种场景下,三种不同的转发方案中虚拟机之间的数据包转发速率。通过对实验结果的整理分析,验证了基于vDPA优化方案在保持virtio标准接口的同时,在原DPDK-OVS转发方案的基础上提升了网络带宽,基本达到了网络直通技术的网络带宽。
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