[发明专利]基于半虚拟化和OVS-DPDK的虚拟机网络加速系统

说明书

本发明公开了一种基于半虚拟化和OVS‑DPDK的虚拟机网络加速系统，涉及网络通信与虚拟化技术领域。其包括控制管理模块和计算模块，计算模块用于运行虚拟机，控制管理模块用于在计算模块上创建OVS网桥、配置OVS转发流表并管理虚拟机；虚拟机的网络采用半虚拟化方式实现，计算模块上部署有OVS‑DPDK，虚拟机利用OVS‑DPDK软交换与外部互通数据业务。本发明能够提高虚拟机网络的转发性能，并可高效地支持虚拟机扩展应用。

技术领域

本发明涉及网络通信中的虚拟化技术领域，尤其涉及一种基于半虚拟化和OVS-DPDK的虚拟机网络加速系统。

背景技术

网络功能虚拟化已成为当下一个主要技术热点，每一个网络功能业务都希望通过基础硬件设施层获得最大可能的网络转发性能。传统虚拟化技术中，由于在处理来自于虚拟机操作系统的I/O请求时，为了保证隔离性和安全性，通常需要虚拟机监控程序介入，即陷入到虚拟机监控程序并模拟硬件执行，引入了额外的I/O开销，而又由于 I/O通常是计算机系统中较为频繁的操作，因此导致了I/O虚拟化的效率低下。

半虚拟化技术与传统的全虚拟化不同，半虚拟化是通过修改虚拟机操作系统，使之能够与虚拟机监控程序通信，使虚拟机操作系统能够感知到虚拟机监控程序的存在，并了解自己运行在虚拟化环境中，可以减少虚拟机操作系统陷入到虚拟机监控程序的次数，减少上下文切换，从而能够与底层的虚拟机监控程序协作并获得性能上的提升。

然而这种半虚拟化技术并没有做到零拷贝，数据在宿主机物理网卡与虚拟机之间传输时，仍然需要在内核空间和用户空间切换，从而影响数据转发效率。使用DPDK优化的半虚拟化及Open-VSwitch技术，能够使数据在宿主机物理网卡与虚拟机之间传输时真正实现零拷贝，从而显著提高虚拟机网络的I/O性能。

发明内容

本发明提出一种基于半虚拟化和OVS-DPDK的虚拟机网络加速系统，能够提高虚拟机网络的转发性能，并可高效地支持虚拟机扩展应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于半虚拟化和OVS-DPDK的虚拟机网络加速系统，包括控制管理模块和计算模块，控制管理模块与计算模块之前互通控制信令；计算模块用于运行虚拟机，控制管理模块用于在计算模块上创建OVS网桥、配置OVS转发流表并管理虚拟机；虚拟机的网络采用半虚拟化方式实现，计算模块上部署有OVS-DPDK，虚拟机利用OVS-DPDK软交换与外部互通数据业务。

进一步的，所述虚拟机的网络由前端Virtio驱动和后端vHost设备组成；前端的Virtio驱动利用DPDK提供的轮询驱动进行优化，后端的vHost设备通过DPDK提供的vHost-user库实现；前端Virtio驱动和后端vHost设备基于共享内存进行通信。

进一步的，所述前端Virtio驱动位于虚拟机内部，所述后端vHost设备位于虚拟机外，在计算模块上实现。

进一步的，所述计算模块上仅运行一个虚拟机，部署OVS-DPDK的具体方式为：

（401）在计算模块上创建OVS网桥，设置网桥的datapath-type为netdev模式；

（402）将计算模块的物理网卡绑定为DPDK端口，并添加到所述OVS网桥上；

（403）在所述OVS网桥中添加虚拟机网卡的后端vHost设备；

（404）配置OVS转发流表，使得一个DPDK端口与一个vHost设备构成一条点对点的数据通道。

进一步的，所述计算模块上运行有多个虚拟机，并利用VXLAN的网络标识VNI来区分不同的虚拟机。

进一步的，在计算模块上部署OVS-DPDK的具体方式为：

（601）在计算模块上创建OVS网桥；

（602）在OVS网桥中添加VXLAN端口和虚拟机网卡的后端vHost设备；