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Xen benchmark sistemi paravirtualizzati

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Flavio Pace Tesi di laurea triennale Ingegneria Informatica: Analisi delle prestazioni di sistemi cluster in ambienti paravirtualizzati.

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Xen benchmark sistemi paravirtualizzati

  1. 1. Università degli Studi del Sannio 1 Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in Ingegneria InformaticaAnalisi delle prestazione di sistemi cluster in ambienti paravirtualizzatiRelatore CandidatoCh.mo Prof. Flavio PaceUmberto Villano 195001062
  2. 2. Sommario2 ¨  Overview Virtualizzazione •  Definizione, Principi, Benefici •  Tipi di virtualizzazione ¨  Architettura di Xen •  Architettura •  Ruolo dei domini •  Profiling ¨  Ambiente di Test e Risultati ¨  Conclusioni ¨  Sviluppi futuri
  3. 3. Virtualizzazione3 Definizione •  La logica suddivisione delle risorse fisiche di un computer in multipli ambienti di esecuzione Principi •  Lanciare multiple istanze di SO contemporaneamente •  Garantire isolamento tra i vari SO •  Gestione e controllo delle risorse condivise •  Amministrazione centralizzata Benefici •  Consolidamento Server •  Failover e Disaster Recovery •  Ambienti personalizzati di Debugging e di Test •  Alta scalabilità •  Riduzione dei costi
  4. 4. Tipi di Virtualizzazione4 ¨  Full Virtualization ¨  Paravirtualization ¨  Hardware-Assisted Virtualization ¨  Kernel-level Virtualization
  5. 5. Architettura Xen 3.05
  6. 6. Profiling in Xen6¨  Ogni dominio partecipa attivamente all’analisi del proprio ambiente¨  Il Domain-0 definisce una interfaccia per la raccolta dei samples da parte dei Domain-U¨  La raccolta dei samples è centralizzati nel Domain-0
  7. 7. Cluster fab4 e Tool di analisi7 Cluster fab4 •  Il cluster è formato da un front-end e da 4 nodi computazionali virtualizzati •  I nodi sono interconnessi tra loro tramite uno switch Gigabit Ethernet •  Rocks 5.1 (CentOS 5) •  La virtualizzazione dei nodi avviene tramite Xen 3.0 I tool di analisi usati sono: •  Netperf •  Pathload •  Xenoprof
  8. 8. Obiettivo8 L’obiettivo è quello di capire in che modo si deteriorano le prestazioni di rete in base alle diverse accoppiate CPU-VCPU secondo le seguenti configurazioni: ü  Dom0–>CPU0 DomU_1 DomU_2 àCPU1 ü  Dom0 DomU_1 àCPU0 DomU_2 àCPU1 ü  Dom0 DomU_1 DomU_2 àCPU0 I parametri presi in considerazione sono stati: ¨  Banda disponibile ¨  Throughput di rete ¨  Utilizzo della CPU dei processi sender e receiver ¨  Distribuzione degli eventi hardware
  9. 9. Risultati Throughput (1) 9• Sender à Dom0• Receiver à DomU -42.85 %
  10. 10. Risultati Throughput (2)10• Sender à Dom0• Receiver à DomU
  11. 11. Risultati Throughput (3)11• Sender à DomU• Receiver à DomUSullo stesso nodofisico
  12. 12. Risultati Throughput (4)12• Sender à DomU• Receiver à DomUSu diversi nodifisici -50.15 % E’ diminuita di un ulteriore 12.5 % rispetto alla configurazione dove il Dom0 funge da sender
  13. 13. Utilizzo della CPU (1)13• Sender à Dom0
  14. 14. Utilizzo della CPU (2)14• Sender à DomU• Receiver à DomUSu diversi nodifisici
  15. 15. Analisi tramite Xenoprof15 Sample Sample % % Image name Image name App Sample   %   image   4968415 698856 52.6085 7.0848 Vmlinux Vmlinux __copy_from_user_ll 9444138   95.7425   netperf   3048907 502514 32.2836 5.0944 xen-syms-2.6.18-92.1.13.el5 Vmlinux get_page_from_freelist 545881 427408 5.7801 4.3330 vmlinux netbk skb_copy_bits 316974 3.3563 ip_conntrack Distribuzione dei simboli maggiormente usati dal kernel di Xen Percentuale dei Samples totali 213704 2.2628 Bridge __copy_from_user_ll funzione usata per copiare i dati dal dominio utente a quello del driver Distribuzione delle percentuali del tempo di esecuzione di Netperf get_page_from_freelist è la funzione che trova l’indirizzo della pagina al livello kernel dove saranno copiati i dati skb_copy_bits una funzione che copia i dati dal buffer della socket ad in una regione del kernel
  16. 16. Prestazioni Virtual Cluster16 ¨  3 nodi fisici, ogni nodo con due macchine virtuali oltre al Dom0 ¨  2 Virtual Cluster VC0 e VC1 •  VC0 IMB-MPI1 (PingPong) •  VC1 carico computazionale (NAS) ¨  Le VMs di VC0 girano sulla CPU0 assieme al Dom0 ¨  Le VMs di VC1 girano sulla CPU1 ¨  Il Middleware utilizzato per i test è stato MPICH
  17. 17. Risultati17 ¨  Punto A messaggi di grandezza 16K ¨  Punto B messaggi di grandezza 32K
  18. 18. Analisi tramite Xenoprof18 Stessa distribuzione di simboli IMB-MPI1 Punto A Punto B % punto A % punto B #samples #samples Xen 6867 7745 5% 1% Vmlinux 44567 584375 57.26 % 56.17 % Vmlinux 13964 14631 11% 2% IMB-MPI1 21744 331766 27.93 % 33.17 % IMB-MPI1 77830 1E^06 61% 95% [vdso] Xennet 4648 338 93690 725 5.97 % 0% 9.05 % 0% Strings libc-2.5.so 17434 692 17389 6927 14% 0.88 % 2% 0.66 % Phyton 7991 7857 6% 1% xen-syms 3822 6425 4.19 % 0.61 % Sge_execd 2076 2038 5% 1% Xennet 1317 2135 1.69 % 0.20 % Irqbalance 837 1226 1% 0%
  19. 19. Risultati19 Risultati dello stesso test usando la libreria di comunicazione OPENMPI
  20. 20. Conclusioni20 ¨  Abbiamo visto come cambia il throughput di rete in base alle diverse accoppiate CPU-VCPU ¨  L’utilizzo della CPU in base ai processi sender/ receiver ¨  Attraverso il Profiling abbiamo appurato le funzioni maggiormente interessate dallo scambio intensivo di I/O di rete ¨  Il Profiling ci è venuto in aiuto nel definire l’area del problema riscontrato all’interno del tool sulle prestazione dei Virtual Cluster
  21. 21. Sviluppi futuri21 ¨  Analizzare le prestazioni di rete mettendole in relazioni con i risultati di un ambiente nativo ¨  Effettuare un’analisi più approfondita dei risultati di Xenoprof sulla libreria di comunicazione MPICH

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