Virtualizace I/O operací v oblasti počítačových sítí
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Existuje veľa rôznych dôvodov pre spoločnosti a organizácie, prečo by mali investovať do virtualizácie. Asi najväčší dôvod je finančná motivácia, pretože nasadenie virtualizácie môže ušetriť nemálo peňazí. Táto práca sa zaoberá práve problémom virtualizácie I/O operácií v sieťovom prostredí. Cieľom práce je tvorba softvérových ovládačov pre I/O virtualizáciu, ktoré by mohli pracovať s hardvérovo akcelerovanými sieťovými kartami. Hlavným prínosom ovládačov by mala byť použiteľnosť a čo najmenšia strata prenosového výkonu vo virtualizovanom prostredí. Pred popisom finálnych detailov ovládačov je však potrebné uviesť potrebné teoretické základy. Teoretická časť sa zaoberá súčasnými trendami vo virtualizácii I/O, technológiami ako sú virtio, vhost, SR-IOV, VFIO a mdev. V praktickej časti sú navrhuté dva spôsoby riešenia problému. Prvým je použitie technológie virtio (emulácia softvéru). Druhé je založené na technológii VFIO-mdev (hybridná paravirtualizácia). Pokiaľ sa jedná o výkon a konfigurovateľnosť zariadení, oba prístupy majú rôzne benefity. Tieto riešenia majú aj svoje nevýhody, ako je zložitosť riešenia a náročnosť integrácie do systému. Požadované ciele boli úspešne dosiahnuté vo forme prototypu ovládača nfb_mdev.
There are many different reasons for companies and organizations to invest in virtualization today, but it is probably safe to assume that financial motivation is number one on the list. Virtualization can save a lot of money. This thesis deals with the problem of I/O virtualization in the network environment in order to keep pace with this trend. The ultimate goal of this thesis is to develop working I/O virtualization software drivers that operate with FPGA-accelerated cards, thus enhancing their potential even more and saving the operational costs of big data centers. Their main benefits should be re-usability (flexibility) in a virtualized environment with the smallest possible performance loss. The theoretical part deals with current trends in I/O virtualization, technologies such as virtio, vhost, SR-IOV, VFIO and mediated devices. The practical part of this thesis suggests two ways of addressing this problematic. The first is to use software-emulation virtio technology. The second is based on the hybrid paravirtualization VFIO-mdev technology. Both approaches have different benefits in terms of performance and device manageability. Each solution's use case has its own drawback, like the complexity of the solution and the problematic integration into the system. The desired goals were achieved and manifested in the final form of the prototype driver nfb_mdev.
There are many different reasons for companies and organizations to invest in virtualization today, but it is probably safe to assume that financial motivation is number one on the list. Virtualization can save a lot of money. This thesis deals with the problem of I/O virtualization in the network environment in order to keep pace with this trend. The ultimate goal of this thesis is to develop working I/O virtualization software drivers that operate with FPGA-accelerated cards, thus enhancing their potential even more and saving the operational costs of big data centers. Their main benefits should be re-usability (flexibility) in a virtualized environment with the smallest possible performance loss. The theoretical part deals with current trends in I/O virtualization, technologies such as virtio, vhost, SR-IOV, VFIO and mediated devices. The practical part of this thesis suggests two ways of addressing this problematic. The first is to use software-emulation virtio technology. The second is based on the hybrid paravirtualization VFIO-mdev technology. Both approaches have different benefits in terms of performance and device manageability. Each solution's use case has its own drawback, like the complexity of the solution and the problematic integration into the system. The desired goals were achieved and manifested in the final form of the prototype driver nfb_mdev.
Description
Keywords
virtualizačné technológie, virtualizácia I/O zariadení, periférne zariadenia, softvérové ovládače, počítačové siete, sieťové karty, KVM, QEMU, PCI-Express, IOMMU, PASID, Intel VT-d, Netcope, NDK, FPGA, virtio, vhost, SR-IOV, VFIO, mediated devices - mdev, virtualization technologies, I/O device virtualization, peripherals, software drivers, computer networks, network cards, KVM, QEMU, PCI-Express, IOMMU, PASID, Intel VT-d, Netcope, NDK, FPGA, virtio, vhost, SR-IOV, VFIO, mediated devices - mdev
Citation
PEREŠÍNI, M. Virtualizace I/O operací v oblasti počítačových sítí [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Bezpečnost informačních technologií
Comittee
prof. Ing. Martin Drahanský, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Martin Čadík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ondřej Lengál, Ph.D. (člen)
Mgr. Kamil Malinka, Ph.D. (člen)
Ing. Libor Polčák, Ph.D. (člen)
Ing. Vladimír Veselý, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2020-07-16
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A. Otázky u obhajoby: V práci popisujete tři existující generace I/O virtualizace. Očekáváte, že by v blízké době mohla vzniknout čtvrtá generace? Případně je nějaká zajímavá/klíčová funkcionalita, která je podle Vás v třetí generaci nedostatečně podporována nebo zcela nedostupná? Kdy očekáváte dostupnost vhodného hardware na trhu (zejména procesorů) pro plné nasazení/podporu Vašeho vizualizačního řešení? Jak rychle je možné přes Vaše rozhraní posílat data?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení