マルチコア・仮想マシン環境における アクセスの性能評価
指導教員：小口 正人

'#( )   *   と  + 
 $,    を用いた。また、$,   接続の実験には、  が  デュアルコア  "(($%&、 が - . - $$,    /0 のマシンを用いた。 と   の  はすべて  1 を使用した。
なおデュアルコアマシンにおいては、  コアと  を  対  で対応するように設定を行った。
さらに、  を導入し、ストレージアクセスを行はじめに

近年、コンピュータシステムは  のマルチコ
ア化により性能が大幅に向上し、一方でこの性能向上を活かすアプリケーションの一つとして仮想化技術が急速に注目を集めている。その背景として、従来は新たなサービスが増える度にさまざまなサーバが乱立し、複数の  やミドルウエアが存在する状況を招いて、環境ごとのメンテナンスや管理などの作業が発生していた。この問題を解決するのが、仮想化技術である。本研究では仮想マシンを用いた高性能なネットワークコンピューティングを実現し、仮想環境上で  を用いたストレージアクセスを行う際のシステムの振舞を解析して、仮想化技術がシステム性能に与える影響の評価を行う。

うイニシエータとストレージを提供するターゲットの間を   で接続し実験システムを構築した。  のイニシエータには  1 のものを、ターゲットには    2 *  , 3 ""4"#を使用した /0。
シングルコアマシン間及びデュアルコアマシン間で、 *  、$,    接続を用
い、ノーマルカーネルと   と   のスループットを測定する。 $,    接続
においてはノーマルカーネルと   のスループットを測定して比較する。



仮想化技術を用いて仮想マシンの実現するシステ や     などがあげられムとして、る。これらはホスト  上にゲスト  と呼ばれる のインストールを可能にするソフトウェアで、既存  上で動かすため処理性能が実機よりも低下するといった欠点を持つものもある。一方、 は複数の  を動かす為の基盤となるプラットフォー
ムのみ提供する仮想マシンモニタで、実ハードウェア上でほぼ直接動作するため、仮想化による処理性能の低下が小さい。 上で動作する仮想マシンは「 」と呼ぶ単位で管理され、  の中で が動作する。  には   と  の  種類があり、  が他のドメインを管理するホスト  の役割を担い、  からのみ他の   の起動および停止を制御できる。 つの   以外はすべて   となる。

  対  ソケット通信スループット測定結果

まず基礎データとして、 対  ソケット通信のスループットの測定結果を図 〜図 5 に示す。シング
ルコアマシンの場合は、 *  上において  は約 6 2* とノーマルカーネルに近い値となった、しかし   ではスループットが落ちている。$,   上ではノーマルカーネル、 、  とスループットが段々落ちている。
デュアルコアマシンの場合は、全ての  上において、ノーマルカーネルより仮想環境でのスループットが低下している。$,  上においては、仮想環境のスループットはあまり低下せず、極めて高い性能が示された。

 はサーバとストレージ間を接続する専用の高速ネットワークである。    を用いた現世代の   に対し、汎用の   と   を用いて構築可能な  を  と呼び、次世代の  として期待されている。 はそのプロトコルの一つである。

㪈㪇㪇㪇㪐㪉㪐㪇㪇㪐㪇㪤㪹 㫇 㫊㪏㪋䉲䊮䉫䊦㪏㪉䊂䊠䉝䊦䉲䊮䉫䊦㪌㪇㪇䊂䊠䉝䊦㪋㪇㪇㪌㪋㪊㪇㪇㪊㪎㪏㪉㪇㪇㪉㪎㪍㪈㪇㪇㪈㪇㪇㪝㪸㫊㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪝㪸㫊㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪝㪸㫊㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪞㫀㪾㪸㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪞㫀㪾㪸㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪞㫀㪾㪸㪹㫀㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪈㪇㪾㫀㪾㪸㪈㪇㪾㫀㪾㪸䊉䊷䊙䊦㪻㫆㫄㪇㪻㫆㫄㪬䊉䊷䊙䊦㪻㫆㫄㪇㪻㫆㫄㪬䊉䊷䊙䊦㪻㫆㫄㪇࿑ (CUV'VJGTPGV

シングルコアマシン  台とデュアルコアマシン 台に  を導入後、  を起動し、 の環境構築を行った。シングルコアマシンには が    ! "#$%&、 が  '#()   *   と  +  $,    を用いた。デュアルコアマシンには  が     ! "'$%&、 が 㪍㪍㪇㪇㪏㪇㪎㪋 基礎実験㪎㪎㪇㪇㪏㪍研究内容㪏㪏㪇㪇㪏㪏㪞㪹 㫇 㫊思宇㪤㪹 㫇 㫊付࿑ )KICDKV'VJGTPGV࿑ )KICDKV'VJGTPGV

 ディスクアクセスベンチマークを用いた評価実験

次にハードディスクベンチマークの 77/50を用いて、ローカルディスクアクセス、及び  
アクセス時の評価実験を行った。シングルコアマ

51

シン、デュアルコアマシン、それぞれのノーマル
カーネル、 、  間を  * 及び $,  、$,   を使用し接続した際の比較を行った。ローカルディスクア
クセス時の 、   結果を図 4 と図 #、  ア
クセス時の 、   結果を図 (〜図  に示す。
ローカルディスクアクセスは、どのカーネルにおいてもデュアルコアマシンの方がシングルコアマ
シンよりもディスクアクセスの性能が高く、ノーマルカーネルと   に大きな差はないが、  ではスループットが大きく落ちる。  ア
クセスの場合、 *  ではシングルコアマ
シンとデュアルコアマシン間に大きな差は出ていない。$,   ではデュアルコアマシンの方がスループットが高い。また、すべての   においてノーマルカーネル、 、  の順にスループットが低くなっている。

㪍㪇㪍㪇㪌㪇㪌㪇䉲䊮䉫䊦䉮䉝䉲䊮䉫䊦䉮䉝㪋㪇㪋㪇䊂䊠䉝䊦䉮䉝㪤㪙㪆㫊㪤㪙㪆㫊䊂䊠䉝䊦䉮䉝㪊㪇㪊㪇㪉㪇㪉㪇㪈㪇㪈㪇

まとめと今後の課題㪇㪇䊉 䊷䊙 䊦㪻㫆 㫄㪇䊉 䊷䊙 䊦㪻㫆 㫄㪇࿑  ࡠ࡯ࠞ࡞࠺ࠖࠬࠢࠕࠢ࠮ࠬ YTKVG㪻㫆 㫄㪇㪻㫆 㫄㪬࿑  ࡠ࡯ࠞ࡞࠺ࠖࠬࠢࠕࠢ࠮ࠬ TGCF㪈㪍㪈㪉㪈㪋㪈㪇㪈㪉㪏䉲䊮 䉫䊦㪏䊂䊠䉝䊦㪤㪙㪆㫊㪤㪙㪆㫊㪈㪇㪍䉲䊮 䉫䊦㪍䊂䊠䉝䊦㪋㪋㪉㪉㪇㪇㪝㪸㫊㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪝㪸㫊㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪝㪸㫊㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪝㪸㫊㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪝㪸㫊㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪝㪸㫊㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋䊉䊷䊙䊦㪻㫆㫄㪇㪻㫆㫄㪬䊉䊷䊙䊦㪻㫆㫄㪇㪻㫆㫄㪬࿑ KUEUK ࠕࠢ࠮ࠬ‫(ޓ‬CUV'VJGTPGVYTKVG࿑ KUEUK ࠕࠢ࠮ࠬ‫(ޓ‬CUV'VJGTPGVTGCF㪌㪇㪉㪌㪋㪌㪋㪇㪉㪇㪊㪌㪊㪇㪈㪌䉲䊮 䉫䊦㪉㪌䊂䊠䉝䊦䉲䊮 䉫䊦㪤㪙㪆㫊㪤㪙㪆㫊言える。
次に、 *  と $,   と $,   の結果を見ていくと、 * 
ではネットワークの性能がボトルネックになって、デュアルコア  の高い性能が現れていないが、$,   では高い性能が顕著に現れている。
$,    は  対  通信のスループットは仮想マシンにおいても、極めて高かったが、 
アクセスは $,   と $,  でスループットにほとんど差は出なかった。また、  のパラメータを最適化するために異なる値に設定した際にも、同様の結果となった。このことか
ら、ボトルネックがネットワークではなく、ハードディスクアクセスなど他の部分に存在する可能性があると考えられる。
最後に、ノーマルカーネルと  、 の結果を見ていくと、ノーマルカーネルと  の間に大きな差は出ていないが、  はではスループットが大幅に落ちている。スループットの測定結果を合わせて考えると、  は  を通して通信するため、通常よりも多くのオーバーヘッドが生じたためである。

䊂䊠䉝䊦㪈㪇

㪉㪇
㪈㪌

㪌

㪈㪇

本研究では、まず基礎実験としてシングルコアマ
シンとデュアルコアマシンにおいて、仮想環境を構築後、ソケット通信のスループットの測定を行った。次に   を導入し、ローカルディスクアクセ
ス及び   アクセスの性能測定を行った。ノーマルカーネル、 、  のどの場合も、$,   上でデュアルマシンの性能の良さが現れた。  環境を $,   に変えた場合は $,   とほとんど差が現れなかった。今後は、$, びｔ   と１０ $,びｔ   でスループットに差が出なかった原因を解明していく。また、$,   を用いて   における   アクセスの性能測定を行い、比較していく。

㪌㪇㪇㪞㫀㪾㪸㪹㫀㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪞㫀㪾㪸㪹㫀㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪞㫀㪾㪸㪹㫀㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪞㫀㪾㪸㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪞㫀㪾㪸㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪞㫀㪾㪸㪹㫀㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋䊉䊷䊙䊦㪻㫆㫄㪇㪻㫆㫄㪬䊉䊷䊙䊦㪻㫆㫄㪇㪻㫆㫄㪬参考文献

࿑ KUEUK ࠕࠢ࠮ࠬ‫)ޓ‬KICDKV'VJGTPGVYTKVG ࿑ KUEUK ࠕࠢ࠮ࠬ‫)ޓ‬KICDKV'VJGTPGVTGCF㪊㪇㪋㪇㪉㪌㪊㪌㪉㪇㪤㪙㪆㫊㪤㪙㪆㫊㪊㪇㪉㪌㪈㪌㪉㪇㪈㪇㪈㪌㪈㪇㪌㪌㪇㪇㪈㪇㪞㫀㪾㪸㪹㫀㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪈㪇㪞㫀㪾㪸㪹㫀㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪈㪇㪞㫀㪾㪸㪹㫀㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋㪈㪇㪞㫀㪾㪸㪹㫀㫋㪜㫋㪿㪼㫉㫅㪼㫋䊉䊷䊙䊦㪻㫆㫄㪇䊉䊷䊙䊦㪻㫆㫄㪇࿑ KUEUK ࠕࠢ࠮ࠬ )KICGVJGTPGVYTKVG࿑ KUEUK ࠕࠢ࠮ࠬ )KICGVJGTPGVTGCF/0 - .28"- "./0    2 *  ,28 *.* ,"* .9 ,"
/50 :7728".; "."  77/40 平初、宮原徹、伊藤宏通、野津新、鎌滝雅久、中村正澄、宮本久仁男、小野雄太郎、大島孝子8 仮想化技術完全攻略ガイド、インプレス
ジャパン

評価実験の考察

まずシングルコアマシンとデュアルコアマシンの結果を見ていくと、  アクセス時は、プロトコル処理のオーバヘッドが大きく、  の性能がアクセス性能に大きく影響しており、すべての  環境でデュアルコアが良い性能を示している。仮想環境ではデュアルコアが適していると/#0 付思宇< 神坂紀久子< 小口正人8=マルチコア・仮想マシン環境における  アクセスの性
能評価=< 情報処理学会第 1 回全国大会<'
年 5 月発表予定"
5'