가상화는 게스트라고 불리는 다중 가상 머신이 하나의 호스트 머신에서 동시적으로 수행할 수 있도록 하기위하여 물리적 자원을 다중 논리적 자원으로 추상화하는 기술이다. XEN에서 가상 하드 디스크를 지원하는 방법을 파일, 개별 파티션 및 실제 디스크와 같이 세 가지 방법이 있다. 가장 공통적으로 채택되는 방식은 하나의 디스크를 다중 파티션으로 나누고 각각의 파티션을 가상 하드디스크로서 각각의 가상 머신에 할당하는 파티션-기반 방식이다. 이러한 방식은 하드 디스크 기록 방식의 물리적 특성 때문에 내부 실린더 상에 위치한 파티션의 성능이 외부 실린더 상에 위치한 파티션의 성능보다 낮아져서 성능 편차가 발생한다는 문제점을 지닌다. 또한, 서로 다른 가상 머신에서 요청된 I/O 요청들 간의 긴 탐색 거리를 필요로 하기 때문에, 동시에 다중 가상머신이 동작할 때 동시적 I/O 성능을 감소시키는 잠재적 문제점을 갖고 있다. 우리는 이와 같은 성능 불균형과 성능 감소를 극복하기 위해서 Onion과 Pizza로 불리는 새로운 두 가지 파티션 구조를 제안한다. 우리는 XEN 4.1에서 Domain-0 용도로 사용되어지는 Linux kernel 2.6.32를 수정함으로써 우리의 제안을 구현하였다. 성능평가 결과, Original의 파티션 구조와 비교하였을 때, Pizza 구조는 가상 머신간의 공평성을 높이는 성능 결과를 보였으며 Onion 구조는 공평성을 개선했을 뿐만 아니라, 임의 또는 순차적 I/O에 관계없이 동시적 I/O 성능을 개선함을 파악할 수 있었다.
Virtualization is a technology that abstracts physical resources into multiple logical resources so that multiple virtual machines, also called as guests, can run concurrently in a single host machine. In XEN, there are three different ways to support a virtual hard disk; file, individual partition, and real disks. The most commonly adopted way is the partition-based one, that divides a single disk into multiple partitions and assigns each partition into each virtual machine as a virtual hard disk. One problem of this approach is that the partition located on inner-cylinders gives a unfairly worse performance than the partition on outer-cylinders due to the physical characteristics of the hard disk recording mechanism. Also, it has a potential to degrade concurrent I/O performance when multiple virtual machines run concurrently due to a long seek distance between the I/O requests requested from different virtual machine. To overcome the unfairness and performance degradation, we propose two novel partitioning schemes, called Onion and Pizza. We have implemented our proposals in the XEN 4.1 by modifying the Linux kernel 2.6.32 which is used for the Domain-0. Performance evaluation results have shown that the Pizza scheme can enhance fairness among virtual machines while the Onion scheme can improve not only fairness but also performance regardless of random or sequential I/O, compared with the original partitioning scheme.
