The virtual machine(VM) consolidation is a great way for efficiency of using the hardware resources. However, the memory is the largest obstacle to consolidate VMs. The first reason is that the memory cannot be extended easily like the other resource: Hard disk. The second reason is that we cannot apply time-sharing to the memory.
In previous study, the method for reducing the memory utilization, called content-based page sharing(CPS), was proposed to solve this problem. However, the CPS has trade-off between the additional CPU operations and the decreasing memory usage. There is the lack of analysis of CPS in aspects of power, energy and delay. Therefore, we suggest the metrics for evaluating and analyze the performance of CPS in VMware ESX Server and Difference Engine.
We show that the performance of CPS depends on the workload type. In addition, we propose the scheduling algorithm for enhancing the performance using reduced memory footprint based on the CPS. We have 36% enhanced result compare to the previous.
We propose the standard for using the CPS. We can vary the CPS based on the standard and use resources more effectively.
가상화 기술의 가상 머신의 통합은 하드웨어 자원의 효율적인 이용을 위한 훌륭한 방법이다. 메모리는 다른 자원처럼 쉽게 확장하거나, 시분할 방법으로 분배할 수 없기 때문에, 가상 머신 통합의 가장 큰 장애물로 부상했다. 이전 연구에서는 이 문제를 해결하기 위하여, 메모리 사용량을 감소시킬 수 있는 내용 기반 페이지 공유 기법을 제안하였다.
하지만, 내용 기반 페이지 공유 기법은 CPU 추가 연산과 메모리 사용량을 교환하는 기법이다. 이전 연구에서는 CPU 연산과 메모리 사용량의 trade-off 관계가 전력과 성능 측면에 미치는 영향에 대한 분석이 미비하였다. 따라서 본 연구에서는 ESX Server의 내용 기반 페이지 공유와 XEN의 Difference engine을 전력과 성능 측면에서 평가할 수 있는 기준을 마련하고, 이에 따라 분석하였다.
본 연구에서 다양한 실험을 통해, 내용 기반 페이지 공유 기법은 워크로드의 특성에 따라 다른 결과를 보여준 다는 사실을 밝혀 내었다. 즉, 워크로드의 워킹셋 크기, CPU와 I/O 사용 패턴, 각 가상 머신 사이에 공유될 수 있는 메모리의 크기, 내용 기반 페이지 공유의 구현 종류에 따라 전력과 성능 측면에서 다른 모습을 보여주었다. 또한, 내용 기반 페이지 공유를 바탕으로 줄어든 메모리 풋프린트를 활용하여 성능을 높이는 스케쥴링 기법을 제안하였다. 제안한 페이지 공유 스케쥴링은 36%의 성능 향상을 보여주고 있다.
본 연구는 내용 기반 페이지 공유 사용의 기준을 제시하였다. 이를 바탕으로, 가상 서버에서 실행되는 워크로드의 종류와 조합에 따라 내용 기반 페이지 기법을 다르게 운영하여 더욱 효율적인 자원 사용을 기대한다.
