Estudo da efetividade dos mecanismos de compartilhamento de memória em hipervisores

The growing demand for large-scale virtualization environments, such as the ones used in cloud computing, has led to a need for efficient management of computing resources. RAM memory is the one of the most required resources in these environments, and is usually the main factor limiting the number of virtual machines that can run on the physical host. Recently, hypervisors have brought mechanisms for transparent memory sharing between virtual machines in order to reduce the total demand for system memory. These mechanisms “merge” similar pages detected in multiple virtual machines into the same physical memory, using a copy-on-write mechanism in a manner that is transparent to the guest systems. The objective of this study is to present an overview of these mechanisms and also evaluate their performance and effectiveness. The results of two popular hypervisors (VMware and KVM) using different guest operating systems (Linux and Windows) and different workloads (synthetic and real) are presented herein. The results show significant performance differences between hypervisors according to the guest system workloads and execution time.

A crescente demanda por ambientes de virtualização de larga escala, como os usados em datacenters e nuvens computacionais, faz com que seja necessário um gerenciamento eficiente dos recursos computacionais utilizados. Um dos recursos mais exigidos nesses ambientes é a memória RAM, que costuma ser o principal fator limitante em relação ao número de máquinas virtuais que podem executar sobre o mesmo host físico. Recentemente, hipervisores trouxeram mecanismos de compartilhamento transparente de memória RAM entre máquinas virtuais, visando diminuir a demanda total de memória no sistema. Esses mecanismos “fundem” páginas idênticas encontradas nas várias máquinas virtuais em um mesmo quadro de memória física, usando uma abordagem copy-on-write, de forma transparente para os sistemas convidados. O objetivo deste estudo é apresentar uma visão geral desses mecanismos e também avaliar seu desempenho e efetividade. São apresentados resultados de experimentos realizados com dois hipervisores populares (VMware e KVM), usando sistemas operacionais convidados distintos (Linux e Windows) e cargas de trabalho diversas (sintéticas e reais). Os resultados obtidos evidenciam diferenças significativas de desempenho entre os hipervisores em função dos sistemas convidados, das cargas de trabalho e do tempo.