Engineering Technology Development

本文旨在系统性地研究虚拟机环境下的高性能存储架构设计与性能评估。首先,深入剖析了虚拟机I/O路径中的性能瓶颈。其次,本文提出了一种融合多种优化策略的高性能存储架构设计方案,该方案涵盖了从硬件加速(如NVMe、SPDK)、软件栈优化(如vhost-user、io_uring)、到智能调度与资源管理(如QoS保障、NUMA感知)的多层次协同优化。在此基础上,本文设计并实施了一套全面的性能评估体系,通过构建基准测试平台,对所提出的架构在吞吐量、延迟、CPU开销及可扩展性等关键指标上进行了量化分析。实验结果表明,相较于传统的基于内核态virtio-blk的存储方案,本文提出的架构在高并发场景下能显著提升I/O性能(吞吐量提升最高达300%,延迟降低高达70%),同时有效降低了宿主机CPU开销。最后,本文总结了研究成果,并对未来在持久内存(PMem)、计算存储分离(CSD)以及AI驱动的智能存储调度等方向的发展趋势进行了展望。