YOLO: Accélération du temps de démarrage de la machine virtuelleen réduisant les opérations d’I/O

Several works have shown that the time to boot one virtual machine (VM) can last up to a fewminutes in high consolidated cloud scenarios. This time is critical as VM boot duration defines how anapplication can react w.r.t. demands’ fluctuations (horizontal elasticity). To limit as much as possible thetime to boot a VM, we design the YOLO mechanism (You Only Load Once). YOLO optimizes the numberof I/O operations generated during a VM boot process by relying on the boot image abstraction, a subsetof the VM image (VMI) that contains data blocks necessary to complete the boot operation. Whenevera VM is booted, YOLO intercepts all read accesses and serves them directly from the boot image, whichhas been locally stored on fast access storage devices (e.g., memory, SSD, etc.). Creating boot imagesfor 900+ VMIs from Google Cloud shows that only 40 GB is needed to store all the mandatory data.Experiments show that YOLO can speed up VM boot duration 2-13 times under different resourcescontention with a negligible overhead on the I/O path. Finally, we underline that although YOLO hasbeen validated with a KVM environment, it does not require any modification on the hypervisor, theguest kernel nor the VM image (VMI) structure and can be used for several kinds of VMIs (in this study,Linux and Windows VMIs have been tested)Plusieurs travaux ont montré que le temps de démarrage d’une machine virtuelle (VM)peut s’étale sur plusieurs minutes dans des scénarios fortement consolidés. Ce délai est critique car ladurée de démarrage d’une VM définit la réactivité d’une application en fonction des fluctuations decharge (élasticité horizontale). Pour limiter au maximum le temps de démarrage d’une VM, nous avonsconçu le mécanisme YOLO (You Only Load Once). YOLO optimise le nombre d’opérations “disque”générées pendant le processus de démarrage. Pour ce faire, il s’appuie sur une nouvelle abstractionintitulée “image de démarrage” et correspondant à un sous-ensemble des données de l’image de la VM.Chaque fois qu’une machine virtuelle est démarrée, YOLO intercepte l’ensemble des accès en lectureafin de les satisfaire directement à partir de l’image de démarrage, qui a été stockée préalablement surdes périphériques de stockage à accès rapide (par exemple, mémoire, SSD, etc.). La création d’imagede démarrage pour les 900 types des VMs proposées sur l’infrastructure Cloud de Google représenteseulement 40 Go, ce qui est une quantité de données qui peut tout à fait être stockée sur chacundes noeuds de calculs. Les expériences réalisées montrent que YOLO permet accélérer la durée dedémarrage d’un facteur allant de 2 à 13 selon les différents scénarios de consolidation. Nous soulignonsque bien que YOLO ait été validé avec un environnement KVM, il ne nécessite aucune modificatfionsur l’hyperviseur, le noyau invité ou la structure d’image de la VM et peut donc être utilisé pourplusieurs types d’images (dans cette étude, nous testons des images Linux et Windows)