Intel至強5500:生是虛擬化的人

2009-08-18 10:09:51
服務(wù)器
芯片
虛擬化 隨著各類報道和評測，Intel至強5500已經(jīng)揭開了自己神秘的面紗，人們突然發(fā)現(xiàn)，Intel至強5500似乎就是為了虛擬化而誕生的芯片。Intel至強5500可以自豪地說：“我生是虛擬化的人，死是虛擬化的死人”。

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Intel虛擬化（VT）技術(shù)簡介

Intel至強5500系列處理器是新一代基于Nehalem架構(gòu)的處理器，借助更高的I/O帶寬進一步提高虛擬化性能，并通過支持多代虛擬機遷移，在虛擬化環(huán)境中實現(xiàn)無可比擬的靈活性。借助Intel處理器、芯片組和網(wǎng)卡中內(nèi)建的硬件增強技術(shù)，新一代Intel虛擬化技術(shù)（IntelVT）使本機虛擬化性能提高達2.1倍。

Intel VT由三部分技術(shù)組成：VTx、VTd和VTc。

VTx是處理器技術(shù)，提供內(nèi)存以及虛擬機的硬件隔離，所涉及的技術(shù)有頁表管理、以及地址空間的保護。

VTd是處理有關(guān)芯片組的技術(shù)，它提供一些針對虛擬機的特殊應(yīng)用，如支持某些特定的虛擬機應(yīng)用跨過處理器I/O 管理程序，直接調(diào)用I/O資源，從而提高效率，通過直接連接I/O帶來近乎***的I/O性能。

VTc是針對網(wǎng)絡(luò)提供的管理，它可以在一個物理網(wǎng)卡上，建立針對虛擬機的設(shè)備隊列。在Intel提供的網(wǎng)卡中，將虛擬機數(shù)據(jù)分類管理的功能，從處理器轉(zhuǎn)移到了網(wǎng)卡上，從而解放了CPU，提高網(wǎng)路的效率。

Intel至強5500，生是虛擬化的人，死是虛擬化的死人

虛擬化要想得到更好、更穩(wěn)定、更可靠、性能更高的一套系統(tǒng)的話，是離不開軟硬件共同合作的，Intel 5500系統(tǒng)的推出，在硬件層次提供了很多更新、更強的虛擬化的一些代碼，這些代碼通過虛擬化的軟件平臺能夠給大家?guī)砀玫奶摂M化體驗。

在虛擬化方面，Intel和VMware的合作也很緊密，VMware內(nèi)置了很多種針對Intel的虛擬化硬件平臺，所謂的硬件輔助這種指定級的軟件功能，可以幫助用戶大提高整個虛擬化平臺的整合比率，提高系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性。

至強5500的點對點的傳輸總線、DDR內(nèi)存控制，3G的緩存這些新特性，都使得一些關(guān)鍵應(yīng)用的系統(tǒng)，比如數(shù)據(jù)庫、大規(guī)模的郵件系統(tǒng)，都可以運行在虛擬平臺上，享受虛擬平臺帶來的好處。

隨著硬件的不斷升級，在老的系統(tǒng)和新的系統(tǒng)中間需要進行動態(tài)的遷移，這在以前是一個很大的問題，要求必須有同代或者同樣的CPU指定級的系統(tǒng)才能夠放在一個虛擬池里。Intel新平臺的推出，一個Flexmigration（靈活遷移）技術(shù)的誕生，使得問題迎刃而解，能夠在不同代的CPU平臺之間進行遷移。VMware是***家來支持Flexmigration（靈活遷移）這樣的虛擬化平臺，Intel的硬件和Vmware的軟件的***結(jié)合，使得用戶在不同代的計算平臺，可以整合在一個虛擬池里頭，根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用的不同情況，讓不同的虛擬機在不同代的計算平臺中能夠動態(tài)遷移，達到靈活應(yīng)用的目的。

這次的Nehalem架構(gòu)還改變了TLB等級架構(gòu)，TLB是用來緩存虛擬地址和物理地址映射關(guān)系的。Nehalem建立起了真正意義上的兩級TLB體系，可以動態(tài)分配給SMT的活躍線程狀態(tài)（thread context）。Nehalem的L1 DTLB可以做所有的存儲訪問（可以讀取和存儲），它有64項小頁表和32項大頁表，也都是4路聯(lián)合。而新的L2 TLB是通用型的（可以用于指令和數(shù)據(jù)），它只有512項小頁表，也是4路聯(lián)合。

Nehalem的TLB項還通過使用虛擬處理器ID（Virtual Processor ID，VPID）而有所變化。每一個TLB項都緩存一個內(nèi)存頁的虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。而這個轉(zhuǎn)換是特定于一個給定的進程或虛擬機（virtual machine，VM）。當(dāng)處理器在虛擬客戶端和主機之間切換時，INTEL過去的CPU都要往TLB里填寫，以確保進程只能夠訪問到它們被允許訪問的內(nèi)存。而VPID則跟蹤是哪一個VM的TLB項，這樣在該VM退出后又重新進入時，TLB就不用填寫也能夠確保安全。如果一個進程試圖訪問不是它自己的地址轉(zhuǎn)換，則就會直接在TLB中命中失敗，而不會是到頁表中去做非法訪問。VPID通過降低虛擬機地址轉(zhuǎn)換的開銷（overhead）而有助于提升虛擬化性能。INTEL估計，Nehalem的一個來回的VM地址轉(zhuǎn)換的延遲約是Conroe的40%，約比Penryn低1/3（即約是Penryn的66%）。

Nehalem另一個虛擬化方面的改變是擴展頁表（Extended Page Tables，EPT），用來消除許多VM地址轉(zhuǎn)換，即減少轉(zhuǎn)換次數(shù)（而VPID的作用是降低VM地址轉(zhuǎn)換的延遲）。通常的頁表是用來匹配客戶機的虛擬地址和客戶機的物理地址，然而在一個虛擬化系統(tǒng)中，也有從客戶機的物理地址到主機的物理地址的轉(zhuǎn)換。INTEL早期的CPU（和AMD在Barcelona之前的CPU）將需要系統(tǒng)管理程序（hypervisor）來處理頁面錯誤，而Nehalem則通過EPT，來消除了許多不必要的虛擬機退出。

作為更出色的虛擬化物理平臺，Intel至強5500 系列處理器具有獨特的硬件輔助特性，可進一步改進虛擬數(shù)據(jù)中心，幫助控制服務(wù)器的增長速度?；贗ntel微體系架構(gòu) Nehalem 的Intel至強5500 系列處理器采用多項創(chuàng)新技術(shù)，可有效提高系統(tǒng)性能、增強 I/O、支持用戶將各代服務(wù)器集中至同一個虛擬服務(wù)器池中，同時提高系統(tǒng)的應(yīng)用故障恢復(fù)、負載均衡和災(zāi)難恢復(fù)能力，進一步擴展虛擬化優(yōu)勢。

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