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虚拟化或将引发软件分层整合

发布时间:2019-10-09 15:43:34 编辑:笔名

当IBM董事长Thomas Watson在1943年大声讲出“全球大概只需要五台计算机”时,他不会想到此后计算机的蓬勃发展会让这一观点再现活力。当我们转换视角,则会读出Thomas Watson谈到的另一层含义——Share(分享)。方兴未艾的虚拟化技术正是这一精神的实践者。

螺旋式复兴

虚拟化技术早期曾一度兴起,在计算机异常昂贵的年代,用户梦想通过虚拟化技术分享计算资源,只是当时计算能力有限,而虚拟化耗费的计算资源又很高。后来,分时系统(time-sharing system)出现了,它使用一台主机连接若干终端,由用户交互式地向系统提出请求,系统则采用“时间片”轮转的方式处理,并通过交互方式在终端上显示结果,使多个用户分享同一台计算机、多个程序共享硬件和软件资源成为可能。

分时系统耗用的计算机资源没有虚拟化那么高,因此它从20世纪70年代中期开始,驰骋业界近30年。而最近10年来,计算机价格走低,使用模式也与过去大不相同,x86服务器普及让虚拟化技术普及成为可能,并逐渐成为当前技术发展的主流。

用硬件做支持

英特尔软件与解决方案事业部副总裁、中国产品开发总经理王文汉在接受记者采访时表示,根据当前用户的应用阶段和需求的不同,虚拟化技术衍生出了多种应用模式,如静态服务器聚合、多操作系统工作站、动态负载均衡、主机迁移等。尽管如此,这还仅仅是开始。

1999~2005年间,软件厂商中唯有Vmware一家力促x86平台虚拟化。而从2005年开始,虚拟化开始步入快车道。到了2007年,更多企业开始高举虚拟化大旗,平台虚拟化技术开始显现。

数年前,x86平台还没有硬件支持虚拟化,甚至连指令集都不是为虚拟化而设计的,靠纯软件来实现虚拟化遇到了一系列难题,比如CPU的优先级问题、设备管理问题等,而英特尔推出虚拟化技术VT,可以将虚拟环境中的复杂软件操作融入到硬件层面。英特尔在支持虚拟化方面起先是做处理器虚拟化,而后又继续做了内存和I/O虚拟化,后来连网络虚拟化也一并做了。“我们把硬件部分做得很好,这样硬件上面很快就可以架构虚拟层,然后软件厂商就可以很快地进行有价值的服务。”王文汉这样描述虚拟化技术目前所处的阶段。

英特尔在处理器层面通过针对至强的VT-x和针对安腾的VT-i支持虚拟化,在内存层面则通过EPT(Extended Page Tables)支持虚拟化,并逐渐向上扩展到平台级乃至I/O级。对于关注I/O性能的企业级应用而言,完成处理器虚拟化和I/O虚拟化,整个平台的虚拟化过程就基本完成了。

I/O虚拟化在控制DMA(直接内存存取)和中断以及复制I/O缓存等方面同样面临挑战,其关键在于解决I/O设备与虚拟机数据交换的问题,I/O虚拟化要正确分离这些I/O设备产生的中断请求,并送到不同的虚拟机上。英特尔在I/O级上运用到的核心虚拟化技术为VT-d,它是一种基于北桥芯片的硬件辅助虚拟化技术,通过在北桥中内置提供DMA虚拟化和IRQ虚拟化硬件,实现了新型的I/O虚拟化方式。VT-d最终体现到虚拟化模型上,就是新增了虚拟机直接分配物理I/O设备给虚拟机以及I/O设备共享两种设备虚拟化方式。

机会与挑战

“虚拟化技术将无处不在,而不只在服务器端、客户端被用到。它会带来很多机会,也将改变人们的生活。”王文汉表示,服务器整合只是静态应用,以后大型数据中心都会快速平衡负载、动态迁移,负载均衡将是下一波趋势。

而在客户端,虚拟化也会带来很多全新的应用,比如,在P2P环境中,参与的计算机没有前台后台之分,所有用户都是协作状态。通过虚拟化, P2P可以让资源下载一目了然,这样也利于激励提供资源的服务商,虚拟化的客户端也可视重要程度进行分隔保护。再比如,对于需要实时完成的重要运算,服务商应用虚拟化可以将固定核数指定给用户,使客户端可以在服务品质方面得到保证,其实时性和安全性也会提高。

虚拟化甚至会带来软件变革,传统的软件分层在固件之上出现了虚拟层、操作系统、中间件、应用等等,每层的细致分工出现了一些功能重复,我们是否需要用那么多层次的软件,能否将分层整合,让计算机架构在颠覆后更简单、安全且有效率?王文汉认为,这是很值得研究的一个课题方向。

英特尔提供了完整的虚拟化支持

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