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来历:TechTarget我国 作者: 更新时刻:2019/2/28 16:34:51

摘要:芯片制造商英特尔、Advanced Micro Devices(AMD)和ARM公司布置了指令集扩展,以使硬件支撑虚拟化,但其间所触及的代码和首字母缩略词很难了解。

  芯片制造商英特尔、Advanced Micro Devices(AMD)和ARM公司布置了指令集扩展,以使硬件支撑虚拟化,但其间所触及的代码和首字母缩略词很难了解。

  长期以来,硬件支撑一向是虚拟化不可或缺的要求,硬件支撑可使选定的虚拟机办理程序可以以硬件时钟速度处理杂乱的指令权限转化以及办理虚拟化内存资源。

  指令集扩展可为虚拟化供给硬件支撑,指令集扩展是指增加到处理器和其他芯片的整套新晶体管,它可带来新功用以及直接处理特定的新指令。假如没有这种扩展,虚拟化所需的功用和使命将需求软件仿真,而这一般过于繁琐且低效,无法处理重要的虚拟化使命。

  虚拟化首要是一种核算活动,它需求全面的内存办理和对特权拜访的操控。因而,英特尔和AMD都在企图供给虚拟化支撑–经过在其处理器中增加指令集扩展和一系列互补功用。

  英特尔虚拟化技能(VT)

  在2005年,英特尔推出Intel VT-x—依据两款飞跃4处理器,这也是英特尔榜首次推出虚拟化硬件支撑。VT-x增加了10条新指令,可创建和操控虚拟机(VM)。该虚拟化软件在虚拟履行方法运转,其间客户操作体系具有彻底权限,而不会搅扰受维护和阻隔的主机操作体系。

  在开端推出VT-x后,英特尔还推出额定的虚拟化技能,尽管这些虚拟化技能不是特定的VT-x指令,但附加功用为英特尔处理器供给了更多的虚拟化功用。

  2008年,英特尔增加了对扩展页表(EPT)的支撑,这是英特尔布置的二级地址转化(SLAT)或嵌套分页。

  虚拟化有必要将物理内存地址转化为虚拟内存地址。问题在于这种转化发作了两次:一次是针对主机VM,第2次是针对每个访客VM。这无疑会增加开支并下降功用。扩展页表等二级地址转化技能可改善内存办理和进步功用,首要是经过消除这种开支以及一起处理全部内存办理使命来完成。

  2010年,英特尔开端支撑不受约束的访客,也被称为IA-32e方法,这种方法使逻辑处理器和虚拟CPU可在处理器上以实方法运转。这使访客虚拟机经过运用自己的扩展页表可在裸机方法运转。VMware

  Workstation 14和Fusion 10等部分软件要求处理器支撑IA-32e方法。

  到2013年,英特尔推出虚拟机操控结构(VMCS)暗影制作。长期以来,虚拟化面对的应战是嵌套问题,即在VM中运转VM。每个VM都运用仅有的数据结构,当VM在VM中运转时,数据结构有必要沟通或更改。

  在2013年之前,处理此问题的办法是缓存每个VMCS并运用软件来处理它们,但这个进程太费时并下降功用。而将VMCS暗影制作增加到处理器可使VMCS处理愈加高效并进步VM功用。

  AMD虚拟化(AMD-V)

  AMD公司开端在2006年向其处理器系列的几款处理器增加了虚拟化支撑所需的指令集扩展,包含Athlon 64、Athlon 64 X2、Athlon 64 FX、Turion 64 X2以及部分Opteron、Phenom和Phenom II处理器。AMD-V指令使开发人员可以编写软件以创建和操控VM,支撑运用虚拟机办理程序。

  随后AMD又以快速虚拟化索引的方法向部分K10和Phenom II处理器增加了二级地址转化或嵌套分页支撑以进步物理到虚拟内存转化的功用,这在功用上与英特尔的扩展页表彻底相同。

  ARM虚拟化

  选用RISC架构的处理器已开端布置虚拟化支撑。契合行业标准的ARM架构版别8(即ARMv8-A)现在支撑虚拟化功用,使ARM芯片可以运转多个VM,且每个VM都有不同的操作体系。

  ARMv8.1引入了虚拟化主机扩展(VHE),它为Type 2虚拟机办理程序供给了增强支撑。

  ARMv8.1-VHE还供给根本地址转化,另一方面,ARMv8.3-NV增加了对嵌套虚拟化的支撑。

  ARM处理器一般运用精简指令集,这需求更少的能量和冷却,因为晶体管数量十分少,并且,因为其选用更简略的处理器规划,它们一般可以供给更好的功用。ARM芯片长期以来一向布置在嵌入式体系和服务器中,用于处理根本的大容量作业负载,例如Web服务器。

  现在,在增加虚拟化硬件支撑后,ARM体系可承载更多作业负载,这使其开端招引更多人的重视,特别是招引那些极端巨大的365体育投注。

  英特尔APICv和AMD AVIC

  处理器一般会运用中止,使体系可以被实际国际的作业中止,例如键盘信号或体系条件。可是,很多中止可能会影响虚拟化体系的功用,不断要求作业负载中止并等候CPU处理体系中正在发作的其他作业。

  中止虚拟化的概念,经过排序和摆放中止可减轻这些潜在的功用影响。排序使体系可以依据优先级处理中止,而摆放则让体系等候最合适的时刻来处理中止问题。整体而言,这些技能可最大极限地下降中止对虚拟化环境的功用影响。

  在2012年,英特尔和AMD都增加了中止虚拟化。AMD选用的是高档虚拟中止操控器(AVIC),该操控器供给在后期类型的Carrizo处理器中。而英特尔则运用高档可编程中止操控器虚拟化(APICv),该虚拟化最早出现在2013年和2014年的多款Xeon E5处理器中。

  在2019年,除部分Intel Atom类型外,简直全部首要处理器类型都具有虚拟化硬件支撑。例如,Atom处理器的Diamondville,Pineview和Cedarview变体不支撑Intel-VT。

  默许情况下,虚拟化支撑并非一直启用。某些体系主板要求办理员在软件可运用虚拟化功用之前启用体系固件(BIOS)中的虚拟化功用。

  在这个由三部分组成的系列文章的第二部分中,咱们将介绍每个首要的GPU扩展。

  责任修改:DJ修改

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