CPU虛擬化技術(shù)

CPU虛擬化技術(shù)???
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??? 虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)，在計(jì)算機(jī)方面通常是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過(guò)程。CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。

??? 虛擬化技術(shù)與多任務(wù)以及超線程技術(shù)是完全不同的。多任務(wù)是指在一個(gè)操作系統(tǒng)中多個(gè)程序同時(shí)并行運(yùn)行，而在虛擬化技術(shù)中，則可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，而且每一個(gè)操作系統(tǒng)中都有多個(gè)程序運(yùn)行，每一個(gè)操作系統(tǒng)都運(yùn)行在一個(gè)虛擬的CPU或者是虛擬主機(jī)上；而超線程技術(shù)只是單CPU模擬雙CPU來(lái)平衡程序運(yùn)行性能，這兩個(gè)模擬出來(lái)的CPU是不能分離的，只能協(xié)同工作。

??? 虛擬化技術(shù)也與目前VMware Workstation等同樣能達(dá)到虛擬效果的軟件不同，是一個(gè)巨大的技術(shù)進(jìn)步，具體表現(xiàn)在減少軟件虛擬機(jī)相關(guān)開(kāi)銷和支持更廣泛的操作系統(tǒng)方面。

??? 純軟件虛擬化解決方案存在很多限制?！翱蛻簟辈僮飨到y(tǒng)很多情況下是通過(guò)VMM(Virtual Machine Monitor，虛擬機(jī)監(jiān)視器)來(lái)與硬件進(jìn)行通信，由VMM來(lái)決定其對(duì)系統(tǒng)上所有虛擬機(jī)的訪問(wèn)。(注意，大多數(shù)處理器和內(nèi)存訪問(wèn)獨(dú)立于VMM，只在發(fā)生特定事件時(shí)才會(huì)涉及VMM，如頁(yè)面錯(cuò)誤。)在純軟件虛擬化解決方案中，VMM在軟件套件中的位置是傳統(tǒng)意義上操作系統(tǒng)所處的位置，而操作系統(tǒng)的位置是傳統(tǒng)意義上應(yīng)用程序所處的位置。這一額外的通信層需要進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，以通過(guò)提供到物理資源(如處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)、顯卡和網(wǎng)卡等)的接口，模擬硬件環(huán)境。這種轉(zhuǎn)換必然會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。此外，客戶操作系統(tǒng)的支持受到虛擬機(jī)環(huán)境的能力限制，這會(huì)阻礙特定技術(shù)的部署，如64位客戶操作系統(tǒng)。在純軟件解決方案中，軟件堆棧增加的復(fù)雜性意味著，這些環(huán)境難于管理，因而會(huì)加大確保系統(tǒng)可靠性和安全性的困難。

??? 而CPU的虛擬化技術(shù)是一種硬件方案，支持虛擬技術(shù)的CPU帶有特別優(yōu)化過(guò)的指令集來(lái)控制虛擬過(guò)程，通過(guò)這些指令集，VMM會(huì)很容易提高性能，相比軟件的虛擬實(shí)現(xiàn)方式會(huì)很大程度上提高性能。虛擬化技術(shù)可提供基于芯片的功能，借助兼容VMM軟件能夠改進(jìn)純軟件解決方案。由于虛擬化硬件可提供全新的架構(gòu)，支持操作系統(tǒng)直接在上面運(yùn)行，從而無(wú)需進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，減少了相關(guān)的性能開(kāi)銷，極大簡(jiǎn)化了VMM設(shè)計(jì)，進(jìn)而使VMM能夠按通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫(xiě)，性能更加強(qiáng)大。另外，在純軟件VMM中，目前缺少對(duì)64位客戶操作系統(tǒng)的支持，而隨著64位處理器的不斷普及，這一嚴(yán)重缺點(diǎn)也日益突出。而CPU的虛擬化技術(shù)除支持廣泛的傳統(tǒng)操作系統(tǒng)之外，還支持64位客戶操作系統(tǒng)。

??? 虛擬化技術(shù)是一套解決方案。完整的情況需要CPU、主板芯片組、BIOS和軟件的支持，例如VMM軟件或者某些操作系統(tǒng)本身。即使只是CPU支持虛擬化技術(shù)，在配合VMM的軟件情況下，也會(huì)比完全不支持虛擬化技術(shù)的系統(tǒng)有更好的性能。

??? 兩大CPU巨頭Intel和AMD都想方設(shè)法在虛擬化領(lǐng)域中占得先機(jī)，但是AMD的虛擬化技術(shù)在時(shí)間上要比Intel落后幾個(gè)月。Intel自2005年末開(kāi)始便在其處理器產(chǎn)品線中推廣應(yīng)用Intel Virtualization Technology(Intel VT)虛擬化技術(shù)。目前，Intel已經(jīng)發(fā)布了具有Intel VT虛擬化技術(shù)的一系列處理器產(chǎn)品，包括桌面平臺(tái)的Pentium 4 6X2系列、Pentium D 9X0系列和Pentium EE 9XX系列，還有Core Duo系列和Core Solo系列中的部分產(chǎn)品，以及服務(wù)器/工作站平臺(tái)上的Xeon LV系列、Xeon 5000系列、Xeon 5100系列、Xeon MP 7000系列以及Itanium 2 9000系列；同時(shí)絕大多數(shù)的Intel下一代主流處理器，包括Merom核心移動(dòng)處理器，Conroe核心桌面處理器，Woodcrest核心服務(wù)器處理器，以及基于Montecito核心的Itanium 2高端服務(wù)器處理器都將支持Intel VT虛擬化技術(shù)。

??? 而AMD方面也已經(jīng)發(fā)布了支持AMD Virtualization Technology(AMD VT)虛擬化技術(shù)的一系列處理器產(chǎn)品，包括Socket S1接口的Turion 64 X2系列以及Socket AM2接口的Athlon 64 X2系列和Athlon 64 FX系列等等，并且絕大多數(shù)的AMD下一代主流處理器，包括即將發(fā)布的Socket F接口的Opteron都將支持AMD VT虛擬化技術(shù)。

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