虛擬機器硬體——英特爾的VT-x、VT-d、VT-c技術概述

“為伺服器虛擬化選擇適當的硬體平台，與選擇適當的虛擬化軟體一樣重要。”— IDC

英特爾VT具體包括分別針對處理器、晶片集、網路的VT-X、VT-D和VT-C技術。

處理器：英特爾虛擬化技術（英特爾VT-x），包括英特爾虛擬化靈活遷移技術（Intel VT FlexMigration）、英特爾VT FlexPriority、英特爾VT 擴充頁表（Extended Page Tables）

晶片集：英特爾支援直接 I/O 訪問的 VT虛擬化技術（英特爾VT-d）

網路：支援串連的英特爾虛擬化技術(英特爾VT-c），包括虛擬機器裝置隊列（VMDq）、 虛擬機器直接互連（VMDc）

英特爾將硬體輔助虛擬化整合到所有主要的伺服器組件中，協助 IT 機構在每台伺服器上整合更多的應用和更繁重的工作負載，從而進一步提高靈活性、可靠性並降低 TCO。

處理器：英特爾VT-x

英特爾處理器內更出色的虛擬化支援英特爾VT-x 有助於提高基於軟體的虛擬化解決方案的靈活性與穩定性。通過按照純軟體虛擬化的要求消除虛擬機器監視器(VMM）代表客戶作業系統來聽取、中斷與執行特定指令的需要，不僅能夠有效減少 VMM 幹預，還為 VMM 與客戶作業系統之間的傳輸平台控制提供了有力的硬體支援，這樣在需要 VMM幹預時，將實現更加快速、可靠和安全的切換。

此外，英特爾VT-x 具備的虛擬機器移轉特性還可為您的 IT 投資提供有力保護，並進一步提高故障切換、負載平衡、災難恢複和維護的靈活性：

--英特爾VT FlexPriority：當處理器執行任務時，往往會收到需要注意的其它裝置或應用發出的請求或“中斷”命令。為了最大程度減少對效能的影響，處理器內的一個專用寄存器（APIC任務優先順序寄存器，或 TPR）將對任務優先順序進行監控。如此一來，只有優先順序高於當前運行任務的中斷才會被及時關注。

英特爾FlexPriority 可建立 TPR6 的一個虛擬副本，該虛擬副本可讀取，在某些情況下，如在無需幹預時，還可由客戶作業系統變更。上述舉措可以使頻繁使用 TPR 的 32 位作業系統獲得顯著的效能提升。（例如，能夠將在 Windows Server* 2000上啟動並執行應用的效能提高 35%。）

--英特爾虛擬化靈活遷移技術（Intel VT FlexMigration）：虛擬化的一個重要優勢是能夠在無需停機的情況下，將運行中的應用在物理伺服器之間進行遷移。英特爾虛擬化靈活遷移技術（Intel VT FlexMigration）旨在實現基於英特爾處理器的當前伺服器與未來伺服器之間的無縫遷移，即使新的系統可能包括增強指令集也不例外。藉助此項技術，管理程式能夠在遷移池內的所有伺服器中建立一套一致的指令，實現工作負載的無縫遷移。這便產生了可在多代硬體中無縫啟動並執行更加靈活、統一的伺服器資源集區。

晶片集：英特爾VT-d

英特爾晶片集內更出色的虛擬化支援由於每台伺服器上整合了更多的客戶作業系統，資料進出系統的傳輸量（I/O 流量）有所增加並且更趨複雜。如果沒有硬體輔助，虛擬機器監視器（VMM）必須直接參与每項 I/O 交易。這不僅會減緩資料轉送速度，還會由於更頻繁的 VMM 活動而增大伺服器處理器的負載。這就如同在一個繁忙的購物中心，每位顧客都不得不通過一個門進出該中心，並且只能從中心經理那裡得到指示。這樣不僅會耽誤顧客的時間，也會使經理無法處理其它緊急事件。

英特爾VT-d 通過減少 VMM 參與管理 I/O 流量的需求，不但加速了資料轉送，而且消除了大部分的效能開銷。這是通過使 VMM將特定 I/O 裝置安全分配給特定客戶作業系統來實現的。每個裝置在系統記憶體中都有一個私人區域，只有該裝置及其分配的客戶作業系統才能對該地區進行訪問。

完成初始分配之後，資料即可直接在客戶作業系統與為其分配的裝置之間進行傳輸。這樣，I/O 流量的流動將更加迅速，而減少的 VMM 活動則會進一步縮減伺服器處理器的負載。此外，由於用於特定裝置或客戶作業系統的 I/O 資料不能被其它任何硬體或客戶軟體組件訪問，系統的安全性與可用性也得到了進一步增強。
 

網路：英特爾 VT-c

英特爾I/O 裝置內更出色的虛擬化支援隨著企業在虛擬化環境中部署越來越多的應用，並利用即時移轉來節省功率或提升可用性，對虛擬化 I/O 裝置的要求也在顯著提高。通過將廣泛的硬體輔助特性整合到 I/O 裝置（該裝置用於保持伺服器與資料中心網路、儲存基礎設施及其它外部裝置的串連）中，英特爾VT-c 可針對虛擬化進一步最佳化網路。從本質上來說，這套技術組合的功能與郵局非常相似：將收到的信件、包裹及信封分門別類，然後投遞到各自的目的地。通過在專用網路晶片上執行這些功能，英特爾VT-c 大幅提高了交付速度，減少了
VMM 與伺服器處理器的負載。英特爾VT-c 包括以下兩項關鍵技術（當前所有的英特爾萬兆位伺服器網卡及選定的英特爾千兆位伺服器網卡均可支援）：

--藉助虛擬機器裝置隊列（VMDq）最大限度提高 I/O 吞吐率：在傳統伺服器虛擬化環境中，VMM 必須對每個單獨的資料包進行分類，並將其發送到為其分配的虛擬機器。這樣會佔用大量的處理器周期。而藉助 VMDq，該分類功能可由英特爾伺服器網卡內的專用硬體來執行，VMM 只需負責將預分類的資料包組發送到適當的客戶作業系統。這將減緩 I/O 延遲，使處理器獲得更多的可用周期來處理業務應用。英特爾VT-c可將 I/O 輸送量提高一倍以上，使虛擬化應用達到接近原生吞吐率。每台伺服器將整合更多應用，而 I/O 瓶頸則會更少。

--藉助虛擬機器直接互連（VMDc）大幅提升虛擬化效能：藉助PCI-SIG 單一根目錄 I/O 虛擬化（SR-IOV）標準，虛擬機器直接互連(VMDc）支援虛擬機器直接存取網路 I/O 硬體，從而顯著提升虛擬效能。如前所述，英特爾VT-d 支援客戶作業系統與裝置I/O 連接埠之間的直接通訊通道。通過支援每個 I/O 連接埠的多條直接通訊通道，SR-IOV 可對此進行擴充。例如，通過單個英特爾萬兆位伺服器網卡，可為 10 個客戶作業系統中的每個作業系統分配一個受保護的、1 Gb/秒的專用鏈路。這些直接通訊鏈路繞過了 VMM
交換器，可進一步提升 I/O 效能並減少伺服器處理器的負載。