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隨著虛擬化在IT系統內越來越重要,新一代的Xeon 5500,也針對這方面強化處理器與晶片組的處理能力,包含處理器內部運算、晶片組與I/O處理,提升虛擬平臺上虛擬機器(Virtual Machine,VM)的運作效率。

Intel表示,強化VM效能的Xeon 5500處理器,在VMmark虛擬化效能測試中,平均超越5400機種達150%。如Dell PowerEdge R710獲得23.55@16 tiles,而前代PowerEdge 2950III為8.94@6 tiles,效能明顯高出許多。

在處理器上強化虛擬化技術並非此系列的特色,事實上,Intel在兩年前就已經推出VT技術以強化效能,並且持續強化這方面的運算技術,如x64處理器核心運算的VT-x、晶片組用加速於I/O存取的VT-d,以及改善網路資料交換的VT-c。在這些虛擬技術上,VT-x與VT-c於前代處理器就已經具備,新處理器是沿用這些功能並強化其資料交換效率;其中VT-d則是於Xeon 5500開始才推出的新技術。

VT-x改善虛擬主機運算效率

VT-x這項強化虛擬平臺運算的技術,於2007年就已經推出,隨之而後的每個版本亦針對此功能調整其效能。VT-x主要包含三種技術:VT FlexPriority、VT FlexMigration與VT Extended Page Tables(EPT)。這三種技術中,前兩者都是上一代就已經出現的老面孔,而EPT則是隨著新處理器一同問世的。

其中Intel VT FlexPriority,是改善VM對處理器發出的中斷要求。一般來說,當有任何系統需要存取硬體資源時,就會向處理器發出中斷要求,藉此取得其他系統資源,而VM上運行的作業系統或應用程式需存取系統資源時,亦會發出中斷需求,特別是實體伺服器上運作多臺VM,假如同時發出中斷需求,會嚴重影響處理器效能,而VT FlexPriority內則是採用APIC中斷控制器,或TPR暫存器,能預先將各種中斷依任務優先順序排列、執行,以減少虛擬平臺與處理器溝通時,發出各種的中斷需求影響處理器的運作效能。

Intel VT FlexMigration則是強化虛擬平臺線上移轉功能,在VM遷移至其他實體主機時,能讓處理器指令轉移流程更順暢,提昇移轉速度之餘,也能減少移轉過程中,可能產生的指令移轉錯誤。

EPT是提供給VM的記憶體配置技術。在此技術問世以前,VM要存取實體記憶體需依賴虛擬平臺上的Shadow Page Table,以軟體來定址,而EPT則是將VM上的記憶體配置改由硬體處理。採用這種方式一來可以減少定址轉換次數,增加記憶體存取效能;另一方面則能增加可靠度,避免因中介軟體定址錯誤,導致資料遺失或VM當機。

VT-d強化I/O直接存取

VT-d是Xeon 5500系列上開始具備的虛擬化技術,主要功能是改善I/O效能,而現階段這項技術的應用範圍,是以網路資料傳輸為主。原本VM需存取I/O時,需要先向虛擬平臺提出需求,再委由平臺向硬體要求存取,這樣一來一往浪費許多時間,而VT-d的主要工作,就是當VM需要存取I/O時,讓VM直接連接該裝置,能減少與虛擬平臺資料交換次數,除了提升速度,也能降低虛擬平臺與處理器間資料交換中,可能產生的錯誤。

VT-c提升VM網路頻寬利用率

VT-c亦是一種從Intel網路卡上來強化VM存取I/O的技術,但主要目標在於改善網路存取效能。它透過兩種技術改善網路效能,分別為虛擬機器裝置佇列(VMDq)與虛擬機器直接連線(VMDc),其中VMDc是Nehalem平臺上才具備的新功能。

VMDq是一種輔助網路封包配置的技術,可藉由網路晶片分擔封包與VM間的指派任務。VM存取網路資源時與其他I/O類似,亦需透過中間虛擬平臺交換資料,過程中會耗去許多處理器資源,特別是網路封包還需由平臺拆解,再轉至虛擬主機上。而VMDq是將封包配置的任務,交給網路晶片處理,讓晶片擔任前置作業員,於收到封包後立即拆解,並分配給所屬VM,減少處理器解析網路封包的負擔。

另一項網路傳輸技術VMDc,是直接讓VM可以直接存取單一網路連接埠。這是透過SR-IOV標準,將部份VM直接指派至特定網路連接埠上,可讓該群VM獨享最高達10Gb的網路頻寬,而這些VM傳遞網路資料時,就直接將封包交給網路晶片傳輸,同樣也能減少中間虛擬平臺資料交換時的延遲。

 

【相關報導請參考「Nehalem出擊,引爆伺服器世代交替」】


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