服務(wù)器虛擬化通常關(guān)注于對CPU或內(nèi)存資源進行抽象及分配，但服務(wù)器I/O仍舊面臨瓶頸，這可能會限制服務(wù)器的存儲及網(wǎng)絡(luò)流量--最終限制服務(wù)器整合的最高水平。CPU以及hypervisor的最新技術(shù)使對服務(wù)器的I/O子系統(tǒng)進行更近一步的抽象成為了可能，和以往相比，服務(wù)器能夠更好地共享I/O資源，處理更多的工作負載產(chǎn)生的I/O流量。但最新的硬件輔助I/O虛擬化技術(shù)并非信手拈來。
什么是I/O虛擬化？其如何使虛擬服務(wù)器或者工作負載受益？
虛擬化是一個軟件層，將計算負載從底層的計算硬件中抽象出來。hypervisor將服務(wù)器的物理資源轉(zhuǎn)換為虛擬資源，通過部署或調(diào)整虛擬資源以滿足所有工作負載對計算資源的需求，實現(xiàn)虛擬服務(wù)器支持的工作負載的最大化。該工作機制非常適用于CPU和內(nèi)存資源。
然而，服務(wù)器I/O在帶寬方面一直面臨著問題。例如，服務(wù)器的單個千兆以太網(wǎng)端口肯定能夠支持單個應(yīng)用，但是當(dāng)被分割為10個、15個或者更多的服務(wù)器負載時（這其中包括網(wǎng)絡(luò)、存儲以及服務(wù)器之間的流量）可能就不夠用了。當(dāng)遇到I/O瓶頸時，CPU會空閑下來等待數(shù)據(jù)，計算效率會大大降低--I/O瓶頸最終會打敗虛擬化所帶來的資源使用效率的提升。
將虛擬化擴展至I/O子系統(tǒng)，在工作負載、存儲以及服務(wù)器之間動態(tài)共享帶寬，能夠最大化地利用網(wǎng)絡(luò)接口。通過緩解服務(wù)器I/O潛在的性能瓶頸，服務(wù)器能夠承載更多的工作負載并提升其性能。
盡管I/O虛擬化一個潛在的重要優(yōu)勢就是提高整合率或者提升性能，但IT專業(yè)人員應(yīng)該考慮管理簡化所帶來的其他優(yōu)勢。例如，I/O虛擬化使I/O管理變得更簡單。正如虛擬化使得CPU以及內(nèi)存配置變得更簡單，I/O虛擬化簡化了網(wǎng)卡以及HBA卡的配置、提升了服務(wù)器硬件的使用效率。管理變化出現(xiàn)在hypervisor而不是單個硬件設(shè)備上，管理I/O活動所需要的時間更少了。提升I/O硬件利用率同樣能夠降低I/O硬件成本，因為需要的網(wǎng)卡或者HBA卡變少了。對多種類型的I/O流量使用情況（例如應(yīng)用、存儲）進行改進，使得更多的流量能夠在更少的網(wǎng)線上傳輸，降低了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。
I/O虛擬化對系統(tǒng)或者處理器的要求有哪些？如何啟用？
一般來說，I/O虛擬化需要本地處理器提供硬件支持。這包括采用VT-c以及VT-d技術(shù)對基本的VT-x虛擬化功能進行補充的Intel VT處理器。AMD處理器使用AMD-V基線虛擬化以及啟用AMD-Vi的芯片提供了類似的功能。
例如，VT-c使用虛擬機設(shè)備隊列在物理網(wǎng)卡上卸載I/O任務(wù)，使虛擬I/O的連接速度接近于物理網(wǎng)卡固有的速度。VT-c還允許虛擬機使用單根I/O虛擬化直接訪問網(wǎng)絡(luò)。支持VT-d技術(shù)的處理器芯片進行I/O設(shè)備的分配并隔離共享I/O資源的工作負載。采用上述技術(shù)減少了與hypervisor以及虛擬機監(jiān)控相關(guān)的處理開銷，Intel 至強5500及后續(xù)的服務(wù)器處理器通常都具備這一特性。
盡管處理器及芯片支持對服務(wù)器虛擬化至關(guān)重要，但更為關(guān)鍵的是在服務(wù)器的BIOS設(shè)置中啟用該特性。例如，基于Intel的服務(wù)器可能會提供大量可以通過BIOS啟用或禁用的虛擬化特性。這些BIOS特性包括主虛擬機比如“啟用Intel虛擬化技術(shù)”以及子特性的集合比如“啟用Intel VT-d”或者“啟用AMD IOMMU”來啟用對處理器I/O虛擬化的支持。
在大多數(shù)情況下，BIOS默認啟用了I/O虛擬化設(shè)置，但是IT員工應(yīng)該檢查所有服務(wù)器的虛擬化設(shè)置以確定系統(tǒng)配置合理。否則，系統(tǒng)硬件可能無法支持I/O虛擬化的高級功能（虛擬工作負載將會降低系統(tǒng)的總體性能）。
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本文標題：I/O虛擬化的優(yōu)勢與需求分析
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