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虛擬機器是雲端計算時代的重要技術之一,經過兩年多的研發攻關,龍芯KVM虛擬機器軟體正式釋出1.0版本。龍芯KVM虛擬機器能夠實現在一臺龍芯3A主機上執行多個獨立的邏輯虛擬機器,並通過與libvirt標準管理工具無縫連線,實現虛擬機器之間的實時排程與管理。龍芯KVM虛擬機器通過記憶體虛擬化優化等技術,STREAM測試單虛擬機器記憶體頻寬達到本機的90%以上,SPEC CINT2000效能可達到本機的70%~90%。

目前流行的Linux上的虛擬化解決方案包括以KVM、XEN為代表的開源虛擬化解決方案,以VMware為代表的商用解決方案等。相比較而言,VMware在商用領域發展較早,但是不開源。在開源領域XEN與K VM是兩大主流虛擬化軟體,其中XEN較複雜,程式碼維護代價較高。目前K VM已經整合到Linux核心中,是Linux下虛擬化的發展方向,已有很多如RedHat,IBM等著名企業鼎力支援。相應的,流行的雲端計算解決方案也有openstack等,因此龍芯選擇KVM技術路線。如圖1可見,KVM作為Linux核心的一個模組存在,搭配QEMU作為其裝置模型。Linux 從2.6.20版本開始就加入了K VM的支援,並且隨著版本更新有專門的團隊對其維護。


圖1. KVM虛擬化解決方案框架

龍芯虛擬機器K VM-Loongson克服了MIPS架構的虛擬化漏洞,採用了半虛擬化技術並充分利用龍芯獨有的硬體特性,實現了很高的執行效率。技術上,通過分層技術避免了MIPS架構漏洞,使得MIPS虛擬化成為了可能;採用了軟硬體協同設計方式提高了CPU虛擬化效率;採用異構虛擬化方式提高了記憶體虛擬化效率。目前已經申請了MIPS架構虛擬機器相關的專利三項。


圖2. 龍芯KVM虛擬機器效能測試

龍芯虛擬化解決方案已經實現了多核多虛擬機器模擬。通過SPEC CINT 20 0 0測試,龍芯3A單核單虛擬機器平均效能達到94%;龍芯3A四核單虛擬機器能平均達到單核本機效能的87%;龍芯3A四核四虛擬機器中單個虛擬機器平均效能達到單核本機效能的78%。

當前龍芯KVM解決方案已經實現了與libvirt和virt-manager管理工具的連線,可以利用v i r tmanager影象化管理多個節點上的虛擬機器。由於絕大部分基於K VM的雲端計算平臺是基於libvirt控制KVM虛擬機器,因此該版本給雲端計算方案移植到KVM的雲端計算平臺提供了技術基礎。

在下一代虛擬化支援方面,公司將在龍芯3號系列的下一款晶片中進行硬體支援,以進一步提高虛擬化效率。與此同時,虛擬化小組開發了一套完全支援這種硬體虛擬化結構的虛擬機器,為下一代虛擬化硬體支援方面提供了驗證環境。

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