AMD皓龙处理器 增强虚拟化性能

加强管理能力 大幅提高虚拟化效率

当今的数据中心正在面临着一场新的革命，这便是虚拟化带来的数据中心整合风潮，虚拟化技术不仅可以提高数据中心的利用率，同时还能够使其实现更加有效的管理，通过使用虚拟化技术，用户可以实现多个虚拟应用共享物理硬件平台，在更新的、更高效的硬件整合应用和用户会话。同时，数据中心可为物理服务器创建多个虚拟备份，运行原始的未经修改的基于x86架构的客户操作系统。

近期，AMD、Fabric7和Virtual Iron Software签署了一份合作协议，Fabric7将Virtual Iron公司的虚拟化软件与其高性能的对称多处理（symmetric multiprocessing，简称SMP）服务器捆绑在一起，后者支持多达14颗DDR2和双内核的第二代AMD Opteron处理器。这意味着AMD将进一步加强其在虚拟化方面的能力。

巴塞罗那从底层设计就针对虚拟化做了进一步的优化，进一步提升性能、减少CPU的能耗。比如采用独立动态核心的技术、低功耗的DDR2的内存、双路动态电源管理。这些新的动态功耗调整功能使很多服务器可以自动进行智能化调整，CPU根据系统的负载，对本身运行状态调节运行的频率和工作电压，把本身的能耗降得比较低。

在巴塞罗那中，AMD提供了Device Exclusion Vector（DEV）等新技术。DEV技术允许Hypervisor创建保护域，使得设备在未经授权的情况下不能访问内存页面，从而提高虚拟化安全性。AMD还在Barcelona中提供了带标签的 TLB（地址转换后备缓冲器），使虚拟机之间的切换无需每次都刷新TLB，从而提高了虚拟化性能。TLB是CPU中的一个表，用于存储最近使用的从虚拟到物理内存翻译记录，‘标记'意味数据属于哪个虚拟机），使得在多个虚拟机同时运行时，在内存地址中切换时可以令Hypervisor知道TLB与虚拟机之间的一一对应关系，提高虚拟机性能，从而为用户提供更出色的性能。

AMD Virtualization技术允许虚拟机直接管理内存，从而尽可能的提升虚拟化的效率，降低不必要的开销。Barcelona中增加了带有快速虚拟化索引功能（Rapid Virtualization Indexing），它可以缩短仲裁时间，使得虚拟机（VMs）之间切换更快，从而在一台服务器上部署更多的虚拟机。

AMD的处理器集成了内存控制器，所以AMD-V虚拟化技术引入了独特的新指令，可以实现独特的内存模式和特性。其中大部分指令都是针对MMU(内存管理单元 memory management unit)设计的，可以进行内存分配。在虚拟化环境下，当需要映射多操作系统和运行多个应用程序时，MMU可以对物理内存寻址进行大量有效的跟踪协调。AMD-V提供了更高级的内存特性，如Tagged Translation Look-Aside Buffers，可通过帮助VM识别最近访问的内存页表来提升性能。AMD-V还提供了Paged Real Mode，支持某些需要在虚拟环境下以真实模式(real-mode)进行寻址的应用程序。

特别值得一提的是，AMD对各种嵌套页表(NPT，nested page table)的支持。与Intel的软件方法不同，NPT允许每个VM通过独立于硬件、虚拟的CR3内存寄存器对其内部内存管理进行更有力的控制。虽然使用NPT增加了内存查找的数量，但NPT却消除了VT-x必须的软件层。这种方法通过硬件管理内存的方式大大提高了VM的内存性能。在内存密集型应用，特别是在多个VM共存的环境下，这一方法的效果最为明显。

此外，巴塞罗那还提供了快速虚拟索引（Rapid Virtualization Indexing）技术，可以在硬件中完成内存查询，比软件管理的速度更快，同时减少Hypervisor对虚拟机的干预，并缩短Hypervisor切换时间。可以说，更好的虚拟化架构为巴塞罗那提供了更好的扩展性、更低的成本，使工作负载增加时，性能同步提升。在微软平台上，把RVI功能打开以后，性能可以提升50%。在Linux环境里面，结合RVI会提升200%以上

通过VMmark的测试显示，有了部分虚拟化和快速虚拟化索引（RVI）技术的四核巴塞罗那处理器，在虚拟化应用环境中的Oracle 10G可以获得高达249%的性能提升。

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