VMware等四种主要网络IO虚拟化模型

本文主要为大家简要介绍VMware、Redhat、Citrix、Microsoft主要虚拟化厂商使用的4种主要的虚拟化IO模型(emulation、para-virtualization、pass-through、SR-IOV)。

本文主要为大家穿针引线，信息量比较大，组织排版有限，看官们将就点看着。

网络I/O不但是物理服务器最容易出现的瓶颈，也是现在虚拟化技术最大的硬伤。随着硬件虚拟化对网络I/O的支持，虚拟化的网络I/O模型也不断的进化，虚拟化的I/O性能也不断提升。

今天给大家分享VMware、Redhat、Citrix、Microsoft主流虚拟化解决方案采用的4种主流网络I/O模型，主要包括模型原理、模型优点、模型缺点、模型对虚拟化迁移的支持。

这4个主流网络I/O模型分别是：

1、Emulation

原理：仿真(emulation)是一个完全通过软件程序来模拟硬件的技术。早期虚拟化都才采用这种方案来虚拟网络设备。常见仿真软件有QEMU、VMware WorkStation、VirtualBox。Emulation网络模型图如下：

不同虚拟化厂商的虚拟网卡产品都不尽相同。

VMware Emulation类型网卡有：E1000(仿真intel 82545M千兆网卡)、Flexible、Vlance(仿真AMC 79C970 PCnet32 LANCE 10M网卡)、VMXNET(VMXNET一共有3个版本，分别是VMXNET、VMXNET2、VMXNET3;暂时没有找到VMware的明确资料对这三个版本进行分类。个人暂把VMXNET定为emulation、VMXNET2和VMXNET3定义为para-virtualization类型。 VMXNET3也支持部分SR-IOV功能)。

Redhat的KVM和Citrix的XEN这类型网卡都是采用QEMU实现，在KVM和XEN上面可用的emulation网卡有：RTL8139(仿真RealTek Link 8139 100M网卡)、E1000(仿真intel 82545M千兆网卡)。

Microsoft Hyper-V Emulation类型网卡有：Intel/DEC 21140 100M网卡

优点：软件模拟不需要硬件支持，通过CPU计算来模拟，跟宿主机物理网卡隔离，没有平台要求。

虚拟机操作系统不需要修改，模拟的都是常见网卡(比如：Intel E1000、RTL8139等)，主流操作系统都已经自带这些驱动，因此默认情况下虚拟机不需要再安装驱动。

缺点：CPU资源消耗大，尤其当虚拟机数量多的时候。网卡性能一般，由于是软件模拟，只能模拟常见的、功能比较简单的网卡。

虚拟机迁移支持：

剥离了硬件要求，使用这类型可迁移性强。由于XEN和KVM都是使用qemu仿真，所以这类型虚拟机在XEN和KVM之间混合迁移实现难度也不大。

2、para-virtualization

原理：Para-virtualization又称半虚拟化，最早由Citrix的Xen提出使用。在半虚拟化模型中，物理硬件资源统一由 Hypervisor管理，由Hypervisor提供资源调用接口。虚拟子机通过特定的调用接口与Hypervisor通信，然后完整I/O资源控制操 作。Para-virtualization模型图如下：

Para-virtualization又称半虚拟化，最开始由XEN提出的，XEN本身就是从虚拟化起家的。Para- virtualization模型下，虚拟子机的网卡驱动只能有Hypervisor厂商来开发，Redhat、VMware、Citrix、 Microsoft这几大虚拟厂商都有各自的para-virtualization驱动。比如Redhat的KVM就叫virtio，VMware的有 VMXNET2、VMXNET 3，Citrix的XEN叫xen-pv，Mircrosoft暂时没有找到(欢迎朋友们补充)。

优点：个人认为是一种改进版的emulation模型，但是由于子机和Hypervisor之间通信，性能比emulation要很多。

缺点：需要修改虚拟子机操作系统内核，添加不同Hypervisor厂商的网络驱动。比如Linux(Redhat和Novell)就在发行版里面 添加了Mircosoft的para-virtualizaiton网络驱动，同样Microsoft也在自己发行版里面添加对KVM的virtio和 xen-pv驱动支持。

虚拟机迁移支持：虽然不同虚拟化厂商的para-virtualization方案都不相同，由于主流操作系统都同时提供对这些方案的支持;所以这类型虚拟子机可迁移性也比较容易实现。