从X到D——英特尔虚拟化之进化论

虚拟化也是如此，对于任何愿意追溯虚拟化发展历程的人来说，虚拟化甚至可以追溯到几十年前的分时系统，而在最近几年，这变化来的更快，我们在不长的时间内看到了虚拟化从纯软件到处理器级虚拟化，到平台虚拟化、数据中心虚拟化乃至输入/输出级虚拟化的快速演变，而在这其中，我们相信并已经看到，英特尔成为了这场“进化”的主要推动者和参与者。

开始于“X”的脚步

无论是对于服务器还是虚拟化，整个数据中心的焦点已经从“更快的性能”走向了合理的性能、合理的功耗、合理的利用以及合理的管理，曾经那些唯速度论和唯性能论的拥趸者们已经明白，性能再高速度再快，无法利用无法管理都将毫无作用，由此，随着人们意识与技术的“进化”，虚拟化技术几乎是以一种自a然而然的形式出现在了我们面前——就像进化论中所言：猿开始直立行走，人类也便出现了。

对于虚拟化技术来说，无论是软件还是硬件辅助的解决办法，其目的和作用都是一样的，都以提高IT系统利用率、大幅降低成本、提高可管理性和建立完善的合作的整体化系统作为其第一要务的，但问题是，就像我们无法用软件代替硬件的性能增长一样，我们仅靠VMware和Xen是无法解决我们所有的虚拟化问题，并获得最强大的虚拟化支持的——对于虚拟化的拥趸者来说，硬件辅助虚拟化尤其是处理器的指令集层面的优化因此显得尤为重要。

大概五年前，英特尔的一些工程师认为，虚拟化不应该仅仅局限于软件层面，“英特尔也应该做些事情，尤其是在处理器层面。”在几年后的一届IDF上谈到英特尔的虚拟化进程时，一位英特尔院士向我们表示：“当时我们很大胆，但是我们确实做对了。”——从2005年底开始，英特尔推出Intel-VT虚拟化技术，这是一种从硬件层面在芯片级上的对虚拟化解决方案提供支持的技术，它为CPU虚拟化提供了芯片级支持，并能实现额外的平台功能和安全性。

英特尔的第一代虚拟化技术被称为“VT-x”，虽然英特尔官方一直表示其中的x代表的是VT-x技术的面向产品“x86”（for x86），但是，一向以x为研发实验代号的美国航空航天局令我们相信，这个x代表着一种未知和全新的开拓。

对于VT-x来说，无论是英特尔还是用户们都可以提出一系列的好处，其中包括：允许将多个应用程序整合到虚拟环境、允许 64 位 OS 和应用程序与当今最流行的虚拟软件一起运行、可以在 Windows上运行 Linux，也可以在 Xen上运行 Windows，但是，英特尔的院士们的想法很简单：可提供比非硬件辅助虚拟环境更出色的性能——在2008年春季IDF上提及“x”的时候，英特尔的院士颇有趣的说到：我们当时就相信，这是我们的最大也是最完美的目标。

其实，从“x”开始的英特尔虚拟化技术，却是配的上这个x，因为，英特尔和它的院士们是第一群觉得处理器可以对虚拟化产生影响的人，这些人将x变成了VT-x，而不仅仅是代表未知的字母。

已近完美的“VT”家族

虽然在我们常见的x86架构上，核心指令集已经几乎20年都没有什么变化了，但英特尔却一直在往其中添加重大的技术改进，使其继续保持着新鲜和活力，虚拟化就是一个英特尔得以保持新鲜活力的技术，而从VT-x开始的英特尔虚拟化之路，正在一步步的成为一个几近完美的“家族”。

最开始发布的Intel-VT技术仅仅是处理器指令集上的几个改变，但就是这几个改变，让英特尔在过去的三年间“进化”出了一个几近完美的“VT”家族，目前，英特尔不仅有针对CPU虚拟化的VT-X(X86平台)和VT-I(安腾平台)技术，也有针对芯片组的VT-D，还有这种最新的针对网络I/O连接的虚拟化技术VT-C——VT-C技术可以通过主板上的芯片来实现，也可以通过网卡上的芯片来实现，过不了几个月我们就会看到英特尔新的Tylersburg平台就会开始支持VT-C技术。

除了VT-C之外，我们还不得不提一下VT-d，对于很多人来说，这个今年3月才发布的技术着实让人眼前一亮，其地位甚至可以称之为虚拟化业界的蒸汽机，对于英特尔I/O虚拟分配技术（Intel VT-d）来说，在向虚拟机或分区分配I/O设备时，该技术可以提供硬件支持。同时，该技术还可以提升虚拟化环境中数据移动的性能和稳定性。Vmware的前总裁Diane Greene对这项技术的评价是：“使虚拟化技术更加灵活和强大。”对于这项技术的前景，英特尔的工程师们相信，通过使用硬件辅助重映射进行设备隔离，将能够提升可靠性和安全性，并通过直接分配设备来提高 I/O 性能和可用性，未来将“前途无量”。

对于英特尔来说，对于处理器指令集以及诸多技术的挖掘改进，首先从性能层面为虚拟机（VMM）提供了更大的拓展空间，以VT-c为例，根据DEMO演示，在一台运行8个VMWARE虚拟机的系统上，如果没有采用英特尔的VMDQ(虚拟化设备队列)技术，万兆以太网的带宽是4GB/s，而如果有了这个技术，就能够达到9.2GB/s——在DoSERV服务器论坛上一位用户简单的测试了开启VT状态下的虚拟机的性能，他的答案是：在开启VT的状态下，几乎所有项目都要高出25%左右！VT给予他的是“这个数值已经是很让人吃惊的了！”的惊叹。

谈到此处，我们没有过多的谈及英特尔虚拟化技术的“性能增强是如何实现的？”以及“到底它的原理是什么？”或“英特尔添加了什么指令集？”这样的问题，事实上，我们也并不想谈这样的问题，这就像英特尔一直做的：无论技术实现如何，只要用得上用的好就可以了——谁会去关心到底指令集是什么东西？

对于英特尔来说，随着至强5300、5400、7300以及安腾9100等一系列处理器全面应用虚拟化技术，虚拟化将全面的进入服务器的硬件层，而不仅仅是Hyper-V或是纯软件的解决方案，尤其是在伴随着与Vmware等虚拟化领先公司的充分合作，这场进化还远远没有结束，如果说VT-d像蒸汽机一样引领了虚拟化业界的“工业革命”，那么，在合作伙伴口中称之为“英特尔公司提供了一个强大的虚拟化基础架构，该架构充分利用了VMware在为英特尔架构提供高性能的虚拟化产品方面的长期领先优势。”的带动下，我们正等待着另一场全新的革命——在人类的进化史上，我们正在经历着数字革命，而虚拟化业界也将随着进化的脚步从“工业革命走向数字革命”。

因为，进化永不停止。