Intel VT

VT，就是虛擬化技術（Virtualization Technology）的縮寫。Intel VT就是指Intel的虛擬化技術。這種技術簡單來説就是可以讓一個CPU工作起來就像多個CPU並行運行，從而使得在一台電腦內可以同時運行多個操作系統。只有部分Intel 的CPU才支持這種技術。

IntelVT虛擬化技術和多任務（Multitasking）、Hyper-Threading超線程技術是完全不同的。多任務是指在一個操作系統中多個程序同時並行運行，而在虛擬化技術中，你可以擁有多個獨立的操作系統同時運行，每一個操作系統中都有多個程序運行，每一個操作系統都運行在一個虛擬的CPU或虛擬主機（虛擬機）上。而Hyper-Threading超線程只是在SMP系統（SymmetricMultiProcessing）中單CPU模擬雙CPU來平衡程序運行性能，這兩個模擬出來的CPU是不能分離的，只能協同工作。

當然了，如果一個CPU同時支持Hyper-Threading和虛擬化技術的話，每一個虛擬CPU在各自的操作系統中都被看成是兩個對稱多任務處理的CPU。

虛擬化技術可能讓人聯想到早期IntelCPU上的“Virtual8086”技術，這種V86模式技術是用來兼容早期的8086/8088處理器而設計的，最早出現386機器上。使用V86模式你可以創建好幾個並行虛擬8086計算機來運行多個DOS程序.同樣道理，使用VT技術你也可以創建幾個完整的虛擬機來運行幾個完整的操作系統。

可是既然已經有VMware這類可以達到虛擬目的的軟件，為什麼還要努力來實現硬件CPU內部的虛擬化技術呢？這是因為硬件CPU的虛擬化技術有許多優勢。支持虛擬化技術的CPU帶有多餘的指令集來控制虛擬過程，通過這些指令集，控制軟件VMM（VirtualMachineMonitor）會很容易提高性能，相比純軟件的虛擬化實現方式，會在很大程度上提高性能。

IntelVT虛擬化技術的實施需要處理器、芯片組、BIOS、VMM軟件的同時支持，這些特定的硬件、軟件必須全部到位。性能要視不同的硬件、軟件而定。支持Intel虛擬化技術的VMM（Hypervisor）已有開源項目和版本，並在持續優化中，某些廠商也已推出了成熟的商用版本。Intel將硬件輔助虛擬化集成到主要的服務器組件中，幫助IT機構在每台服務器上整合更多的應用和更繁重的工作負載，從而進一步提高靈活性、可靠性並降低總體擁有成本TCO（TotalCostofOwnership）。 ^[1] 

IntelVT虛擬化技術包括分別針對處理器、芯片組、網絡的IntelVT-x、IntelVT-d和IntelVT-c技術：

1． IntelVT-x技術：增強處理器的VT虛擬化技術，包括IntelVTFlexPriority、IntelVTFlexMigration（Intel虛擬化靈活遷移技術）、ExtendedPageTables（IntelVT擴展頁表）。

IntelVT-x可以讓一個CPU工作起來像多個CPU在並行運行，從而使得在一台物理服務器內可以同時運行多個操作系統。能夠降低（甚至消除）多個虛擬機操作系統之間的資源爭奪和限制，從硬件上極大地改善虛擬機的安全性和性能，有助於提高基於軟件的虛擬化解決方案的靈活性與穩定性。IntelVT-x技術可以消除VMM（VirtualMachineMonitor虛擬機監視器）參與虛擬機“中斷”請求的處理與特定指令的執行，這樣VMM操作和控制虛擬機時，將更加快速、可靠和安全。

此外，IntelVT-x具備的虛擬機遷移特性還可為IT投資提供有力保護，並進一步提高故障切換、負載均衡、災難恢復和維護的靈活性。

IntelVTFlexPriority（靈活優先級）：當處理器執行任務時，往往會收到其它設備或應用發出的請求或“中斷”命令。為了最大程度減少對性能的影響，處理器內的一個寄存器專用來監控任務優先級，只有優先級高於當前運行任務的請求或“中斷”才被及時處理。

IntelVTFlexMigration（靈活遷移）：虛擬化能夠在無需停機的情況下，將運行中的虛擬機在物理服務器之間進行遷移。藉助此項技術，管理程序能夠在遷移池內的所有服務器中建立一套一致的指令，實現工作負載的無縫遷移。需注意的是，在不同廠商、不同型號的處理器之間遷移，可能由於指令集不同而出現故障或問題。

ExtendedPageTables（擴展頁表）：為了降低實現內存虛擬化的難度和提升內存虛擬化的性能，ExtendedPageTables直接在硬件上支持虛擬機內存的邏輯地址->虛擬機內存的物理地址->物理服務器內存的物理地址的兩次轉換。

IntelVT-x已經擴展到了Intel多個產品系列中，包括Pentium、Celeron、Corei3、Corei5、Corei7、Core2Duo、CoreSolo、Core2Extreme、Core2Quad、Xeon、Quark、Atom、Itanium。

2． IntelVT-d技術：支持直接I/O訪問的IntelVT虛擬化技術。

如果每台服務器上部署更多的虛擬機，虛擬機數據進出系統的I/O流量就會增加並且更趨複雜。如果沒有硬件支持，VMM必須直接參與每項I/O操作，不僅會減緩數據傳輸速度，還會由於VMM的頻繁活動而增大服務器處理器的負載。這就如同在一個繁忙的停車場，每位車主都不得不通過獨一的進出口，並且只由獨一的門衞放行。這樣不僅會耽誤車主的時間，也會使門衞工作緊張無法處理其他事務。英特爾芯片組的IntelVT-d技術可以出色地解決上述問題。

IntelVT-d通過VMM將特定I/O設備安全分配給特定虛擬機來實現，從而減少VMM參與管理I/O流量的工作，不但加速了數據傳輸，而且消除了大部分的性能開銷。每個I/O設備在系統內存中都有一個專用區域，只有該I/O設備及分配到該設備的虛擬機才能對該內存區域進行訪問。

VMM完成初始分配之後，數據即可直接在虛擬機與為其分配的I/O設備之間進行傳輸。這樣，就加快了I/O的流動，減少VMM活動及服務器處理器的負載。此外，由於特定設備或虛擬機的I/O數據內存區不能被其它硬件或虛擬機訪問，系統的安全性與可用性也得到了增強。

3． IntelVT-c技術：支持網絡連接的Intel虛擬化技術，包括虛擬機設備隊列（VMDq）、虛擬機直接互連（VMDc）。

隨着企業在虛擬化環境中部署越來越多的應用，並利用實時遷移來均衡負載或提升可用性，對虛擬化I/O設備的要求也在顯著提高。通過將廣泛的硬件輔助特性集成到I/O設備（該設備用於保持服務器與數據中心網絡、存儲基礎設施及其它外部設備的連接）中，IntelVT-c可針對虛擬化進一步優化網絡。這套技術組合的功能與郵局非常相似：將收到的信件、包裹分門別類，然後投遞到各自的目的地。IntelVT-c在專用網絡芯片上執行這些功能，大幅提高了交付速度，減少了VMM與服務器處理器的負載。IntelVT-c包括以下兩項關鍵技術（當前所有的英特爾萬兆服務器網卡及千兆服務器網卡均支持）。

虛擬機設備隊列（VMDq）：最大限度提高I/O吞吐率。在傳統服務器虛擬化環境中，VMM必須對每個單獨的數據包進行分類，並將其發送到相應的虛擬機。這樣會佔用大量的處理器週期。而藉助VMDq，該分類功能可由英特爾服務器網卡內的專用硬件來執行，VMM只需負責將預分類的數據包組發送到相應的虛擬機。這將降低I/O延遲，使處理器獲得更多的可用週期來處理業務應用。IntelVT-c可將I/O吞吐量提高一倍以上，使虛擬化應用達到接近物理服務器的吞吐率。

虛擬機直接互連（VMDc）：大幅提升虛擬化性能。VMDc支持虛擬機直接訪問網絡I/O硬件，從而顯著提升虛擬機性能。如：通過單個英特爾萬兆服務器網卡，可為10個虛擬機中的每個虛擬機分配一個受保護的、1Gb/s的專用鏈路。這些通信鏈路直接繞過了VMM交換機，進一步提升了I/O性能並減少服務器處理器的負載。 ^[2]