一、I/O虚拟化的产生
服务器单个千兆以太网端口肯定能够支持单个应用,但是当被分割为10个、15个或者更多的服务器负载时(这其中包括网络、存储以及服务器之间的流量)可能就不够用了。
当遇到I/O瓶颈时,CPU会空闲下来等待数据,计算效率会大大降低--I/O瓶颈最终会打败虚拟化所带来的资源使用效率的提升。
故虚拟化也必须扩展至I/O系统,在工作负载、存储以及服务器之间动态共享带宽,能够最大化地利用网络接口。通过缓解服务器I/O潜在的性能瓶颈,服务器能够承载更多的
工作负载并提升其性能。
1)I/O虚拟化
·通过VMM模拟I/O设备(磁盘和网卡等)实现虚拟化。
Guest OS所能看到的就是一组统一的I/O设备。VMM截获Guest OS对I/O设备的访问请求,然后通过软件模拟真实的硬件。这种方式对Guest而言非常透明,
无需考虑底层硬件的情况。
·I/O半虚拟化技术
通过前端(Front-End)/后端(Back-End)模拟实现虚拟化。
Guest OS 中的驱动程序为前端,VMM提供的与Guest 通信的驱动程序为后端。前端驱动将Guest OS的请求通过与VMM间的特殊通信机制发送给VMM的后端驱动,
后端驱动在处理完请求后再发送给物理驱动。
·I/O硬件辅助虚拟化技术
主要有三种网卡:普通网卡、VMDq直通 和SR-IOV,相关技术说明如下:
普通网卡:Domin0 网桥队列。
VMDq: VMM 在服务器的物理网卡中为每个虚拟机分配一个独立的队列,虚拟机出来的流量可直接经过软件交换机发送到指定队列上,软件交换机无需进行排序和路由操作。VMM和虚拟交换机仍然需要将网络流量在 VMDq 和虚拟机之间进行复制。
SR-IOV:通过创建不同虚拟功能(VF)的方式,给虚拟机的就是独立网卡,实现虚拟机直接跟硬件网卡通信,不再经过软件交换机,减少了Hypervisor层的地址转换。