龍芯3服務器多核虛擬化技術任重道遠
咸師 發(fā)表于：12年10月29日 22:18 [原創(chuàng)] DOIT.com.cn
2012年10月29日—31，由中國計算機學會主辦的 “2012年全國高性能計算學術年會”(HPC China 2012)在湖南省張家界陽光酒店召開。本屆盛會圍繞著高性能計算技術的研究進展與發(fā)展趨勢、高性能計算的重大應用等主題展開，促進信息化與工業(yè)化的深度融合，為相關領域的學者提供交流合作、發(fā)布最前沿科研成果的平臺，推動中國高性能計算的發(fā)展。
在今天下午進行的高性能計算分論壇上，來自北京航空航天大學的老師介紹了，有關中國自主研發(fā)的龍芯3處理器在多核虛擬化技術上的研究成果。
龍芯處理器是在國家核高基重大專題、國家863計劃大力支持下，由中科院計算技術研究所自主研發(fā)，龍芯一號是面向嵌入式應用，龍芯二號是面向桌面應用。龍芯三號是面向服務器應用�，F(xiàn)在龍芯在工業(yè)界的市場份額達到了5%。
龍芯作為中國自主研發(fā)的多核處理器，在很多方面取得了不少的成果，但同樣也遇到了很多的問題，在硬件方面，內存的糾錯能力、部件和整機的故障診斷、子系統(tǒng)的在線修復能力。在軟件方面，操作系統(tǒng)、指令集虛擬化、異常中斷模擬、內存結構模擬、I/O模擬。
當前虛擬化技術產品及特點
目前主流的虛擬化產品主要有：VMware、Microsoft、Xen、KVM，我們來對比一下，首先來說VMware不支持開源，移植性較差，主要用于桌面系統(tǒng)和服務器系統(tǒng)。Microsoft不支持開源，移植性差，應用于桌面系統(tǒng)。Xen開源，移植性好，應用于嵌入式系統(tǒng)和桌面系統(tǒng)，可以半虛擬化，硬件輔助虛擬化,VMM結構為混合模型。KVM開源，移植性好，用于桌面系統(tǒng)和服務器系統(tǒng)，可以全面虛擬化，硬件輔助虛擬化，VMM結構為宿主你模型。
MIPS虛擬化研究進展
龍芯3是基于MIPS的虛擬化技術，但MIPS架構虛擬地址空間的設計存在缺陷，為虛擬化研究帶來阻礙，因此今年來MIPS處理器上的虛擬化技術鮮有成果。
多核虛擬化現(xiàn)狀
主流的四個軟件在對于多核架構上KVM的支持效果最好，其他三個都支持范圍都差不多，Microsoft最差。但這四個虛擬化平臺在MIPS多核虛擬化方面都不支持。
多核虛擬化面臨的挑戰(zhàn)
核間通信：多核處理器需要扎起客戶機操作系統(tǒng)的調度下進行大量的核間通信，虛擬核間通訊的模擬較復雜。
核間中斷：在多核處理器架構中，核間通訊以核間中斷的方式觸發(fā)，核間中斷獨立于其他異常中斷，需要重新設計。
多核啟動：多核架構的啟動有先后順序之分，虛擬多核架構需要設計信號，協(xié)調各個核的啟動。
針對MIPS：虛擬地址空間的設計會導致宿主機與客戶機核間中斷寄存器訪問沖突。
龍芯在基于MIPS架構上的虛擬化研究成果較少，現(xiàn)有MIPS處理器上的虛擬化技術性能低。基于龍芯處理器的虛擬化技術未考慮服務器多核結構特點，不能充分的利用硬件的資源，不適用于龍芯3服務器平臺。
總結：雖然龍芯3在多核虛擬化技術上仍有很多需要改善的地方，但它的意義卻是重大的，首先它是基于MIPS虛擬化技術來實現(xiàn)的多核虛擬化，這是目前主流虛擬化平臺都不能做到的。其次MIPS能夠充分高效的利用龍芯3服務器硬件資源。最后MIPS提高了龍芯3高產服務器在服務器領域的競爭力。
