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虚拟机技术构造高端服务器的七大技术挑战(2)
出处:计算机世界 文: 孙毓忠 评论 ( 0 ) 条 ( 0 ) 砖 ( 0 ) 好 论坛 博客
阅读提示:目前全球高端服务器市场主要被RISC架构的产品占据,约占服务器市场近40%的份额。尽管虚拟化技术的应用能够提高商用高端服务器的利用率,但与传统高性能计算技术(HPC)的代表超级计算机一样也面临着许多.....
计算所要研究的分布式超级虚拟机监控软件(distributed hyper virtual machine monitor,DHVMM)是实现部件级虚拟化的关键支撑。基于DHVM提供的强大的部件级虚拟化能力,虚拟机间的协同就转变为资源和作业的调度和迁移。该项目将强调部件在虚拟机间的流动,当一个虚拟机有大量作业到达或有繁重作业而出现负载尖锋时,不采用传统的方法如作业/进程的迁移,而是通过DHVMM将网络环境中可利用的其他虚拟机上的空闲部件“流动”到资源紧张的虚拟机上,通过动态地增强重载虚拟机的计算能力、存储能力、通信能力来处理其上的作业。同时,当作业的负载高峰过去后,被动态增强的虚拟机可以自由、实时地释放“富余”的部件,供系统中其他虚拟机在需要的时候动态地获取,计算所将这种技术称为能力服务计算。
共享内存技术
SMP服务器的核心是内存共享技术,例如著名的Snoopy或者directory 协议等。这些技术通常需要一定程度硬件的支持才能获得期望的高性能,例如SGI Altix的cc-NUMA内存共享技术,因此成本高昂、扩展性差。随着网络技术特别是Myrinent和Infiniband网络技术的发展,基于软件实现的内存共享技术,例如分布式共享内存DSM技术由于成本低廉和可扩展性好而开始发展起来。
计算所研究的这个项目要求实现多个物理服务器的整合(8个以上),因此更适合于使用不依赖硬件支持的基于软件的内存共享技术,以获得更好的通用性和平台独立性。传统的DSM技术不得不使用复杂的以lock和barrier为基础实现的融贯性和一致性协议,导致延迟开销很大。随着UPC为代表的分割的全局地址空间模型编程技术的发展,为发展新型的内存共享技术提供了客观的需求。
另一方面,高效能服务器设计中的一个重要问题是提高编程的效率,而阻碍并行编程效率的首要问题就是进程或线程间的通信和同步问题,所以事务块寄存器技术得以发展,因为它取消了过去在并行程序中必须使用的lock和barrier等同步操作。同时,由于显式同步的减少或取消使得线程因数据依赖或同步依赖导致的进程等待时间大大减少,使系统吞吐率提高,从而使得内核负载的饱满程度得以大幅提升,进一步提高了系统的生产率。该项目计划将以DHVMM为基础,发展全新的以软件实现的内存共享技术。
动态部署技术
在以虚拟机为基础的商业高端服务器中部署技术是系统灵活可重构性的基础,也是系统高可用性的保障。通常意义的动态部署技术主要指物理节点本身和其操作系统与应用软件的部署,而在计算所的研究中动态部署技术已突破了传统的意义,重点是研究部件级虚拟化下虚拟机的动态部署和部件的动态部署。
虚拟化的部件部署是虚拟机部署的基础,而虚拟机的部署又是SMP系统部署的基石。虚拟机仅仅是部件在冯·诺依曼模型下的临时、动态的聚合形态,其目的是执行指令、完成计算,同时提供指令和数据的存放和获取,从而构建一个以CPU为塔尖,各级缓存、内存、磁盘构成的存储体系为塔身的计算架构。因此,虚拟机在部件级虚拟化下,就成为一个临时、动态创建的“数组”,DHVMM为其动态地“分配”所需的“内存”或一块全局的“虚拟地址空间”。该项目的目标之一是研究全新的分布式部件创立、管理、使用、回收的技术,实现虚拟机在SMP意义下的快速部署。
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