半虚拟化和全虚拟化的特点与区别(全虚拟化和半虚拟化)

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的文章讲解了计算机虚拟化的CPU虚拟化和内存虚拟化。从某种意义上来说，GPU也是用来计算的。不过，相比于一般计算的CPU应用，GPU主要用于图形图像要求较高的场景，例如高清视频编解码、3D游戏、物理模拟等。本文将为您介绍GPU虚拟化技术。
GPU技术在芯片行业的发展速度与CPU技术一样快，越来越多的用户开始部署虚拟桌面解决方案。因此，GPU技术与虚拟化技术的融合成为近年来虚拟化行业的热门技术话题。这样，将大大降低图形图像用户的成本，提高数据处理效率和数据安全性。。GPU虚拟化是将GPU卡的计算能力划分为多个逻辑上虚拟的GPU，即vGPU，并将GPU计算能力分配给vGPU单元。单个GPU卡可以分配给vGPU单元中的多个虚拟机，允许虚拟机运行3D软件、播放高清视频等，大大提高用户体验。
目前GPU虚拟化主要采用以下技术：
DeviceSimulation
APIForwarding
GPUPass-Through
FullGPUVisualization
设备模拟直接将设备分配给指定的虚拟机。使用类似于CPU虚拟化中使用的二进制转换方法来执行模拟。然而，与CPU相比，GPU具有复杂的特性，并且不同设备厂商的GPU规格差异很大。GPU资源难以划分，仿真效率低。因此，QEMU的典型软件仅模拟VGA设备的基本功能，并通过半虚拟化帧缓冲区加速对2D图像的特定访问，无法满足高效、共享虚拟化的要求。由于设备模拟没有一定的虚拟机访问图形硬件的机制，这些虚拟显示设备使用CPU和内存来相应地处理图形数据。
API传输将OpenGL等图形指令从GuestVM传输到VMMVM监视器，以实现虚拟化环境中的GPU共享。这种方法目前广泛应用于VMWare、VirutalBox等软件中。基于Chromium的VMGL和Oracle的VirtualBox，使用自定义的OpenGL库替换原来的OpenGL库，将虚拟机的OpenGL指令传递给虚拟机监视器执行。针对GPU在通用计算中的应用，rCUDA、vCUDA和gVirtuS都采用CUDA和OpenGL传输指令来解决在虚拟化环境中运行GPU通用计算程序的问题。然而，API传输受到平台的限制：例如Windows使用的接口是DirectX，它与OpenGL或CUDA不兼容。因此，Linux主机无法执行从Windows客户端传递来的DirectX命令。同时，API转发会导致大量的上下文切换，从而导致显着的性能损失。
显卡直通，也叫显卡直通，是指绕过虚拟机管理系统，将GPU单独分配给虚拟机。只有虚拟机有权使用GPU：这种专有的设备分配方法保留了GPU的完整性和独立性，接近非虚拟化条件下的性能，可用于通用计算。但显卡透传需要使用一些特殊的显卡细节，兼容性较差。它只能在某些GPU设备上使用。同时GPU透传只能将GPU分配给单个虚拟机，不能在多个虚拟机之间共享。其他虚拟机无法使用GPU提供的计算能力。由于GraphicsRelay实际上使用来自客户操作系统的本机驱动程序和硬件，因此它缺乏跟踪和维护GPU状态所需的中间层，并且不支持虚拟机的高级功能（例如实时迁移）。
显卡虚拟化是将显卡进行切片并将这些显卡时间分配给虚拟机使用的过程。由于支持显卡虚拟化的显卡通常可以根据需要划分为不同规格的时隙，从而可以分配给多个虚拟机使用。GPU全虚拟化允许虚拟机直接访问性能敏感的资源（例如GPU访问显存），从而解决传输与共享之间的矛盾。例如SR-IOV技术，与IO虚拟化类似，通过影子页表隔离每个虚拟GPU的访问空间，使得大部分命令执行不会受到桌面显示器的干扰。虚拟机，从而虚拟GPU可以实现接近非虚拟性能、优化条件下的性能。
不同的显卡厂商实现全虚拟化的方式不同。例如，AMD在其最新的GPU上使用了SR-IOV（单根虚拟化）技术；Intel采用KVMGT技术来实现，Nvidia采用GPUvm/GRID技术来实现。

虚拟化技术在硬件层面是如何实现的？

虚拟化技术在硬件层面是如何实现的？
虚拟化技术在硬件层面是如何实现的？
随着虚拟化技术的进一步发展，越来越多的企业开始采用虚拟化技术来优化资源利用率、降低开支。虚拟化技术在硬件层面的实现是一个重要组成部分。在本文中，我们将讨论虚拟化技术在硬件层面的实现。
硬件级虚拟化技术主要是通过虚拟化层来实现的。虚拟化层通常位于操作系统和硬件之间。它将物理资源虚拟化为多个逻辑资源，允许多个虚拟机在一台物理机上同时运行，互不干扰。虚拟化层是整个虚拟化流程中最重要的组成部分，可以实现资源的分离和隔离。虚拟化层通常由虚拟机管理器（VMM）或管理程序来实现。
在硬件层面，虚拟化技术主要涉及以下两种实现方式：
1．全虚拟化
全虚拟化是指在虚拟化层面完全模拟物理硬件，让虚拟机直接运行，无需修改操作系统或应用程序。全虚拟化需要硬件支持，包括硬件虚拟化扩展（IntelVT或AMD-V）和虚拟化输入/输出（I/O）技术。
2。半虚拟化
半虚拟化是指必须修改虚拟机中运行的操作系统以适应虚拟化环境。在半虚拟化中，虚拟机通过虚拟化API与虚拟化层通信，而不是直接访问底层物理硬件。这使得虚拟化层更容易分配和管理资源。
在硬件层面实施虚拟化技术，可以让多个虚拟机运行在同一台物理机上，从而提高资源利用率，减少停机时间。同时，虚拟化技术可以实现资源分离和隔离，从而保证每个虚拟机的安全性和稳定性。
总之，虚拟化技术在硬件层面的实现是虚拟化技术最重要的组成部分之一。虚拟化层作为整个虚拟化流程的核心，允许多个虚拟机运行在同一台物理机上且互不干扰，可以实现资源分离和隔离。虚拟化技术的发展将帮助企业降低IT成本，提高资源利用率。

云计算基础知识-虚拟软件简介

KVM，全称Kernel-basedVirtualMachine（基于内核的虚拟机），位于linux内核（常驻架构）中，它直接使系统内核成为虚拟机管理器（VMM）。它是使用Linux自己的调度程序进行管理的。
KVM是完全基于硬件的虚拟化，需要硬件技术支持（如IntelVT技术或AMDV技术）。
KVM目前仅运行在Linux操作系统上。
主要包括桌面版本的VMwareworkstation、VMwareserver和VMwareesx/esxi
VMwareesx/esxi是全虚拟化软件，它将底层物理硬件驱动程序集成到Hypervisor管理层（vmm）中。整个软件是一个操作系统，直接安装在裸机上，不需要另一个操作系统作为基础系统。集成了取消内存复制等多种功能。
VMwareServer需要底层操作系统的支持。它可以安装在Linux或Windows操作系统上来管理资源。性能良好，多用于企业生产环境。
VMwareworkstation是软件虚拟化，需要基本的操作系统支持，多用于测试。
VMwarevCenter用于管理VMwareesx/esxi
XenServer是Citrix推出的服务器虚拟化系统
XenServer是一个操作系统，不需要依赖于其他操作的基础系统。
Xen不使用IntelVT或AMD的VT技术时是半虚拟化
Xen使用IntelVT或AMD的VT技术时是全虚拟化（硬件辅助虚拟化）
在服务器中在Windows版本中，所使用的全虚拟化技术直接在硬件上运行，因此操作系统仍然是虚拟机管理器。
VirtualBox需要基本的操作系统支持。它是一个半虚拟化软件。它现在归奥尔塞所有。它可以在大多数操作系统上运行，并且用户数量较少。