服務器虛擬化通常關注于對CPU或內存資源進行抽象及分配，但服務器I/O仍舊面臨瓶頸，這可能會限制服務器的存儲及網絡流量--最終限制服務器整合的最高水平。CPU以及hypervisor的最新技術使對服務器的I/O子系統進行更近一步的抽象成為了可能，和以往相比，服務器能夠更好地共享I/O資源，處理更多的工作負載產生的I/O流量。但最新的硬件輔助I/O虛擬化技術并非信手拈來。
什么是I/O虛擬化？其如何使虛擬服務器或者工作負載受益？
虛擬化是一個軟件層，將計算負載從底層的計算硬件中抽象出來。hypervisor將服務器的物理資源轉換為虛擬資源，通過部署或調整虛擬資源以滿足所有工作負載對計算資源的需求，實現虛擬服務器支持的工作負載的最大化。該工作機制非常適用于CPU和內存資源。
然而，服務器I/O在帶寬方面一直面臨著問題。例如，服務器的單個千兆以太網端口肯定能夠支持單個應用，但是當被分割為10個、15個或者更多的服務器負載時（這其中包括網絡、存儲以及服務器之間的流量）可能就不夠用了。當遇到I/O瓶頸時，CPU會空閑下來等待數據，計算效率會大大降低--I/O瓶頸最終會打敗虛擬化所帶來的資源使用效率的提升。
將虛擬化擴展至I/O子系統，在工作負載、存儲以及服務器之間動態共享帶寬，能夠最大化地利用網絡接口。通過緩解服務器I/O潛在的性能瓶頸，服務器能夠承載更多的工作負載并提升其性能。
盡管I/O虛擬化一個潛在的重要優勢就是提高整合率或者提升性能，但IT專業人員應該考慮管理簡化所帶來的其他優勢。例如，I/O虛擬化使I/O管理變得更簡單。正如虛擬化使得CPU以及內存配置變得更簡單，I/O虛擬化簡化了網卡以及HBA卡的配置、提升了服務器硬件的使用效率。管理變化出現在hypervisor而不是單個硬件設備上，管理I/O活動所需要的時間更少了。提升I/O硬件利用率同樣能夠降低I/O硬件成本，因為需要的網卡或者HBA卡變少了。對多種類型的I/O流量使用情況（例如應用、存儲）進行改進，使得更多的流量能夠在更少的網線上傳輸，降低了網絡的復雜性。
I/O虛擬化對系統或者處理器的要求有哪些？如何啟用？
一般來說，I/O虛擬化需要本地處理器提供硬件支持。這包括采用VT-c以及VT-d技術對基本的VT-x虛擬化功能進行補充的Intel VT處理器。AMD處理器使用AMD-V基線虛擬化以及啟用AMD-Vi的芯片提供了類似的功能。
例如，VT-c使用虛擬機設備隊列在物理網卡上卸載I/O任務，使虛擬I/O的連接速度接近于物理網卡固有的速度。VT-c還允許虛擬機使用單根I/O虛擬化直接訪問網絡。支持VT-d技術的處理器芯片進行I/O設備的分配并隔離共享I/O資源的工作負載。采用上述技術減少了與hypervisor以及虛擬機監控相關的處理開銷，Intel 至強5500及后續的服務器處理器通常都具備這一特性。
盡管處理器及芯片支持對服務器虛擬化至關重要，但更為關鍵的是在服務器的BIOS設置中啟用該特性。例如，基于Intel的服務器可能會提供大量可以通過BIOS啟用或禁用的虛擬化特性。這些BIOS特性包括主虛擬機比如“啟用Intel虛擬化技術”以及子特性的集合比如“啟用Intel VT-d”或者“啟用AMD IOMMU”來啟用對處理器I/O虛擬化的支持。
在大多數情況下，BIOS默認啟用了I/O虛擬化設置，但是IT員工應該檢查所有服務器的虛擬化設置以確定系統配置合理。否則，系統硬件可能無法支持I/O虛擬化的高級功能（虛擬工作負載將會降低系統的總體性能）。
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本文標題：I/O虛擬化的優勢與需求分析
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