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2012年10月29日—31，由中國計算機學(xué)會主辦的 “2012年全國高性能計算學(xué)術(shù)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(shù)的研究進展與發(fā)展趨勢、高性能計算的重大應(yīng)用等主題展開，促進信息化與工業(yè)化的深度融合，為相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)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(xué)的老師介紹了，有關(guān)中國自主研發(fā)的龍芯3處理器在多核虛擬化技術(shù)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(shù)研究所自主研發(fā)，龍芯一號是面向嵌入式應(yīng)用，龍芯二號是面向桌面應(yīng)用。龍芯三號是面向服務(wù)器應(yīng)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(nèi)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(fù)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(nèi)存結(jié)構(gòu)模擬、I/O模擬。

當(dāng)前虛擬化技術(shù)產(chǎn)品及特點

目前主流的虛擬化產(chǎn)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(wù)器系統(tǒng)。Microsoft不支持開源，移植性差，應(yīng)用于桌面系統(tǒng)。Xen開源，移植性好，應(yīng)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(jié)構(gòu)為混合模型。KVM開源，移植性好，用于桌面系統(tǒng)和服務(wù)器系統(tǒng)，可以全面虛擬化，硬件輔助虛擬化，VMM結(jié)構(gòu)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(shù)，但MIPS架構(gòu)虛擬地址空間的設(shè)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(shù)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(gòu)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(diào)度下進行大量的核間通信，虛擬核間通訊的模擬較復(fù)雜。

核間中斷：在多核處理器架構(gòu)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(shè)計。

多核啟動：多核架構(gòu)的啟動有先后順序之分，虛擬多核架構(gòu)需要設(shè)計信號，協(xié)調(diào)各個核的啟動。

針對MIPS：虛擬地址空間的設(shè)計會導(dǎo)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(gòu)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(shù)性能低�；�于龍芯處理器的虛擬化技術(shù)未考慮服務(wù)器多核結(jié)構(gòu)特點，不能充分的利用硬件的資源，不適用于龍芯3服務(wù)器平臺。

總結(jié)：雖然龍芯3在多核虛擬化技術(shù)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(shù)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(wù)器硬件資源。最后MIPS提高了龍芯3高產(chǎn)服務(wù)器在服務(wù)器領(lǐng)域的競爭力。