Zero,华为下一代软硬结合虚拟化3.0架构.pdf
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【华为下一代软硬结合虚拟化3.0架构——Zero】是华为在云服务领域的一次重大创新,旨在解决传统虚拟化技术存在的性能损耗、资源预留和安全问题。Zero架构通过深度整合硬件和软件,实现了虚拟化的高效运行,为用户提供近似裸机的计算性能和稳定性。 1. **传统虚拟化技术的挑战**: - **性能开销**:3%到15%的虚拟化开销导致计算效率下降。 - **算力受损**:在峰值计算时,性能损失可达15%。 - **资源预留**:为了保证稳定运行,CPU和内存分别需要预留10%至20%的资源。 - **安全风险**:虚机逃逸和数据窥探威胁云服务的安全性。 - **性能不稳**:邻居噪音和性能抖动影响服务质量。 2. **虚拟化技术的演进**: - **虚拟化1.0**:起源于实验室的纯软件实现,如斯坦福的Binary Translation和剑桥的Para Virtualization,软件复杂度高,安全性与隔离性较差。 - **虚拟化2.0**(2004~2017):CPU厂商主导,引入硬件辅助虚拟化,如Intel的VT-x和EPT,减少了部分开销,但仍有生态和弹性问题。 - **虚拟化3.0**(2018~至今):华为的Zero架构,实现了软硬结合,降低了开销,提升了性能和安全性。 3. **Zero架构的关键组件**: - **Zero Frontend Hypervisor**:轻量级前端虚拟化层,运行在X86或鲲鹏处理器上,无预留资源,确保计算能力无损失。 - **Zero Backend Hypervisor**:后端虚拟化控制器,负责管理和调度资源。 - **Zero Virtualization Controller**:虚拟化控制器,处理控制流和数据流,提供高弹性与安全性。 - **海思芯片家族**:海思16XX虚拟化SOC芯片支持在线配置和I/O直通,17XX安全芯片保障企业级可信根,18XX芯片则用于I/O硬件卸载加速。 4. **Zero架构的优势**: - **近裸机性能**:Split-hypervisor设计,减少资源预留,提高计算和存储性能。 - **高弹性**:支持虚机、容器、裸机的统一管理,实现在线热迁移。 - **高安全性**:硬隔离结合极简可信计算基础(TCB),增强云服务安全。 - **生态兼容**:支持Virtio、SR-IOV、NVMe等标准,保证生态兼容性和灵活性。 5. **Zero技术的关键特性**: - **直通热迁移**:通过软硬结合技术,实现在不中断业务的情况下进行设备迁移。 - **高性能I/O**:海思18XX芯片的硬件卸载加速,提供高速网络(18Mpps @fullstack + 45Gbps)和存储性能(1Miops+100us云盘)。 - **统一云管控**:提供统一的运维接口,支持秒级交付,简化管理,优化资源利用率。 6. **多元算力支持**: - **支持X86和鲲鹏处理器**:兼容不同计算平台,满足多样化的负载需求。 - **高性能EVS云存储**:5倍提升存储性能,提供低时延(100μs)、高IOPS(100万)的服务。 - **高转发VPC云网络**:网络性能提升1.5倍,支持热插拔,保证网络稳定。 华为的Zero架构通过深度集成硬件和软件,显著提高了云服务的效率和安全性,降低了运维复杂性,为企业级云服务提供了更加可靠和高效的解决方案。
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