Cách lựa chọn CPU tốt nhất cho ảo hóa

Việc lựa chọn CPU phù hợp cho hạ tầng ảo hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm các tính năng và thông số kỹ thuật phần cứng. Cấu hình đúng của tài nguyên bộ xử lý cũng rất quan trọng. Một bộ xử lý không phù hợp với hạ tầng hoặc một bộ xử lý cấu hình sai có thể ảnh hưởng tiêu cực đến ba yếu tố còn lại. Hiệu suất của máy ảo (VM) cũng phụ thuộc lớn vào cấu hình đúng CPU, bộ nhớ, lưu trữ và tài nguyên mạng. Tài nguyên bộ xử lý thường được siêu luồng và cung cấp quá nhiều so với cần thiết. Tuy nhiên, trước khi triển khai các phương pháp cấu hình tốt để tránh điều này, bạn phải trước tiên lựa chọn một CPU phù hợp với nhu cầu của mình. Rất nhiều yếu tố đóng vai trò quan trọng trong quyết định lựa chọn CPU, ngoài chi phí, còn phụ thuộc vào các loại khối công việc được chạy. Một số bộ xử lý phù hợp hơn cho tối ưu hóa quản lý bộ nhớ, trong khi các bộ xử lý khác cung cấp hỗ trợ tốt hơn cho các thiết bị I / O.

Ảo hóa CPU là gì?

Ảo hóa CPU là quá trình trừu tượng hóa các tài nguyên bộ xử lý vật lý thành một hoặc nhiều biểu diễn logic có thể được áp dụng cho các khối công việc khác nhau. Hệ điều hành có truy cập trực tiếp vào các tài nguyên phần cứng, nhưng với ảo hóa, phần mềm được gọi là hypervisor trừu tượng hóa các tài nguyên đó để các nhóm công nghệ thông tin có thể cung cấp và sử dụng chúng một cách hiệu quả hơn. Bạn có thể chỉ định một hoặc nhiều vCPU ảo cho một máy ảo (VM), tùy thuộc vào tải công việc tính toán. Cùng một nguồn tài nguyên bộ xử lý cơ bản tồn tại cho cả máy vật lý và máy ảo, hypervisor trừu tượng hóa từng CPU vật lý thành một vCPU có thể dễ dàng chỉ định cho các tải công việc. Việc chỉ định và phân bổ lại các tài nguyên trở nên dễ dàng hơn khi chúng được ảo hóa. Dưới đây là một số yếu tố cần xem xét khi chọn và cấu hình CPU cho ảo hóa.

So sánh các loại bộ xử lý: AMD vs. Intel

Các loại bộ xử lý, như những gì được cung cấp bởi Intel và AMD, và các ứng dụng cụ thể của chúng được phân biệt bởi các chữ viết tắt đại diện cho các tập lệnh và hướng dẫn được phát triển để thực hiện các tác vụ trọng tâm ảo hóa bộ xử lý. Ví dụ, các cài đặt VT của Intel bao gồm VT-x, VT-i, VT-d và VT-c, và AMD cung cấp AMD-V và AMD-Vi. Một trong những phương pháp tốt nhất để chọn CPU phù hợp cho ảo hóa là xác định các tính năng cụ thể mà bạn muốn triển khai trong môi trường ảo của mình. Sự lựa chọn của hypervisor – và sự hỗ trợ của nó cho các bộ xử lý cụ thể – có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn bộ xử lý cho ảo hóa. Một tính năng mà cả Intel và AMD đều cung cấp là cách ly không gian bộ nhớ thông qua các bit no-execute (NX) và execute disable (XD) tương ứng, giúp bảo vệ VM khỏi phần mềm độc hại. NX và XD bit đảm bảo rằng bộ xử lý từ chối chạy mã trong các khu vực được bảo vệ. Các tính năng khác của CPU quan trọng đối với ảo hóa là các lệnh Load AH từ Flags (LAHF) và Save AH đến Flags (SAHF) và các phần mở rộng ảo hóa. Lệnh LAHF và SAHF cho phép kiểm soát nội dung của bộ đăng ký, trong khi các phần mở rộng ảo hóa cung cấp sử dụng tài nguyên tốt hơn. Việc lựa chọn phần cứng phù hợp là bước đầu tiên để đảm bảo khối lượng công việc ảo hóa chạy ở hiệu suất cao nhất.

Tắt hyper-threading để tăng hiệu suất

Bước tiếp theo là đảm bảo sử dụng CPU của bạn hiệu quả. Xác định những tính năng để tận dụng và những tính năng có thể dẫn đến vấn đề hiệu suất trong tương lai. Hyper-threading là một tính năng CPU tổ chức và lên lịch các luồng ứng dụng, nhưng không phải lúc nào cũng là cách hiệu quả nhất để cải thiện hiệu suất bộ vi xử lý. Hyper-threading hoạt động như một ống dẫn thứ hai cho các bộ chỉ thị để tránh lãng phí tài nguyên. Vấn đề của cách tiếp cận này là lõi CPU chỉ có một động cơ thực thi, vì vậy có thể xảy ra tranh chấp tài nguyên, gây bottleneck hiệu suất. Thay vì sử dụng hyper-threading, hãy xem xét chi tiêu tiền trước để mua nhiều lõi hơn khi mua CPU cho ảo hóa, nếu có thể. Nó có thể hiệu quả hơn để mua nhiều lõi CPU và tắt hyper-threading hơn là chia sẻ ít lõi hơn giữa khối lượng công việc thông qua hyper-threading. Ngay cả khi bạn không gặp vấn đề hiệu suất do hyper-threading, việc lưu trữ nhiều lõi tương đương với nhiều năng lực CPU tổng thể để ưu tiên và thực thi bộ chỉ thị.

Giảm thiểu chi phí ảo hóa với SLAT

Một vấn đề phổ biến trong ảo hóa là lượng chi phí ảo hóa liên tục để dịch giữa không gian bộ nhớ vật lý và ảo. Lớp phần mềm này tạo ra chi phí ảo hóa có thể làm giảm các tài nguyên có sẵn cho các máy ảo (VMs). Second Level Address Translation (SLAT) – tính năng bộ xử lý mà Intel gọi là Extended Page Tables và AMD gọi là Rapid Virtualization Indexing hoặc Nested Page Tables – giảm thiểu chi phí đó, nâng cao hiệu suất ảo hóa. SLAT loại bỏ công việc lặp lại bằng cách thêm bộ nhớ đệm cho các ánh xạ bảng trang ảo-sang-vật lý gần đây mà hypervisor đã tạo ra. Nếu thông tin ánh xạ đã tồn tại trong bộ nhớ đệm, những tài nguyên CPU và bộ nhớ đó không cần thiết cho việc dịch giữa ảo và vật lý. Mức độ chi phí ảo hóa giảm phụ thuộc vào công việc cụ thể. Ngoài ra, một số hệ thống yêu cầu bạn bật hỗ trợ SLAT trong BIOS để tận dụng tính năng này.

Cấp đủ tài nguyên vCPU cho VMs

Công việc đòi hỏi tài nguyên lớn đòi hỏi phải có một phương pháp sáng tạo để phân bổ tài nguyên bộ xử lý và ảo hóa CPU. Mỗi ứng dụng và các yêu cầu tính toán khác nhau. Hầu hết các VMs hoạt động bình thường với một vCPU, nhưng đối với các công việc yêu cầu nhiều tài nguyên hơn, chẳng hạn như máy chủ cơ sở dữ liệu hoặc email, bạn có thể cần đến bốn vCPU – đôi khi là nhiều hơn.