Eileen Shen
虛擬化 (Virtualization) 的好處多多，但對於企業 IT 而言，由於無法確認虛擬化所能帶來的實質效能而持觀望態度的也不在少數。隨著硬體技術的演進發展，虛擬化效能已經大幅度提高，現在就讓我們來看看，硬體為虛擬化應用帶來了哪些好處與效能提升，還在觀望的 CIO 們，可以開始認真考慮導入囉！
一位 CIO 曾在受訪時說過，虛擬化 (Virtualization) 是未來絕對會走到的方向，因為虛擬化技術能降低實體機器建置成本、能源耗損成本、提高備援能力、提升系統效率…等等優勢，但是「還在觀望中」。
問及原因，該 CIO 表示，一方面自家企業的 IT 發展還沒有到達需要以及已經準備好導入虛擬化的階段，另一方面，他表示虛擬化的導入畢竟仍需要投入不少初期投資成本，卻又無法看到即時效益，更不確定相較於過去以「純軟體模擬」方式運作的虛擬機器 (Virtual Machine, VM)，現在搭配硬體最佳化之後的效能到底已經可以提升到什麼樣的地步。
換句話說，在一切都仍模糊不可知的情況下，要想導入虛擬化技術，仍需要多多觀望與考量。
不過，隨著技術的發展演進，已經有許多過去透過軟體來執行的工作，現已轉由硬體負責處理，除了能夠以更具效能的方式處理系統所需執行的任務之外，虛擬機器也能更專職於應用程式層的工作。
簡單來說，就是過去虛擬機器並無法「享用」到更多的硬體資源，當虛擬機器要調度使用硬體資源時，兩者之間的溝通透過軟體模擬的邏輯進行，速度慢且效能低落，可應用到的資源也因為經過了層層關卡而大幅消耗與降低。
對於「硬體最佳化」所能提升虛擬化效能的演進，目前不少企業 IT 仍不甚了解且認知趨於瑣碎，最多人了解的不外乎是 CPU 增加許多虛擬化應用的指令集，來提供虛擬化軟體使用，進而提高效能。
然而，現在不僅是 CPU，包括晶片組 (Chipset) 、記憶體 (Memory) 、 I/O 網路處理等，在在都成為提升虛擬化效能的關鍵角色。
VMware 合作夥伴工程師經理石峰表示，許多人誤解在虛擬化技術上，硬體廠商與軟體廠商的關係為相互競爭，「其實兩者是相輔相成的，透過軟硬體的配合，才能夠提高更多的虛擬化效能，才能運行更多的虛擬作業系統與應用程式。」
而臺灣微軟營運暨行銷事業群伺服器平臺事業部產品行銷經理朱庭輝也表示，包括 CPU 以及其他硬體技術在虛擬化技術上的演進，提升了虛擬化應用的效能，相較於 2 、 3 年前虛擬化剛興起時，目前企業對於虛擬化技術的接受度已經較過去高許多。
而隨著未來多核心處理器不斷推出，虛擬化所能運用到的硬體資源也將會越來越多，而可用的硬體資源多，虛擬機器上頭可執行的應用程式當然也就更不受侷限。
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純軟體模擬的 BT 年代
前述提及的軟體模擬以進行工作排程與資源應用，其所使用的就是 BT 技術 (Binary Translation) 。
一開始虛擬層並沒有辦法直接支配硬體層的 CPU 資源，在 Intel 以及 AMD 等廠商尚未發展出支援虛擬化技術之前，VMware 當時的做法是先將作業系統與硬體層之間加上一層虛擬層 (Hypervisor)VMM(Virtual Machine Monitor)，在透過所謂的 BT 技術將指令轉譯之後，交由 VMM 來處理與控制上層的虛擬作業系統 (Guest OS) 。
如此一來，各自虛擬作業系統即可獨立運作而不互相干擾。但 BT 畢竟是以軟體進行指令轉譯的動作，雖然可不受限於硬體是否支援虛擬化技術而可直接架構出虛擬機器與應用，但其運作邏輯效能低落。
石峰表示：「在採用 BT 技術的時期，因為沒有硬體技術的支援，軟體轉譯執行必須耗費約 30 到 40% 的硬體資源，換句話說，虛擬化所能使用且發揮的效能僅剩下 60 到 70% 左右。」
Intel 的 VT 以及 AMD-V
我們先來概括性地了解一下硬體廠商對於虛擬化技術研發上的名詞命名以及其所區分的技術內容。
Intel 對於虛擬化技術開發專有名詞命名為 VT(Virtualization Technology)，而簡單區分，提供 CPU 虛擬化最佳化的技術分別是 VT-x（X86 IA32 位元 CPU）以及 VT-i（其所對應的是 Itanium 平臺，不在此次討論範圍之內）。
而針對記憶體以及 I/O 效能最佳化的部分為 VT-d，另外針對網路提供最佳化的技術（包括 I/OAT 、 VMDq 以及 SR-IOV 等）則是稱為 VT-c 。
而在 AMD 的部分則是將所有虛擬化技術（包括 I/O 虛擬化以及 RVI 快速虛擬化索引等）則是泛稱為 AMD-V 。
至於這些讓人眼花撩亂的技術名詞，其背後代表的是什麼樣的運作邏輯、其又能替虛擬化提升哪些效能，就讓我們接下來一一釐清。
（… 未完，更多精采內容請參閱網路資訊雜誌 215 期 10 月號）