虚拟化HPC：直面七大技术挑战

除此之外，人们发现利用虚拟技术，也能进一步发掘应用间的时间和空间的并行性。当然，虚拟机技术带来的隔离性、安全性、灵活性更增添了这一技术的魅力。中科院计算所目前正在研究的项目的主要内容就是围绕如何利用虚拟机技术构造高端商用服务器，研究新型的高端服务器和相关技术，同时考虑虚拟SMP的入侵防护技术。除了这些方面，基于虚拟化技术的商用高端服务器，在各种环节的研发中还存在诸多技术挑战。

虚拟机及其协同技术

虚拟机是构造虚拟SMP服务器的基础，它是由虚拟机监控（VMM）软件创建和管理。传统的VMM例如Xen和VMware面向单一节点，节点既可以是单一CPU也可以由SMP构成。这时由这些VMM所构造的虚拟机（VM）所能够利用的资源例如CPU、内存、磁盘、通信带宽等就仅限于这个单一的物理节点。从这个意义上说，虚拟机间的协同也就等价于传统服务节点或服务器间的协同，无法充分利用基于虚拟机技术创新所带来的益处。因此，必须突破目前虚拟机构造中资源的局限性，使得一个虚拟机不仅能够从它的宿主物理节点上取得资源，而且能够利用网络从其他非宿主的物理节点上获取资源，从而实现资源在虚拟机间的流动，实现部件级的虚拟化。这里的部件泛指CPU、内存、磁盘、网络等构成传统计算机的部件。

计算所要研究的分布式超级虚拟机监控软件（distributed hyper virtual machine monitor，DHVMM）是实现部件级虚拟化的关键支撑。基于DHVM提供的强大的部件级虚拟化能力，虚拟机间的协同就转变为资源和作业的调度和迁移。该项目将强调部件在虚拟机间的流动，当一个虚拟机有大量作业到达或有繁重作业而出现负载尖锋时，不采用传统的方法如作业/进程的迁移，而是通过 DHVMM将网络环境中可利用的其他虚拟机上的空闲部件“流动”到资源紧张的虚拟机上，通过动态地增强重载虚拟机的计算能力、存储能力、通信能力来处理其上的作业。同时，当作业的负载高峰过去后，被动态增强的虚拟机可以自由、实时地释放“富余”的部件，供系统中其他虚拟机在需要的时候动态地获取，计算所将这种技术称为能力服务计算。