云计算——CPU虚拟化

   

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目次
 媒介
一.CPU虚拟化
 1.CPU虚拟化的计算
（1）一颗cpu的算力
（2） 一台服务器的算力
（3）集群的算力
（4）举例
 2.CPU Qos
（1）CPU Qos的长处
3.NUMA
（1）NUMA的长处

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 媒介

本章将会讲解云计算虚拟化中的CPU虚拟化。

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一.CPU虚拟化

   在物理机（宿主机）中通过线程或进程这种纯软件方式模仿出假的CPU，通过CPU虚拟化就可以将一个物理CPU发给差别的虚拟机使用。
  

• 虚拟出来的每颗CPU实际上就是一个线程大概进程，因此物理CPU核数要大于虚拟CPU总核数。
  

   

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 1.CPU虚拟化的计算

   计算公式：总资源=服务器CPU个数*单个CPUx核数kernel*线程（超线程为2，单线程为1）
  （1）一颗cpu的算力

  

1. 1. 未开启超线程
3. 算力=cpu核心数*主频

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1. 2.开启超线程
3. 算力=cpu核心数*2*主频
5. 超线程是将一颗cpu通过分时复用的方式变为2个逻辑cpu,操作系统识别到的就是逻辑cpu

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（2） 一台服务器的算力

  

1. 整个服务器的”算力“= cpu个数*cpu核心数*2*主频

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（3）集群的算力

  

1. 服务器1+服务器2的”算力“=整个集群的”算力“

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（4）举例

例如：某服务器有四个主频为3.0GHZ的CPU，每个CPU四核，超线程。可以虚拟多少VCPU口和总资源？
每个CPU有4核x2线程=8个线程，服务部有西个主颇也就是四个CPU，则服务器总共可以虚拟的
VCPU=8×4=32个
总资源=32×3.0GHZ=96GHZ
   一般多个虚拟机之间可以复用一个物理CPU.所以单台服务器上的虚拟机可以使用的VCPU大于总的VCPU数目。
   

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 2.CPU Qos

   CPU QoS（Quality of Service）服务质量，用来控制虚拟机使用CPU资源量的大小。
  

• CPU资源限额：控制虚拟机占用物理资源使用的上限。
  
• CPU资源份额：界说了多台虚拟机在竞争物理CPU资源时，需按比例分配计算资源。
  
• CPU预留资源：界说了多台虚拟机在竞争物理CPU时，每台虚拟机最低分配的计算资源。
  

   

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  例：一个2.8GHZ单物理机，三台VM：A、B、C，分得的份额分别是1000、2000、4000，预留分别是700MHZ、0MHZ、0MHZ。思考一下满CPU运行时每台资源？

（三个都有）预留———》份额————》限额

• A=700MHZ
  
• B=(2.8GHZ-700MHZ) × 1/3 =700MHZ
  
• C=(2.8GHZ-700MHZ)× 2/3 =1400MHZ
  

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（1）CPU Qos的长处

CPU QoS的长处是可以提高网络性能，提高网络的可靠性和稳定性，提高网络的安全性和可管理性。缺点是可能会增加网络延迟和降低网络吞吐量

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3.NUMA

   NUMA(Non Uniform Memory Access Architecture)非同一内存访问体系结构，提高物理服务器性能的一种技术。
  （1）NUMA的长处

   NUMA 的主要长处是伸缩性。
  NUMA 体系结构在设计上已超越了 SMP 体系结构在伸缩性上的限制。通过 SMP，全部的内存访问都传递到雷同的共享内存总线。
这种方式非常适用于 CPU 数目相对较少的情况，但不适用于具有几十个甚至几百个 CPU 的情况，由于这些 CPU 会相互竞争对共享内存总线的访问。
NUMA 通过限制任何一条内存总线上的 CPU 数目并依靠高速互连来连接各个节点，从而缓解了这些瓶颈状态。
   

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• 将物理服务器的CPU和内存资源分到多个node上，node内的内存访问效率最高。
  
• NUMA保证了一个VM上的VCPU尽量分配到同一个node中的物理CPU上，如果一台VM的VCPU跨node访问内存的话，访问的延时肯定增加。
  

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