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Fiche Technologies
Microarchitecture Nehalem d’Intel
Virtualisation
Processeurs Intel® Xeon®




Une plate-forme matérielle pensée
pour la virtualisation des serveurs
Flexibilité renforcée, gains de performances et baisse du coût
de revient grâce aux processeurs Intel® Xeon® série 5500




La virtualisation des serveurs est d’une aide précieuse à la direction des services d’information (DSI) de
l’entreprise puisqu’elle lui permet d’améliorer le rendement de son datacenter sur plusieurs plans et, surtout,
à la base. Elle favorise en effet le regroupement (« consolidation ») de plusieurs systèmes d’exploitation et
leurs ensembles applicatifs sur un même serveur physique. Elle réduit ainsi le périmètre de l’infrastructure
informatique tout en autorisant le déploiement de nouvelles applications en quelques minutes.
Elle admet aussi très facilement le basculement d’applications en cours d’exécution, d’un serveur sur un
autre, sans indisponibilité, soit une gestion assouplie des charges applicatives et une forte continuité de
service, tant à l’occasion des opérations de maintenance programmées que des incidents fortuits.
C’est pourquoi investir dans des solutions de virtualisation représente une décision de gestion
avisée, sachant que les avantages qu’elles dégageront en termes de rendement de
l’infrastructure, d’économies d’énergie, d’administrabilité, de qualité de service et
de structure de coûts peuvent être considérables.
Pour tirer le meilleur parti de la virtualisation, il faut
cependant des serveurs prévus pour assumer les                                      Processeurs : technologie de virtualisation
lourdes sollicitations, qui plus est fluctuantes, d’une                             Intel® VT
infrastructure virtualisée et consolidée. Or c’est                                     •	 Intel® VT FlexMigration
précisément pour aider l’entreprise à profiter au maximum                              •	 Intel® VT FlexPriority
                                                                                       •	  ables de pagination Intel® VT EPT
                                                                                          T
de la virtualisation qu’Intel a conçu une plate-forme
                                                                                         (Extended Page Tables)
physique plus performante, dotée de fonctions
d’assistance matérielle originales, qui rationalisent le                            Chipset : technologie Intel® VT-d (directed I/Os)
                                                                                    de virtualisation appliquée aux E/S
fonctionnement du datacenter virtuel. Les processeurs
Intel® Xeon® série 55001 sont les éléments précurseurs de                           Réseau : technologie Intel® VT-c de virtualisation
                                                                                    appliquée à la connectivité
cette nouvelle génération de plates-formes pour serveurs.
Ils se caractérisent par une bande passante des E/S élargie,                           •	 Files d’attente VMDq (Virtual Machine Device Queues)

qui stimule les performances de virtualisation, ainsi que par                          •	 Connexion VMDc (Virtual Machine Direct Connect)

la possibilité de migrer les machines virtuelles (VM) au                            Si Intel intègre à tous les principaux composants d’un
                                                                                    serveur des fonctions d’assistance matérielle à la
sein d’un parc de serveurs de diverses générations,
                                                                                    virtualisation, c’est pour permettre aux DSI de
ce qui assure une flexibilité record aux
                                                                                    consolider sur chaque machine un nombre plus important
environnements virtualisés.                                                         d’applications et des charges applicatives plus lourdes
La technologie Intel VT de nouvelle génération renforce
                               2                                                    ainsi que pour renforcer la flexibilité et la fiabilité du

les performances de virtualisation natives d’un facteur                             datacenter et réduire son coût de revient.

allant jusqu’à 2,13 et raccourcit jusque de 40 %4 le délai
de basculement d’une charge applicative entre deux VM,
grâce à des technologies d’assistance matérielle                               « Le choix d’une plate-forme matérielle adaptée à la
intégrées aux processeurs, aux chipsets et aux                                 virtualisation des serveurs est tout aussi important que
cartes réseau.                                                                 celui du logiciel de virtualisation lui-même. »5
                                                                                                                                         Cabinet IDC




Une virtualisation hors pair grâce à un accompagnement matériel complet
Les serveurs sortis il y a quelques années étaient prévus pour n’accueillir    renforcées. Ces fonctions intégrées accélèrent ainsi les processus de
qu’un seul système d’exploitation (OS), aussi leur virtualisation et sa        base de la virtualisation sur l’ensemble de la plate-forme, y limitent les
rentabilité impose-t-elle la présence d’un logiciel capable d’émuler           latences et préviennent les risques de congestion. Elles réduisent les
un environnement matériel complet pour chaque OS « invité ». Or                sollicitations imposées aux logiciels de virtualisation afin de libérer
l’intervention de ce dernier monopolise une importante capacité de             des cycles d’horloge à consacrer aux applications métier et autorisent
traitement et pèse lourd sur les performances : les risques sont une           la migration des VM entre des serveurs d’architecture Intel de
baisse de réactivité des applications, une adaptabilité limitée des            génération différente. On peut donc consolider sur chaque serveur
serveurs ainsi qu’une complexification nuisible à la fiabilité et à la         davantage d’applications et des charges applicatives plus importantes,
sécurité de l’infrastructure. Au demeurant, les environnements mixtes          pour tirer un meilleur rendement de son investissement en matériel
ne sont guère mieux lotis : à l’arrivée de nouveaux serveurs, l’incapacité     et en logiciels.
à translater les VM d’une machine à une autre, parce qu’elles sont de
                                                                               Intel travaille avec VMware, Microsoft, Citrix, Parallels et de nombreux
génération différente, entrave la souplesse du datacenter.
                                                                               autres grands noms des logiciels de virtualisation pour veiller à ce que
La technologie Intel VT aborde cette problématique au niveau le                les solutions d’aujourd’hui et de demain prennent largement en charge
plus fondamental du datacenter, à savoir celui des circuits                    ses technologies en la matière et qu’elles conjuguent les plus importants
électroniques, en intégrant aux puces des fonctions d’assistance               bénéfices possibles à une transparence totale, tant pour la DSI que pour
matérielle très complètes qui dopent les performances des logiciels de         les utilisateurs : les fonctions des solutions de virtualisation restent
virtualisation d’un facteur allant jusqu’à 2,1,3 qui stimulent la réactivité   les mêmes ; les serveurs virtualisés sont simplement plus réactifs,
applicative et qui assurent une fiabilité, une sécurité et une flexibilité     adaptables et fiables.



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Processeurs : Intel® VT                                                        Chipset : Intel® VT-d
Accompagnement à la virtualisation renforcé                                    Accompagnement à la virtualisation renforcé
de la part des processeurs Intel                                               de la part des chipsets Intel
La technologie Intel VT contribue à renforcer dans leurs fondements la         Avec l’augmentation du nombre d’OS consolidés sur chaque serveur, les
souplesse, la stabilité et les performances des solutions de virtualisation    flux de données au sein du système et vers l’extérieur (trafic d’E/S)
logicielles. Elle réduit en effet les interventions de l’hyperviseur en        augmentent et se complexifient. Or, sans assistance matérielle,
éliminant son obligation d’« écouter », de « piéger » et d’exécuter            l’hyperviseur intervient directement dans chaque transaction d’E/S, ce
certaines instructions pour le compte de l’OS invité, que lui impose           qui a pour effet, non seulement de ralentir cette circulation, mais aussi
une virtualisation purement logicielle. Elle assure aussi un                   d’alourdir la charge des processeurs centraux en raison de l’activité accrue
accompagnement matériel quand la maîtrise de la plate-forme se                 de l’hyperviseur. C’est comme si tous les clients d’un centre commercial
transmet entre l’hyperviseur et les OS invités, de sorte que, lorsque          bondé devaient y entrer ou en sortir par une même porte et qu’ils ne
l’intervention de celui-ci est nécessaire, ces passations sont plus            pouvaient, de surcroît, s’orienter qu’avec l’aide du directeur : non
rapides, plus fiables et mieux sécurisées.                                     seulement ils piétineraient, mais cette situation empêcherait également
                                                                               le pauvre homme de se consacrer à d’autres tâches pressantes.
La technologie Intel VT dispose par ailleurs de fonctions de migration
des machines virtuelles qui protègent l’investissement informatique et         Or la technologie Intel VT-d accélère la circulation des données et
qui assouplissent les capacités de basculement sur VM analogue en              élimine une bonne partie des temps système en limitant l’intervention
cas d’indisponibilité, d’équilibrage des charges, de reprise sur sinistre      de l’hyperviseur pour la gestion du trafic d’E/S. Elle permet à ce dernier
ou de maintenance.                                                             d’affecter de manière sécurisée des périphériques d’E/S donnés à tel ou
                                                                               tel OS invité. Chacun de ces périphériques se voit ainsi attribuer une zone
•	 ntel® VT FlexPriority. Lorsqu’un processeur exécute une tâche,
  I
                                                                               réservée en mémoire vive, c’est-à-dire à laquelle il est le seul, avec l’OS
  il reçoit souvent des demandes (« interruptions ») de la part de
                                                                               concerné, à pouvoir accéder.
  ses périphériques ou d’autres applications, qui sollicitent ainsi son
  intervention. Pour en limiter l’incidence sur les performances, l’un de      Lorsque ces affectations ont été définies, les données circulent alors
  ses registres (registre TPR [Task Priority Register] de l’APIC) surveille    librement entre un OS invité et les périphériques qui lui sont attribués.
  la hiérarchie des tâches, pour que seules soient prises immédiatement        Le trafic des E/S est plus fluide et, l’hyperviseur étant moins sollicité,
  en compte les interruptions dont la priorité est supérieure à celle des      la charge des processeurs centraux s’en trouve diminuée elle aussi.
  opérations en cours. La technologie Intel FlexPriority crée une copie        La sécurité et la fiabilité se renforcent par ailleurs elles aussi, puisqu’aucun
  virtuelle du registre TPR,6 lisible et, dans certains cas, modifiable par    autre composant matériel ou logiciel invité ne peut accéder aux données
  les OS invités, sans intervention de l’hyperviseur. Or cette particularité   d’E/S destinées à un périphérique ou à un OS invité précis.
  est susceptible d’offrir des gains de performances conséquents
  aux systèmes d’exploitation 32 bits qui exploitent fréquemment ce
  registre. (Elle peut ainsi stimuler jusque de 35 % les performances des      Réseau : Intel® VT-c
  applications gérées sous Windows Server* 2000.)7
                                                                               Meilleure prise en charge de la virtualisation
•	 ntel® VT FlexMigration. L’un des avantages majeurs de la
  I                                                                            par les périphériques d’E/S Intel
  virtualisation est la capacité qu’elle assure à basculer d’un serveur
  physique à un autre les applications en cours d’exécution, sans              Avec la multiplication des applications gérées en environnement
  interruption de service. Or la technologie Intel VT FlexMigration            virtualisé et la mise à profit de la migration en direct pour économiser
  rend possible cette migration entre des serveurs d’architecture Intel        l’énergie ou renforcer la continuité de service, les sollicitations
  actuels et futurs, même s’il arrivait que ces derniers exploitent un         imposées aux périphériques d’E/S virtualisés s’alourdissent
  jeu d’instructions élargi. Grâce à cette technologie, les hyperviseurs       considérablement. La technologie Intel VT-c optimise le réseau pour
  établissent en effet un jeu d’instructions cohérent pour l’ensemble          la virtualisation, en intégrant des fonctions d’assistance matérielle
  du pool de migration, d’où une capacité de basculement transparent           très complètes aux périphériques d’E/S qui relient les serveurs au
  des charges applicatives au sein de celui-ci. Il en résulte un pool de       réseau du datacenter, à son infrastructure de stockage et à des
  ressources serveur plus souple et unifié, qui fait fi des conflits de        périphériques externes.
  générations matérielles.
                                                                                                                                                            3
Ces fonctions sont comparables à celles d’un centre de tri                                                                        doubler le débit des E/S dans certains cas et fournit une bande
postal chargé d’une multitude de lettres, paquets et autres plis                                                                  passante quasiment native aux applications virtualisées, de sorte
pratiquement tous différents et à diriger vers leur destination                                                                   que l’on peut en consolider un plus grand nombre par serveur, avec
respective : en effectuant cette opération sur des puces réseau                                                                   moins de congestions.9
dédiées, la technologie Intel VT-c accélère l’acheminement et en
                                                                                                                                • La connexion VMDc (Virtual Machine Direct Connect) stimule
                                                                                                                                  
déleste l’hyperviseur ainsi que les processeurs centraux.
                                                                                                                                  les performances en virtualisation. Elle autorise en effet les VM
C’est parce qu’elle recouvre deux technologies particulières,                                                                     à accéder directement aux équipements d’E/S réseau en exploitant
désormais gérées par toutes les cartes 10 Gigabit Ethernet d’Intel                                                                le standard SR-IOV (Single Root I/O Virtualization) du groupement
pour serveurs et certaines de ses cartes Gigabit Ethernet :                                                                       PCI-SIG (PCI Special Interest Group), ce qui dope les performances en
                                                                                                                                  virtualisation. Comme indiqué plus haut, la technologie Intel VT-d
•  es files d’attente VMDq (Virtual Machine Device Queues)
  L
                                                                                                                                  instaure une communication directe entre un OS invité et un port
  maximisent le débit des E/S. En environnement serveur habituel,
                                                                                                                                  d’E/S du périphérique concerné. Le standard SR-IOV vient ainsi la
  l’hyperviseur doit trier et acheminer chaque paquet de données
                                                                                                                                  prolonger, en autorisant l’établissement de plusieurs canaux de
  vers sa VM de destination, ce qui monopolise souvent toute une
                                                                                                                                  communication directe pour chaque port d’E/S du périphérique en
  série de cycles d’horloge. Avec les files VMDq, cette fonction de
                                                                                                                                  question. Dès lors, dans le cas de dix OS invités, on peut affecter à
  tri est déléguée à des composants matériels dédiés des cartes
                                                                                                                                  chacun un lien protégé et dédié à 1 Go/s vers le réseau, sur un seul
  réseau Intel pour serveur. L’hyperviseur n’a ainsi plus qu’à
                                                                                                                                  port d’une carte 10 Gigabit Ethernet Intel. Cette communication
  acheminer les groupes de paquets pré-triés aux OS concernés.
                                                                                                                                  directe contourne le commutateur de l’hyperviseur et accélère les
  La latence des E/S s’en trouve réduite, et le processeur peut
                                                                                                                                  E/S tout en délestant les processeurs centraux.
  consacrer une plus grande partie de ses capacités de traitement
  aux applications métier. La technologie Intel VT-c va ainsi jusqu’à


Une plate-forme mieux adaptée à la virtualisation
Dotés de fonctions d’assistance matérielle originales qui rationalisent l’exploitation du datacenter et qui contribuent à juguler la
multiplication incontrôlée des serveurs, les processeurs Intel Xeon série 5500 sont parfaitement adaptés à la virtualisation. Grâce à la
microarchitecture nouvelle génération d’Intel, dont le nom de code est Nehalem, ils confortent les avantages de ce mode de fonctionnement
au travers d’innovations qui dopent les performances, renforcent les ratios de consolidation et permettent d’associer des machines de
générations différentes au sein d’un même pool de serveurs virtualisées. Ils renforcent aussi les capacités de basculement sur une VM
symétrique en cas d’indisponibilité, d’équilibrage des charges et de reprise sur sinistre.

De plus, ces technologies sont totalement intégrées, ont été scrupuleusement testées et sont exploitées par les principales solutions de
virtualisation logicielles. Elles constituent donc pour les DSI un tremplin confirmé et privilégié pour rentabiliser au maximum leurs
investissements en serveurs et dans la virtualisation.

Actualité des technologies de virtualisation Intel :
www.intel.com/technology/virtualization/server (en anglais)
Renseignements détaillés sur les technologies Intel VT-c et VT-d : www.intel.com/go/vtc (en anglais)


1
    	 a numérotation des processeurs Intel® ne constitue pas une indication quantitative de leurs performances. Elle permet de différencier des modèles appartenant à une même série de processeurs, mais non pas à des séquences
     L
     différentes. Voir http://www.intel.com/products/processor_number/fra à ce sujet.
2
    	 e bénéfice de la technologie de virtualisation Intel® VT (Virtualization Technology) suppose que l’ordinateur concerné soit équipé d’un processeur Intel®, d’un jeu de composants, d’un BIOS, d’un hyperviseur et, pour certains usages, de
     L
     logiciels de niveau plate-forme particuliers, qui tous ont été optimisés pour elle. Les fonctionnalités, les performances et autres avantages varient selon la configuration matérielle et logicielle et peuvent nécessiter la mise à jour du BIOS.
     Les hyperviseurs sont susceptibles de ne pas être compatibles avec tous les systèmes d’exploitation. Pour plus d’informations sur un hyperviseur précis, consultez son éditeur.
3
    	 ésultats obtenus au banc d’essai VMmark*. Les chiffres s’appuient sur des résultats publics pour le processeur Xeon® X5470 et sur des mesures effectuées en interne par Intel (février 2009) pour le processeur Xeon® X5570.
     R
     Résultats et configurations : 1) score de 9,15 pour 7 « mosaïques » (ensembles de six machines virtuelles chacune) sur plate-forme serveur HP Proliant* ML370 G5 dotée de processeurs Intel® Xeon® X5470 (3,33 GHz, 2 x 6 Mo de
     cache L2, bus principal à 1333 MHz), de 48 Go de mémoire vive et de VMware ESX 3.5.0 Update 3 ; 2) score de 19,51 pour 13 mosaïques sur plate-forme équipée de processeurs Intel® Xeon® X5570 (2,93 GHz, 8 Mo de cache L3,
     bus QPI à 6,4 GT/s), de 72 Go (18 x 4 Go) de mémoire vie DDR3-800 et de VMware ESX Build 140815.
4
    	 ource : relevés effectués en interne par Intel. Comparaison entre processeurs Intel® Xeon® séries 5500 (Nehalem) et 5400.
     S
5
    	Source : « Choosing the Right Hardware for Server Virtualization », dossier IDC établi en partenariat avec Intel, réf. 211622, avril 2008 (http://www.intel.com/business/technologies/IDCchoosingvirthardware.pdf).
6
    	 La technologie Intel® VT est compatible avec les solutions articulées aussi bien sur des processeurs Intel® Xeon® d’architecture 32 bits que 64 bits (Intel® 64 et IA-32).
7
    	 Les tests d’Intel mettent en évidence des gains de performances de 35 % pour Windows Server* 2000 et 2003 avec SP1 gérés en systèmes d’exploitation invités.
8
    	 a technologie Intel® VT FlexMigration gère le déplacement des machines virtuelles (VM) sur l’ensemble des serveurs de microarchitecture Intel® Core™, y compris dans sa dernière génération (nom de code Nehalem). Intégrée aux
     L
     nouveaux processeurs Intel® Xeon® série 5500, elle assure la compatibilité des transferts de VM sur processeurs actuels de microarchitecture Intel Core ainsi que sur les futurs processeurs multicœurs d’Intel. Pour connaître les conditions
     de prise en charge, contactez l’éditeur de votre hyperviseur.
9
    	 ésultats obtenus à partir de tests réalisés en interne par Intel et VMware. Complément d’information : dossier « Intelligent Queueing Technologies for Virtualization, An Intel-VMware perspective: Enhanced Performance in Virtualized
     R
     Servers » (http://download.intel.com/network/connectivity/products/whitepapers/Intel-VMware_VMDq_wp_May08.pdf).
Les tests et les indices de performances portent sur des configurations spécifiques, leurs éléments ou les deux. Ils rendent compte approximativement des performances des produits Intel mesurées par ces tests. Une différence dans
la configuration matérielle ou logicielle est ainsi susceptible d’avoir une incidence sur les performances effectives. Il est donc conseillé aux acheteurs de consulter d’autres sources d’informations pour évaluer les performances des
configurations ou des éléments de configuration dont ils envisagent l’acquisition. Pour plus d’informations sur les tests de performances des produits Intel, consulter la page www.intel.com/performance/resources/ (en anglais).
Les résultats en performances sont établis en attribuant la valeur indiciaire 1,0 au résultat d’un banc d’essai, puis en divisant le résultat effectif à chaque banc d’essai de la plate-forme
de référence par celui des autres plates-formes et en leur attribuant un coefficient de performances relatif qui est en corrélation avec le différentiel de performances constaté.
Les produits Intel ne sont pas conçus pour une utilisation dans des applications médicales, de secourisme ou de maintien de la vie, dans des systèmes de commande
ou de sûreté essentiels ou dans le nucléaire. Les dates et produits mentionnés ne le sont qu’à des fins de planification et sont sujets à modification sans préavis.

©   2009 Intel Corporation. Tous droits réservés. Intel, le logo Intel, Xeon et le logo Xeon Inside ainsi que Intel Core sont des marques déposées ou enregistrées
d’Intel Corporation ou de ses filiales, aux États-Unis et dans d’autres pays.
* Les autres noms et dénominations peuvent être revendiqués comme marques par des tiers.
RCS Nanterre B 302 456 199	           	                Pensez à recycler le papier.		                      321597-001FR

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Xeon 5500 series Virtualization Techbrief

  • 1. Fiche Technologies Microarchitecture Nehalem d’Intel Virtualisation Processeurs Intel® Xeon® Une plate-forme matérielle pensée pour la virtualisation des serveurs Flexibilité renforcée, gains de performances et baisse du coût de revient grâce aux processeurs Intel® Xeon® série 5500 La virtualisation des serveurs est d’une aide précieuse à la direction des services d’information (DSI) de l’entreprise puisqu’elle lui permet d’améliorer le rendement de son datacenter sur plusieurs plans et, surtout, à la base. Elle favorise en effet le regroupement (« consolidation ») de plusieurs systèmes d’exploitation et leurs ensembles applicatifs sur un même serveur physique. Elle réduit ainsi le périmètre de l’infrastructure informatique tout en autorisant le déploiement de nouvelles applications en quelques minutes. Elle admet aussi très facilement le basculement d’applications en cours d’exécution, d’un serveur sur un autre, sans indisponibilité, soit une gestion assouplie des charges applicatives et une forte continuité de service, tant à l’occasion des opérations de maintenance programmées que des incidents fortuits. C’est pourquoi investir dans des solutions de virtualisation représente une décision de gestion avisée, sachant que les avantages qu’elles dégageront en termes de rendement de l’infrastructure, d’économies d’énergie, d’administrabilité, de qualité de service et de structure de coûts peuvent être considérables.
  • 2. Pour tirer le meilleur parti de la virtualisation, il faut cependant des serveurs prévus pour assumer les Processeurs : technologie de virtualisation lourdes sollicitations, qui plus est fluctuantes, d’une Intel® VT infrastructure virtualisée et consolidée. Or c’est • Intel® VT FlexMigration précisément pour aider l’entreprise à profiter au maximum • Intel® VT FlexPriority • ables de pagination Intel® VT EPT T de la virtualisation qu’Intel a conçu une plate-forme (Extended Page Tables) physique plus performante, dotée de fonctions d’assistance matérielle originales, qui rationalisent le Chipset : technologie Intel® VT-d (directed I/Os) de virtualisation appliquée aux E/S fonctionnement du datacenter virtuel. Les processeurs Intel® Xeon® série 55001 sont les éléments précurseurs de Réseau : technologie Intel® VT-c de virtualisation appliquée à la connectivité cette nouvelle génération de plates-formes pour serveurs. Ils se caractérisent par une bande passante des E/S élargie, • Files d’attente VMDq (Virtual Machine Device Queues) qui stimule les performances de virtualisation, ainsi que par • Connexion VMDc (Virtual Machine Direct Connect) la possibilité de migrer les machines virtuelles (VM) au Si Intel intègre à tous les principaux composants d’un serveur des fonctions d’assistance matérielle à la sein d’un parc de serveurs de diverses générations, virtualisation, c’est pour permettre aux DSI de ce qui assure une flexibilité record aux consolider sur chaque machine un nombre plus important environnements virtualisés. d’applications et des charges applicatives plus lourdes La technologie Intel VT de nouvelle génération renforce 2 ainsi que pour renforcer la flexibilité et la fiabilité du les performances de virtualisation natives d’un facteur datacenter et réduire son coût de revient. allant jusqu’à 2,13 et raccourcit jusque de 40 %4 le délai de basculement d’une charge applicative entre deux VM, grâce à des technologies d’assistance matérielle « Le choix d’une plate-forme matérielle adaptée à la intégrées aux processeurs, aux chipsets et aux virtualisation des serveurs est tout aussi important que cartes réseau. celui du logiciel de virtualisation lui-même. »5 Cabinet IDC Une virtualisation hors pair grâce à un accompagnement matériel complet Les serveurs sortis il y a quelques années étaient prévus pour n’accueillir renforcées. Ces fonctions intégrées accélèrent ainsi les processus de qu’un seul système d’exploitation (OS), aussi leur virtualisation et sa base de la virtualisation sur l’ensemble de la plate-forme, y limitent les rentabilité impose-t-elle la présence d’un logiciel capable d’émuler latences et préviennent les risques de congestion. Elles réduisent les un environnement matériel complet pour chaque OS « invité ». Or sollicitations imposées aux logiciels de virtualisation afin de libérer l’intervention de ce dernier monopolise une importante capacité de des cycles d’horloge à consacrer aux applications métier et autorisent traitement et pèse lourd sur les performances : les risques sont une la migration des VM entre des serveurs d’architecture Intel de baisse de réactivité des applications, une adaptabilité limitée des génération différente. On peut donc consolider sur chaque serveur serveurs ainsi qu’une complexification nuisible à la fiabilité et à la davantage d’applications et des charges applicatives plus importantes, sécurité de l’infrastructure. Au demeurant, les environnements mixtes pour tirer un meilleur rendement de son investissement en matériel ne sont guère mieux lotis : à l’arrivée de nouveaux serveurs, l’incapacité et en logiciels. à translater les VM d’une machine à une autre, parce qu’elles sont de Intel travaille avec VMware, Microsoft, Citrix, Parallels et de nombreux génération différente, entrave la souplesse du datacenter. autres grands noms des logiciels de virtualisation pour veiller à ce que La technologie Intel VT aborde cette problématique au niveau le les solutions d’aujourd’hui et de demain prennent largement en charge plus fondamental du datacenter, à savoir celui des circuits ses technologies en la matière et qu’elles conjuguent les plus importants électroniques, en intégrant aux puces des fonctions d’assistance bénéfices possibles à une transparence totale, tant pour la DSI que pour matérielle très complètes qui dopent les performances des logiciels de les utilisateurs : les fonctions des solutions de virtualisation restent virtualisation d’un facteur allant jusqu’à 2,1,3 qui stimulent la réactivité les mêmes ; les serveurs virtualisés sont simplement plus réactifs, applicative et qui assurent une fiabilité, une sécurité et une flexibilité adaptables et fiables. 2
  • 3. Processeurs : Intel® VT Chipset : Intel® VT-d Accompagnement à la virtualisation renforcé Accompagnement à la virtualisation renforcé de la part des processeurs Intel de la part des chipsets Intel La technologie Intel VT contribue à renforcer dans leurs fondements la Avec l’augmentation du nombre d’OS consolidés sur chaque serveur, les souplesse, la stabilité et les performances des solutions de virtualisation flux de données au sein du système et vers l’extérieur (trafic d’E/S) logicielles. Elle réduit en effet les interventions de l’hyperviseur en augmentent et se complexifient. Or, sans assistance matérielle, éliminant son obligation d’« écouter », de « piéger » et d’exécuter l’hyperviseur intervient directement dans chaque transaction d’E/S, ce certaines instructions pour le compte de l’OS invité, que lui impose qui a pour effet, non seulement de ralentir cette circulation, mais aussi une virtualisation purement logicielle. Elle assure aussi un d’alourdir la charge des processeurs centraux en raison de l’activité accrue accompagnement matériel quand la maîtrise de la plate-forme se de l’hyperviseur. C’est comme si tous les clients d’un centre commercial transmet entre l’hyperviseur et les OS invités, de sorte que, lorsque bondé devaient y entrer ou en sortir par une même porte et qu’ils ne l’intervention de celui-ci est nécessaire, ces passations sont plus pouvaient, de surcroît, s’orienter qu’avec l’aide du directeur : non rapides, plus fiables et mieux sécurisées. seulement ils piétineraient, mais cette situation empêcherait également le pauvre homme de se consacrer à d’autres tâches pressantes. La technologie Intel VT dispose par ailleurs de fonctions de migration des machines virtuelles qui protègent l’investissement informatique et Or la technologie Intel VT-d accélère la circulation des données et qui assouplissent les capacités de basculement sur VM analogue en élimine une bonne partie des temps système en limitant l’intervention cas d’indisponibilité, d’équilibrage des charges, de reprise sur sinistre de l’hyperviseur pour la gestion du trafic d’E/S. Elle permet à ce dernier ou de maintenance. d’affecter de manière sécurisée des périphériques d’E/S donnés à tel ou tel OS invité. Chacun de ces périphériques se voit ainsi attribuer une zone • ntel® VT FlexPriority. Lorsqu’un processeur exécute une tâche, I réservée en mémoire vive, c’est-à-dire à laquelle il est le seul, avec l’OS il reçoit souvent des demandes (« interruptions ») de la part de concerné, à pouvoir accéder. ses périphériques ou d’autres applications, qui sollicitent ainsi son intervention. Pour en limiter l’incidence sur les performances, l’un de Lorsque ces affectations ont été définies, les données circulent alors ses registres (registre TPR [Task Priority Register] de l’APIC) surveille librement entre un OS invité et les périphériques qui lui sont attribués. la hiérarchie des tâches, pour que seules soient prises immédiatement Le trafic des E/S est plus fluide et, l’hyperviseur étant moins sollicité, en compte les interruptions dont la priorité est supérieure à celle des la charge des processeurs centraux s’en trouve diminuée elle aussi. opérations en cours. La technologie Intel FlexPriority crée une copie La sécurité et la fiabilité se renforcent par ailleurs elles aussi, puisqu’aucun virtuelle du registre TPR,6 lisible et, dans certains cas, modifiable par autre composant matériel ou logiciel invité ne peut accéder aux données les OS invités, sans intervention de l’hyperviseur. Or cette particularité d’E/S destinées à un périphérique ou à un OS invité précis. est susceptible d’offrir des gains de performances conséquents aux systèmes d’exploitation 32 bits qui exploitent fréquemment ce registre. (Elle peut ainsi stimuler jusque de 35 % les performances des Réseau : Intel® VT-c applications gérées sous Windows Server* 2000.)7 Meilleure prise en charge de la virtualisation • ntel® VT FlexMigration. L’un des avantages majeurs de la I par les périphériques d’E/S Intel virtualisation est la capacité qu’elle assure à basculer d’un serveur physique à un autre les applications en cours d’exécution, sans Avec la multiplication des applications gérées en environnement interruption de service. Or la technologie Intel VT FlexMigration virtualisé et la mise à profit de la migration en direct pour économiser rend possible cette migration entre des serveurs d’architecture Intel l’énergie ou renforcer la continuité de service, les sollicitations actuels et futurs, même s’il arrivait que ces derniers exploitent un imposées aux périphériques d’E/S virtualisés s’alourdissent jeu d’instructions élargi. Grâce à cette technologie, les hyperviseurs considérablement. La technologie Intel VT-c optimise le réseau pour établissent en effet un jeu d’instructions cohérent pour l’ensemble la virtualisation, en intégrant des fonctions d’assistance matérielle du pool de migration, d’où une capacité de basculement transparent très complètes aux périphériques d’E/S qui relient les serveurs au des charges applicatives au sein de celui-ci. Il en résulte un pool de réseau du datacenter, à son infrastructure de stockage et à des ressources serveur plus souple et unifié, qui fait fi des conflits de périphériques externes. générations matérielles. 3
  • 4. Ces fonctions sont comparables à celles d’un centre de tri doubler le débit des E/S dans certains cas et fournit une bande postal chargé d’une multitude de lettres, paquets et autres plis passante quasiment native aux applications virtualisées, de sorte pratiquement tous différents et à diriger vers leur destination que l’on peut en consolider un plus grand nombre par serveur, avec respective : en effectuant cette opération sur des puces réseau moins de congestions.9 dédiées, la technologie Intel VT-c accélère l’acheminement et en • La connexion VMDc (Virtual Machine Direct Connect) stimule déleste l’hyperviseur ainsi que les processeurs centraux. les performances en virtualisation. Elle autorise en effet les VM C’est parce qu’elle recouvre deux technologies particulières, à accéder directement aux équipements d’E/S réseau en exploitant désormais gérées par toutes les cartes 10 Gigabit Ethernet d’Intel le standard SR-IOV (Single Root I/O Virtualization) du groupement pour serveurs et certaines de ses cartes Gigabit Ethernet : PCI-SIG (PCI Special Interest Group), ce qui dope les performances en virtualisation. Comme indiqué plus haut, la technologie Intel VT-d • es files d’attente VMDq (Virtual Machine Device Queues) L instaure une communication directe entre un OS invité et un port maximisent le débit des E/S. En environnement serveur habituel, d’E/S du périphérique concerné. Le standard SR-IOV vient ainsi la l’hyperviseur doit trier et acheminer chaque paquet de données prolonger, en autorisant l’établissement de plusieurs canaux de vers sa VM de destination, ce qui monopolise souvent toute une communication directe pour chaque port d’E/S du périphérique en série de cycles d’horloge. Avec les files VMDq, cette fonction de question. Dès lors, dans le cas de dix OS invités, on peut affecter à tri est déléguée à des composants matériels dédiés des cartes chacun un lien protégé et dédié à 1 Go/s vers le réseau, sur un seul réseau Intel pour serveur. L’hyperviseur n’a ainsi plus qu’à port d’une carte 10 Gigabit Ethernet Intel. Cette communication acheminer les groupes de paquets pré-triés aux OS concernés. directe contourne le commutateur de l’hyperviseur et accélère les La latence des E/S s’en trouve réduite, et le processeur peut E/S tout en délestant les processeurs centraux. consacrer une plus grande partie de ses capacités de traitement aux applications métier. La technologie Intel VT-c va ainsi jusqu’à Une plate-forme mieux adaptée à la virtualisation Dotés de fonctions d’assistance matérielle originales qui rationalisent l’exploitation du datacenter et qui contribuent à juguler la multiplication incontrôlée des serveurs, les processeurs Intel Xeon série 5500 sont parfaitement adaptés à la virtualisation. Grâce à la microarchitecture nouvelle génération d’Intel, dont le nom de code est Nehalem, ils confortent les avantages de ce mode de fonctionnement au travers d’innovations qui dopent les performances, renforcent les ratios de consolidation et permettent d’associer des machines de générations différentes au sein d’un même pool de serveurs virtualisées. Ils renforcent aussi les capacités de basculement sur une VM symétrique en cas d’indisponibilité, d’équilibrage des charges et de reprise sur sinistre. De plus, ces technologies sont totalement intégrées, ont été scrupuleusement testées et sont exploitées par les principales solutions de virtualisation logicielles. Elles constituent donc pour les DSI un tremplin confirmé et privilégié pour rentabiliser au maximum leurs investissements en serveurs et dans la virtualisation. Actualité des technologies de virtualisation Intel : www.intel.com/technology/virtualization/server (en anglais) Renseignements détaillés sur les technologies Intel VT-c et VT-d : www.intel.com/go/vtc (en anglais) 1 a numérotation des processeurs Intel® ne constitue pas une indication quantitative de leurs performances. Elle permet de différencier des modèles appartenant à une même série de processeurs, mais non pas à des séquences L différentes. Voir http://www.intel.com/products/processor_number/fra à ce sujet. 2 e bénéfice de la technologie de virtualisation Intel® VT (Virtualization Technology) suppose que l’ordinateur concerné soit équipé d’un processeur Intel®, d’un jeu de composants, d’un BIOS, d’un hyperviseur et, pour certains usages, de L logiciels de niveau plate-forme particuliers, qui tous ont été optimisés pour elle. Les fonctionnalités, les performances et autres avantages varient selon la configuration matérielle et logicielle et peuvent nécessiter la mise à jour du BIOS. Les hyperviseurs sont susceptibles de ne pas être compatibles avec tous les systèmes d’exploitation. Pour plus d’informations sur un hyperviseur précis, consultez son éditeur. 3 ésultats obtenus au banc d’essai VMmark*. Les chiffres s’appuient sur des résultats publics pour le processeur Xeon® X5470 et sur des mesures effectuées en interne par Intel (février 2009) pour le processeur Xeon® X5570. R Résultats et configurations : 1) score de 9,15 pour 7 « mosaïques » (ensembles de six machines virtuelles chacune) sur plate-forme serveur HP Proliant* ML370 G5 dotée de processeurs Intel® Xeon® X5470 (3,33 GHz, 2 x 6 Mo de cache L2, bus principal à 1333 MHz), de 48 Go de mémoire vive et de VMware ESX 3.5.0 Update 3 ; 2) score de 19,51 pour 13 mosaïques sur plate-forme équipée de processeurs Intel® Xeon® X5570 (2,93 GHz, 8 Mo de cache L3, bus QPI à 6,4 GT/s), de 72 Go (18 x 4 Go) de mémoire vie DDR3-800 et de VMware ESX Build 140815. 4 ource : relevés effectués en interne par Intel. Comparaison entre processeurs Intel® Xeon® séries 5500 (Nehalem) et 5400. S 5 Source : « Choosing the Right Hardware for Server Virtualization », dossier IDC établi en partenariat avec Intel, réf. 211622, avril 2008 (http://www.intel.com/business/technologies/IDCchoosingvirthardware.pdf). 6 La technologie Intel® VT est compatible avec les solutions articulées aussi bien sur des processeurs Intel® Xeon® d’architecture 32 bits que 64 bits (Intel® 64 et IA-32). 7 Les tests d’Intel mettent en évidence des gains de performances de 35 % pour Windows Server* 2000 et 2003 avec SP1 gérés en systèmes d’exploitation invités. 8 a technologie Intel® VT FlexMigration gère le déplacement des machines virtuelles (VM) sur l’ensemble des serveurs de microarchitecture Intel® Core™, y compris dans sa dernière génération (nom de code Nehalem). Intégrée aux L nouveaux processeurs Intel® Xeon® série 5500, elle assure la compatibilité des transferts de VM sur processeurs actuels de microarchitecture Intel Core ainsi que sur les futurs processeurs multicœurs d’Intel. Pour connaître les conditions de prise en charge, contactez l’éditeur de votre hyperviseur. 9 ésultats obtenus à partir de tests réalisés en interne par Intel et VMware. Complément d’information : dossier « Intelligent Queueing Technologies for Virtualization, An Intel-VMware perspective: Enhanced Performance in Virtualized R Servers » (http://download.intel.com/network/connectivity/products/whitepapers/Intel-VMware_VMDq_wp_May08.pdf). Les tests et les indices de performances portent sur des configurations spécifiques, leurs éléments ou les deux. Ils rendent compte approximativement des performances des produits Intel mesurées par ces tests. Une différence dans la configuration matérielle ou logicielle est ainsi susceptible d’avoir une incidence sur les performances effectives. Il est donc conseillé aux acheteurs de consulter d’autres sources d’informations pour évaluer les performances des configurations ou des éléments de configuration dont ils envisagent l’acquisition. Pour plus d’informations sur les tests de performances des produits Intel, consulter la page www.intel.com/performance/resources/ (en anglais). Les résultats en performances sont établis en attribuant la valeur indiciaire 1,0 au résultat d’un banc d’essai, puis en divisant le résultat effectif à chaque banc d’essai de la plate-forme de référence par celui des autres plates-formes et en leur attribuant un coefficient de performances relatif qui est en corrélation avec le différentiel de performances constaté. Les produits Intel ne sont pas conçus pour une utilisation dans des applications médicales, de secourisme ou de maintien de la vie, dans des systèmes de commande ou de sûreté essentiels ou dans le nucléaire. Les dates et produits mentionnés ne le sont qu’à des fins de planification et sont sujets à modification sans préavis. © 2009 Intel Corporation. Tous droits réservés. Intel, le logo Intel, Xeon et le logo Xeon Inside ainsi que Intel Core sont des marques déposées ou enregistrées d’Intel Corporation ou de ses filiales, aux États-Unis et dans d’autres pays. * Les autres noms et dénominations peuvent être revendiqués comme marques par des tiers. RCS Nanterre B 302 456 199 Pensez à recycler le papier. 321597-001FR