虛擬化是否會影響高性能計算性能？
上周，專注于計算機系統(tǒng)和應(yīng)用的AICCSA國際會議召開，IBM加拿大的云計算CTO Mazin Yousif博士在會議上做了有關(guān)云計算的主題演講，并接受了記者采訪。
2000年Mazin在加入英特爾之后不久就開始專注于Infiniband，面向自適應(yīng)性網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，隨后當(dāng)他成為Infiniband貿(mào)易協(xié)會(IBTA)管理工作部門主席的頭兒之后便一頭鉆進HPC，這個協(xié)會定義了Infiniband結(jié)構(gòu)。在很多Top500 HPC系統(tǒng)中，Infiniband都是互連的基礎(chǔ)，并且實現(xiàn)了高帶寬低延遲的通信優(yōu)化。
通過Infiniband建立互連通道來架設(shè)高性能計算應(yīng)用，可以直接訪問硬件，繞過操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序，可以減少延遲幾百納秒(以太網(wǎng)在通信通過TCP/IP時通過鏈路層和物理層，導(dǎo)致訪問速度變慢)。Mazin博士因為有這樣的專業(yè)知識和HPC方面的經(jīng)驗，回答一些有關(guān)云計算中虛擬化會不會影響到HPC應(yīng)用的問題再合適不過。
記者：我們聽說過一些虛擬化造成的額外成本負擔(dān)，虛擬化如何能真正影響HPC應(yīng)用的性能？
Mazin Yousif：在回答這個問題之前，我們首先應(yīng)該來看看虛擬機管理程序(VMM)的角色。VMM位于所有硬件之上，將所有的硬件資源抽象成聚合的虛擬資源，最后以虛擬機的形式呈現(xiàn)。通常情況下，VMM需要驅(qū)動來通過I/O資源，這要求額外的I/O資源。
記者：這是否意味著一些計算敏感型應(yīng)用不會被虛擬化影響？
Mazin Yousif：是的。如果計算敏感型的應(yīng)用完全在虛擬機里運行，那么虛擬機和VMM的入口非常少，對整體性能的影響是很小的。
記者：那么I/O密集型應(yīng)用呢？
Mazin Yousif：哦，在這些應(yīng)用上，額外的資源需求非常明顯。因為所有的虛擬機中I/O指令都將通過VMM，這是I/O驅(qū)動程序所在的地方，同時就要求物理的I/O資源。這通常會要求額外的時間大概有幾十或者幾百微秒。在一個實際的混合計算密集型和I/O密集型應(yīng)用的HPC系統(tǒng)中，開銷的數(shù)額肯定在兩者之間。
記者：能避免這些開銷嗎？
Mazin Yousif：可能不完全，但是原則上是可以的。首先，虛擬化解決方案供應(yīng)商可以進一步優(yōu)化，比如減少VMM代碼中一個I/O操作的關(guān)鍵路徑;二，可以不通過VMM，將I/O直接分配到虛擬機中，從而消除了VMMV造成的開銷。這可以通過配置VMM來實現(xiàn)。但是缺點是，現(xiàn)在你需要為每個虛擬機定義單獨的I/O，而不是像之前那樣幾個虛擬機共享設(shè)備。虛擬化不僅影響延遲，也會影響帶寬，在一個主要是計算密集型的工作中，分配虛擬機內(nèi)存時與運行同樣的物理資源的工作相比不會看到任何的折扣，在混合應(yīng)用的作業(yè)中，一個指定的I/O會有很大幫助。
記者：當(dāng)分配虛擬機以運行高性能計算作業(yè)的時候，會更有利的環(huán)境是保持運行狀態(tài)還是實時加以調(diào)整，以跟蹤資源的工作量要求變化？
Mazin Yousif：配置虛擬機與適應(yīng)的工作量資源需求是非常必要的，要跟蹤工作量的變化，包括VMM的規(guī)定分配給虛擬機增加或者減少資源的基礎(chǔ)，如果VMM提供的彈性是不夠的，那么其它功能，比如VMware的分布式資源調(diào)度以及VMotion可以實現(xiàn)。
記者：那作為一個高性能計算用戶的話，應(yīng)當(dāng)怎么做？
Mazin Yousif：如果你有混合應(yīng)用打算的話，你可以決定是否允許一個I/O設(shè)備直接訪問虛擬機。
記者：但是這意味著比如有能力配置VMM，我理解這個可以在私有云中實現(xiàn)，但是如何在公有云中實現(xiàn)呢？
Mazin Yousif：現(xiàn)在還不能。公有云服務(wù)供應(yīng)商當(dāng)然不會允許HPC最終用戶去決定是否允許單獨的I/O設(shè)備去指向每個單獨的虛擬機，或者是幾個虛擬機共享一個。如果真的有這種需求的話，那么高性能計算委員會應(yīng)當(dāng)要求公有云能夠提供HPC所需的功能，從而在云中實現(xiàn)高性能計算。
記者：所以這是你的結(jié)論和建議？
Mazin Yousif：我不認為虛擬化會阻礙高性能計算性能。為了進一步滿足HPC領(lǐng)域，我們敦促云服務(wù)供應(yīng)商將云中部署虛擬化環(huán)境作為高性能計算的最佳選擇之一。
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