LXC,SRIOV，虚拟化

虚拟化技术是一种对计算机资源的抽象技术，它将电脑的各种实体资源（如CPU、内存、磁盘空间、网络适配器等）进行抽象、转换后呈现出来，并可供分割、组合为一个或多个电脑配置环境。虚拟化技术可以显著提高计算机的工作效率，同时降低管理复杂性。

常见的虚拟化技术分类包括：

CPU虚拟化：这是一种硬件方案，支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，虚拟机监视器（VMM）可以很容易地提高性能。
服务器虚拟化：通过将服务器物理资源抽象成逻辑资源，使得一台服务器能够转变为几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器。服务器虚拟化可以显著提高资源利用率，简化系统管理，实现服务器整合，并使IT业务更具适应性。
存储虚拟化：虚拟存储设备需要通过大规模的RAID子系统和多个I/O通道连接到服务器上，智能控制器提供LUN访问控制、缓存和其他如数据复制等管理功能。
网络虚拟化：将网络资源进行整合，将硬件与软件的网络设备资源以及网络功能整合为一个统一的、基于软件可管理的虚拟网络。
应用虚拟化：通常包括两层含义，一是应用软件的虚拟化，一是桌面的虚拟化。

此外，还有数据中心虚拟化和云计算等应用场景。数据中心虚拟化通过将服务器、存储和网络资源进行虚拟化，实现数据中心的资源池化和集中管理，提高资源利用率、降低管理复杂性和提高灵活性。而云计算则是基于虚拟化技术构建的一种计算模型，通过提供灵活的计算和存储服务，满足不同用户和应用程序的需求。

LXC是一种基于Linux内核的轻量级虚拟化技术，允许在同一主机上运行多个相互隔离的Linux容器。每个容器都有自己的完整的文件系统、网络、进程和资源隔离环境，这使得容器可以像虚拟机一样运行应用程序，但比虚拟机更轻量级、更高效。LXC使用Linux内核提供的cgroups和命名空间（Namespaces）功能来实现容器隔离，不需要运行完整的操作系统镜像，因此可以更快地启动和占用更少的资源。

LXC则是一种轻量级的虚拟化技术，用于在同一主机上运行多个相互隔离的Linux容器。

在移动设备上，特别是搭载了高通865平台的设备上，可以通过运行Linux系统并利用LXC技术来构建虚拟环境，从而提供更为丰富的应用和功能。例如，通过LXC可以在移动设备上运行多个相互独立的应用或服务，实现更高级别的安全性和隔离性。此外，LXC还可以帮助开发人员更方便地管理和部署移动应用，提高开发效率和可维护性。

需要注意的是，虽然LXC技术可以在移动设备上实现虚拟环境，但具体实现方式和效果会受到移动设备的硬件性能、操作系统版本和配置等因素的影响。因此，在将LXC技术应用于移动设备时，需要充分考虑这些因素并进行相应的优化和适配。

SR-IOV技术全称为Single Root I/O Virtualization（单根输入/输出虚拟化），是一种硬件加速的虚拟化技术。其主要作用在于提高虚拟机的性能和可靠性，允许多个虚拟机同时访问物理设备。

具体来说，SR-IOV技术通过将单个物理设备划分为多个虚拟设备或虚拟端口（如一张物理网卡可以虚拟化成多个虚拟网卡供虚拟机使用），为每个虚拟机提供独立的物理通道。这样，每个虚拟机可以直接访问独立的虚拟设备或虚拟端口，而无需在主机操作系统和虚拟化层之间进行上下文切换，从而极大地提高了虚拟机的I/O性能。

此外，SR-IOV技术还能在操作系统层创建多个虚拟功能设备（VFs），这些VFs能共享外围设备的物理资源（如网卡端口或网卡缓存空间），并与SR-IOV服务器上的虚拟机系统进行关联。通过这种方式，虚拟机可以直接访问VFA，绕过虚拟交换机的处理，进一步提高了系统的性能和可扩展性。

总的来说，SR-IOV技术是一种非常重要的虚拟化技术，它通过在硬件级别实现虚拟化和资源共享，为虚拟机提供了高性能、高可靠性的I/O访问能力，使得在虚拟化环境中实现网络隔离和性能优化变得更加容易。

Virtualization thru direct assignment

在虚拟化技术中，“direct assignment”或“直接分配”通常指的是将物理硬件资源（如CPU、内存、磁盘、网络设备等）直接分配给虚拟机（VM）使用，而不是通过虚拟化层进行模拟或共享。

通过直接分配，虚拟机可以获得对物理硬件资源的直接访问权限，从而提高性能并减少虚拟化层带来的开销。这种技术通常用于需要高性能和隔离性的应用场景，如服务器虚拟化、高性能计算（HPC）和云计算等。

然而，直接分配也存在一些限制和挑战。首先，由于物理硬件资源被直接分配给虚拟机，因此无法实现资源的动态分配和共享，这可能导致资源利用率不高。其次，直接分配需要对物理硬件进行特殊的配置和管理，增加了系统的复杂性和管理成本。

另外，需要注意的是，直接分配并不是虚拟化技术的唯一方式。虚拟化技术还包括其他多种方法，如完全虚拟化、半虚拟化、容器化等。这些方法各有优缺点，适用于不同的应用场景和需求。

因此，在选择虚拟化技术时，需要根据具体的应用场景和需求进行评估和选择。如果需要高性能和隔离性，并且可以接受一定的资源利用率降低和管理复杂性增加，那么直接分配可能是一个合适的选择。

Software-based virtualization，即基于软件的虚拟化，是一种虚拟化技术，它主要依赖软件（如虚拟机监控器或Hypervisor）来创建和管理虚拟机（VMs），从而实现计算资源的共享和隔离。

在这种技术中，Hypervisor或虚拟机监控器是一个关键组件，它位于物理硬件和操作系统之间，负责将物理硬件资源抽象化并划分为多个虚拟机。每个虚拟机都运行自己的操作系统和应用程序，并且相互之间是隔离的，仿佛它们各自拥有独立的物理硬件。

基于软件的虚拟化技术具有以下优点：

灵活性：可以在同一台物理服务器上运行多种不同的操作系统和应用程序，从而提供更高的灵活性和可扩展性。
隔离性：虚拟机之间是相互隔离的，一个虚拟机中的应用程序崩溃或受到攻击，不会影响到其他虚拟机。
可管理性：通过集中化的管理工具和界面，可以方便地监控、管理和维护多个虚拟机。

然而，基于软件的虚拟化也存在一些挑战和限制：

性能开销：由于需要在物理硬件和虚拟机之间添加一层软件抽象层（即Hypervisor），因此可能会引入一些性能开销，如CPU和内存资源的额外占用。
硬件兼容性：某些硬件功能可能无法完全通过软件虚拟化来实现，或者可能需要特殊的驱动程序或补丁来支持。
安全性：虽然虚拟机之间是相互隔离的，但Hypervisor本身可能成为攻击的目标，因此需要采取额外的安全措施来保护它。

总的来说，基于软件的虚拟化技术提供了一种灵活、可管理和安全的方式来共享和隔离计算资源。然而，在选择是否使用这种技术时，需要权衡其优缺点以及具体的应用场景和需求。

多媒体虚拟化技术是指将多媒体技术（如音频、视频、图像等）与虚拟化技术相结合，以创建和提供高效、灵活、可扩展的多媒体服务。在云计算环境中，多媒体虚拟化技术有着广泛的应用场景，下面将进行详细介绍。

一、多媒体虚拟化技术概述

多媒体虚拟化技术主要涉及到多媒体资源的虚拟化、多媒体服务的虚拟化以及多媒体应用的虚拟化等方面。通过虚拟化技术，可以将物理的多媒体资源（如服务器、存储设备、网络设备等）抽象成虚拟资源，并通过云计算平台进行管理、调度和分配。同时，多媒体虚拟化技术还可以提供多种多媒体服务，如视频点播、视频会议、远程教育等，以满足不同用户的需求。

二、多媒体虚拟化技术在云计算的应用场景

视频点播服务：云计算平台可以通过多媒体虚拟化技术提供视频点播服务。用户可以通过终端设备（如手机、电脑、平板等）访问云平台上的视频资源，进行在线观看或下载。云平台可以根据用户的需求和网络状况，动态调整视频的码率和分辨率，以提供最佳的观看体验。
视频会议服务：多媒体虚拟化技术还可以应用于视频会议服务中。通过云平台提供的虚拟会议室和虚拟摄像头等设备，用户可以在不同的地理位置进行实时音视频通信。云平台还可以提供会议录制、屏幕共享、文件传输等辅助功能，以提高会议效率和质量。
远程教育服务：在远程教育领域，多媒体虚拟化技术可以实现教学资源的虚拟化和共享。教师可以通过云平台上传课件、视频教程等教学资源，学生可以通过终端设备访问这些资源进行学习。同时，云平台还可以提供在线答疑、作业批改等辅助功能，以提高教学质量和学习效果。
多媒体娱乐服务：除了以上应用场景外，多媒体虚拟化技术还可以用于提供多媒体娱乐服务。例如，云平台可以提供虚拟电影院、虚拟音乐厅等场景，用户可以在家中享受高质量的音视频娱乐体验。

总之，多媒体虚拟化技术在云计算环境中有着广泛的应用场景。通过虚拟化技术，可以实现多媒体资源的高效利用和灵活调度，提高多媒体服务的质量和效率。同时，云计算平台还可以提供丰富的多媒体应用和服务，满足用户多样化的需求。

PCIE、SR-IOV、Hypervisor以及Docker在虚拟化技术中各自扮演着不同的角色，但它们之间也存在一定的联系。

PCIE（Peripheral Component Interconnect Express）：这是一种高速串行计算机扩展总线标准，旨在提供更高的数据传输速率和性能，为各种类型的外部设备提供更快、更稳定的连接。PCIE广泛应用于图形卡、声卡、网卡、存储设备等各类硬件设备。在虚拟化环境中，PCIE总线可以用于连接物理硬件设备和虚拟机，提供高效的数据传输和性能支持。
SR-IOV（Single Root I/O Virtualization）：这是一种硬件加速的虚拟化技术，允许多个虚拟机同时访问物理设备，从而提高虚拟机的性能和可靠性。SR-IOV通过将单个物理设备划分为多个虚拟设备或虚拟端口，为每个虚拟机提供独立的物理通道，使得虚拟机可以直接访问这些虚拟设备或端口，而无需在主机操作系统和虚拟化层之间进行上下文切换。在PCIE环境中，SR-IOV技术可以进一步提高虚拟机对物理硬件设备的访问效率和性能。
Hypervisor：又称为虚拟机监控器（VMM），是一种基于硬件的虚拟化技术，用于管理和分配物理服务器资源，以便多个虚拟机实例可以同时共享这些资源并在相互隔离的虚拟环境中运行。Hypervisor的作用是创建一个“虚拟化层”，允许多个虚拟机实例在物理硬件上独立运行，同时提供可靠的资源隔离、安全性和高效性。Hypervisor还可以对虚拟机实例进行运行时监控，并提供自动故障转移和灵活的资源分配功能。在PCIE和SR-IOV的基础上，Hypervisor可以进一步实现虚拟机对物理硬件设备的透明访问和高效利用。
Docker：是一种开源的容器化平台，旨在简化应用程序的开发、部署和运行过程。Docker提供了一种轻量级、可移植和自包含的容器化环境，使开发人员能够在不同的计算机上以一致的方式构建、打包和分发应用程序。与虚拟机不同，Docker容器是基于操作系统的内核级别进行隔离的，因此具有更高的资源利用率和更快的启动速度。在虚拟化环境中，Docker可以与Hypervisor等虚拟化技术相结合，为应用程序提供更高性能和灵活性的运行环境。

综上所述，PCIE、SR-IOV、Hypervisor以及Docker在虚拟化技术中各自扮演着不同的角色，但它们之间也存在一定的联系。通过将这些技术相结合，可以构建出更高效、更可靠、更灵活的虚拟化环境，为应用程序提供更好的性能和可移植性。

1. 1. View of GPU
GPU exposes 1 Physical Function (PF) as per PCIe standard
- Native environment: PF is used by driver as usual
- Virtual environment: PF is used by hypervisor / host VM only
GPU exposes N Virtual Functions (VF) as per PCIe SR-IOV standard
- Native environment: VFs are disabled
- Virtual environment:
  - One VF per guest VM
  - VF is assigned to guest VM by hypervisor
All GPU registers are mapped to the PF. PF access is trusted.
Subset of GPU registers is mapped to each VF sharing a single set of physical flops
VMs have simultaneous access to FB memory and the doorbell range. FB memory is partitioned & a slice is allocated per VF. Slice access is isolated and only available to the designated VF.
Register access is limited to one VM at a time (host or guest VM). Hypervisor uses the CPU MMU & chipset IOMMU protection mechanisms to enforce ownership. Therefore, only one VM owns the gfx rendering resources at any one time.
Display is a special case – display is owned by the host VM (in usage models that require local display) – i.e. low-level control of display output is managed thru the PF by the host VM. Display emulate
Global context
- GPU settings on top of BIOS settings is part of global context
  - Assume BIOS settings as the basis
  - Global context is shared by all per-app context
  - Each VM has its own global context
- A VM switch is a global-context switch or a “world switch”
World-switch is the concept of switching between VMs, each with their unique view of the world. . Specifics will follow. The basic flow is as follows:
Hypervisor uses PF cfg registers to steer “world switch”
Upon receiving world switch info …
s timing & flips though per VF registers.

The following items are not supported in the VI virtualization implementation:

1. Use Cases
  1. Client
XenClient: may be possible, pending DCE PRS decisions and customer acceptance due to lack of video acceleration
1. 1. Server
XenServer & KVM?, no RemoteFX or VMWare (both are using SW abstraction)
Amazon EC2 cloud server
Microsoft Azure cloud server: pending Microsoft architectural decisions
Scenarios:
- Cloud server
- HPC
- Remote desktop for knowledge workers
- Gaming server
- Workstation server consolidation
- Possibly others
- 1. GPU Virtualization in VI
    1. Feature Set
Multimedia
- All multimedia content goes to CPU
- Support non-DRM content only
Graphics
- 3D and compute acceleration
Display
- Multi-VM full screen switching
- Multi-VM desktop composition (pending DCE PRS decisions)
Power Management
- Basic thermal protection
- Basic DPM – not optimized
- Some feature restrictions (e.g. FBC, ABM)
1. 1. 1. Limitations
- Support for Crossfire virtualization
- Power-Optimized virtualization: Virtualization with <5% power inefficiency
- Virtualized UVD
- Virtualized VCE
1. 1. Completing the GPU Virtualization Story in PI
General thoughts on enhancements for PI
- Server and Client scenarios completely addressed:
  - All engines (esp MM) included/virtualized
  - Client power optimizations
  - Goal – “near-native performance/capabilities” when virtualization is enabled
- Faster world switch and/or overlapping world switch
  - IP save and restore
- SR-IOV support expanded to 64 clients/devices
- True SLAT (as opposed to base/limit approach)
  - Variable-sized FB; page-able FB