что значит виртуальный процессор
Технология виртуализации в процессоре
Содержание
Содержание
На протяжении последних 15 лет слово «виртуальный» звучит практически из каждого утюга. Нам обещают все более реалистичные виртуальные миры или, как минимум, дополненную реальность. Виртуальная реальность, как в знаменитой трилогии «Матрица», пока в будущем. А вот виртуализация внутри процессора — реальное настоящее.
Зачем нужна виртуализация на домашнем компьютере
Вот простой пример: вы используете для работы и игр Windows, но при этом хотите изучить, например, Linux. Значит, нужно, чтобы эта операционная система находилась под рукой. Или занимаетесь программированием под Android или iOS. В этом случае постоянно требуется проверка разработанного приложения в родной среде.
Без виртуализации пришлось бы устанавливать на один компьютер две операционные системы, делать загрузчик и запускать каждую операционную систему поочередно. Или еще хуже — стирать одну ОС, устанавливать другую с переносом данных, переустановкой нужных приложений и так далее.
Так вот виртуализация позволяет обойтись без всех этих сложных процедур. Используя ее,можно запускать несколько операционных систем одновременно (одну внутри другой или две параллельно) и работать в той среде, которая нужна под конкретную задачу.
Виртуализация в бизнесе
Главная задача виртуализации — оптимальное использование производительности и мощности современной компьютерной техники в бизнес-приложениях, где используется мощное и дорогое оборудование.
Например, ваша организация собирается поставить почтовый сервер для обработки поступающей и исходящей переписки, а еще развернуть DNS и WEB-сервер. Сколько для этого нужно серверных машин? Достаточно одной. Потому что на ней, в виртуально разделенных друг от друга «песочницах», на одном и том же железе заработают как бы три отдельных компьютера, выполняющие каждый свою задачу. Так вы разместите на одном компьютере сразу три отдельных сервера и используете всю мощность и производительность техники, окупив потраченные средства.
Разумеется, так как мощность и производительность серверных систем и пропускная способность каналов связи постоянно растет, у виртуализации появляется все больше возможностей для применения. Наглядный пример из относительно недавно запущенных и находящихся у всех на слуху — сервис GeForce Now, благодаря которому можно на слабых компьютерах запускать современные игры.
Фактически это удаленные виртуальные компьютеры, выделенные сервисом под конкретного игрока. Собственная техника выступает только как терминальное устройство, для которого уже не так важна производительность процессора и видеокарты.
Основные направления развития виртуализации
В целом виртуализация как технология сейчас развивается по трем основным направлениям:
Как работает виртуализация
Мы разобрались с тем, что виртуализация — это хорошо и полезно. А что требуется для того, чтобы она заработала на вашем конкретном компьютере? Надо чтобы процессор поддерживал виртуализацию.
То есть, он должен уметь работать с несколькими системами команд одновременно – например, от одной операционной системы и от другой. А значит, выполнять инструкции, выделять адреса и место под хранение данных так, чтобы они работали только в нужной среде, да еще и взаимодействовали с интерфейсом, портами ввода-вывода, видеокартами и прочими узлами компьютера.
Такая технология есть у обоих крупных производителей процессоров для ПК: у Intel она называется Intel VT, у AMD — AMD –V.
Особенности Intel VT
Впервые о разработке технологии виртуализации компания Intel объявила еще в 2005 году. И с тех пор Intel VT постоянно совершенствуется и расширяется.
Корпорация Intel описывает Intel VT как технологию, развивающую несколько основных направлений. На сегодня это:
Особенности AMD–V
Процессоры AMD по цене доступнее Intel, но это совсем не говорит о том, что они хуже. Есть мнение, что как раз наоборот. Многие игровые платформы строятся именно на основе процессоров, чипсетов и видеокарт этой компании.
И, конечно же, у главного конкурента Intel есть свой набор функций, реализующих аналогичные процессы виртуализации. Точно также на машинах, собранных на процессоре и чипсете AMD, можно развернуть несколько операционных систем и обеспечить их работу с периферийными устройствами, сетью, памятью и пр. или, например, запустить критичное приложение в изолированной среде.
Включение виртуализации на компьютере
Непосредственный запуск виртуальных машин выполняется с помощью специальных приложений:
Но до того, как вы запустите эти программы и приступите к установке и настройке виртуальных машин, вам потребуется включить виртуализацию.
Дело в том, что по умолчанию в настройках BIOS большинства материнских плат виртуализация отключена. И ее необходимо включить в соответствующем разделе, который называется у каждого производителя по-своему, например, «Virtualization Technology» изменив значение опции с «Disabled» на «Enabled».
Если такой опции нет, то может оказаться так, что прошивка вашей материнской платы или процессор (хотя такое сейчас возможно только на старых моделях) виртуализацию не поддерживает. В этом редком, но возможном случае использовать преимущества виртуализации не получится.
Такая функция отключена в BIOS некоторых моделей ноутбуков Aser Aspire, позиционируемых производителем, как техника для домашнего использования.
Но в подавляющем большинстве случаев, вы просто включаете в BIOS виртуализацию, сохраняете настройки и после этого можете устанавливать и запускать гипервизоры или менеджеры виртуальных машин и приступать к работе с ними, управляя несколькими вычислительными процессами в разных оболочках одновременно.
Виртуальное ядро процессора — что это?
Всем привет. Виртуальное ядро? Что это? Виртуальное, значит вроде как ненастоящее что ли? Сегодня я постараюсь простыми словами рассказать что это значит, надеюсь понятно будет каждому начинающему пользователю))
Виртуальное ядро процессора — что это?
Дело в том, что процессор работает неидеально. Но сделать идеально — значит начинать все заново, не просто выпустить новый процессор, а вообще все заново, то что начинали лет 20-30 назад.
Поэтому создают технологии, которые ускоряют работу процессора. Одна из них — виртуальные ядра, они же потоки и они же технология Hyper-Threading (HT), это у Intel, а у AMD технология называется SMT (от англ. simultaneous multithreading).
Именно эта технология делает так, что одно физическое ядро представляется в системе как два виртуальных или два потока. Таких два потока — быстрее одного ядра, но медленнее двух настоящих ядер.
Поддержка виртуальных ядер определяется процессором, не все модели эту технологию поддерживают.
Виртуальное ядро процессора — как работает?
На самом деле все просто. Процессор работает себе, трудится, все хорошо. Но в работе могут быть паузы, например:
Это примерные причины, по которым процессор может простаивать доли секунды, скорее всего они вам непонятны, но вы не обращайте внимание)) Даже доли секунды в процессорном времени — это значительно, особенно если таких простоев много. Что делать? Все просто. Изначально все что выше написано — делается на одном ядре, а точнее на одном потоке. Но при наличии технологии виртуальных ядер — процессор не будет останавливаться, а просто в это время передаст управление другому потоку, который тоже выполняет определенную работу.
Простыми словами, когда 2 потока на 1 ядре — то технология старается загрузить процессор по полной, если какие-то простои, ожидания ответа, еще что-то — в это время будет работать второй поток, в итоге процессор может больше обработать данных.
На практике в некоторых программах, например сжатие данных — результат хорошо заметен. В некоторых играх например эффекта нет, а иногда даже хуже. Почему? Потому что потоки система видит как ядра, ну это хорошо, но только 1 поток слабее 1 ядра. Если задача нетребовательная — то лучше чтобы она выполнялась ядрами, а не потоками. С потоками хорошо умеют работать современные игры.
Вот примерный принцип как работают потоки:
Также технология потоков увеличивает нагрев процессора именно по той причине что он может теперь больше обрабатывать данные. Насколько? Ну примерно на 30-50%. Но в современных процессорах это значение может быть выше.
Кстати, используя простую бесплатную утилиту CPU-Z можно узнать сколько в процессоре ядер и потоков:
Написано все внизу в графах Cores и Threads. CPU-Z это бесплатная крошечная утилита, нет рекламы и кажется можно даже не устанавливать, классная вещь, показывает краткую инфу о проце и про оперативную память (например год выпуска планки).
Потоки вообще можно отключить в биосе, вот например опция Hyper-threading:
У АМД все также, только опция называется SMT Mode (или немного иначе, зависит от материнки). PS: чтобы активировать опцию — нужно выбрать Enabled, ну а чтобы отключить — Disabled.
Заключение
1 поток слабее 1 ядра. Но 2 потока — быстрее 1 ядра, но слабее 2 ядер. Результат — процессор с потоками или такими вот виртуальными ядрами начинает работать попросту быстрее.
Кстати потоки эти появились еще в Пентиум 4, а до этого были только в серверных процах.
Ребята, я надеюсь эта информация была полезной. Удачи вам и добра, берегите себя и до новых встреч!
Виртуальные ядра или Hyper-Threading
С момента покупки 2600K я сразу отключил плюшку в виде HT, так как из-за нее приходилось завышать немного напряжение и соответственно повышалась температура и снижался разгон. Хотел давно проверить что я теряю, и теряю ли вообще?
С момента покупки 2600K я сразу отключил плюшку в виде HT, так как из-за нее приходилось завышать немного напряжение и соответственно повышалась температура и снижался разгон. Хотел давно проверить что я теряю, и теряю ли вообще?
Вкратце, технология Hyper-Threading (HT)делает из одного физического ядра два виртуальных, или к одному физического ядру плюсует одно виртуальное, кому как угодно. Intel использует эту технологию уже очень давно, она появилась еще в процессорах Pentium 4. Сегодня, она есть почти во всех мобильных процессорах Intel, и это позволяет двухядерникам показывать отличные результаты.
но суть в том что эти два виртуальных ядра вроде как быстрее одного, но медленнее двух физических. В синтетике HT и правда очень повышает циферки, прирост порой доходит до 50%. Но в реальных приложениях не все так красиво как на рекламных картинках.
Вернемся к играм, итак, 4ядра 3.5ггц Sandy bridge способны спокойно раскрывать видеокарты, которые дают по 80-100fps в играх, Но это на идеально чистом компе, без антивирусов и прочего мусора, это на Windows, которая имеет всего 30 процессов в диспетчере задач, но если на компе запустить несколько фоновых задач? Например фильмец в разрешении 4K на второй монитор и музыку, ЦП загружен примерно на 30%, разгоняем по максимуму видеокарту GTX660Ti до 1280MHz|7600, даже смешно, 80MHz это теперь норма для разгона:) ставим разрешение 1280×720, настройки делаем на ультра чтобы процессору не было легко и рассмотрим подробно одну игру на примере Watch dogs.
быстро рассмотрим конфигурацию компа:
2600K
P8Z77-V Deluxe
2x4GB DDR3 2133
GTX660Ti
Windows 8.1 x64 rus
Значит так, отталкиваться будем от результата, полученного на частоте 5ггц и чистым фоном. Так вот, имеем в итоге 80fps. Теперь с запущенным фильмом и музыкой проделываем тоже самое на частоте 3.5 и 5.0 ггц с откл. и вкл. HT.
В заключении могу сказать что HT если и не улучшает игровой процесс, то точно не ухудшает его, хоть это радует. Если у вас загаженный комп, или стоят несколько антивирусов O_o то можно включить HT, впринципе от нее толк есть, но если у вас чистый и прозрачный как слеза младенца:) фон, то HT практически ничего не дает. Я лично ей не пользуюсь, если только в sony vegs.
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
VP (Virtual Processor)
Процессы сервера баз данных называют виртуальными процессорами, потому что они работают аналогично тому, как работает процессор в компьютере. Точно так же, как процессор выполняет несколько процессов операционной системы, обслуживая нескольких пользователей, так и виртуальный процессор сервера баз данных выполняет несколько потоков, обслуживая несколько приложений-клиентов SQL.
Содержание
Типы виртуальных процессоров
Каждый класс виртуальных процессоров предназначается для обработки потоков определенного типа. В следующих таблицах представлены классы виртуальных процессоров и типы выполняемой ими обработки. Число виртуальных процессоров в каждом сконфигурированном вами классе зависит от наличия физических процессоров (CPU), аппаратной памяти и используемых приложений базы данных.
Классы виртуальных процессоров
Виртуальные процессоры CPU
Виртуальный процессор CPU выполняет все потоки сеансов (потоки, обрабатывающие требования от приложений-клиентов SQL) и некоторые внутренние потоки. Внутренние потоки обеспечивают выполнение внутренних служб сервера баз данных. Например, внутренним потоком является поток, осуществляющий прием требований об установлении соединений от приложений-клиентов.
С каждым виртуальным процессором CPU может быть связан собственный кэш памяти. В каждом блоке кэша собственной памяти содержится от 1 до 32 страниц памяти, размер каждой из которых составляет 4096 байт. Сервер баз данных использует собственный кэш памяти, чтобы сократить время доступа к блокам памяти. Используйте параметр конфигурации VP_MEMORY_CACHE_KB, чтобы включить собственный кэш памяти и задать информацию о кэше памяти
Виртуальные процессоры Java
Вы можете задать столько JVP, сколько позволит ваша операционная система. Если вы запускаете много Java-UDR или параллельных запросов PDQ в сочетании с Java-UDR, вам следует сконфигурировать больше виртуальных процессоров Java (JVP). Более подробную информацию о UDR на языке Java смотрите в публикации J/Foundation Developer’s Guide.
Чтобы сконфигурировать JVP, используйте параметр конфигурации VPCLASS в сочетании с ключевым словом jvp.
Виртуальные процессоры дискового ввода-вывода
Обработку дискового ввода-вывода осуществляют следующие классы виртуальных процессоров:
В операционных системах, которые не поддерживают KAIO, сервер баз данных для осуществления операций ввода-вывода базы данных, не связанных с физическим или логическим журналом, использует класс виртуальных процессоров AIO.
Сервер баз данных использует класс CPU для выполнения KAIO, если эта функция доступна на платформе. Если сервер баз данных реализует KAIO, поток KAIO выполняет всю обработку ввода-вывода для небуферизованного дискового пространства, включая обработку ввода-вывода для физических и логических журналов.
Сетевые виртуальные процессоры
Связь между клиентом и сервером, клиент может соединяться с сервером баз данных следующими способами:
Сетевое соединение может устанавливаться клиентом на дистанционном компьютере или клиентом на локальном компьютере, имитирующем соединение с дистанционного компьютера (такое соединением именуется соединением с локальной обратной связью).
Виртуальный процессор модуля поддержки связи
Если модуль поддержки связи не установлен на режим GSSCSM с поддержкой единой регистрации, то количество запускаемых сервером баз данных виртуальных процессоров CSM равно числу запускаемых виртуальных процессоров CPU. Если задан модуль GSSCSM, сервер баз данных запускает только один виртуальный процессор CSM.
Виртуальные процессоры шифрования
Если в файле конфигурации ONCONFIG не задана опция encrypt параметра VPCLASS, сервер баз данных запустит один виртуальный процессор шифрования при первом вызове любой из функций шифрования или расшифровки, заданной для шифрования на уровне столбцов. Если потребуется, вы сможете задать несколько виртуальных процессоров шифрования, чтобы сократить время, необходимое для запуска сервера баз данных.
Чтобы сконфигурировать виртуальные процессоры шифрования, используйте параметр конфигурации VPCLASS в сочетании с ключевым словом encrypt. Например, чтобы добавить пять виртуальных процессоров шифрования, добавьте в файл ONCONFIG следующую информацию:
Ту же самую информацию можно изменить при помощи утилиты onmode следующим образом:
Виртуальный процессор оптической подсистемы
Класс виртуальных процессоров оптической подсистемы (OPT) используется только внутри оптической подсистемы. Оптическая подсистема запускает один виртуальный процессор в классе OPT, если присутствует параметр конфигурации STAGEBLOB.
Виртуальный процессор аудита
Если вы включите режим аудита, задав для параметр ADTMODE в файле ONCONFIG значение 1, сервер баз данных запустит один виртуальный процессор в классе аудита (ADT).
Виртуальные процессоры в группе Разное
Виртуальные процессоры в группе Разное (MSC) обслуживают требования системных вызовов, для выполнения которых может потребоваться очень большой стек, например, требования о предоставлении информации о текущем пользователе или имени хост-системы. На таком виртуальном процессоре выполняется только один поток; он выполняется с использованием стека размером 128 КБ.
Виртуальные процессоры базового текстового поиска (Basic Text Search, BTS)
Виртуальный процессор базового текстового поиска требуется для выполнения соответствующих запросов.
Чтобы получить индекс базового текстового поиска и использовать его для выполнения запросов, надо создать виртуальный процессор базового текстового поиска.
Виртуальный процессор BTS работает без уступок. Одновременно он обрабатывает не более одной операции индекса. Чтобы обрабатывать несколько операций индекса BTS и запросов одновременно, надо создать дополнительные виртуальные процессоры BTS.
Чтобы сконфигурировать виртуальные процессоры BTS, надо использовать параметр конфигурации VPCLASS в сочетании с ключевым словом BTS. Например, чтобы добавить пять виртуальных процессоров BTS, надо вставить следующую строку в файл onconfig и перезапустить сервер баз данных:
Управление виртуальными процессорами
Задание параметров виртуального процессора с помощью текстового редактора
Вы можете в любой момент задать параметры ONCONFIG при помощи текстового редактора. Используя редактор, найдите параметр, который вы хотите изменить, введите новое значение и запишите файл на диск.
Задание параметров виртуального процессора при помощи ON-Monitor
Чтобы задать параметры конфигурации виртуального процессора при помощи ON–Monitor, выберите опцию Parameters > perFormance (Параметры > Производительность).
Чтобы задать сетевые виртуальные процессоры, введите число виртуальных процессоров, а затем укажите одну из следующих комбинаций интерфейса и протокола: ipcshm, ipcstr, tlitcp, tlispx или soctcp.
Запуск и остановка виртуальных процессоров
После перевода сервера баз данных в подключенный режим вы можете, если потребуется, запустить дополнительные виртуальные процессоры, чтоб ы повысить производительность.
Когда сервер баз данных находится в подключенном режиме, можно удалить виртуальные процессоры CPU и виртуальные процессоры пользовательских классов.
Мониторинг виртуальных процессоров
Чтобы получить информацию о работающих в данный момент виртуальных процессорах, запросите информацию из таблицы sysvpprof. Эта таблица содержит следующие столбцы:
ID виртуального процессора
Класс виртуального процессора
Время работы в пользовательском режиме CPU (в минутах)
Время работы в системном режиме CPU (в минутах)
Преимущества виртуальных процессоров
По сравнению с процессом сервера баз данных, который обслуживает одно приложение-клиент, динамический многопоточный виртуальный процессор сервера баз данных обеспечивает следующие преимущества:
Совместная обработка
У виртуальных процессоров в одном и том же классе идентичный код, и они совместно осуществляют доступ к данные и очередям обработки в памяти. Любой виртуальный процессор в классе может выполнять любой поток, относящийся к этому классу.
В общем случае, сервер баз данных пытается оставить выполняющийся поток на том же виртуальном процессоре, так как для его перемещения на другой виртуальный процессор может потребоваться передать по шине какие-либо данные из памяти процессора. Однако, пока поток ожидает запуска, сервер баз данных может перенести поток на другой виртуальный процессор, поскольку преимущество распределения нагрузки, связанной с обработкой, перевесит служебную нагрузку по переносу данных.
Совместная обработка в классе виртуальных процессоров происходит автоматически и является прозрачной для пользователя базы данных.
Экономия памяти и ресурсов
По сравнению с архитектурами, в которых на один клиентский процесс приходится один серверный процесс, сервер баз данных способен обслуживать большое число клиентов с использованием небольшого числа серверных процессов. Это достигается за счет того, что для клиента запускается поток, а не процесс.
Многопоточная обработка обеспечивает более эффективное использование ресурсов операционной системы, так как потоки совместно используют ресурсы, выделенные виртуальному процессору. Все потоки, запускаемые виртуальным процессором, имеют одинаковый доступ к памяти виртуального процессора, портам связи и файлам. Виртуальный процессор координирует доступ потоков к ресурсам. С другой стороны, у отдельных процессов имеются отдельные наборы ресурсов, и когда нескольким процессам требуется доступ к одному и тому же ресурсу, доступ должен координироваться операционной системой.
В общем случае, виртуальный процессор способен переключаться с одного потока на другой быстрее, чем операционная система может переключаться с одного процесса на другой. Когда операционная система переключается с одного процесса на другой, она должна остановить выполнение одного процесса на процессоре, сохранить его текущее состояние обработки (или контекст) и запустить другой процесс. Оба процесса должны войти в ядро операционной системы и выйти из него, и может потребоваться заменить содержимое частей физической памяти. С другой стороны, потоки совместно используют одну и ту же виртуальную память и дескрипторы файлов. Когда виртуальный процессор переключается с одного потока на другой, производится просто переключение с одного пути выполнения на другой. Виртуальный процессор, представляющий собой процесс, продолжает выполняться на физическом процессоре (CPU), не прерываясь.
Параллельная обработка
Ниже перечислены случая, когда виртуальные процессоры в классе CPU могут выполнять несколько потоков сеансов, работая параллельно для одного клиента:
Добавление и удаление виртуальных процессоров в подключенном режиме
Вы можете добавлять виртуальные процессоры для удовлетворения возрастающих потребностей в обслуживании, когда сервер баз данных работает. Например, если виртуальные процессоры какого-то класса будут привязаны к работе или вводу-выводу (что означает, что работа CPU или требования ввода-вывода аккумулируются быстрее, чем их может обработать текущее число виртуальных процессоров, вы можете запустить дополнительные виртуальные процессоры этого класса, чтобы обеспечить дальнейшее распределение нагрузки.
Вы можете добавлять виртуальные процессоры для любого класса, когда сервер баз данных работает.
Привязка виртуальных процессоров к CPU
В некоторых многопроцессорных системах можно привязать процесс к определенному физическому процессору (CPU). Эта возможность называется аффинитетом процессоров.
На многопроцессорных компьютерах, для которых сервер баз данных поддерживает аффинитет процессоров, вы можете привязывать виртуальные процессоры CPU к отдельным физическим процессорам (CPU) на компьютере. Если вы привяжете виртуальный процессор CPU к CPU, виртуальный процессор будет работать исключительно на этом CPU. Эта операция позволяет повысить производительность виртуального процессора, поскольку она сокращает число переключений с одного процесса на другой, производимых операционной системой. Привязка виртуальных процессоров CPU к конкретным CPU также позволяет локализовать работу базы данных на отдельных процессорах на компьютере, в то время как остальные процессоры будут свободны для выполнения другой работы. Привязывать к CPU можно только виртуальные процессоры CPU.