虚拟化技术在通信基础设施中的应用

0 引 言
随着Intel公司和其他厂家向多核处理器转移，通信设备制造商也随之改变他们的编程思路，以便有效地利用这些增加的核。通常，通信设备倾向于利用已经优化和验证，按时序逻辑执行的高度专用软件。但这样的软件却很难移植到多核平台。有了Intel VT，设备制造商无需重新修改现有软件，就可在多核处理器上执行多线程应用，从而使移植更简单。
Intel虚拟化技术具有如下优点：
(1)为分离内核与非分离内核服务的隔离提供必要的环形结构；
(2)简化了VMM设计，使分离内核代码很小，这样使得建立在数学上可验证的分离内核成为可能；
(3)虚拟化允许不需修改的OS，简化了单线程现有软件移植到多核处理器。这给最终客户一个选项，即可同时运行非SMP OS的多个例程。
(4)Intel VT-d允许直接访问分配的设备。网络接口的分离是系统安全的主要组成部分。Intel的虚拟化技术允许在VM中有效共享物理I／O设备，而不需要访问所有网络流量的一个“服务”分区，因而允许把网络流量导向到特定的OS和指定的应用。
(5)Intel VT也支持使用可信平台模块(TPM)提供能认证VMM，客体OS和应用，保证它们在磁盘上的映像不被篡改。TPM是个微控制器，存储密钥，口令和数字证书。TPM按可信计算小组(Trusted Compu-ting Group)定义，属于TPM的微控制器可从很多制造商那里获得。
下面探讨虚拟化技术在通信领域的几种应用模式。

1 虚拟化技术在通信领域的应用
1．1 从单线程到多例程
设备制造商可以执行单线程软件的多个实例，每个实例在一个单独的VM内执行，每一个VM处理整个任务的一部分。一个相应的VMM提供必要的软件基础结构，以便在VM之间分配负荷。多核移植的例子包括蜂窝网络中的多定位注册；或扰动检测系统之间的负荷划分。电信设备制造商可以利用VMM在多核平台上整合原有单线程应用的多个实例，避免为了利用多核架构要花昂贵的研发周期修改已有代码(见图1)。大多数通信设备的处理可分为数据层、控制层和管理层。每一层有不同的处理要求，如内存反应时间和带宽要求，以及网络I／O要求。通过使用Intel VT和实时VMM，制造商就可以在较少的处理器件上整合这些不同层。这样就降低了设备和运行成本，成本的节省可让设备制造商和他们的客户(服务提供商)具有竞争力。整合的一个例子就是在移动无线业务中确定移动单元当前位置，被称作HLR(Home Location Register)系统。实际上，很多这样的系统是专用的，限定为32位寻址。使用Intel VT，多个HLR就可以配置到单一系统上。VMM考虑了多个HLR的负荷分配，也考虑了大于4 GB的HLR数据库。

1．2 提升系统的可用性
通信系统的一个独特要求就是极高的可靠性。要求通信系统能够处理所有呼叫的99.999％。这相当于每年的停机时间小于5 min，其中还包括所有安排的维修，软件和硬件的升级，以及系统的校正。由于与软件设计相关，现在只有高端通信系统才能提供这个可靠性级别。用Intel VT，通信系统可以提供更大的可用性，而没有传统软件的基础成本。大多数可靠性问题是由通信软件定制特性引起。Intel VT为通信系统所有层面提供了软件故障隔离。通过执行软件活动的和备用的实例激活它，每一个执行软件位于自己的VM之内。如果出现软件故障，备用实例将继续执行并设置为活动状态，直到VMM重新启动故障实例。有了这个能力，软件故障成本，传统上的冗余硬件保护，就被去掉。除了冗余外，提供冗余硬件实现软件在线升级的能力。如图2所示，备用部分既可用于热升级，也可用于容错。用Intel VT，消除了冗余对硬件的需要。现在只需简单的升级，重启动，并指定它为活动实例就完成软件升级。如果新软件出错，仍能求助于以前的软件版本。