Informe tecnológicoMicroarquitectura Nehalem de Intel®Tecnología de virtualización

Procesador Intel® Xeon®

Una óptima plataforma de hardware para la virtualización de servidoresMejora de la flexibilidad, el rendimiento y el coste total de propiedad de los centros de datos con el procesador Intel® Xeon® serie 5500

La virtualización de servidores está ayudando a las empresas de TI a aumentar radicalmente la productividad de los centros de datos. Le permite consolidar varios sistemas operativos y aplicaciones por servidor físico, reduciendo el tamaño y los costes de su infraestructura de TI y haciendo posible a su vez la implantación de nuevas aplicaciones en tan solo unos minutos.

La virtualización también permite trasladar aplicaciones que se estén ejecutando de un servidor a otro sin interrupción de la actividad para ofrecer una gestión flexible del volumen de trabajo y una alta disponibilidad durante el mantenimiento planificado o los eventos sin planificar. La inversión en soluciones de virtualización constituye una inteligente decisión empresarial: las ventajas en cuanto a la utilización, el ahorro energético, la capacidad de gestión, los niveles de servicio y los modelos de costes pueden ser importantes.

Procesador: Tecnología de virtualización Intel® (Intel® VT-x)

• Intel® VT FlexMigration

• Intel® VT FlexPriority

• Intel® VT Extended Page Tables

Chipset: Tecnología de virtualización Intel® para E/S dirigida (Intel® VT-d)

Red: Tecnología de virtualización Intel® para conectividad (Intel® VT-c)

• Virtual Machine Device Queues (VMDq)

• Virtual Machine Direct Connect (VMDc)

Intel integra medios de hardware para la virtualización

en todos los componentes de servidores básicos para

ayudar a las empresas de TI a consolidar más aplicaciones

y mayores volúmenes de trabajo en cada servidor,

y aumentar la flexibilidad, la fiabilidad y el coste total

de propiedad.

Para aprovechar al máximo la virtualización, es preciso que los servidores estén preparados para afrontar las elevadas y cambiantes demandas de un entorno informático virtualizado y consolidado. Para ayudarle a obtener el máximo beneficio de la virtualización, Intel ha creado una plataforma de servidor físico mejor con exclusivas funciones asistidas por hardware para mejorar los centros de datos virtuales. El procesador Intel® Xeon® serie 5500∆ es el primero de esta nueva generación de plataformas de servidor con un ancho de banda de E/S superior para ofrecer un mayor rendimiento de virtualización además de una migración de máquinas virtuales de múltiples generaciones para aportar una flexibilidad sin precedentes en los entornos virtualizados. La tecnología de virtualización Intel®◊ (Intel® VT) de nueva generación ofrece un rendimiento de virtualización nativo hasta 2,1 veces superior1 y reduce la latencia de virtualización completa hasta en un 40%2 con tecnologías mejoradas mediante hardware integradas en el procesador Intel®, el chipset y el adaptador de red.

“Elegir la plataforma de hardware adecuada para la virtualización de servidores es tan importante como elegir el software de virtualización adecuado.”3

— IDC

Una óptima virtualización a través de una asistencia de hardware completaLos servidores de hace tan sólo unos años estaban diseñados para integrar un único sistema operativo. Para que la virtualización en estos sistemas sea posible, se necesita un software que pueda emular un entorno de hardware completo para cada sistema operativo invitado. Se trata de un proceso con un uso informático intensivo que conlleva una importante sobrecarga de rendimiento. Esto puede reducir los tiempos de respuesta de las aplicaciones, limitar la escalabilidad y generar una complejidad que puede afectar a la fiabilidad y la seguridad. Los entornos de servidores combinados también pueden reducir las ventajas de la virtualización: al añadirse nuevos servidores, la imposibilidad de migrar máquinas virtuales a servidores de diferentes generaciones limita la flexibilidad de los centros de datos.

La tecnología de virtualización Intel (Intel VT) trata estos retos desde la fase de silicio, ofreciendo medios completos de hardware que ofrecen un rendimiento del software de virtualización hasta 2,1 veces superior, mejoran los tiempos de respuesta de las aplicaciones y proporcionan una mayor fiabilidad, seguridad y flexibilidad. Estos medios de hardware integrados aceleran los procesos fundamentales de virtualización en

toda la plataforma para reducir los tiempos de espera y evitar posibles cuellos de botella. También reducen las demandas generadas en cuanto al software de virtualización, por lo que se ofrecen más ciclos de procesador para la ejecución de aplicaciones empresariales, y permiten la migración de máquinas virtuales a servidores basados en procesadores Intel® de múltiples generaciones. Como resultado de ello, se pueden consolidar más aplicaciones y mayores volúmenes de trabajo por servidor para obtener una mayor rentabilidad de la inversión en servidores y software.

Intel trabaja con VMware, Microsoft, Citrix, Parallels y muchos otros proveedores de software de virtualización para garantizar que las tecnologías de virtualización de Intel se incluyan ampliamente en las soluciones actuales y futuras, de forma que ofrezcan grandes ventajas y sean al mismo tiempo completamente transparentes para las empresas de TI y los usuarios finales. La funcionalidad de sus soluciones de virtualización no cambia. Sus servidores virtuales tienen simplemente una mayor capacidad de respuesta y son más escalables y fiables.

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El procesador: Intel® VT-x El chipset: Intel® VT-dMayor asistencia de virtualización en procesadores Intel®

Mejor asistencia de virtualización en chipsets Intel®Debido a que cada vez se consolidan más SO invitados por servidor, el movimiento de datos dentro y fuera del sistema (tráfico de E/S) aumenta y pasa a ser más complejo. Sin asistencia de hardware, el VMM interviene directamente en cada transacción de E/S. Con ello, no sólo se ralentiza el movimiento de los datos, sino que también aumenta la carga en los procesadores de servidor debido a la mayor actividad del VMM. Es como si cada uno de los compradores de un abarrotado centro comercial tuviera que entrar y salir del centro por una sola puerta y obtener información sólo del encargado del centro.

Esto no sólo ralentizaría a los clientes, sino que además evitaría que el encargado atendiera otros asuntos urgentes.

Intel VT-d acelera el movimiento de los datos y elimina gran parte de la sobrecarga de rendimiento reduciendo la necesidad de la intervención del VMM en la gestión del tráfico de E/S. Lo lleva a cabo permitiendo que el VMM asigne de forma segura dispositivos de E/S específicos a SO invitados específicos. Cada dispositivo dispone de un área dedicada en la memoria del sistema a la que se puede acceder únicamente con el dispositivo y su SO invitado asignado.

Una vez realizadas las asignaciones iniciales, los datos pueden transferirse directamente entre un SO invitado y sus dispositivos asignados. El tráfico de E/S fluye más rápidamente y la menor actividad del VMM reduce la carga de los procesadores de servidor. La seguridad y la disponibilidad también aumentan, puesto que a los datos de E/S destinados a un dispositivo específico o SO invitado no se puede acceder con ningún otro hardware o componente de software invitado.

Intel VT-x ayuda a mejorar la flexibilidad y solidez fundamentales de las soluciones de virtualización basadas en software. Reduce las intervenciones de los VMM al eliminar la necesidad de que éstos escuchen, retengan y ejecuten determinadas instrucciones en nombre del sistema operativo invitado, tal y como se requiere en la virtualización sólo de software. También ofrece asistencia de hardware para transferir el control de plataformas entre los VMM y los sistemas operativos invitados, de forma que cuando se necesita una intervención del VMM, las entregas son más rápidas, fiables y seguras.

Además, Intel VT-x ofrece funciones de migración de máquinas virtuales que protegen su inversión en TI y aumentan la flexibilidad para la recuperación de fallos, el equilibrio de cargas, la recuperación ante desastres y el mantenimiento:

• Intel® VT FlexPriority. Cuando un procesador está realizando una tarea, a menudo recibe solicitudes o “interrupciones” de otros dispositivos o aplicaciones que requieren atención. Para reducir al mínimo el impacto en el rendimiento, un registro especial del procesador (el registro de prioridad de tareas APIC o TPR) supervisa la prioridad de las tareas, de tal forma que sólo aquellas interrupciones que tienen una prioridad más alta que la tarea actual reciben atención inmediata. Intel FlexPriority crea una copia virtual del TPR5 que puede ser leída y, en algunos casos, modificada por los sistemas operativos invitados sin la intervención del VMM. Esto puede suponer un importante aumento del rendimiento para los sistemas operativos de 32 bits que utilicen con frecuencia el TPR.6 (Por ejemplo, puede mejorar el rendimiento hasta en un 35% para las aplicaciones que se ejecuten en Windows Server* 2000.6)

• Intel® VT FlexMigration. Una de las ventajas clave que ofrece la virtualización es la posibilidad de migrar las aplicaciones que se están ejecutando de un servidor físico a otro sin interrupciones. Intel VT FlexMigration está diseñado para poder realizar migraciones sin problemas entre los servidores basados en procesador Intel actuales y futuros, aunque los sistemas más nuevos incluyan instrucciones mejoradas. Con esta tecnología, los hipervisores podrán establecer un conjunto coherente de instrucciones entre todos los servidores del grupo de migración, para poder migrar las cargas de trabajo sin ningún problema. El resultado será un conjunto de recursos de servidor más flexible y unificado que funcionará perfectamente en varias generaciones de hardware.7

La red: Intel® VT-cMejor asistencia de virtualización en dispositivos de E/S Intel®

A medida que las empresas implantan cada vez más aplicaciones en entornos virtualizados y aprovechan la migración dinámica para ahorrar energía y aumentar la disponibilidad, la demanda de E/S virtualizadas aumenta considerablemente. Intel VT-c optimiza la red para la virtualización al integrar numerosos medios de hardware en los dispositivos de E/S que se utilizan para conectar los servidores a la red del centro de datos, la infraestructura de almacenamiento y otros dispositivos externos.

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Básicamente, estas tecnologías funcionan de un modo muy similar a una oficina de correos, que clasifica una enorme variedad de cartas, paquetes y sobres que llegan y los entrega a sus destinatarios respectivos. Al realizar estas funciones en silicio de red dedicada, Intel VT-c acelera la entrega y reduce la carga del VMM y los procesadores de servidor.

Intel VT-c incluye dos tecnologías clave, que actualmente son compatibles con todos los adaptadores de servidor Intel® 10 Gigabit y con algunos adaptadores de servidor Intel® Gigabit.

• Aumente al máximo el rendimiento de E/S con Virtual Machine Device Queues (VMDq): En un entorno tradicional de virtualización de servidores, el VMM debe clasificar y entregar cada paquete de datos individual a su máquina virtual asignada. Esto puede consumir numerosos ciclos de procesador. Con VMDq, esta función de clasificación se lleva a cabo con hardware dedicado en adaptadores de servidor Intel. Lo único que debe hacer el VMM es dirigir los grupos de paquetes ya clasificados a los SO invitados correspondientes. La latencia de E/S se reduce y el procesador tiene más ciclos disponibles para las aplicaciones empresariales. Intel VT-c puede multiplicar por dos el rendimiento de E/S y

alcanzar una productividad casi nativa para las aplicaciones virtualizadas, de tal forma que se pueda consolidar un mayor número de aplicaciones por servidor con menos cuellos de botella de E/S.8

• Mejore el rendimiento de virtualización con Virtual Machine Direct Connect (VMDc): Virtual Machine Direct Connect (VMDc) permite a las máquinas virtuales acceder al hardware de E/S de red directamente, a través del estándar de virtualización de E/S de una raíz PCI-SIG (SR-IOV), lo que contribuye a mejorar en gran medida el rendimiento virtualizado. Como se explica en la sección anterior, Intel VT-d permite un canal de comunicación directa entre un SO invitado y un puerto de E/S del dispositivo. SR-IOV lo amplía al permitir varios canales de comunicación directa para cada puerto de E/S del dispositivo. Por ejemplo, a cada uno de los diez SO invitados se le podría asignar un enlace protegido y dedicado de 1 GB/s a la red corporativa a través de un único puerto del adaptador de servidor Intel® 10 Gigabit. Estos enlaces de comunicación directa omiten el conmutador del VMM para obtener un rendimiento de E/S más rápido con menos carga en los procesadores de servidor.

Una mejor plataforma para la virtualizaciónEl procesador Intel Xeon serie 5500 constituye una plataforma física mejor para la virtualización, con exclusivas funciones asistidas por hardware para mejorar el centro de datos virtual y ayudar a dominar la proliferación de servidores. El procesador Intel Xeon serie 5500, basado en la microarquitectura Nehalem de Intel®, denominada con el código “Nehalem”, amplía las ventajas de la virtualización con innovaciones que potencian el rendimiento, mejoran las E/S, y permiten combinar servidores de diferentes generaciones en el mismo grupo de servidores virtualizados, mejorando así la recuperación de fallos de las máquinas virtuales, el equilibrio de cargas y las capacidades de recuperación ante desastres.

Estas tecnologías están totalmente integradas y probadas y son ampliamente compatibles con las principales soluciones de software de virtualización. Ofrecen a las empresas de TI una base probada líder en el sector para optimizar el valor de sus inversiones en servidores y virtualización.

Para obtener la información más actualizada sobre la tecnología de virtualización Intel, visite el sitio web de Intel en: www.intel.com/technology/virtualization/server

Para obtener información detallada sobre Intel VT-c y VT-d, visite: www.intel.com/go/vtc

Los números de procesador Intel no son una medida del rendimiento. Los números de procesador diferencian funciones dentro de cada gama de procesadores, no en las diferentes secuencias de procesadores. Visite www.intel.com/products/processor_number para obtener más detalles.◊ La tecnología de virtualización Intel® necesita un sistema informático equipado con un procesador Intel®, una BIOS, un monitor de máquina virtual (VMM) y, en algunos casos, determinado software de plataforma activado para la misma

La funcionalidad, el rendimiento u otros beneficios variarán en función de las configuraciones de hardware y de software y pueden requerir la actualización de la BIOS. Es posible que determinadas aplicaciones de software no sean compatibles con todos los sistemas operativos. Solicite más información a su proveedor de aplicaciones.

1 Resultados del análisis de rendimiento de VMmark. Datos de Xeon X5470 basados en los resultados publicados. Medición interna de Intel de Xeon X5570. (Febrero de 2009): Plataforma de servidor HP Proliant ML370 G5 con procesadores Intel Xeon X5470 3,33 GHz, 2 cachés L2 de 6 MB, FSB a 1.333 MHz, 48 GB de memoria, VMware ESX V3.5.0 Update 3 publicado a 9,15 en 7 paneles vs procesador Intel® Xeon® X5570, 2,93 GHz, 8 MB de caché L3, QPI de 6,4, 72 GB de memoria (18 DDR3-800 de 4 GB), VMware ESX Build 140815. Rendimiento medido a 19,51 en 13 paneles.

2 Fuente: Mediciones internas de Intel. Procesador Intel® Xeon® serie 5500 (Nehalem) vs. procesador Intel® Xeon® serie 5400.3 Fuente: Choosing the Right Hardware for Server Virtualization (Elección del hardware adecuado para la virtualización de servidores); documentación técnica de IDC patrocinada por Intel, Doc nº 211622, abril de 2008.

http://www.intel.com/business/technologies/IDCchoosingvirthardware.pdf4 Resultados del análisis de rendimiento de VMmark. Datos de Xeon X5470 basados en los resultados publicados. Medición interna de Intel de Xeon X5570. (Febrero de 2009): Plataforma de servidor HP Proliant ML370 G5 con

procesadores Intel Xeon X5470 3,33 GHz, 2 cachés L2 de 6 MB, FSB a 1.333 MHz, 48 GB de memoria, VMware ESX V3.5.0 Update 3 publicado a 9,15 en 7 paneles vs procesador Intel® Xeon® X5570, 2,93 GHz, 8 MB de caché L3, QPI de 6,4, 72 GB de memoria (18 DDR3-800 de 4 GB), VMware ESX Build 140815. Rendimiento medido a 19,51 en 13 paneles.

5 Intel® VT-x es compatible con las soluciones basadas en procesador Intel® Xeon® de 32 y 64 bits (Intel® 64 e IA-32).6 Las pruebas de Intel demuestran un aumento de rendimiento del 35% para Windows Server* 2000 y 2003 SP1 cuando se utilizan como sistemas operativos invitados.7 Intel® VT FlexMigration admite la migración dinámica de máquinas virtuales a todos los servidores basados en la microarquitectura Intel® Core™ y los servidores basados en la nueva microarquitectura de Intel (denominada con el código

“Nehalem”). Está incluido en el nuevo procesador Intel® Xeon® serie 5500 y ofrece compatibilidad con versiones anteriores para la migración de máquinas virtuales en los productos actuales de microarquitectura Intel® Core™ de doble núcleo, así como compatibilidad con versiones futuras para los procesadores de varios núcleos. Póngase en contacto con su proveedor de VMM para informarse sobre los requisitos de compatibilidad.

8 Resultados basados en las pruebas internas realizadas por Intel y VMware. Para obtener más información, consulte Intelligent Queueing Technologies for Virtualization, An Intel-VMware perspective: Rendimiento mejorado en servidores virtualizados. http://download.intel.com/network/connectivity/products/whitepapers/Intel-VMware_VMDq_wp_May08.pdf

Las pruebas y los niveles de rendimiento se miden con sistemas y componentes informáticos concretos y reflejan el rendimiento aproximado de los productos de Intel evaluados con esas pruebas. Cualquier diferencia en la configuración y en el diseño del hardware o del software del sistema puede afectar al rendimiento real. Los compradores deberían consultar otras fuentes de información para evaluar el rendimiento de los sistemas o componentes que se estén planteando adquirir. Para obtener más información sobre las pruebas de rendimiento y sobre el rendimiento de los productos Intel, visite http://www.intel.com/performance/resources/ o llame al número (EE.UU.) 1-800-628-8686 ó 1-916-356-3104.

El rendimiento relativo se calcula asignando un valor de referencia de 1.0 a un resultado del análisis de rendimiento y, a continuación, dividiendo el resultado real del análisis para la plataforma de referencia entre cada uno de los resultados de los análisis específicos de cada una de las demás plataformas y asignándoles un número de rendimiento relativo correspondiente a las mejoras de rendimiento observadas.

Los productos Intel no están diseñados para ser utilizados en aplicaciones médicas, de emergencia, de mantenimiento de constantes vitales, de sistemas de seguridad o de instalaciones nucleares. Todos los productos y fechas especificados se facilitan exclusivamente con fines de planificación y están sujetos a modificaciones sin previo aviso.

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