www.久久久久|狼友网站av天堂|精品国产无码a片|一级av色欲av|91在线播放视频|亚洲无码主播在线|国产精品草久在线|明星AV网站在线|污污内射久久一区|婷婷综合视频网站

當(dāng)前位置:首頁(yè) > 嵌入式 > 嵌入式分享
[導(dǎo)讀]隨著RISC-V架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心和邊緣計(jì)算領(lǐng)域的快速滲透,其虛擬化支持能力成為關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。平頭哥C910處理器作為首款支持RISC-V虛擬化擴(kuò)展(H-extension)的高性能核心,通過KVM實(shí)現(xiàn)半虛擬化加速后,虛擬機(jī)性能較純軟件模擬提升達(dá)12倍,I/O延遲降低至5μs以內(nèi)。本文深入解析這一技術(shù)突破的實(shí)現(xiàn)路徑。


隨著RISC-V架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心和邊緣計(jì)算領(lǐng)域的快速滲透,其虛擬化支持能力成為關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。平頭哥C910處理器作為首款支持RISC-V虛擬化擴(kuò)展(H-extension)的高性能核心,通過KVM實(shí)現(xiàn)半虛擬化加速后,虛擬機(jī)性能較純軟件模擬提升達(dá)12倍,I/O延遲降低至5μs以內(nèi)。本文深入解析這一技術(shù)突破的實(shí)現(xiàn)路徑。


一、RISC-V虛擬化技術(shù)演進(jìn)

1. 傳統(tǒng)軟件模擬的局限性

在缺乏硬件虛擬化支持的早期RISC-V實(shí)現(xiàn)中,QEMU采用二進(jìn)制翻譯(TCG)模擬指令執(zhí)行,導(dǎo)致:


上下文切換開銷達(dá)20,000周期/次

內(nèi)存虛擬化依賴影子頁(yè)表,吞吐量?jī)H300K IOPS

設(shè)備虛擬化通過用戶態(tài)輪詢實(shí)現(xiàn),延遲波動(dòng)超過1ms

2. H-extension硬件加速特性

C910引入的虛擬化擴(kuò)展包含三大核心機(jī)制:


c

// arch/riscv/include/asm/csr.h 定義的虛擬化CSR

#define CSR_HSTATUS     0x600   // 虛擬機(jī)狀態(tài)寄存器

#define CSR_HEDELEG     0x602   // 異常委托寄存器

#define CSR_HVIP        0x641   // 虛擬中斷 pending 寄存器


// 虛擬機(jī)階段轉(zhuǎn)換指令

static inline void hret(void) {

   asm volatile ("hret" ::: "memory");

}

兩級(jí)地址轉(zhuǎn)換:通過VS-stage頁(yè)表實(shí)現(xiàn)GPA→HPA的直接映射

快速陷阱處理:200余條敏感指令觸發(fā)VS-exit而非陷入宿主機(jī)

輕量級(jí)上下文切換:HS-mode與VS-mode間切換僅需120周期

二、KVM半虛擬化加速實(shí)現(xiàn)

1. 內(nèi)存虛擬化優(yōu)化

c

// virt/riscv/kvm/mmu.c 中的階段轉(zhuǎn)換頁(yè)表遍歷

static int kvm_riscv_gva_to_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, gpa_t *gpa)

{

   struct kvm_mmu_page *sp;

   gpa_t intermediate_gpa;

   

   // 半虛擬化優(yōu)化:通過virtio-mmio通知Guest更新頁(yè)表

   if (vcpu->arch.pv.mmu_notify_required) {

       kvm_riscv_pv_mmu_notify(vcpu);

       vcpu->arch.pv.mmu_notify_required = false;

   }

   

   // 硬件加速的VS-stage地址轉(zhuǎn)換

   sp = kvm_mmu_lookup(vcpu, gva, &intermediate_gpa);

   *gpa = kvm_mmu_gva_to_gpa_walk(sp, intermediate_gpa);

   

   return 0;

}

通過virtio-mmio設(shè)備暴露內(nèi)存映射變更事件,使Guest能主動(dòng)刷新TLB,減少VS-exit次數(shù)達(dá)75%。


2. 中斷注入加速

c

// arch/riscv/kvm/interrupt.c 中的虛擬中斷處理

void kvm_riscv_inject_irq(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned int irq)

{

   unsigned long flags;

   

   // 半虛擬化路徑:通過VCPU的PV queue直接注入

   if (vcpu->arch.pv.enabled && !is_legacy_irq(irq)) {

       spin_lock_irqsave(&vcpu->arch.pv.lock, flags);

       list_add_tail(&irq_to_entry(irq)->list, &vcpu->arch.pv.irq_queue);

       __kvm_riscv_set_vip(vcpu, VIRTIO_MMIO_INT_VIP);

       spin_unlock_irqrestore(&vcpu->arch.pv.lock, flags);

       return;

   }

   

   // 傳統(tǒng)路徑:觸發(fā)VS-exit

   set_bit(irq, &vcpu->arch.irq_pending);

   kvm_riscv_vcpu_set_interrupt(vcpu, true);

}

測(cè)試數(shù)據(jù)顯示,半虛擬化中斷注入延遲從18μs降至800ns,吞吐量提升22倍。


三、C910平臺(tái)性能調(diào)優(yōu)

1. 核間中斷(IPI)優(yōu)化

asm

# 自定義匯編實(shí)現(xiàn)低延遲IPI

.macro SEND_IPI target_cpu

   li a0, \target_cpu

   csrrw a1, CSR_HGEIP, x0    # 讀取全局中斷使能

   li a2, (1 << \target_cpu)

   or a1, a1, a2

   csrw CSR_HGEIP, a1         # 設(shè)置目標(biāo)CPU中斷位

   li a0, 0x100                # 觸發(fā)VS-level IPI

   csrs CSR_HSIP, a0

.endm

通過直接操作H-extension寄存器,將跨核通知延遲從12μs壓縮至800ns。


2. 性能對(duì)比數(shù)據(jù)

在C910開發(fā)板上進(jìn)行的SPECvirt2013測(cè)試顯示:


測(cè)試場(chǎng)景 純軟件模擬 KVM全虛擬化 KVM半虛擬化

Web Server (tps) 1,200 8,500 14,200

Database (qps) 850 6,300 11,800

Java EE (score) 420 3,100 5,900

CPU利用率 98% 82% 65%


特別在存儲(chǔ)密集型負(fù)載中,半虛擬化使4K隨機(jī)寫IOPS從18K提升至120K,達(dá)到原生性能的92%。


四、生產(chǎn)環(huán)境部署建議

固件配置:

在OpenSBI中啟用H_EXTENSION和PV_MMU_NOTIFY特性位

設(shè)置hart_count與物理核心數(shù)匹配

Guest內(nèi)核定制:

c

// Guest內(nèi)核的RISC-V虛擬化配置

CONFIG_KVM_RISCV=y

CONFIG_VIRTIO_MMIO=y

CONFIG_PV_MMU_NOTIFY=y

CONFIG_PV_IRQ_QUEUE=y

調(diào)度優(yōu)化:

為VCPU分配專用物理核心

使用isolcpus內(nèi)核參數(shù)隔離虛擬機(jī)核心

配置taskset綁定VCPU線程到特定NUMA節(jié)點(diǎn)

五、未來(lái)展望

平頭哥已宣布在下一代C920核心中支持:


嵌套虛擬化(Nested Virtualization)

共享內(nèi)存加速的Virtio-FS

硬件輔助的IOMMU保護(hù)

隨著RISC-V生態(tài)的完善,基于KVM的虛擬化方案正在向車載計(jì)算、工業(yè)控制等場(chǎng)景拓展。某新能源汽車廠商已在其域控制器中部署C910虛擬化方案,實(shí)現(xiàn)QNX+Linux雙系統(tǒng)安全共存,啟動(dòng)時(shí)間較傳統(tǒng)方案縮短60%。


該實(shí)踐證明,通過軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì),RISC-V完全能夠滿足高性能虛擬化需求。相關(guān)代碼已貢獻(xiàn)至Linux內(nèi)核主線(v5.19+)和QEMU 7.2版本,開發(fā)者可參考RISC-V KVM官方文檔獲取更多技術(shù)細(xì)節(jié)。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉