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可扩展性

如何通过数据中心虚拟化技术来实现弹性可扩展性?区块链的可扩展性问题如何得到解决

admin admin 发表于2022-08-05 12:59:44 浏览86 评论0

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全虚拟化 VMM 以完整模拟硬件的方式提供全部接口(同时还必须模拟特权指令的执行过程),使得为原始硬件设计的操作系统或其它系统软件完全不做任何修改就可以在虚拟机中运行,因此客户机操作系统不做修改是无法在虚拟机中运行的,如果硬件不提供虚拟化的特殊支持,操作系统级虚拟化是一种在服务器操作系统中使用的轻量级的虚拟化技术,如何通过数据中心虚拟化技术来实现弹性可扩展性数据中心虚拟化技术可以细分为如下:1、全虚拟化(Full Virtualization)全虚拟化是指虚拟机模拟了完整的底层硬件,全虚拟化 VMM 必须完整地模拟该接口执行的全过程,2、超虚拟化(Paravirtualization)这是一种修改 Guest OS 部分访问特权状态的代码以便直接与 VMM 交互的技术。

如何通过数据中心虚拟化技术来实现弹性可扩展性

数据中心虚拟化技术可以细分为如下:

1、全虚拟化(Full Virtualization)全虚拟化是指虚拟机模拟了完整的底层硬件,包括处理器、物理内存、时钟、外设等,使得为原始硬件设计的操作系统或其它系统软件完全不做任何修改就可以在虚拟机中运行。操作系统与真实硬件之间的交互可以看成是通过一个预先规定的硬件接口进行的。全虚拟化 VMM 以完整模拟硬件的方式提供全部接口(同时还必须模拟特权指令的执行过程)。举例而言,x86 体系结构中,对于操作系统切换进程页表的操作,真实硬件通过提供一个特权 CR3 寄存器来实现该接口,操作系统只需执行 “mov pgtable,%%cr3“ 汇编指令即可。全虚拟化 VMM 必须完整地模拟该接口执行的全过程。如果硬件不提供虚拟化的特殊支持,那么这个模拟过程将会十分复杂:一般而言,VMM 必须运行在最高优先级来完全控制主机系统,而 Guest OS 需要降级运行,从而不能执行特权操作。当 Guest OS 执行前面的特权汇编指令时,主机系统产生异常(General Protection Exception),执行控制权重新从 Guest OS 转到 VMM 手中。VMM 事先分配一个变量作为影子 CR3 寄存器给 Guest OS,将 pgtable 代表的客户机物理地址(Guest Physical Address)填入影子 CR3 寄存器,然后 VMM 还需要 pgtable 翻译成主机物理地址(Host Physical Address)并填入物理 CR3 寄存器,最后返回到 Guest OS中。随后 VMM 还将处理复杂的 Guest OS 缺页异常(Page Fault)。比较著名的全虚拟化 VMM 有 Microsoft Virtual PC、VMware Workstation、Sun Virtual Box、Parallels Desktop for Mac 和 QEMU。

2、超虚拟化(Paravirtualization)这是一种修改 Guest OS 部分访问特权状态的代码以便直接与 VMM 交互的技术。在超虚拟化虚拟机中,部分硬件接口以软件的形式提供给客户机操作系统,这可以通过 Hypercall(VMM 提供给 Guest OS 的直接调用,与系统调用类似)的方式来提供。例如,Guest OS 把切换页表的代码修改为调用 Hypercall 来直接完成修改影子 CR3 寄存器和翻译地址的工作。由于不需要产生额外的异常和模拟部分硬件执行流程,超虚拟化可以大幅度提高性能,比较著名的 VMM 有 Denali、Xen。-可扩展性

3、硬件辅助虚拟化(Hardware-Assisted Virtualization)硬件辅助虚拟化是指借助硬件(主要是主机处理器)的支持来实现高效的全虚拟化。例如有了 Intel-VT 技术的支持,Guest OS 和 VMM 的执行环境自动地完全隔离开来,Guest OS 有自己的“全套寄存器”,可以直接运行在最高级别。因此在上面的例子中,Guest OS 能够执行修改页表的汇编指令。Intel-VT 和 AMD-V 是目前 x86 体系结构上可用的两种硬件辅助虚拟化技术。-可扩展性

4、部分虚拟化(Partial Virtualization)VMM 只模拟部分底层硬件,因此客户机操作系统不做修改是无法在虚拟机中运行的,其它程序可能也需要进行修改。在历史上,部分虚拟化是通往全虚拟化道路上的重要里程碑,最早出现在第一代的分时系统 CTSS 和 IBM M44/44X 实验性的分页系统中。-可扩展性

5、操作系统级虚拟化(Operating System Level Virtualization)在传统操作系统中,所有用户的进程本质上是在同一个操作系统的实例中运行,因此内核或应用程序的缺陷可能影响到其它进程。操作系统级虚拟化是一种在服务器操作系统中使用的轻量级的虚拟化技术,内核通过创建多个虚拟的操作系统实例(内核和库)来隔离不同的进程,不同实例中的进程完全不了解对方的存在。-可扩展性

区块链的可扩展性问题如何得到解决

公有链提可扩展性问题

我认为应该先解决不可能三角当中安全,安全,能效和存储,只有这三项解决了,才能更好进行效能提升,应用落地。当然,个别号称百万TPS的是要牺牲其中的一角,况且还没实质性的达到百万,只有解决了不可能三角的问题且能够在移动端运行的才能算上真正意义上的公有链,从而建立一个好的生态-可扩展性

如何提高区块链网络的可扩展性

目前最广为人知的在寻求增强比特币和以太坊扩展性的项目是闪电网络(比特币)、Plasma(以太坊)和 Casper(以太坊)。闪电网络和Plasma都是第二层网络形式的解决方案,允许交易转账在链下发生然后在合适的时间上链清算;而Casper试图通过分片机制在共识层面增加链上可扩展能力。-可扩展性

此外也有很多相对不那么知名的项目计划在以太坊上建立第二层网络(Truebit,Raiden,Counterfactual),还有一个是建立在P2P网络层上,试图支持所有的区块链项目(bloXroute)。这些探索尚处于早期但任然很有希望。-可扩展性

上面提到的这些方案尝试在多个技术栈层面为最大的区块链网络提高扩展性,他们都有最活跃的技术社区和优秀的开发者支持。ETH和BTC社区对加密货币都有强大的信念,同时对现在的网络扩展性天生有巨大的需求。

在处理这些问题方面,他们有几乎最强的技术背景。在我看来,最有可能性的出路是大量各种各样的解决方案最终使比特币和以太坊能在链下和链上都提高扩展性,然后比特币和以太坊最终成为核心网络并且聚集大部分应用在它们之上。-可扩展性