英特

尔开

源行

动解决方案简介

点燃创新圣火

作为开源社区的成员之一，英特尔为 KVM、Xen 和

OpenStack 等众多开源虚拟化和云项目做出大量贡献，

帮助交付了大量一流的、价格实惠的解决方案来满足

最苛刻的数据中心要求。

对于所有虚拟化环境，英特尔都致力于实现世界一

流的性能、可伸缩性、安全性和节能性。无论是

硬件工程设计，还是参与软件行业，英特尔

一直恪守这个承诺。

提高基础架构的价值

开源虚拟化解决方案使企业能够提高利用

率、可用性和敏捷性，并且以更低成本实

现更高的灵活性。

●更高的系统利用率。服务器整合和基于

实时迁移的负载平衡可以将服务器的性

能发挥到极致。

●高可用性。在不中断运行的情况下将虚

拟机从发生故障的主机中自动迁移出

来，可以减少计划外的宕机时间并提供

高效的灾难恢复。

●更高的敏捷性。虚拟机可以按需进行配

置，与部署物理服务器需要的几星期相

比，这可以提高 IT 部门对不断变化的

业务需求的响应性。

推动开源虚拟化解决方案的发展

很多 IT 组织面临着越来越沉重的降低资本开支

和运营支出的压力，他们开始采用虚拟化模式，通过在物

理主机上增加虚拟机（VM）的方式，将传统服务器整合到

更少的物理主机上。近十年来，x86 服务器上的虚拟化在

企业计算中一直占据重要的地位，它帮助公司从基础架构

中获取更大价值，并提高公司的敏捷性。通过数据中心的

虚拟化，企业可以提高系统利用率，实现高可用性和更高

的敏捷性。

虽然当今很多虚拟化数据中心采用专有解决方案，但 IT 组

织正在转向基于开源的解决方案来支持他们的运营。这些开

放的、基于标准的解决方案同样能够帮助企业实现传统虚拟

化的目标：提高利用率、实现高可用性和更高的敏捷性，同

时还能够获得不受厂商限制的自由和灵活性，从而保护企业

投资不会在未来过时，另外成本节约也相当可观。

为了推动开放、基于标准的虚拟化解决方案的创新，并帮

助企业以更低成本实现云的优势，英特尔始终确保所有由

英特尔® 架构支持的虚拟化环境都能够交付卓越的性能、可

伸缩性、安全性和节能性。无论是硬件工程设计，还是参

与软件行业，英特尔一直恪守这个承诺。

在参与开源虚拟化和云计算生态系统的过程中，英特尔始

终兼顾上游与下游的工作。英特尔在上游的贡献包括为

Linux*、KVM、Xen* 和 OpenStack* 等开源项目贡献代码、

投资和专业知识。下游工作则包括与行业领先的合作伙伴

（例如 Canonical、Citrix、Red Hat SUSE 等等）进行协作。

这些工作都可以帮助企业部署开源虚拟化和云解决方案，

以便满足企业最苛刻的数据中心要求。

此外，英特尔还通过参与开放数据中心联盟和开放虚拟化

联盟等开源组织来推动开放标准的发展，通过学术研究促

进技术创新，并且提供了广泛的专业知识、工具和资源来

帮助企业以最短的路径实现虚拟化数据中心和最终的云解

决方案。

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2

Xen：作为基础广泛部署于虚拟化

数据中心

Xen 最初是剑桥大学的一个研究项目，后于 2003 年

由 XenSource 公司正式公开发布。思杰公司一直在

为 Xen 开源项目、其免费发行版和付费的企业版本

提供支持，并于 2007 年收购了 XenSource 公司。

Xen 是一种“Type 1”型或裸机管理程序，它直接

运行在物理主机服务器上，直接控制硬件资源并为

客户操作系统管理这些资源。英特尔一直以来都是

Xen 项目的积极参与者，在英特尔® 平台中为所有面

向虚拟化的硬件特性提供了代码贡献和工程支持。

自 Xen 项目于 2003 年首次发布以来，英特尔作为

其创始者之一和主要的贡献者，履行了对 Xen 的一

贯的、长期的承诺。

KVM：基于 Linux 内核的管理

程序

十余年来，Linux 一直是健壮企业操作系统的上佳之

选，它甚至能够满足最苛刻的任务关键型工作负载

的要求。二十余年来，英特尔一直在帮助增强 Linux

内核的性能、可伸缩性、安全性和节能性。现在，

英特尔已成为领先的贡献者之一。

基于内核的虚拟机（KVM）管理程序按其特点划分

属于“Type 2”型管理程序，它在 Linux 内核中运

行，Linux 内核则直接在主机服务器上运行。自从

2007 年 Linux 2.6.20 发布以来，KVM 就已经被构

建到 Linux 内核中。因此，KVM 直接继承了内核本

身的所有性能、可伸缩性和安全性，而且同时支持

Microsoft Windows* 和 Linux 工作负载。

基于英特尔® 至强® 处理器的平台为客户提供了利用这

些优势的途径，同时英特尔继续贡献代码，且所提供

的代码完全支持 KVM 管理程序中基于新硬件的技术。

近观

开源虚拟化管理程序作为开源虚拟化社区的资深成员，英特尔始终积极地开发和支持 KVM 和 Xen 这两个管理程序。通过上游的代码

贡献，英特尔帮助确保其在性能、安全性和节能性方面的最新技术进步体现在这两个管理程序中。这些贡献进

而通过整个开源生态系统的解决方案提供商向用户提供，从而加速开源虚拟化解决方案的采用，客户可以从更

多健壮的开源解决方案中进行选择，来虚拟化他们的数据中心，并构建公有云和私有云。

Xen 为亚马逊网络服务系统所做的增强

思杰为优化 Xen 技术和运行在亚马逊网络服务系统

（AWS）上的 Windows 应用程序提供了工程设计支

持。这项工作将提高运行在 AWS 上的 Windows 工作

负载的互操作性和性能，有助于支持企业级的部署。

思杰与亚马逊之间的长期合作还将简化 Windows 工

作负载从数据中心向亚马逊弹性计算云（Amazon

Elastic Compute Cloud，EC2）的迁移过程。

除了促进可伸缩的、弹性的、即付即用的计算模式之

外，这两家公司的合作还有助于支持企业使用的高级

云使用模式，例如灾难恢复和“软件即服务”，同时

满足下一代的安全性和管理合规性的要求。

KVM 为 Google 的“基础架构即服务”

（IaaS）产品提供支持

Google 计算引擎（GCE）是一个可以大规模扩展的

IaaS 环境，它允许客户运行跨成千上万个处理器核心

的大型应用程序。利用 KVM，在 Ubuntu* 12.04 或

CentOS* 6.2 上运行的基于 Linux 的虚拟机可以在 GCE

上运行，而且这个环境还可以提供存储、网络和管理

功能，从而为企业工作负载创造更大的总体价值。

GCE 产品允许客户在运行应用程序的时候按需要增

加核心。GCE 主要用于虚拟机个数在 100 或以上的

规模，并且明确设计为与其他 Google 服务（例如

Google 应用引擎）进行集成，最适合用于处理器密集

型（而非 I/O 密集型）的工作负载。有关更多信息，

请参见《计算机世界》的文章“Google 发布 IaaS 计

算引擎”1。

3

英特尔 ® 技术聚焦

英特尔通过将高级技术引入到行业标准的平台中并在所有主流开源操作系统和管理程序（包括 Xen 和

KVM）中支持 CPU 和平台级特性，帮助构建开源虚拟化生态系统。这些优势既包括专用于虚拟化的技术，

例如英特尔® 虚拟化技术（英特尔® VT），也包括那些不是专用于虚拟化但在虚拟化环境中提供了明显增

益的技术，例如英特尔® 智能电源节点管理器和英特尔® 可信执行技术（英特尔® TXT）。

用于加速虚拟化的技术套件

英特尔在开源生态系统中的虚拟化工作，包括 Linux 内

核、KVM 和 Xen 项目，为那些可以加速虚拟化的基于

硬件的平台特性提供了软件支持。这些特性中有很多被

统称为英特尔 VT，它们通过减少客户操作系统与硬件

之间基于软件的转换开销，可以帮助提高性能，并且还

为提高能效及安全性提供了辅助功能。

英特尔 VT 的核心功能是扩展了处理器平台为各种类型

的软件提供的权限级别的范围。常见的（非虚拟化）模

式包括四个权限级别，分别是 Ring 0~Ring 3，其中 0

是访问硬件的最高级别（授权给操作系统），3 为最低

级别（授权给应用程序软件）。

虚拟化环境给这种模式造成了压力，因为管理程序和多个

客户操作系统（在使用 Type 2 型管理程序的情况下，还

包括主机操作系统）必须全部在 Ring 0 级别运行。这就需

要计算密集型的、基于软件的转换避免在资源上发生冲突。

英特尔 VT 为管理程序增加了另一个使用处理器硬件的权

限级别，允许客户操作系统在本机上以 Ring 0 级别运行，

这避免了基于软件的转换导致的性能损失。英特尔 VT 还

提高了虚拟机之间的逻辑隔离，有助于增强安全性。

扩展页表（EPT）

客户操作系统不会直接访问主机上的物理内存单元，而

是使用虚拟内存单元，管理程序使用页表将虚拟内存单

元映射到底层的物理内存单元。由于为每个虚拟机维护

单独的页表可能会耗费大量资源，因此英特尔 VT 提供

了 EPT 来加速这个内存虚拟化过程。英特尔为 Xen 和

KVM 提供了代码来支持 EPT，并与主流的 Linux 提供商

（例如 Oracle、Red Hat 和 SUSE）合作，来优化 EPT 支

持以提供最佳性能。

英特尔® 虚拟化技术 FlexMigration（英特尔® VT FlexMigration）

在虚拟化的计算池中实时迁移虚拟机可以实现负载平衡

和自动故障转移等功能，英特尔 VT FlexMigration 支持

在异构服务器平台之间进行这样的迁移，甚至支持在具

有不同指令集架构的异构服务器平台之间进行迁移。由

于大多数的环境是由很多代服务器硬件构成的，因此要

支持全部的虚拟化使用模式，这项特性是必不可少的，

同时它还能够保护客户在服务器硬件中的现有投资。

英特尔® VT for Directed I/O（英特尔® VT-d）

为了让管理程序给特定的虚拟机分配特定的 I/O 资源，

英特尔 VT-d 在芯片上集成了控制功能，允许虚拟化软件

控制 I/O 设备如何处理直接内存访问（DMA）的重映射。

这项功能允许客户操作系统对 I/O 资源进行直接的、独

占式的访问，而无需管理程序模拟设备驱动程序。英特

尔 VT-d 遵守 PCI-SIG 标准，可确保与广泛的生态系统（包

括各种开源解决方案产品）的兼容性。

英特尔® VT for Connectivity（英特尔® VT-c）

为了避免性能瓶颈，英特尔 VT-c 可以智能地将 I/O 处理

从处理器卸载到网络硬件上，从而释放处理器资源用于

其他工作，并提高虚拟化工作负载的性能。英特尔 VT-c

通过虚拟机设备队列（VMDq）技术提供了硬件辅助的共

享，VMDq 可以通过与虚拟化软件中内置的管理技术完

全兼容的管理程序来使用基于软件的网络路径。英特尔

VT-c 中还包含另一项技术：Single-Root I/O Virtualization

（SR-IOV），这是一项基于标准的技术，可以将 I/O 流

量管理完全卸载到硬件上。虽然 SR-IOV 不支持虚拟化软

件的某些有价值的管理功能，但单凭其将 I/O 流量管理

完全卸载到硬件上这一点，就能够实现那些严格要求低

延迟高吞吐量的工作负载的虚拟化，而这可能是通过其

他方法无法实现的。

芯片组英特尔® VT for Directed I/O 提供了硬件辅助以减少 VMM 管理 I/O 流量的工作，从而提高性能

连通性英特尔® VT for Connectivity 是一组技术和标准的集合，它被整合到广泛的硬件辅助的 I/O 设备中（这些设备用于连接服务器和数据中心网络），以优化数据吞吐量

处理器英特尔® VT x 是一组硬件辅助的虚拟化特性集，它被植入英特尔® 至强® 处理器，以提高基于软件的虚拟化解决方案的灵活度和稳定性。

英特尔 ® 虚拟化技术（英特尔 ® VT）用于增强虚拟化的硬件辅助的功能组合

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提高虚拟化数据中心的效率

IT 效率对于任何数据中心都是至关重要的，虚拟化环境也不例外。为了优化和管理电

源和散热资源，英特尔智能电源节点管理器可以增强报告功能以及客户对服务器能耗

的控制。它可以报告系统级、处理器级和内存子系统级的电源使用情况，并通过网络

策略为 IT 组织提供对电源使用的精细控制。这些功能可以帮助客户提高能效，以降

低运营成本。

保护虚拟化环境的安全 安全性是 IT 经理最关心的问题之一。英特尔通过多种平台技术来确保安全性，这些

技术包括英特尔® 可信执行技术（英特尔® TXT）、远程证明以及一些本机硬件特性，

例如英特尔® 高级加密标准新指令（英特尔® AES-NI）。通过比较服务器当前启动环境

与预设置基线的关键元素，英特尔 TXT 可以识别系统是否经过任何未授权的更改，

例如被入侵者或恶意软件更改。如果通过比较证实启动平台未被更改，则英特尔 TXT

就会证明这是一个可信的环境，并发出凭证（应用程序必须有凭证才能启动）。用户

可以使用该功能来增强复杂虚拟化环境（包括公有云和私有云）的安全性。

远程证明为本地或远程用户和系统提供了共享启动环境凭证的机制，支持在不同的环

境之间报告平台可信性。

英特尔 AES-NI 为加密提供了硬件加速支持，这有助于增强安全性，并避免有关的性

能损失。

由于管理程序必须支持这些功能，英特尔在这方面做出大量贡献，并在 KVM 和 Xen

等开源项目中构建了这些支持。

英特尔还与生态系统的其他成员进行协作，使得这些技术可以通过 OpenStack 项目提

供。这些开源贡献帮助企业实现数据中心的虚拟化，并超越虚拟化，实现云解决方案。

BIOS（SCI 处理程序或 ASL 代码）

改变 P/T 状态

改变可用P/T- 状态的数量

智能的平台管理界面 策略

设定电源预算

英特尔提供的价值

提供了一个开放的远程证

明堆栈来访问可信的远程

虚拟机管理器

控制台

应用程序

应用程序

应用程序

应用程序

应用程序

应用程序

操作系统

操作系统

操作系统

操作系统

操作系统

操作系统

管理程序

管理程序

管理程序

HW/TXT

HW/TXT

HW

英特尔提供的价值

自Xe n 3 . 2起，Xe n增加了

Tboot/英特尔® 可信执行技

术（TXT）支持，自2.6.33

版本起，Linux/KVM增加了

Tboot支持

电源消耗

改变能耗

控制台管理器

可测量的 PSU（BMC 轮询）

证明服务

远程证明

是否信任？

节点管理器

BMC

collaborate5

用于任务关键型虚拟化的 RAS 特性

除了通过 Linux、KVM 和 Xen 开源项目来提供英特尔的

基于最新硬件的虚拟化技术之外，英特尔还努力确保无

论选择哪种操作系统和管理程序，英特尔至强处理器的

任务关键型可靠性、可用性和可服务性（RAS）特性都

能够使虚拟化环境受益。英特尔与生态系统的协作提供

了任务关键型支持和自我修复功能，可以在组件出现故

障时保证运行不中断。这些功能有助于保持任务关键型

虚拟化的数据完整性和可用性。

在下游，英特尔通过与领先的伙伴进行合作，帮助在商业生态系统中推动开源创新。这项工作可以帮助确

保开源代码为企业应用做好准备，并验证各种软件组件在英特尔 ® 服务器平台上的互操作性，优化性能和

可伸缩性，确保稳定性并增强安全性。这些工作可确保 KVM 和 Xen 中的所有开源创新能够为客户提供最

大化的收益。

Canonical 与英特尔紧密协作（这种协作甚至在芯片选择的早期就开始了），以

实现高性能并与公司每一代硬件和软件构建模块进行流畅的协作。这种协作创

新也扩展到了 Ubuntu Cloud（这是一个 OpenStack 的“基础架构即服务”平台），通过这种协作创新可以

提高 Ubuntu Cloud 的可伸缩性，优化其在英特尔架构上的性能，同时也提供了一个基于该解决方案的参

考架构。这些创新为企业提供了利用开源功能大幅降低成本并提高收益的可靠途径。

思杰与英特尔的合作已有几十年的历史，随着思杰收购 XenSource（Xen 的商业运

营公司），这种合作得到进一步加强。两家公司通过诸如“cloud-on-boarding”等

解决方案的协作创新继续快速地推进下一代的虚拟化和云的发展。“cloud-on-boarding”技术可以快速且

经济高效地将企业工作负载扩展到云，从而按需增加新的容量和功能。

英特尔和红帽在 Red Hat Enterprise Virtualization 方面进行了长期的工程设计合作，

这些合作基于英特尔为 KVM 所做贡献，双方的合作提高了性能、可伸缩性、稳定

性和安全性。两家公司在各个层面上进行了深度合作，验证并优化了 Red Hat Enterprise Linux 和 Red Hat

Enterprise Virtualization 在多代英特尔处理器上的运行。

二十年来，英特尔与 SUSE Linux Enterprise 的制造商进行了广泛的协作，以确保双方的技

术构建模块交付最佳的性能、可伸缩性、稳定性和安全性。SUSE Linux Enterprise 的内置

虚拟化功能通过为 Xen 和 KVM 提供的商业支持提高了服务器利用率，并降低了数据中心的开销。这些技

术提供了出色的灵活性，帮助企业快速部署虚拟化和云解决方案。

要了解英特尔与各家软件提供商之间广泛深入协作的更多信息，请访问：

www.intel.com/opernsource/ecosystem。

为了支持各种软件环境和程序能够在英

特尔® 处理器和平台上达到最佳运行状

态，英特尔凭借广博的平台硬件知识实

现卓越的核心能力。英特尔至强处理器极大地扩展了软件

虚拟化的应用，使虚拟化的获益远远超越了整合所提供的

好处，提高了数据中心的灵活性、安全性、生产效率同时

降低了整体拥有成本。英特尔架构采用了英特尔的独有技

术，例如英特尔® 虚拟化技术和英特尔® 可信执行技术，

旨在克服诸如网络延迟、基础架构安全性和能效低下等关

键挑战，使得公司能够从虚拟化投资中获取最大价值。此

外，基于英特尔至强处理器的服务器为虚拟化提供了一个

无与伦比的硬件平台，可以在各种服务器配置中提供行业

领先的性能和节能性。

英特尔® 至强® 处理器

将虚拟化的好处扩展到整个网络

促进开源虚拟化生态系统的发展

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培育开放的、基于标准的创新

英特尔参与了多个行业联盟、协会和标准组织，帮助

增强整个生态系统中基于标准的互操作性。

英特尔作为一家技术顾问参与开放数

据中心联盟，帮助其定义有关云计算

和下一代数据中心的最重要需求和使

用模式，其重点目标是开放、互操作的解决方案。

（www.opendatacenteralliance.org）

为了帮助提高人们对于 KVM 作为

企业级管理程序的认识和理解，

英特尔作为管理成员加入开放虚

拟化联盟，这是一个由虚拟化和云提供商组成的联盟。

这家组织的最重要目标是推动 KVM 生态系统的发展，

开发最佳实践，以及帮助确保互操作性。

（www.openvirtualizationalliance.org）

oVirt 是一个由开发人员组成的社区，主

要在 KVM 和 Xen 虚拟化管理方面进行协

作，英特尔是该社区的发起者和理事会常任成员之一，

该社区有一个开放的治理模型，各家厂商可以重用该

模型来开发核心基础架构组件产品。

（www.ovirt.org）

与英特尔的合作，在开发 Red Hat Enterprise Virtualization 中

的 KVM 技术时，对我们至关重要。英特尔提供了设计和测试帮助，我们与 OEM 合作

伙伴协作，OEM 合作伙伴又与最终用户进行了紧密合作。这是我们共同开发的另一

个核心构建模块，它非常有价值。—— Michael Evans, 红帽公司业务开发部副总裁

将虚拟化扩展到云

云计算在虚拟化的基础上交付一个可以按需扩展计

算和存储资源的动态基础架构，英特尔致力于通过

其“互通的、自动化的和客户端感知的解决方案”

愿景来实现云计算的快速发展。通过 OpenStack 等

协作式开源项目，以及开放数据中心联盟、英特尔®

Cloud Builders 计划、学术研究以及行业研究中心，

英特尔为推进这个愿景并帮助企业利用该模型贡献

了时间、精力、专业知识并提供了财务支持。

作为真正的开源项目，OpenStack 促进了云标准，

帮助创建了一个大型的生态系统，以避免高额成本

和技术垄断，从而帮助确保开源云部署的未来健康

发展。

英特尔通过公开英特尔智能电源节点管理器、英特

尔 TXT 和远程验证技术，为 OpenStack 项目做出了

卓越贡献，以帮助提高云环境的能效和安全性。此

外，英特尔还对 OpenStack Scheduler 进行了增强，

使其能够分析平台的特征并基于所有硬件特征确定

启动虚拟机的最佳服务器，从而帮助确保有效的工

作负载分布。

为了建立一个可以广泛采用的模型，英特尔是率先

采用 OpenStack 并将其纳入私有云部署中的组织之

一。英特尔致力于通过参考架构来分享深层知识和

最佳实践，推动云标准的发展，并通过协作将云计

算的好处带给企业。英特尔做出了大量贡献，通过

将英特尔® 架构特性引入到 OpenStack 项目中增强了

云的安全性、节能性和服务器管理。

要了解有关英特尔如何帮助推动开放云解决方案发

展的更多信息，请参见“用于构建私有云和公有云

的开源软件”（http://software.intel.com/sites/oss/

pdfs/OpenStack_SolBrief_v5.pdf）

7

通过

基于

项目、工具和资源释放各种机遇

开源的承诺交付价值

为了帮助客户释放开源虚拟化和云解决方案中的各种机遇，并改善开发人员的体验，英特尔提供了丰富的专业知识、

工具和资源。这些资源贯穿整个软件开发生命周期，从战略路线图、软件开发工具和参考架构，到营销和销售支持。

所有这些资源都旨在帮助解决方案在英特尔架构上的优化，并简化企业的虚拟化和云技术的实现。

随着虚拟化和云计算的不断演进以及向数据中心 IT 的

渗透，开源将成为创新的驱动力量。二十余年来，英

特尔为 Linux 内核、KVM、Xen 和 OpenStack 等开源

项目做出了卓越的贡献。

在领先的商业厂商协作的助力下，这些贡献使得开源

虚拟化和云解决方案能够在英特尔架构上完美运行。

借助于这些优势，企业可以实现虚拟化和云环境的全

部优势。那些寻求以更少资源完成更多工作的公司每

天都在演绎着成功故事。

英特尔在开源虚拟化领域的未来工作将继续培育创新

并使整个社区受益。大量主题的研发工作正在进行，

包括：

● 混合虚拟化。英特尔正在不断努力，通过创建更

高级的半虚拟化驱动程序来提高虚拟化系统的性

能，并与生态系统合作来提供客户操作系统的修

改，以便为最终用户创造价值。

● 实时虚拟化。英特尔继续在生态系统中致力于开

发新的虚拟化使用模式，其中一个重要目标是实

现嵌入式系统的虚拟化。这项工作需要增强对实

时操作系统（这是嵌入式环境中主流操作系统）

的支持。

作为技术专家、开发人员、研究人员以及企业共享资源、

技术和创意的全球社区的成员之一，英特尔一贯履行其

对推进开源虚拟化的承诺。从推动技术进步，到帮助发

展健康、繁荣的生态系统，英特尔致力于推动基于开源

承诺交付的开源虚拟化和云解决方案的发展。

要了解有关英特尔推动开源虚拟化新

举措的更多信息，请访问：

www.intel.com/opensource

无论我们的客户选择哪种虚拟化解决方案，英特尔的策略都始终如一——帮助确保客户选择的解决方案能够在英特尔架构上完美地运行。—— Doug Fisher，

英特尔公司全球副总裁兼软件与服务事业部系统软件部总经理

spark 英特尔

开源行动

客户解决方案

Linux贡献

构建模块

行业标准

商业生态系统

学术研究

工具与资源

1www.computerworld.com/s/article/9228624/Google_launches_IaaS_Compute_Engine。

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英特尔以作为开源社区

的长期成员而感到骄傲。我

们相信开源开发将创造大量商机，

推动最有前景的技术，并将各个领

域顶尖的人才汇聚到一起，共同解

决计算挑战。我们为开源社区做出

了卓越的贡献，包括可靠的硬件架

构、专业的开发工具、开发基本的

开源组件、与一流公司协作和共同

设计、投资学术研究和商业企业，

以及帮助构建一个繁荣的开源生态

系统。

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