Hardware virtualisering

Hardwarevirtualisering  – virtualisering med understøttelse af en speciel processorarkitektur . I modsætning til softwarevirtualisering er det ved hjælp af denne teknik muligt at bruge isolerede gæsteoperativsystemer, der styres direkte af hypervisoren .

Gæste-operativsystemet er uafhængigt af værtsplatformens arkitektur og virtualiseringsplatformens implementering.

Hardwarevirtualisering giver ydeevne, der kan sammenlignes med ydeevnen på en ikke-virtualiseret maskine, hvilket gør virtualisering praktisk og fører til dens udbredte anvendelse. De mest almindelige virtualiseringsteknologier er Intel -VT og AMD -V.

• Intel VT (Intel Virtualization Technology) implementerer real adresse mode virtualisering (8086 kompatibilitetstilstand). Den tilsvarende I/O-hardwarevirtualisering er VT-d (kodenavnet Vanderpool ). Ofte forkortet til VMX (Virtual Machine eXtension).

• AMD-V forkortes ofte som SVM (Secure Virtual Machines). Kodenavn: Pacifica. Den tilsvarende I/O-virtualiseringsteknologi er IOMMU . AMD-V er enklere og mere effektiv end Intel VT. [1] AMD-V-understøttelse blev introduceret i Xen 3.3.

Intel VT (Intel Virtualization Technology)

VTx

Tidligere kodenavnet "Vanderpool", VT-x er en Intel-virtualiseringsteknologi på x86-platformen. Den 13. november 2005 udgav Intel to Pentium 4-modeller (model 662 og 672), som var de første processorer til at understøtte VT-x. VT-x support flag - "vmx"; på Linux kontrolleres det med kommandoen grep vmx /proc/cpuinfo, på Mac OS X  kontrolleres det med sysctl machdep.cpu.features. [2]

Fra 2015 understøtter ikke alle Intel-processorer VT-x, som bruges af Intel til at segmentere sit marked . [3] VT-x-understøttelse kan variere selv mellem forskellige versioner (identificeret ved sSpec Number ) af den samme model. [4] [5] En komplet liste kan ses på Intels hjemmeside. [6] Selv i maj 2011 understøtter Intel P6100-processoren, der bruges i bærbare computere, ikke hardwarevirtualisering. [7]

På nogle bundkort skal brugere manuelt aktivere VT-x-virtualisering i BIOS -indstillingerne . [otte]

Intel begyndte at inkludere Extended Page Table (EPT) [9] virtualiseringsteknologi til sidetabeller [10] begyndende med Nehalem- arkitekturprocessorerne udgivet i 2008 [11] [12] .

I 2010 blev "ubegrænset gæst"-teknologi tilføjet til Westmere -arkitekturen, som består af real-mode logisk processorunderstøttelse og kræver, at EPT fungerer. [13] [14]

Startende med Haswell- arkitekturen , annonceret i 2013, begyndte Intel at inkludere VMCS shadowing  , en teknologi, der accelererer indlejret hypervisorvirtualisering . [15] VMCS - virtuel maskine kontrolstruktur - en datastruktur i hukommelsen, der eksisterer i præcis én instans pr. virtuel maskine og administreres af hypervisoren. Med hver ændring i udførelseskonteksten mellem forskellige VM'er, gendannes VMCS-datastrukturen for den aktuelle virtuelle maskine, hvilket definerer tilstanden for VM'ens virtuelle processor. [16] Hvis der bruges mere end én hypervisor eller indlejrede hypervisorer, kræves der flere VMCS-skygger. Hardwareunderstøttelse til skygge gør VMSC-administration mere effektiv.

VT-d

VT-d (virtualiseringsteknologi for dirigeret I/O) er en I/O- virtualiseringsteknologi skabt af Intel ud over deres computervirtualiseringsteknologi ( VT ), kodenavnet Vanderpool. I/O-virtualisering giver dig mulighed for at overføre enheder på PCI-bussen (og mere moderne lignende busser) til gæsteoperativsystemet , så det kan arbejde med dem ved hjælp af dets almindelige værktøjer . For at aktivere dette bruger bundkortlogikken en dedikeret I/O-hukommelsesstyringsenhed ( IOMMU ), der fungerer på samme måde som CPU MMU , ved hjælp af sidetabeller og en speciel DMA -omdannelsestabel (DMAR), som hypervisoren modtager fra BIOS'en via ACPI . DMA-kortlægning er nødvendig, fordi hypervisoren ikke ved noget om detaljerne for enheden med hukommelse på fysiske adresser, som kun er kendt af driveren. Ved at bruge DMAR opretter den kortlægningstabeller på en sådan måde, at gæste-OS-driveren ser de virtuelle IOMMU-adresser på samme måde, som den ville se fysiske uden den og hypervisoren.

Intel Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d) er det næste store skridt i retning af omfattende hardwaresupport til Intel-baseret platformvirtualisering. VT-d udvider virtualiseringsteknologien (VT), der findes i IA-32 (VT-x) og Itanium (VT-i) og tilføjer virtualiseringsunderstøttelse til nye I/O-enheder.