Hårdvaruvirtualisering

Hårdvaruvirtualisering  – virtualisering med stöd för en speciell processorarkitektur . Till skillnad från mjukvaruvirtualisering är det med denna teknik möjligt att använda isolerade gästoperativsystem som styrs direkt av hypervisorn .

Gästoperativsystemet är oberoende av värdplattformens arkitektur och virtualiseringsplattformens implementering.

Hårdvaruvirtualisering ger prestanda som är jämförbar med prestandan hos en icke-virtualiserad maskin, vilket gör virtualisering praktisk och leder till att den används i stor utsträckning. De vanligaste virtualiseringsteknikerna är Intel -VT och AMD -V.

• Intel VT (Intel Virtualization Technology) implementerar real -adresslägesvirtualisering (8086-kompatibilitetsläge). Motsvarande I/O-hårdvaruvirtualisering är VT-d (kodnamnet Vanderpool ). Ofta förkortat som VMX (Virtual Machine eXtension).

• AMD-V förkortas ofta som SVM (Secure Virtual Machines). Kodnamn: Pacifica. Motsvarande I/O-virtualiseringsteknik är IOMMU . AMD-V är enklare och effektivare än Intel VT. [1] AMD-V-stöd introducerades i Xen 3.3.

Intel VT (Intel Virtualization Technology)

VTx

VT-x, tidigare kodnamnet "Vanderpool", är en Intel-virtualiseringsteknik på x86-plattformen. Den 13 november 2005 släppte Intel två Pentium 4-modeller (modellerna 662 och 672), som var de första processorerna som stödde VT-x. VT-x stödflagga - "vmx"; på Linux kontrolleras det med kommandot grep vmx /proc/cpuinfo, på Mac OS X  kontrolleras det med sysctl machdep.cpu.features. [2]

Från och med 2015 stöder inte alla Intel-processorer VT-x, som används av Intel för att segmentera sin marknad . [3] VT-x-stöd kan variera även mellan olika versioner (identifierade med sSpec Number ) av samma modell. [4] [5] En komplett lista kan ses på Intels webbplats. [6] Inte ens i maj 2011 stöder Intel P6100-processorn som används i bärbara datorer hårdvaruvirtualisering. [7]

På vissa moderkort måste användare manuellt aktivera VT-x-virtualisering i BIOS -inställningarna . [åtta]

Intel började inkludera Extended Page Table (EPT) [9] virtualiseringsteknik för sidtabeller [10] med början med Nehalem- arkitekturprocessorerna som släpptes 2008 [11] [12] .

2010 lades "obegränsad gäst"-teknik till Westmere- arkitekturen, som består av logisk processorstöd i realmode och kräver att EPT ska fungera. [13] [14]

Från och med Haswell- arkitekturen , som tillkännagavs 2013, började Intel inkludera VMCS shadowing  , en teknik som accelererar kapslad hypervisorvirtualisering . [15] VMCS – virtuell maskinkontrollstruktur – en datastruktur i minnet som finns i exakt en instans per virtuell maskin och som hanteras av hypervisorn. Med varje ändring i exekveringskontexten mellan olika virtuella datorer, återställs VMCS-datastrukturen för den aktuella virtuella maskinen, vilket definierar tillståndet för den virtuella processorn för den virtuella datorn. [16] Om mer än en hypervisor används eller kapslade hypervisorer används, krävs flera VMCS-skuggning. Hårdvarustöd för skuggning gör VMSC-hanteringen mer effektiv.

VT-d

VT-d (Virtualization technology for directed I/O) är en I/O - virtualiseringsteknik skapad av Intel utöver dess datorvirtualiseringsteknologi ( VT ), kodnamnet Vanderpool. I/O-virtualisering låter dig överföra enheter på PCI-bussen (och mer moderna liknande bussar) till gästoperativsystemet , så att det kan arbeta med dem med sina vanliga verktyg . För att möjliggöra detta använder moderkortets logik en dedikerad I/O-minneshanteringsenhet ( IOMMU ) som fungerar på samma sätt som CPU MMU , med sidtabeller och en speciell DMA -ommappningstabell (DMAR) som hypervisorn tar emot från BIOS via ACPI . DMA-mappning är nödvändig eftersom hypervisorn inte vet något om detaljerna för enheten med minne på fysiska adresser som endast är kända för föraren. Med hjälp av DMAR skapar den mappningstabeller på ett sådant sätt att gästoperativsystemets drivrutin ser de virtuella IOMMU-adresserna på samma sätt som den skulle se fysiska utan den och hypervisorn.

Intel Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d) är nästa stora steg mot omfattande hårdvarustöd för Intel-baserad plattformsvirtualisering. VT-d utökar Virtualization Technology (VT) som finns i IA-32 (VT-x) och Itanium (VT-i) och lägger till virtualiseringsstöd för nya I/O-enheter.