Laitteiston virtualisointi

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 30.5.2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Laitteiston virtualisointi  - virtualisointi erityistä prosessoriarkkitehtuuria tukevalla tavalla . Toisin kuin ohjelmiston virtualisoinnissa, tätä tekniikkaa käyttämällä on mahdollista käyttää eristettyjä vieraskäyttöjärjestelmiä , joita hypervisor ohjaa suoraan .

Vieraskäyttöjärjestelmä on riippumaton isäntäalustan arkkitehtuurista ja virtualisointialustan toteutuksesta.

Laitteiston virtualisointi tarjoaa suorituskyvyn, joka on verrattavissa ei-virtualisoimattoman koneen suorituskykyyn, mikä tekee virtualisoinnista käytännöllistä ja johtaa sen laajaan käyttöön. Yleisimmät virtualisointitekniikat ovat Intel -VT ja AMD -V.

Intel VT (Intel Virtualization Technology)

VTx

Aiemmin koodinimeltään "Vanderpool", VT-x on Intelin virtualisointitekniikka x86-alustalla. Intel julkaisi 13. marraskuuta 2005 kaksi Pentium 4 -mallia (mallit 662 ja 672), jotka olivat ensimmäiset VT-x:ää tukevat prosessorit. VT-x-tuen lippu - "vmx"; Linuxissa se tarkistetaan komennolla grep vmx /proc/cpuinfo, Mac OS X :ssä  se tarkistetaan komennolla sysctl machdep.cpu.features. [2]

Vuodesta 2015 lähtien kaikki Intel-prosessorit eivät tue VT-x:ää, jota Intel käyttää segmentoimaan markkinansa . [3] VT-x-tuki voi vaihdella jopa saman mallin eri versioiden välillä (tunnistettu sSpec-numerolla ). [4] [5] Täydellinen luettelo on nähtävissä Intelin verkkosivuilla. [6] Vielä toukokuussa 2011 kannettavissa tietokoneissa käytetty Intel P6100 -prosessori ei tue laitteiston virtualisointia. [7]

Joillakin emolevyillä käyttäjien on otettava VT-x-virtualisointi käyttöön manuaalisesti BIOS -asetuksissa . [kahdeksan]

Intel alkoi sisällyttää Extended Page Table (EPT) [9] virtualisointitekniikkaa sivutaulukoihin [10] alkaen vuonna 2008 julkaistuista Nehalem -arkkitehtuuriprosessoreista [11] [12] .

Vuonna 2010 Westmeren arkkitehtuuriin lisättiin "unlimited guest" -tekniikka , joka koostuu reaalitilan loogisen prosessorin tuesta ja vaatii toimiakseen EPT:n. [13] [14]

Vuonna 2013 julkistetusta Haswell -arkkitehtuurista lähtien Intel alkoi sisällyttää VMCS-varjostuksen  , teknologian, joka nopeuttaa sisäkkäistä hypervisor -virtualisointia . [15] VMCS - virtuaalikoneen ohjausrakenne - muistin sisäinen tietorakenne , joka on olemassa täsmälleen yhdessä esiintymässä virtuaalikonetta kohti ja jota hypervisor hallitsee. Jokaisella suorituskontekstin muutoksella eri VM:ien välillä VMCS-tietorakenne palautetaan nykyiselle virtuaalikoneen, joka määrittää VM:n virtuaalisen prosessorin tilan. [16] Jos käytetään useampaa kuin yhtä hypervisoria tai sisäkkäisiä hypervisoreita, tarvitaan useita VMCS-varjostuksia. Varjostuksen laitteistotuki tekee VMSC:n hallinnasta tehokkaampaa.

VT-d

VT-d (Virtualization Technology for Directed I/O) on I/O- virtualisointitekniikka , jonka Intel on luonut laskenta-virtualisointiteknologiansa ( VT ) lisäksi, koodinimeltään Vanderpool. I/O-virtualisoinnin avulla voit välittää PCI-väylällä olevia laitteita (ja nykyaikaisempia vastaavia väyliä) vieraskäyttöjärjestelmään , jotta se voi toimia niiden kanssa tavallisilla työkaluillaan . Tämän mahdollistamiseksi emolevyn logiikka käyttää erillistä I/O-muistinhallintayksikköä ( IOMMU ), joka toimii samalla tavalla kuin CPU MMU käyttämällä sivutaulukoita ja erityistä DMA -uudelleenkuvaustaulukkoa (DMAR), jonka hypervisor vastaanottaa BIOSista ACPI :n kautta . DMA-kartoitus on välttämätön, koska hypervisor ei tiedä mitään laitteen erityispiirteistä, joissa on muistia vain kuljettajan tiedossa olevissa fyysisissä osoitteissa. DMAR:n avulla se luo kartoitustaulukoita siten, että vieraskäyttöjärjestelmän ajuri näkee IOMMU-virtuaaliosoitteet samalla tavalla kuin fyysiset ilman sitä ja hypervisoria.

Intel Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d) on seuraava suuri askel kohti kattavaa laitteistotukea Intel-pohjaiselle alustan virtualisoinnille. VT-d laajentaa IA-32:ssa (VT-x) ja Itaniumissa (VT-i) löytyvää virtualisointitekniikkaa (VT) ja lisää virtualisointituen uusille I/O-laitteille.

Laitteistotuki
  • I/O-virtualisointi ilmestyi ensimmäisen kerran Q35 -piirisarjassa , ja sitä tukevat nyt kaikki Intel vPro -tekniikkaa tukevat emolevyt .
  • Intelin virtualisointitekniikka vaatii tietokoneen, jossa on Intel-prosessori, BIOS, Virtual Machine Monitor ( VMM ) ja joissakin malleissa tietty ohjelmisto, joka tukee tätä tekniikkaa. Toiminnot, suorituskyky ja muut tekniset tiedot voivat vaihdella laitteiston ja ohjelmiston mukaan ja saattavat vaatia BIOS-päivityksen.
  • Suunnatun I/O:n virtualisointitekniikkaa tukevat prosessorit: Intel Core i7-920, Intel Core i7-940, Intel Core i7-950, Intel Core i7-870, Intel Core i7-860, Intel Core i5-650, Intel Core i5 - 660, Intel Core i5-670, Intel Core i5-540M, Intel Core i5-520M jne. [1]
  • i7-920 tukee VT-x-tekniikkaa, noin VT-d:tä toimistossa. sivustoa ei ole listattu. [17]
Ohjelmistotuki
  • Xen - hypervisor on tukenut DMAR:ää versiosta 3.3 lähtien laitteistovirtualisoiduille verkkotunnuksille. Paravirtuaaliset verkkotunnukset eivät vaadi DMA-kartoitusta.
  • Pian[ milloin? ] ilmoitti tukevansa Oracle VirtualBox - ohjelmistotekniikkaa .
  • Linux-ydin tukee kokeellisesti DMAR:ää versiosta 2.6.28 lähtien, jonka avulla sulautettu hypervisor (kvm) voi antaa virtuaalikoneen pääsyn PCI-laitteisiin.
  • Intel VT-d -tuki on saatavilla Parallels Workstation 4.0 Extreme [2] ja Parallels Server 4 Bare Metal [3] .

AMD-virtualisointi (AMD-V)

AMD kehitti ensimmäisen sukupolven virtualisointilaajennukset, koodinimeltään "Pacifica", ja julkaisi ne alun perin nimellä AMD Secure Virtual Machine (SVM) [18] , mutta markkinoi niitä myöhemmin tuotenimellä "AMD Virtualization", lyhennettynä "AMD-V". .

23. toukokuuta 2006 AMD julkaisi Athlon 64 :n ("Orleans"), Athlon 64 X2 :n ("Windsor") ja Athlon 64 FX :n ("Windsor") ensimmäisinä tätä tekniikkaa tukevina AMD-prosessoreina.

AMD-V-tuki tarjotaan myös Athlon 64- ja Athlon 64 X2 -prosessoriperheille, joiden versiot "F" tai "G" Socket AM2 :ssa , Turion 64 X2 :ssa sekä toisen sukupolven [19] ja kolmannen sukupolven [20] Opteron-prosessoreissa , kuten sekä Phenom ja Phenome II . Vain kaksi Sempron -mallia tukevat sitä: Huron ja Sargas.

AMD Fusion -prosessorit tukevat myös AMD-V:tä.

Socket 939 -prosessorit eivät tue AMD-V: tä .

Opteron-prosessorit alkaen 0x10 Barcelona -perheestä ja Phenom II -prosessorit tukevat toisen sukupolven laitteiston virtualisointiteknologiaa nimeltä Rapid Virtualization Indexing (tunnetaan kehityshetkellä aiemmin nimellä Nested Page Tables), jonka Intel otti myöhemmin käyttöön laajennetuina sivutaulukoina (EPT) . .

Katso myös

Linkit

Muistiinpanot

  1. ↑ Sergei Ozerov, Aleksanteri Karabuto. Virtualisointitekniikat: eilen, tänään, huomenna, 2006 . Haettu 1. kesäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 31. heinäkuuta 2011.
  2. ↑ Näytä laitteiston virtualisointia tukevat Intel-suoritinmallit Arkistoitu 25. marraskuuta 2012 Intel 2012 Wayback Machinessa .
  3. ↑ Stokes, Jon Microsoft, Intel huijaavat Windows 7:n "XP-tilaa" . Arstechnica.com (8. toukokuuta 2009). Haettu 2. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 23. maaliskuuta 2010.
  4. ↑ Prosessorin tietojen etsijä . Processorfinder.intel.com. Haettu 2. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 5. toukokuuta 2010.
  5. ↑ Intel-suorittimen numerotiedot . Intel . Intel (3. joulukuuta 2007). Haettu 3. lokakuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 13. syyskuuta 2008.
  6. ↑ Intelin virtualisointiteknologialuettelo . Ark.intel.com. Haettu 2. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 7. joulukuuta 2010.
  7. ↑ Intel Pentium P6100 (3M välimuisti, 2,00 GHz) . Ark.intel.com. Käyttöpäivä: 4. helmikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 4. heinäkuuta 2011.
  8. ↑ Windows Virtual PC: Määritä BIOS . Microsoft. Haettu 8. syyskuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 6. syyskuuta 2010.
  9. ↑ Neiger, Gil; A. Santoni; F. Leung; D. Rodgers; R. Uhlig. Intelin virtualisointitekniikka: laitteistotuki tehokkaalle prosessorin virtualisoinnille  // Intel Technology  Journal : päiväkirja. - Intel. — Voi. 10 , ei. 3 . - s. 167-178 . - doi : 10.1535/itj.1003.01 . Arkistoitu alkuperäisestä 17. maaliskuuta 2008. Arkistoitu kopio (linkki ei saatavilla) . Käyttöpäivä: 13. tammikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 25. syyskuuta 2012. 
  10. ↑ Gillespie, Matt Parhaat käytännöt Intelin virtualisointiteknologian paravirtualisointiin: EPT ja VT-d . Intel Software Network . Intel (12. marraskuuta 2007). Haettu 6. heinäkuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 26. joulukuuta 2008.
  11. ↑ Intel. Ensin Tick, nyt Tock: Next Generation Intel Microarchitecture (Nehalem) (PDF). Lehdistötiedote . Arkistoitu alkuperäisestä 26. tammikuuta 2009. Haettu 2008-07-06 .
  12. ↑ Teknologiakatsaus: Intel Microarchitecture Nehalem Virtualization Technology (PDF). Intel (25. maaliskuuta 2009). Haettu 3. marraskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 7. kesäkuuta 2011.
  13. ↑ http://2013.asiabsdcon.org/papers/abc2013-P5A-paper.pdf Arkistoitu 21. helmikuuta 2014 Wayback Machinessa : "Intel lisäsi rajoittamattoman vierastilan Westmeren mikroarkkitehtuuriin ja myöhemmissä Intel-suorittimissa, se käyttää EPT:tä kääntää vieraan fyysisen osoitteen pääsy isännän fyysiseen osoitteeseen. Tässä tilassa VMEnter ilman sivutusta sallitaan."
  14. ↑ http://download.intel.com/products/processor/manual/326019.pdf Arkistoitu 18. huhtikuuta 2013 Wayback Machinessa : "Jos "rajoittamaton vieras" VM-suoritusohjaus on 1, "enable EPT" VM -suoritusohjauksen on myös oltava 1"
  15. ↑ Neljännen sukupolven Intel Core vPro -prosessorit, joissa on Intel VMCS Shadowing (PDF). Intel (2013). Haettu: 16. joulukuuta 2014.
  16. ↑ Intelin virtualisointiteknologian (VT) ymmärtäminen. Arkistoitu alkuperäisestä 8. syyskuuta 2014. Haettu 2014-09-01
  17. ↑ ARK | Prosessorin ominaisuussuodatin . Haettu 9. toukokuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 26. elokuuta 2014.
  18. ↑ 33047_SecureVirtualMachineManual_3-0.book (PDF). Haettu 2. toukokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 11. toukokuuta 2013.
  19. ↑ Mitkä ovat tärkeimmät erot toisen sukupolven AMD Opteron -suorittimien ja ensimmäisen sukupolven AMD Opteron -suorittimien välillä? publisher=Amd.com (linkki ei saatavilla) . Haettu 4. helmikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 11. toukokuuta 2013. 
  20. ↑ Mitä virtualisointiparannuksia kolmannen sukupolven AMD Opteron -prosessoreissa on? (linkki ei saatavilla) . amd.com. Haettu 4. helmikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 11. toukokuuta 2013.