Virtualización de hardware

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Virtualización de hardware  : virtualización con soporte para una arquitectura de procesador especial . A diferencia de la virtualización de software, con esta técnica es posible utilizar sistemas operativos invitados aislados que están controlados directamente por el hipervisor .

El sistema operativo invitado es independiente de la arquitectura de la plataforma host y de la implementación de la plataforma de virtualización.

La virtualización de hardware proporciona un rendimiento comparable al rendimiento de una máquina no virtualizada, lo que hace que la virtualización sea práctica y conduce a su adopción generalizada. Las tecnologías de virtualización más comunes son Intel -VT y AMD -V.

Intel VT (Tecnología de virtualización de Intel)

VTX

Anteriormente con el nombre en código "Vanderpool", VT-x es una tecnología de virtualización de Intel en la plataforma x86. El 13 de noviembre de 2005, Intel lanzó dos modelos Pentium 4 (modelos 662 y 672), que fueron los primeros procesadores compatibles con VT-x. Bandera de soporte de VT-x - "vmx"; en Linux se comprueba con el comando grep vmx /proc/cpuinfo, en Mac OS X  se comprueba con sysctl machdep.cpu.features. [2]

A partir de 2015, no todos los procesadores Intel son compatibles con VT-x, que Intel utiliza para segmentar su mercado . [3] La compatibilidad con VT-x puede variar incluso entre diferentes versiones (identificadas por sSpec Number ) del mismo modelo. [4] [5] Se puede ver una lista completa en el sitio web de Intel. [6] Incluso en mayo de 2011, el procesador Intel P6100 utilizado en las computadoras portátiles no admite la virtualización de hardware. [7]

En algunas placas base , los usuarios deben habilitar manualmente la virtualización VT-x en la configuración del BIOS . [ocho]

Intel comenzó a incluir la tecnología de virtualización Extended Page Table (EPT) [9] para tablas de páginas [10] comenzando con los procesadores de arquitectura Nehalem lanzados en 2008 [11] [12] .

En 2010, se agregó la tecnología de "invitados ilimitados" a la arquitectura de Westmere , que consiste en soporte de procesador lógico en modo real y requiere EPT para funcionar. [13] [14]

Comenzando con la arquitectura Haswell , anunciada en 2013, Intel comenzó a incluir VMCS shadowing  , una tecnología que acelera la virtualización de hipervisores anidados . [15] VMCS - estructura de control de máquina virtual - una estructura de datos en memoria que existe exactamente en una instancia por máquina virtual y es administrada por el hipervisor. Con cada cambio en el contexto de ejecución entre diferentes VM, la estructura de datos VMCS se restaura para la máquina virtual actual, definiendo el estado del procesador virtual de la VM. [16] Si se usa más de un hipervisor o se usan hipervisores anidados, se requieren varias sombras de VMCS. El soporte de hardware para el sombreado hace que la administración de VMSC sea más eficiente.

VT-d

VT-d (Tecnología de virtualización para E/S dirigida) es una tecnología de virtualización de E/S creada por Intel además de su tecnología de virtualización informática ( VT ), cuyo nombre en código es Vanderpool. La virtualización de E/S le permite transferir dispositivos en el bus PCI (y buses similares más modernos) al sistema operativo huésped , para que pueda trabajar con ellos utilizando sus herramientas regulares . Para habilitar esto, la lógica de la placa base usa una unidad de administración de memoria de E/S dedicada ( IOMMU ) que funciona de manera similar a la CPU MMU , usando tablas de página y una tabla especial de reasignación de DMA (DMAR) que el hipervisor recibe del BIOS a través de ACPI . El mapeo DMA es necesario porque el hipervisor no sabe nada sobre los detalles del dispositivo con memoria en direcciones físicas que solo conoce el controlador. Usando DMAR, crea tablas de mapeo de tal manera que el controlador del sistema operativo invitado ve las direcciones virtuales de IOMMU de la misma manera que vería las direcciones físicas sin él y el hipervisor.

Intel Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d) es el siguiente gran paso hacia el soporte integral de hardware para la virtualización de plataformas basadas en Intel. VT-d amplía la tecnología de virtualización (VT) que se encuentra en IA-32 (VT-x) e Itanium (VT-i) y agrega soporte de virtualización para nuevos dispositivos de E/S.

Soporte de hardware
  • La virtualización de E/S apareció por primera vez en el conjunto de chips Q35 y ahora es compatible con todas las placas base que admiten la tecnología Intel vPro .
  • La tecnología de virtualización Intel requiere una computadora con un procesador Intel, BIOS, monitor de máquina virtual ( VMM ) y, para algunos modelos, cierto software compatible con esta tecnología. La funcionalidad, el rendimiento y otras especificaciones pueden variar según el hardware y el software y pueden requerir una actualización del BIOS.
  • Procesadores compatibles con la tecnología de virtualización para E/S dirigida: 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, etc [1]
  • i7-920 es compatible con la tecnología VT-x, sobre VT-d en la oficina. sitio no listado. [17]
Soporte de software
  • El hipervisor Xen es compatible con DMAR desde la versión 3.3 para dominios virtualizados por hardware. Los dominios paravirtuales no requieren mapeo DMA.
  • Pronto[ ¿cuándo? ] declaró soporte para la tecnología de software Oracle VirtualBox .
  • El kernel de Linux es compatible experimentalmente con DMAR desde la versión 2.6.28, lo que permite que el hipervisor incorporado (kvm) brinde acceso a las máquinas virtuales a los dispositivos PCI.
  • La compatibilidad con Intel VT-d está disponible en Parallels Workstation 4.0 Extreme [2] y Parallels Server 4 Bare Metal [3]

Virtualización de AMD (AMD-V)

AMD desarrolló sus extensiones de virtualización de primera generación con el nombre en código "Pacifica", e inicialmente las publicó como AMD Secure Virtual Machine (SVM) [18] , pero luego las comercializó con el nombre de marca "AMD Virtualization", abreviado como "AMD-V". .

El 23 de mayo de 2006, AMD lanzó Athlon 64 ("Orleans"), Athlon 64 X2 ("Windsor") y Athlon 64 FX ("Windsor") como los primeros procesadores AMD compatibles con esta tecnología.

También se proporciona compatibilidad con AMD-V en las familias de procesadores Athlon 64 y Athlon 64 X2 de revisiones "F" o "G" en Socket AM2 , Turion 64 X2 y procesadores Opteron de segunda generación [19] y tercera generación [20] , como así como Phenom y Phenome II . Solo dos modelos de Sempron lo soportan: Huron y Sargas.

Los procesadores AMD Fusion también son compatibles con AMD-V.

AMD-V no es compatible con los procesadores Socket 939 .

Los procesadores Opteron que comienzan con la familia 0x10 Barcelona y los procesadores Phenom II admiten una segunda generación de tecnología de virtualización de hardware llamada Rapid Virtualization Indexing (anteriormente conocida como Nested Page Tables en el momento de su desarrollo), más tarde adoptada por Intel como Extended Page Tables (EPT) .

Véase también

Enlaces

Notas

  1. ↑ Sergey Ozerov, Alexander Karabuto. Tecnologías de virtualización: ayer, hoy, mañana, 2006 . Consultado el 1 de junio de 2011. Archivado desde el original el 31 de julio de 2011.
  2. ↑ Ver modelos de procesadores Intel compatibles con virtualización de hardware . Archivado el 25 de noviembre de 2012 en Intel 2012 Wayback Machine .
  3. ↑ Stokes, Jon Microsoft, Intel cometen errores en el "Modo XP" de Windows 7 . Arstechnica.com (8 de mayo de 2009). Consultado el 2 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 23 de marzo de 2010.
  4. ↑ Buscador de especificaciones de procesador . Processorfinder.intel.com. Consultado el 2 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 5 de mayo de 2010.
  5. ↑ Detalles del número de procesador Intel . Intel . Intel (3 de diciembre de 2007). Consultado el 3 de octubre de 2008. Archivado desde el original el 13 de septiembre de 2008.
  6. ↑ Lista de tecnologías de virtualización de Intel . Ark.intel.com. Consultado el 2 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 7 de diciembre de 2010.
  7. ↑ Intel Pentium P6100 (caché de 3M, 2,00 GHz) . Ark.intel.com. Fecha de acceso: 4 de febrero de 2012. Archivado desde el original el 4 de julio de 2011.
  8. ↑ Windows Virtual PC: Configurar BIOS . Microsoft. Consultado el 8 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 6 de septiembre de 2010.
  9. ↑ Neiger, Gil; A. Santoni; F. Leung; D.Rodgers; R. Uhlig. Tecnología de virtualización de Intel: soporte de hardware para una virtualización eficiente del procesador  // Intel Technology  Journal : diario. — Intel. — vol. 10 , núm. 3 . - pág. 167-178 . -doi : 10.1535 / itj.1003.01 . Archivado desde el original el 17 de marzo de 2008. Copia archivada (enlace no disponible) . Fecha de acceso: 13 de enero de 2015. Archivado desde el original el 25 de septiembre de 2012. 
  10. ↑ Gillespie, Matt Mejores prácticas para mejoras de paravirtualización de la tecnología de virtualización de Intel: EPT y VT-d . Red de software de Intel . Intel (12 de noviembre de 2007). Consultado el 6 de julio de 2008. Archivado desde el original el 26 de diciembre de 2008.
  11. ↑ Intel. Primero el tic, ahora el tac: Microarquitectura Intel de próxima generación (Nehalem) (PDF). Comunicado de prensa . Archivado desde el original el 26 de enero de 2009. Consultado el 6 de julio de 2008 .
  12. ↑ Resumen tecnológico: Tecnología de virtualización Nehalem de microarquitectura Intel (PDF). Intel (25 de marzo de 2009). Consultado el 3 de noviembre de 2009. Archivado desde el original el 7 de junio de 2011.
  13. ↑ http://2013.asiabsdcon.org/papers/abc2013-P5A-paper.pdf Archivado el 21 de febrero de 2014 en Wayback Machine : "Intel agregó el modo invitado sin restricciones en la microarquitectura Westmere y las CPU Intel posteriores, utiliza EPT para traducir el acceso de la dirección física del huésped a la dirección física del host. Con este modo, se permite VMEnter sin habilitar la paginación".
  14. ↑ http://download.intel.com/products/processor/manual/326019.pdf Archivado el 18 de abril de 2013 en Wayback Machine : "Si el control de ejecución de la máquina virtual "invitado sin restricciones" es 1, la máquina virtual "habilitar EPT" -el control de ejecución también debe ser 1"
  15. ↑ Procesadores Intel Core vPro de cuarta generación con Intel VMCS Shadowing (PDF). Inteligencia (2013). Recuperado: 16 de diciembre de 2014.
  16. ↑ Comprensión de la tecnología de virtualización Intel (VT). Archivado desde el original el 8 de septiembre de 2014. Consultado el 01-09-2014
  17. ↑ ARCA | Filtro de características del procesador . Consultado el 9 de mayo de 2013. Archivado desde el original el 26 de agosto de 2014.
  18. ↑ 33047_SecureVirtualMachineManual_3-0.libro (PDF). Consultado el 2 de mayo de 2010. Archivado desde el original el 11 de mayo de 2013.
  19. ↑ ¿Cuáles son las principales diferencias entre los procesadores AMD Opteron de segunda generación y los procesadores AMD Opteron de primera generación? publisher=Amd.com (enlace no disponible) . Consultado el 4 de febrero de 2012. Archivado desde el original el 11 de mayo de 2013. 
  20. ↑ ¿Qué mejoras de virtualización presentan los procesadores AMD Opteron de tercera generación? (enlace no disponible) . amd.com. Consultado el 4 de febrero de 2012. Archivado desde el original el 11 de mayo de 2013.