ID: 43347

Название работы: Технологии аппаратной виртуализации

Категория: Реферат

Предметная область: Информатика, кибернетика и программирование

Описание: Аппаратная виртуализация — виртуализация с поддержкой специальной процессорной архитектуры. В отличие от программной виртуализации, с помощью данной техники возможно использование изолированных гостевых систем, управляемых гипервизором напрямую. Гостевая система не зависит от архитектуры хостовой платформы и реализации платформы виртуализации.

Язык: Русский

Дата добавления: 2014-12-28

Размер файла: 64.5 KB

Работу скачали: 10 чел.

Министерство образования и науки Челябинской области

  Государственное бюджетное образовательное учреждения среднего профессионального образования

(ССУЗ) «Озерский Технический Колледж»

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Архитектура компьютерных систем»

Тема: «Технологии аппаратной виртуализации»

 

Выполнил студент группы ПС13С                       ___________                             Бутылин В. А.  

                                                                                    (Дата сдачи, подпись)

Проверил                                                                  ___________                             Будко В. Е.

                                                                                     (Оценка, подпись)

Содержание   

1. Определение аппаратная виртуализация 

2. Определение Intel VT

3. Определение AMD 

4. Отличие аппаратной виртуализации от программной

5. Преимущества аппаратной виртуализации над программной

6. Процессоры Intel

7. Процессоры AMD

8. Список литературы

                                                                       

Аппаратная виртуализация

Аппаратная виртуализация — виртуализация с поддержкой специальной процессорной архитектуры. В отличие от программной виртуализации, с помощью данной техники возможно использование изолированных гостевых систем, управляемых гипервизором напрямую. Гостевая система не зависит от архитектуры хостовой платформы и реализации платформы виртуализации.

Аппаратная виртуализация обеспечивает производительность, сравнимую с производительностью невиртуализованной машины, что дает виртуализации возможность практического использования и влечет её широкое распространение. Наиболее распространены технологии виртуализации Intel-VT и AMD-V.

В Intel-VT (Intel Virtualization Technology) реализована виртуализация режима реальной адресации (режим совместимости с 8086). Соответствующая аппаратная виртуализация ввода-вывода — VT-d. Часто обозначается аббревиатурой VMX (Virtual Machine eXtension). Кодовое название — Vanderpool.

AMD-V часто обозначается аббревиатурой SVM (Secure Virtual Machines). Кодовое название — Pacifica. Соответствующая технология виртуализации ввода-вывода — IOMMU. AMD-V проще и эффективнее, чем Intel VT. Поддержка AMD-V появилась в Xen 3.3.

1

Определение Intel VT

VT-d (Virtualization technology for directed I/O) — технологиявиртуализации ввода-вывода, созданная корпорацией Intelв дополнение к ее технологии виртуализации вычислений (VT), известной под кодовым названием Vanderpool. Виртуализация ввода-вывода позволяет пробрасывать (pass-through) устройства на шине PCI (и более современных подобных шинах) в гостевую ОС, таким образом, что она может работать с ним с помощью своих штатных средств. Чтобы такое было возможно, в логических схемах системной платы используется специальное устройство управления памятью ввода-вывода (IOMMU), работающее аналогично MMUцентрального процессора, используя таблицы страниц и специальную таблицу отображения DMA (DMA remapping table — DMAR), которую гипервизор получает от BIOS через ACPI. Отображение DMA необходимо, поскольку гипервизор ничего не знает о специфике работы устройства с памятью по физическим адресам, которые известны лишь драйверу. С помощью DMAR он создает таблицы отображения таким образом, что драйвер гостевой ОС видит виртуальные адреса IOMMU аналогично тому, как бы он видел физические без него и гипервизора.

Intel Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d) это следующий важный шаг на пути к всеобъемлющей аппаратной поддержке виртуализации платформ на базе Intel. VT-d расширяет возможности технологии Virtualization Technology (VT), существующей в IA-32 (VT-x) и Itanium (VT-i), и добавляет поддержку виртуализации новых устройств ввода-вывода

2

Определение AMD

AMD разработала свои расширения виртуализации первого поколения под кодовым названием "Pacifica", и первоначально опубликовала их как AMD Secure Virtual Machine (SVM), , но позже их на рынке под торговой маркой "AMD Virtualization", сокращенно "AMD-V".

23 мая 2006 года, AMD выпустила Athlon 64 ("Orleans"), Athlon 64 X2 ("Windsor") и Athlon 64 FX ("Windsor") в качестве первых процессоров AMD с поддержкой данной технологии.

Поддержка AMD-V также обеспечивается в семействе процессоров Athlon 64 и Athlon 64 X2 ревизий "F" или "G" на Socket AM2, Turion 64 X2, и Opteron второго поколения и третьего поколения , а также Phenom и Phenom II процессорами. Процессоры AMD Fusion также поддерживают AMD-V. AMD-V не поддерживается в процессорах на Socket 939. Только два из Sempron процессоров, которые ее поддерживают являются Huron and Sargas.

Процессоры AMD Opteron, начиная с семейства 0x10 Barcelona, и процессоры Phenom II, поддерживают второе поколение аппаратной виртуализации технология под названием Rapid Virtualization Indexing (ранее известная как Nested Page Tables во время его разработки), позже адаптированные Intel, как Extended Page Tables (EPT).

CPU флагом для AMD-V является "svm". Его можно определить во FreeBSD через dmesg или sysctl, а в Linux - через /proc/cpuinfo.

3

Отличие аппаратной виртуализации от программной

Классическая архитектура программной виртуализации подразумевает наличие хостовой операционной системы, поверх которой запускается платформа виртуализации, эмулирующая работу аппаратных компонентов и управляющая аппаратными ресурсами в отношении гостевой операционной системы. Реализация такой платформы достаточно сложна и трудоемка, присутствуют потери производительности, в связи с тем, что виртуализация производится поверх хостовой системы. Безопасность виртуальных машин также находится под угрозой, поскольку получение контроля на хостовой операционной системой автоматически означает получение контроля над всеми гостевыми системами.

В отличие от программной техники, с помощью аппаратной виртуализации возможно получение изолированных гостевых систем, управляемых гипервизором напрямую. Такой подход может обеспечить простоту реализации платформы виртуализации и увеличить надежность платформы с несколькими одновременно запущенными гостевыми системами, при этом нет потерь производительности на обслуживание хостовой системы. Такая модель позволит приблизить производительность гостевых систем к реальным и сократить затраты производительности на поддержание хостовой платформы.

4

Преимущества аппаратной виртуализации над программной

Программная виртуализация в данный момент превалирует над аппаратной на рынке технологий виртуализации ввиду того, что долгое время производители процессоров не могли должным образом реализовать поддержку виртуализации. Процесс внедрения новой технологии в процессоры требовал серьезного изменения их архитектуры, введения дополнительных инструкций и режимов работы процессоров. Это рождало проблемы обеспечения совместимости и стабильности работы, которые были полностью решены в 2005-2006 годах в новых моделях процессоров. Несмотря на то, что программные платформы весьма продвинулись в отношении быстродействия и предоставления средств управления виртуальными машинами, технология аппаратной виртуализации имеет некоторые неоспоримые преимущества перед программной:

•  Упрощение разработки платформ виртуализации за счет предоставления аппаратных интерфейсов управления и поддержки виртуальных гостевых систем.
•  Возможность увеличения быстродействия платформ виртуализации. Поскольку управление виртуальными гостевыми системами производится с помощью небольшого промежуточного слоя программного обеспечения (гипервизора) напрямую, в перспективе ожидается увеличение быстродействия платформ виртуализации на основе аппаратных техник.
•  Возможность независимого запуска нескольких виртуальных платформ с возможностью переключения между ними на аппаратном уровне. Несколько виртуальных машин могут работать независимо, каждая в своем пространстве аппаратных ресурсов, что позволит устранить потери быстродействия на поддержание хостовой платформы, а также увеличить защищенность виртуальных машин за счет их полной изоляции.
•  Отвязывание гостевой системы от архитектуры хостовой платформы и реализации платформы виртуализации. С помощью технологий аппаратной виртуализации возможен запуск 64-битных гостевых систем из 32-битных хостовых системах, с запущенными в них 32-битными средами виртуализации.

5

Процессоры Intel

Процессоры для настольных платформ:

•  Intel® 2 Core™ Duo Extreme processor X6800
•  Intel® 2 Core™ Duo processor E6700
•  Intel® 2 Core™ Duo processor E6600
•  Intel® 2 Core™ Duo processor E6400 (E6420)
•  Intel® 2 Core™ Duo processor E6300 (E6320)
•  Intel® Core™ Duo processor T2600
•  Intel® Core™ Duo processor T2500
•  Intel® Core™ Duo processor T2400
•  Intel® Core™ Duo processor L2300
•  Intel® Pentium® processor Extreme Edition 965
•  Intel® Pentium® processor Extreme Edition 955
•  Intel® Pentium® D processor 960
•  Intel® Pentium® D processor 950
•  Intel® Pentium® D processor 940
•  Intel® Pentium® D processor 930
•  Intel® Pentium® D processor 920
•  Intel® Pentium® 4 processor 672
•  Intel® Pentium® 4 processor 662

Процессоры для ноутбуков:

•  Intel® 2 Core™ Duo processor T7600
•  Intel® 2 Core™ Duo processor T7400
•  Intel® 2 Core™ Duo processor T7200
•  Intel® 2 Core™ Duo processor T5600
•  Intel® 2 Core™ Duo processor L7400
•  Intel® 2 Core™ Duo processor L7200
•  Intel® 2 Core™ Duo processor L7600
•  Intel® 2 Core™ Duo processor L7500

Процессоры для серверных платформ:

•  Intel® Xeon® processor 7041
•  Intel® Xeon® processor 7040
•  Intel® Xeon® processor 7030
•  Intel® Xeon® processor 7020
•  Intel® Xeon® processor 5080
•  Intel® Xeon® processor 5063
•  Intel® Xeon® processor 5060
•  Intel® Xeon® processor 5050
•  Intel® Xeon® processor 5030
•  Intel® Xeon® processor 5110
•  Intel® Xeon® processor 5120
•  Intel® Xeon® processor 5130
•  Intel® Xeon® processor 5140
•  Intel® Xeon® processor 5148
•  Intel® Xeon® processor 5150
•  Intel® Xeon® processor 5160
•  Intel® Xeon® processor E5310
•  Intel® Xeon® processor E5320
•  Intel® Xeon® processor E5335
•  Intel® Xeon® processor E5345
•  Intel® Xeon® processor X5355
•  Intel® Xeon® processor L5310
•  Intel® Xeon® processor L5320
•  Intel® Xeon® processor 7140M
•  Intel® Xeon® processor 7140N
•  Intel® Xeon® processor 7130M
•  Intel® Xeon® processor 7130N
•  Intel® Xeon® processor 7120M
•  Intel® Xeon® processor 7120N
•  Intel® Xeon® processor 7110M
•  Intel® Xeon® processor 7110N
•  Intel® Xeon® processor X3220
•  Intel® Xeon® processor X3210

6

Процессоры AMD

Процессоры для настольных платформ:

•  Athlon™ 64 3800+
•  Athlon™ 64 3500+
•  Athlon™ 64 3200+
•  Athlon™ 64 3000+
•  Athlon™ 64 FX FX-62
•  Athlon™ 64 FX FX-72
•  Athlon™ 64 FX FX-74
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 6000+
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 5600+
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 5400+
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 5200+
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 5000+
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 4800+
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 4600+
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 4400+
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 4200+
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 4000+
•  Athlon™ 64 X2 Dual-Core 3800+

Для ноутбуков поддерживаются процессоры с брендом Turion 64 X2:

•  Turion™ 64 X2 TL-60
•  Turion™ 64 X2 TL-56
•  Turion™ 64 X2 TL-52
•  Turion™ 64 X2 TL-50

Для серверных платформ поддерживаются следующие процессоры Opteron:

•  Opteron 1000 Series
•  Opteron 2000 Series
•  Opteron 8000 Serie

7

Список литературы:

1.  http://russian-texts.ru/vmx
   1.  http://www.ixbt.com/cm/virtualization-h.shtml

8