Аппаратная виртуализация

Аппаратная виртуализация (Hardware Virtualization) – создание виртуальных машин и сред на основе архитектуры процессора. Позволяет создавать несколько гостевых ОС на одном процессоре, распределяя ядра между ними.

Такой подход позволяет создавать множество изолированных виртуальных систем на одном оборудовании.

Принцип работы

Использование аппаратной виртуализации (HV) возможно только на процессорах, которые поддерживают набор инструкций Virtual Machine Extension (VMX). Они предоставляют прямой доступ из ОС виртуальных машин к ресурсам центрального процессора (-ов). Такие операционные системы еще называют «гостевыми», так как они запущены в виртуальной среде.

Для создания виртуальных машин используется специализированное ПО под названием гипервизор (Hypervisor). Оно как раз разделяет гостевые ОС на независимые друг от друга объекты, которые при этом совместно используют общие ресурсы сервера.

Преимущество такого разделения – виртуальные машины не могут влиять на скорость других и изменять выделенное количество ресурсов.

Основные функции

Любая аппаратная виртуализация должна обеспечивать следующие функции для стабильной работы:

1. Виртуализация процессоров. Все технологии и инструкции, которые доступны физическому процессору, становятся доступны и виртуальным.
2. Графические представления. Обеспечивается изолированный доступ гостевых ОС к графическому адаптеру.
3. Ввод/вывод (I/O). Гипервизор разделяет доступ к устройствам ввода/вывода и другой периферией между виртуальными системами без конфликтов и зависаний.

Intel и AMD

Первыми создали аппаратную виртуализацию две конкурирующих компании – Intel и AMD. Технологии называются Intel-VT и AMD-V соответственно. Между ними есть существенная разница.

При использовании процессоров Intel сначала запускают собственную разработку под названием Virtual Machine Monitor/Manager (VMM), которая активирует режим виртуализации. Системные администраторы создают виртуальные машины и управляют ими через VMM.

AMD работает на основе собственной технологии Direct Connect. После ее запуска VMM считает, что все операционные системы, которые запущены на оборудовании с процессором AMD, являются гостевыми.

Аппаратная виртуализация обеспечивает надежное и стабильное создание ВМ на одном физическом оборудовании. В 2021 году все процессоры Intel и AMD поддерживают аппаратную виртуализацию с необходимым набором инструкций.