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¿Qué hace la desactivación de la virtualización Intel? Cómo habilitar VT (tecnología de virtualización) para mejorar el rendimiento |
Hoy en día, un número cada vez mayor de sistemas informáticos modernos están centrando su atención en las tecnologías de virtualización. Es cierto que no todo el mundo comprende claramente qué es, por qué es necesario y cómo resolver las cuestiones relativas a su inclusión o uso práctico. Ahora veremos cómo habilitar la virtualización en el BIOS usando el método más simple. Observemos de inmediato que esta técnica es aplicable a absolutamente todos los sistemas existentes, en particular al BIOS y al sistema UEFI que lo reemplazó. ¿Qué es la virtualización y por qué es necesaria?Antes de comenzar a resolver directamente el problema de cómo habilitar la virtualización en el BIOS, veamos qué es esta tecnología y por qué es necesaria. La tecnología en sí está pensada para su uso en cualquier sistema operativo de las llamadas máquinas virtuales, que pueden emular ordenadores reales con todos sus componentes de hardware y software. En otras palabras, en el sistema principal puedes crear una especie de computadora virtual con una selección de procesador, RAM, tarjeta de video y sonido, adaptador de red, disco duro, medios ópticos y Dios sabe qué más, incluida la instalación de un invitado ( niño) “OS”, que no hace nada, no será diferente de un terminal de computadora real. Tipos de tecnologíasSi alguien no lo sabe, las tecnologías de virtualización fueron creadas por los principales fabricantes de procesadores: las corporaciones Intel y AMD, que aún hoy no pueden compartir la palma en esta área. En los albores de la era, el hipervisor (software para administrar máquinas virtuales) creado por Intel no cumplía con todos los requisitos de rendimiento, por lo que se inició el desarrollo de soporte para sistemas virtuales, que debían estar "cableados" en los chips del procesador. ellos mismos. Intel llamó a esta tecnología Intel-VT-x y AMD la llamó AMD-V. Así, el soporte optimizó el rendimiento del procesador central sin afectar al sistema principal. No hace falta decir que debe habilitar esta opción en la configuración preliminar del BIOS solo si tiene la intención de utilizar una máquina virtual en una máquina física, por ejemplo, para probar programas o predecir el comportamiento de un sistema informático con varios componentes de hardware después de instalar un sistema operativo concreto. En caso contrario, dicho apoyo no podrá utilizarse. Además, de forma predeterminada está completamente desactivado y, como ya se mencionó, no tiene ningún efecto en el rendimiento del sistema principal. Inicie sesión en BIOSEn cuanto a los sistemas BIOS o UEFI, cualquier ordenador o portátil los dispone, independientemente de la complejidad del equipo instalado. La propia BIOS de un ordenador es un pequeño chip de la placa base, que se encarga de probar el hardware cuando se enciende el terminal. En él, a pesar de tener una memoria de sólo aproximadamente 1 MB, se guardan las configuraciones y características básicas del equipo. Dependiendo de la versión del BIOS o del fabricante, el inicio de sesión se puede realizar mediante varios métodos diferentes. Lo más común es utilizar la tecla Supr inmediatamente después de encender la computadora o laptop. Sin embargo, existen otros métodos, por ejemplo, las teclas F2, F12, etc. ¿Cómo habilitar la virtualización en la BIOS de la forma más sencilla?Ahora definamos algunos parámetros y menús básicos. Partimos del hecho de que ya ingresó al BIOS de su computadora. Aquí hay varios apartados principales, pero en este caso nos interesa todo lo relacionado con el chip del procesador. Normalmente, estas opciones están contenidas en el menú Configuración avanzada o en la sección Seguridad. También se pueden llamar de manera diferente, pero, por regla general, es algo así como Procesador o Chipset BIOS (aunque también pueden aparecer otros nombres). Entonces, ahora se puede tomar en serio la cuestión de cómo habilitar la virtualización en el BIOS. En las secciones anteriores hay una línea especial Tecnología de virtualización (en el caso de Intel, el nombre de la corporación se agrega al nombre principal). Al ingresar al menú correspondiente, se mostrarán dos opciones disponibles: Activado y Desactivado. Como ya está claro, el primero es el modo de virtualización habilitado, el segundo es la desactivación completa. Lo mismo ocurre con el sistema UEFI, en el que habilitar esta opción se realiza de forma completamente similar. Ahora que el BIOS se ha configurado en el parámetro de modo habilitado, todo lo que queda es guardar los cambios (F10 o el comando Guardar y salir de la configuración) y presionar la tecla de confirmación Y, correspondiente a la palabra inglesa Sí. El sistema se reinicia con los parámetros recién guardados y se inicia automáticamente. ¿Qué deberías saber además de esto?Como puede ver, el procedimiento para habilitar la virtualización en el BIOS es bastante sencillo. Sin embargo, hay algunas sutilezas a considerar aquí con respecto a la posible desactivación de esta función. El hecho es que cuando se utilizan máquinas virtuales como WMware Virtual Machine, Virtual PC, VirtualBox o incluso el módulo "nativo" de Microsoft llamado Hyper-V, esta opción debe estar habilitada incluso si la compatibilidad con componentes de Windows está habilitada directamente en la configuración del sistema. En su mayor parte, esto se aplica a las modificaciones más recientes de Windows, comenzando con "siete". En "expish" o "Vista" esto no es un requisito previo. Sin embargo, si dichos sistemas operativos están instalados en el hardware más reciente, es posible que también sea necesario habilitar el soporte. Sin embargo, es poco probable que un usuario de una máquina de este tipo instale un sistema operativo obsoleto que no le permita "exprimir" el hardware de la computadora al máximo de lo que es capaz. Por lo tanto, es mejor utilizar los últimos componentes de hardware en combinación no solo con las últimas versiones de los sistemas operativos, sino también con los sistemas de diagnóstico y controles UEFI, que reemplazaron al BIOS que sirvió durante tanto tiempo. fb.ru ¿Cómo habilitar la virtualización de hardware en BIOS? Tecnología de virtualización: tecnología de virtualización de hardware para SO invitado (con foto) - Configuración del BIOS | Opción de tecnología de virtualización. Habilitar esta opción habilita la tecnología de virtualización de hardware basada en una arquitectura de procesador especial. A diferencia de la virtualización de software, esta técnica permite utilizar sistemas invitados aislados (máquinas virtuales: VMware, Virtual PC, etc.) controlados directamente por el hipervisor. El sistema invitado es independiente de la arquitectura de la plataforma host y de la implementación de la plataforma de virtualización. Esta opción prácticamente no tiene ningún efecto sobre el funcionamiento de los programas de usuario en un sistema operativo estándar. Valores de opción: La opción también puede tener otros nombres:
Nota 1. Virtualización de virtualización de hardware con soporte para arquitectura de procesador especial. La virtualización de hardware proporciona un rendimiento comparable al de una máquina no virtualizada, lo que hace que la virtualización sea práctica y generalizada. Las tecnologías de virtualización más comunes son Intel-VT y AMD-V.
Intel VT (Intel Virtualization Technology): tecnología de virtualización Intel, ¿qué es?Intel VT es la base del hardware para la virtualización basada en software, reduciendo su tamaño, costo y complejidad. Por ejemplo, cuando dichos sistemas utilizan memoria caché, se utiliza un sistema de entrada/salida. Es utilizado principalmente por usuarios de los sectores corporativo, de la nube y de comunicaciones. VT-x 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 ("Vanderpool"). VT-x es la tecnología de virtualización en modo de direccionamiento real de Intel en la plataforma x86: VMX (Virtual Machine eXtension). Se ha implementado la virtualización del modo de direccionamiento real (modo de compatibilidad con 8086). VT-d (tecnología de virtualización para E/S dirigidas) es una tecnología de virtualización de E/S de hardware creada por Intel además de su tecnología de virtualización informática VT-x. La virtualización de E/S le permite pasar dispositivos en el bus PCI (y buses similares más modernos) al sistema operativo invitado, para que pueda trabajar con él utilizando sus herramientas estándar. Para hacer esto posible, la lógica de la placa base utiliza una Unidad de administración de memoria de E/S (IOMMU) dedicada, que funciona de manera similar a la MMU de la CPU, usando tablas de páginas y una tabla de reasignación DMA especial (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 específicos de cómo funciona el dispositivo con la memoria en direcciones físicas que solo el controlador conoce. Usando DMAR, crea tablas de mapeo para que el controlador del sistema operativo invitado vea las direcciones IOMMU virtuales de la misma manera que vería las físicas sin él ni el hipervisor. La tecnología de virtualización Intel para E/S dirigida (VT-d) es el siguiente paso importante hacia el soporte integral de virtualización de hardware para plataformas basadas en Intel. VT-d amplía las capacidades de la tecnología de virtualización (VT) que se encuentran en IA-32 (VT-x) e Itanium (VT-i) y agrega soporte para virtualizar nuevos dispositivos de E/S. Puede obtener más información sobre el aspecto técnico del problema aquí https://ru.wikipedia.org/wiki/ Programa de configuración BIOS de AWARD Software International Inc en placas base GIGABYTE TECHNOLOGYValor predeterminado de virtualización Posible significado:
Utilidad de configuración Aptio: BIOS de American Megatrends Inc en placas base Dell Inc.El nombre de esta opción para este fabricante en esta versión de BIOS (portátil): Valor predeterminado de virtualización Posible significado: Utilidad de configuración Insydeh30 del BIOS del software Insyde en placas base de Hewlett-Packard Company (HP)El nombre de esta opción para este fabricante en esta versión de BIOS: Valor predeterminado de la tecnología de virtualización Esta opción se encuentra ubicada en la pestaña: “Configuración del sistema” |
Prescott | 3 metros cuadrados. 2005 | 3963 |
merón | 2 metros cuadrados. 2006 | 1579 |
Penryn | 1 metro cuadrado. 2008 | 1266 |
Nehalem | 3 metros cuadrados. 2009 | 1009 |
Westmere | 1 metro cuadrado. 2010 | 761 |
Sandy Bridge | 1 metro cuadrado. 2011 | 784 |
Si la ejecución directa mediante virtualización no es efectiva, tiene sentido cambiar a otro esquema de operación, por ejemplo, interpretación o traducción binaria (consulte mi serie de publicaciones en IDZ: 1, 2, 3).
En la práctica de ejecución del sistema operativo, una situación típica es que las instrucciones que causan trampas en el flujo de control forman grupos en los que dos o más de ellas están ubicadas cerca una de otra, mientras que la distancia entre los grupos es significativa. El siguiente bloque de código para IA-32 muestra un ejemplo de dicho grupo. Un asterisco indica todas las instrucciones que generan salida al monitor. * entrada %al,%dx * salida $0x80,%al mov %al,%cl mov %dl,$0xc0 * salida %al,%dx * salida $0x80,%al * salida %al,%dx * salida $0 x80,%al Para evitar que se repita el escenario: salir de la VM al monitor, interpretar la instrucción, regresar a la VM solo para salir nuevamente al monitor en la siguiente instrucción, se utiliza la vista previa de instrucciones. Después de procesar la captura, antes de que el monitor devuelva el control a la VM, el flujo de instrucciones se escanea varias instrucciones por delante en busca de instrucciones privilegiadas. Si se detectan, la simulación cambia al modo de traducción binaria por un tiempo. Esto evita el impacto negativo del efecto de agrupación de instrucciones privilegiadas. La situación en la que un monitor de máquina virtual se ejecuta bajo el control de otro monitor que se ejecuta directamente en el hardware se denomina virtualización recursiva. En teoría, no puede limitarse a sólo dos niveles: dentro de cada monitor de VM se puede ejecutar el siguiente, formando así una jerarquía de hipervisores. La capacidad de ejecutar un hipervisor bajo el control de un monitor VM (o, lo que es lo mismo, un simulador) tiene un valor práctico. Cualquier monitor VM es un programa bastante complejo para el cual los métodos habituales de depuración de aplicaciones e incluso del sistema operativo no son aplicables, porque se carga muy temprano en la operación del sistema, cuando es difícil conectar un depurador. La ejecución bajo el control del simulador permite inspeccionar y controlar su funcionamiento desde la primera instrucción. Goldberg y Popek, en su trabajo mencionado anteriormente, consideraron cuestiones de soporte efectivo, incluida la virtualización recursiva. Sin embargo, sus conclusiones, lamentablemente, no tienen en cuenta muchas de las características de los sistemas modernos antes mencionadas. Consideremos una de las dificultades asociadas con las características específicas del lanzamiento anidado de monitores de VM: el manejo de trampas e interrupciones. En el caso más simple, el monitor más externo siempre es responsable de procesar todo tipo de situaciones de excepción, cuya tarea es procesar el evento de forma independiente, "ocultándolo" de otros niveles, o pasarlo al siguiente. Tanto para las interrupciones como para las trampas, esto suele ser subóptimo: el evento debe pasar por varios niveles de la jerarquía, cada uno de los cuales introducirá un retraso en su procesamiento. En la Fig. La Figura 5 muestra el procesamiento de dos tipos de mensajes: una interrupción que ocurrió en el hardware externo y una trampa de flujo de control que ocurrió dentro de la aplicación.
Arroz. 5: Virtualización recursiva. Todos los eventos deben ser procesados por un monitor externo, lo que los empuja hacia abajo en la jerarquía, lo que crea un retraso. Para un manejo óptimo de varios tipos de trampas e interrupciones, se debe seleccionar un nivel de la jerarquía del monitor de VM para cada uno de ellos, y cuándo. Cuando ocurre un evento, el control debe transferirse directamente a este nivel, evitando el procesamiento adicional por parte de niveles superiores y sin la sobrecarga asociada. Los fabricantes de procesadores prestan mucha menos atención a la tarea de soporte de hardware para segundos o más niveles de anidamiento de virtualización que a su primer nivel. Sin embargo, tales obras existen. Así, en los años ochenta del siglo XX, para los sistemas IBM/370, se hizo realidad la posibilidad de ejecutar copias del software del sistema dentro del sistema operativo que ya se ejecutaba en el hardware. Para esta tarea, se introdujo la instrucción SIE (iniciar ejecución interpretada). Hay propuestas para una interfaz entre capas de virtualización anidadas, que permitiría soportar de manera eficiente el anidamiento de múltiples monitores de VM, y una implementación de virtualización recursiva para IA-32. Sin embargo, las arquitecturas de procesadores modernas todavía están limitadas al soporte de hardware para como máximo un nivel de virtualización.
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- Poon Wing-Chi, Mok A.K. Mejora de la latencia del reenvío VMExit en virtualización recursiva para la arquitectura x86 // Ciencia de sistemas (HICSS), 2012 45ª Conferencia Internacional de Hawaii. 2012. Pág. 5604-5612.
- Osisek D. L., Jackson K. M., Gum P. H. Arquitectura de ejecución interpretativa ESA/390, base para VM/ESA // IBM Syst. J. - 1991- V. 30, núm. 1. - págs. 34–51. -ISSN: 0018-8670. -DOI: 10.1147/sj.301.0034.
- Andy Glew. SIÉ. - semipublic.comp-arch.net/wiki/SIE
- El Proyecto Tortugas: Diseño e Implementación de Virtualización Anidada / Muli Ben-Yehuda //. - 2010. - págs. 423–436. www.usenix.org/event/osdi10/tech/full_papers/Ben-Yehuda.pdf
habrahabr.ru
Tecnología de virtualización
Otros nombres de opciones idénticos: Vanderpool Technology, VT Technology.
La opción Tecnología de virtualización está diseñada para permitir que el procesador admita la tecnología de virtualización de hardware. Esta opción sólo puede tomar dos valores: Activada y Desactivada.
- Principio de funcionamiento
- ¿Debería incluirlo?
Principio de funcionamiento
¿Qué significa realmente el término “virtualización”? La tecnología de virtualización permite a un usuario tener muchas computadoras virtuales en una sola computadora física. Naturalmente, este enfoque suele tener muchas ventajas en comparación con tener varios ordenadores físicos, principalmente en términos de reducción de costes de hardware y reducción del consumo de energía.
Para crear computadoras virtuales, se requiere un software especial. El software de virtualización más conocido es VMWare y Microsoft Virtual PC.
El corazón de cualquier sistema de virtualización es una tecnología llamada Virtual Machine Monitor (VMM). Esta tecnología proporciona una base sólida para gestionar la virtualización. La función del administrador de máquinas virtuales (también llamado a veces hipervisor) es administrar los recursos de la computadora en tiempo real y distribuirlos entre sistemas virtuales. El hipervisor puede transferir datos entre sistemas y crear discos virtuales.
Virtual Machine Manager le permite ejecutar múltiples sistemas operativos (generalmente llamados sistemas operativos invitados) o múltiples copias del mismo sistema operativo en una sola computadora. Entre sus tareas también se incluye la gestión de recursos de memoria, procesador y dispositivos de entrada/salida para distribuirlos entre diferentes ordenadores virtuales. De esta forma, el hipervisor puede permitir que múltiples sistemas operativos compartan el mismo procesador, haciéndolo más eficiente.
Sin embargo, durante mucho tiempo la tecnología de virtualización se basó únicamente en métodos de software y casi no había soporte para ella a nivel de hardware, en particular debido a la falta de estándares claros. Aunque una de las primeras implementaciones de virtualización de hardware fue la compatibilidad con el modo de funcionamiento virtual del procesador Intel 8086, integrado en el procesador 80386 y los procesadores Intel posteriores (puede obtener más información sobre los procesadores aquí), las capacidades de esta tecnología fueron limitado. Hoy en día, los principales fabricantes de procesadores, Intel y AMD, ofrecen sus propias tecnologías de virtualización diseñadas para el modo protegido de funcionamiento del procesador.
La versión de Intel de la tecnología de virtualización se llama VT-x. Apareció en 2005. Esta tecnología introdujo una serie de mejoras en las plataformas de servidor y cliente que brindan soporte para software de virtualización. La tecnología VT-x permite que diferentes sistemas operativos y aplicaciones se ejecuten en particiones independientes y puede convertir una computadora en un conjunto de sistemas operativos virtuales.
La tecnología de virtualización de AMD se llama AMD-V. Apareció por primera vez en los procesadores Athlon 64 en 2006. Esta tecnología le permite asumir algunas de las tareas realizadas por el hipervisor en software y simplificarlas gracias al conjunto de instrucciones mejorado integrado en los procesadores AMD.
En comparación con el método de virtualización de software, la virtualización de hardware tiene una serie de ventajas. El hecho es que los sistemas operativos diseñados para la plataforma Intel se desarrollaron de tal manera que el sistema operativo debía tener acceso directo a los recursos de hardware de la computadora. La virtualización de software emulaba el hardware necesario y las tecnologías de virtualización de hardware permitían que el sistema operativo accediera directamente a los recursos de hardware, evitando cualquier emulación.
Las extensiones de virtualización de procesadores ofrecen nuevos enfoques para gestionar la virtualización. Brevemente, la esencia de las mejoras se puede describir de la siguiente manera. Los sistemas operativos proporcionan diferentes niveles de acceso a los recursos, que se denominan anillos de protección. Estos anillos representan una jerarquía de privilegios dentro de la arquitectura de un sistema informático. El nivel más privilegiado suele ser cero. Esta capa también puede acceder a los recursos directamente.
En la arquitectura tradicional Intel x86, el kernel del sistema operativo puede acceder directamente al procesador en el nivel 0. Sin embargo, en un entorno de virtualización de software, el sistema operativo invitado no puede realizar el trabajo en el nivel 0 porque está ocupado por el hipervisor. Por tanto, el sistema operativo invitado sólo puede ejecutarse en el nivel 1.
Pero hay un problema: algunas instrucciones del procesador sólo se pueden ejecutar en el nivel 0. Este problema se puede resolver de varias formas, pero ninguna de ellas es satisfactoria. Por ejemplo, el sistema operativo se puede recompilar para evitar este tipo de situaciones, pero esto sólo se puede hacer si el código fuente del sistema operativo está disponible. Este enfoque se utiliza a veces y se denomina paravirtualización.
Pero en los casos en los que la paravirtualización no es posible se suele recurrir a otra solución. El administrador de la máquina virtual simplemente intercepta las instrucciones necesarias del sistema operativo invitado y las reemplaza por otras seguras. No hace falta decir que este enfoque conduce a una caída significativa del rendimiento. En consecuencia, las máquinas virtuales de software suelen ser mucho más lentas que sus homólogas reales.
Por lo tanto, las tecnologías de virtualización de hardware de Intel y AMD no sólo contienen nuevas instrucciones para el procesador, sino que también, lo que es más importante, permiten el uso de un nuevo nivel de privilegios. Ahora el hipervisor puede operar en un nivel inferior al nivel cero (esto se puede indicar como –1), mientras que el sistema operativo invitado tiene control total sobre el nivel cero. De este modo, el hipervisor se evitó un trabajo minucioso innecesario y el rendimiento de las máquinas virtuales aumentó significativamente.
Las tecnologías Intel y AMD no son idénticas en todos los sentidos, pero ofrecen beneficios y funcionalidades similares. Además de aumentar el rendimiento de las máquinas virtuales, le permiten aumentar la cantidad de máquinas virtuales en un sistema físico, así como aumentar la cantidad de usuarios de máquinas virtuales.
¿Debería incluirlo?
La opción Tecnología de virtualización (a veces llamada simplemente Virtualización) permite al usuario de la computadora habilitar el soporte para la virtualización de hardware a nivel de CPU. Al seleccionar Activado se activa esta compatibilidad y al seleccionar Desactivado se desactiva.
La opción Tecnología de virtualización solo debe habilitarse si está utilizando su computadora para ejecutar máquinas virtuales. Habilitar el soporte de hardware para máquinas virtuales puede mejorar significativamente su rendimiento. Sin embargo, si no se utilizan máquinas virtuales, habilitar la opción no afectará el rendimiento de la computadora de ninguna manera.
Directamente. El sistema 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 de una máquina no virtualizada, lo que hace que la virtualización sea práctica y generalizada. Las tecnologías de virtualización más comunes son Intel -VT y AMD -V.
Intel VT (tecnología de virtualización Intel)
VT-x
Anteriormente conocida con el nombre en clave "Vanderpool", VT-x es la 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 VT-x - "vmx"; en Linux se comprueba con el comando cat /proc/cpuinfo, en Mac OS X - sysctl machdep.cpu.features.
Intel comenzó a incorporar la tecnología de virtualización Extended Page Table (EPT) para tablas de páginas, comenzando con los procesadores de arquitectura Nehalem lanzados en 2008.
A partir de la arquitectura Haswell, anunciada en 2013, Intel empezó a incluir Sombreado VMCS- tecnología que acelera la virtualización anidada de hipervisores. VMCS- estructura de control de la máquina virtual(estructura de control de máquina virtual): una estructura de datos en memoria que existe exactamente en una copia por máquina virtual y está controlada por el hipervisor. Con cada cambio de 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. Si se utiliza más de un hipervisor, o si se utilizan hipervisores anidados, se necesitan múltiples sombreados VMCS. La compatibilidad con el sombreado de hardware hace que la gestión 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 Corporation además de su tecnología de virtualización informática (), cuyo nombre en código es Vanderpool. La virtualización de E/S le permite pasar dispositivos en el bus PCI (y buses similares más modernos) al sistema operativo invitado, para que pueda trabajar con él utilizando sus herramientas estándar. Para hacer esto posible, la lógica de la placa base utiliza una unidad de administración de memoria de entrada/salida especial (IOMMU), que funciona de manera similar a la MMU de la CPU, usando tablas de páginas y una tabla de reasignación DMA especial (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 específicos de cómo funciona el dispositivo con la memoria en direcciones físicas que solo el controlador conoce. Usando DMAR, crea tablas de mapeo para que el controlador del sistema operativo invitado vea las direcciones IOMMU virtuales de la misma manera que vería las físicas sin él ni el hipervisor.
La tecnología de virtualización Intel para E/S dirigida (VT-d) es el siguiente paso importante hacia el soporte integral de virtualización de hardware para plataformas basadas en Intel. VT-d amplía las capacidades de la tecnología de virtualización (VT) que se encuentran en IA-32 (VT-x) e Itanium (VT-i) y agrega soporte para virtualizar nuevos dispositivos de E/S.
Soporte de hardware
Soporte de software
- El hipervisor Xen admite DMAR desde la versión 3.3 para dominios virtualizados por hardware. Para dominios paravirtuales, no se requiere mapeo DMA.
- Próximamente se anunciará soporte para la tecnología de software Oracle VirtualBox.
- El kernel de Linux ha soportado experimentalmente DMAR desde la versión 2.6.28, lo que permite que el hipervisor integrado (kvm) dé acceso a las máquinas virtuales a los dispositivos PCI.
- La compatibilidad con Intel VT-d está disponible en Parallels Workstation 4.0 Extreme y Parallels Server 4 Bare Metal
El rápido desarrollo del mercado de la tecnología de virtualización durante los últimos años se ha debido en gran medida al aumento de la capacidad del hardware, lo que ha permitido crear plataformas de virtualización verdaderamente efectivas tanto para sistemas de servidores como para computadoras de escritorio. Las tecnologías de virtualización le permiten ejecutar varias instancias virtuales de sistemas operativos (SO invitado) en una computadora física (host) para garantizar su independencia de la plataforma de hardware y concentrar varias máquinas virtuales en una física. La virtualización proporciona muchos beneficios tanto para la infraestructura empresarial como para los usuarios finales. La virtualización proporciona ahorros significativos en hardware y mantenimiento, aumenta la flexibilidad de la infraestructura de TI y simplifica el procedimiento de respaldo y recuperación después de fallas. Las máquinas virtuales, al ser unidades independientes del hardware, se pueden distribuir como plantillas preinstaladas que se pueden ejecutar en cualquier plataforma de hardware de una arquitectura compatible.
Hasta hace poco, los esfuerzos en la virtualización de sistemas operativos se concentraban principalmente en el desarrollo de software. En 1998, VMware por primera vez describió seriamente las perspectivas de desarrollo de sistemas virtuales patentando técnicas de software de virtualización. Gracias a los esfuerzos de VMware, así como de otros fabricantes de plataformas virtuales, y al ritmo cada vez mayor de mejora de la tecnología informática, los usuarios corporativos y domésticos vieron las ventajas y perspectivas de la nueva tecnología, y el mercado de herramientas de virtualización comenzó a crecer a un ritmo rápido. Por supuesto, empresas tan grandes como Intel y AMD, que controlan la mayor parte del mercado de procesadores, no podían ignorar esta prometedora tecnología. Intel fue el primero en ver en la nueva tecnología una fuente de superioridad tecnológica sobre sus competidores y comenzó a trabajar para mejorar la arquitectura del procesador x86 para admitir plataformas de virtualización. Siguiendo a Intel, AMD también se ha sumado al desarrollo del soporte de virtualización de hardware en procesadores para no perder posición en el mercado. Actualmente, ambas empresas ofrecen modelos de procesadores que cuentan con un conjunto ampliado de instrucciones y permiten el uso directo de recursos de hardware en máquinas virtuales.
Desarrollo de técnicas de virtualización de hardware.
La idea de la virtualización de hardware no es nueva: se implementó por primera vez en procesadores 386 y se denominó modo V86. Este modo de funcionamiento del procesador 8086 hizo posible ejecutar varias aplicaciones DOS en paralelo. Ahora la virtualización de hardware le permite ejecutar varias máquinas virtuales independientes en las secciones correspondientes del espacio del hardware de la computadora. La virtualización de hardware es una continuación lógica de la evolución de los niveles de abstracción de las plataformas de software, desde la multitarea hasta el nivel de virtualización:
![](https://i2.wp.com/ixbt.com/cm/images/virtualization-h/multitasking.jpg)
Ventajas de la virtualización de hardware sobre el software
Actualmente, la virtualización de software prevalece sobre el hardware en el mercado de la tecnología de virtualización debido a que durante mucho tiempo los fabricantes de procesadores no pudieron implementar adecuadamente el soporte de virtualización. El proceso de introducción de nuevas tecnologías en los procesadores requirió un cambio importante en su arquitectura, la introducción de instrucciones adicionales y modos de funcionamiento del procesador. Esto generó problemas de compatibilidad y estabilidad, que se resolvieron por completo en 2005-2006 en los nuevos modelos de procesador. A pesar de que las plataformas de software han avanzado mucho en términos de rendimiento y provisión de herramientas de administración de máquinas virtuales, la tecnología de virtualización de hardware tiene algunas ventajas innegables sobre el software:
- Simplifique el desarrollo de plataformas de virtualización proporcionando interfaces de administración de hardware y soporte para invitados virtuales. Esto contribuye al surgimiento y desarrollo de nuevas plataformas de virtualización y herramientas de gestión, debido a la reducción de la intensidad laboral y el tiempo de su desarrollo.
- La capacidad de aumentar el rendimiento de las plataformas de virtualización. Debido a que los invitados virtuales son administrados directamente por una pequeña capa de middleware (el hipervisor), se espera que las plataformas de virtualización basadas en hardware sean más rápidas en el futuro.
- La capacidad de iniciar de forma independiente varias plataformas virtuales con la capacidad de cambiar entre ellas a nivel de hardware. Varias máquinas virtuales pueden funcionar de forma independiente, cada una en su propio espacio de recursos de hardware, lo que eliminará las pérdidas de rendimiento asociadas con el mantenimiento de la plataforma host, además de aumentar la seguridad de las máquinas virtuales debido a su completo aislamiento.
- Desacoplar el sistema invitado de la arquitectura de la plataforma host y la implementación de la plataforma de virtualización. Utilizando tecnologías de virtualización de hardware, es posible iniciar sistemas invitados de 64 bits desde sistemas host de 32 bits que ejecutan entornos de virtualización de 32 bits.
Cómo funciona la virtualización de hardware
La necesidad de admitir la virtualización de hardware obligó a los fabricantes de procesadores a cambiar ligeramente su arquitectura mediante la introducción de instrucciones adicionales para proporcionar acceso directo a los recursos del procesador desde los sistemas invitados. Este conjunto de instrucciones adicionales se denomina Extensiones de máquina virtual (VMX). VMX proporciona las siguientes instrucciones: VMPTRLD, VMPTRST, VMCLEAR, VMREAD, VMREAD, VMWRITE, VMCALL, VMLAUNCH, VMRESUME, VMXON y VMXOFF.
Un procesador con soporte de virtualización puede funcionar en dos modos: operación raíz y operación no raíz. En el modo de operación raíz, se ejecuta un software especial, que es una capa "ligera" entre los sistemas operativos invitados y el hardware: un monitor de máquina virtual (VMM), también llamado hipervisor. La palabra "hipervisor" apareció de una manera interesante: una vez, hace mucho tiempo, el sistema operativo se llamaba "supervisor" y el software que estaba "bajo supervisión" se llamaba "hipervisor".
Para poner el procesador en modo de virtualización, la plataforma de virtualización debe llamar a la instrucción VMXON y transferir el control al hipervisor, que inicia el sistema invitado virtual con las instrucciones VMLAUNCH y VMRESUME (los puntos de entrada a la máquina virtual). Virtual Machine Monitor puede salir del modo de virtualización del procesador llamando a la instrucción VMXOFF.
Cada sistema operativo invitado se ejecuta y opera independientemente de los demás y está aislado en términos de recursos de hardware y seguridad.
La diferencia entre virtualización de hardware y software.
La arquitectura clásica de virtualización de software implica la presencia de un sistema operativo anfitrión, sobre el cual se ejecuta una plataforma de virtualización, que emula el funcionamiento de los componentes de hardware y gestiona los recursos de hardware en relación con el sistema operativo invitado. La implementación de una plataforma de este tipo es bastante compleja y requiere mucho tiempo; existen pérdidas de rendimiento debido al hecho de que la virtualización se realiza sobre el sistema host. La seguridad de las máquinas virtuales también está en riesgo porque tomar el control del sistema operativo host automáticamente significa tomar el control de todos los sistemas invitados.
A diferencia de la tecnología de software, con la ayuda de la virtualización de hardware es posible obtener sistemas invitados aislados controlados directamente por el hipervisor. Este enfoque puede facilitar la implementación de una plataforma de virtualización y aumentar la confiabilidad de una plataforma con múltiples sistemas invitados que se ejecutan simultáneamente, sin penalizar el rendimiento por dar servicio al sistema host. Este modelo acercará el rendimiento de los sistemas invitados a los reales y reducirá los costos de rendimiento de mantener la plataforma anfitriona.
Desventajas de la virtualización de hardware
También vale la pena señalar que la virtualización de hardware potencialmente aporta más que sólo aspectos positivos. La capacidad de administrar sistemas invitados a través de un hipervisor y la facilidad de escribir una plataforma de virtualización utilizando técnicas de hardware hacen posible desarrollar software malicioso que, después de obtener el control del sistema operativo anfitrión, lo virtualiza y realiza todas las acciones fuera de él.
A principios de 2006, los laboratorios de investigación de Microsoft crearon un rootkit con nombre en código SubVirt, que infecta los sistemas host Windows y Linux y hace que su presencia sea prácticamente indetectable. El principio de funcionamiento de este rootkit era el siguiente:
- A través de una de las vulnerabilidades del sistema operativo de la computadora, el software malicioso obtiene acceso administrativo.
- Después de esto, el rootkit comienza el procedimiento de migración de la plataforma física a la virtual, tras lo cual se inicia la plataforma virtualizada a través del hipervisor. Al mismo tiempo, nada cambia para el usuario, todo sigue funcionando como antes y todas las herramientas y servicios necesarios para acceder al hipervisor desde el exterior (por ejemplo, acceso al terminal) se encuentran fuera del sistema virtualizado.
- El software antivirus no puede detectar códigos maliciosos después del procedimiento de migración porque se encuentran fuera del sistema virtualizado.
Visualmente, este procedimiento se ve así:
Sin embargo, no se debe exagerar el peligro. Sigue siendo mucho más difícil desarrollar un programa malicioso utilizando tecnologías de virtualización que utilizando herramientas "tradicionales" que explotan diversas vulnerabilidades en los sistemas operativos. Al mismo tiempo, la principal suposición de quienes afirman que este tipo de malware es más difícil de detectar y, además, no puede explotar los "agujeros" del sistema operativo, actuando exclusivamente "dentro de las reglas", es que el sistema operativo supuestamente virtualizado no es capaz de detectar que se está ejecutando en una máquina virtual, que hay un mensaje inicialmente incorrecto. En consecuencia, el software antivirus tiene todas las posibilidades para detectar la infección. Y, por lo tanto, no tiene sentido desarrollar un troyano tan complejo y que requiera muchos recursos, dada la disponibilidad de métodos de intrusión mucho más simples.
Tecnologías de virtualización de Intel y AMD
Intel y AMD, como principales fabricantes de procesadores para plataformas de servidores y de escritorio, han desarrollado técnicas de virtualización de hardware para su uso en plataformas de virtualización. Estas técnicas no son directamente compatibles, pero realizan funciones esencialmente similares. Ambos suponen un hipervisor que controla sistemas invitados no modificados y tienen la capacidad de desarrollar plataformas de virtualización sin necesidad de emulación de hardware. Los procesadores de ambas empresas que admiten la virtualización incluyen instrucciones adicionales para que el hipervisor las llame para administrar los sistemas virtuales. El grupo que actualmente investiga las capacidades de las técnicas de virtualización de hardware incluye a AMD, Intel, Dell, Fujitsu Siemens, Hewlett-Packard, IBM, Sun Microsystems y VMware.
Virtualización Intel
Intel anunció oficialmente el lanzamiento de la tecnología de virtualización a principios de 2005 en la conferencia Intel Developer Forum Spring 2005. La nueva tecnología recibió el nombre en código Vanderpool y oficialmente Intel Virtualization Technology (abreviado como Intel VT). La tecnología Intel VT contiene una serie de tecnologías de varias clases que tienen números de versión VT-x, donde x es una letra que indica un subtipo de tecnología de hardware. Se anunció soporte para la nueva tecnología en los procesadores Pentium 4, Pentium D, Xeon, Core Duo y Core 2 Duo. Intel también publicó especificaciones para Intel VT para procesadores basados en Itanium, donde la tecnología de virtualización apareció con el nombre en clave "Silvervale" y la versión VT-i. Sin embargo, desde 2005, los nuevos modelos de procesador Itanium no admiten instrucciones x86 en hardware y la virtualización x86 solo se puede utilizar en la arquitectura IA-64 mediante emulación.
Para habilitar la tecnología Intel VT en los sistemas informáticos, Intel ha trabajado con fabricantes de placas base, BIOS y periféricos para garantizar que Intel VT sea compatible con los sistemas existentes. En muchos sistemas informáticos, la tecnología de virtualización de hardware se puede desactivar en el BIOS. Las especificaciones de Intel VT dicen que para admitir esta tecnología, no basta con tener un procesador que la admita, también es necesario tener los chipsets de placa base, BIOS y software adecuados que utilicen Intel VT. La lista de procesadores Intel VT compatibles se proporciona a continuación:
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo Extreme X6800
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo E6700
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo E6600
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo E6400 (E6420)
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo E6300 (E6320)
- Procesador Intel® Core™ Duo T2600
- Procesador Intel® Core™ Duo T2500
- Procesador Intel® Core™ Duo T2400
- Procesador Intel® Core™ Duo L2300
- Procesador Intel® Pentium® Edición Extrema 965
- Procesador Intel® Pentium® Edición Extrema 955
- Procesador Intel® Pentium® D 960
- Procesador Intel® Pentium® D 950
- Procesador Intel® Pentium® D 940
- Procesador Intel® Pentium® D 930
- Procesador Intel® Pentium® D 920
- Procesador Intel® Pentium® 4 672
- Procesador Intel® Pentium® 4 662
Procesadores de portátiles:
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo T7600
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo T7400
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo T7200
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo T5600
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo L7400
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo L7200
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo L7600
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo L7500
Procesadores para plataformas de servidor:
- Procesador Intel® Xeon® 7041
- Procesador Intel® Xeon® 7040
- Procesador Intel® Xeon® 7030
- Procesador Intel® Xeon® 7020
- Procesador Intel® Xeon® 5080
- Procesador Intel® Xeon® 5063
- Procesador Intel® Xeon® 5060
- Procesador Intel® Xeon® 5050
- Procesador Intel® Xeon® 5030
- Procesador Intel® Xeon® 5110
- Procesador Intel® Xeon® 5120
- Procesador Intel® Xeon® 5130
- Procesador Intel® Xeon® 5140
- Procesador Intel® Xeon® 5148
- Procesador Intel® Xeon® 5150
- Procesador Intel® Xeon® 5160
- Procesador Intel® Xeon® E5310
- Procesador Intel® Xeon® E5320
- Procesador Intel® Xeon® E5335
- Procesador Intel® Xeon® E5345
- Procesador Intel® Xeon® X5355
- Procesador Intel® Xeon® L5310
- Procesador Intel® Xeon® L5320
- Procesador Intel® Xeon® 7140M
- Procesador Intel® Xeon® 7140N
- Procesador Intel® Xeon® 7130M
- Procesador Intel® Xeon® 7130N
- Procesador Intel® Xeon® 7120M
- Procesador Intel® Xeon® 7120N
- Procesador Intel® Xeon® 7110M
- Procesador Intel® Xeon® 7110N
- Procesador Intel® Xeon® X3220
- Procesador Intel® Xeon® X3210
Cabe señalar que los siguientes cuatro procesadores no son compatibles con la tecnología Intel VT:
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo E4300
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo E4400
- Procesador Intel® 2 Core™ Duo T5500
- Procesador Intel® Pentium® D 9x5 (D945)
Intel también planea desarrollar una tecnología llamada Virtualización para E/S dirigida para Intel VT, que tiene una versión VT-d. De momento, se sabe que se trata de cambios significativos en la arquitectura de E/S, que mejorarán la seguridad, robustez y rendimiento de las plataformas virtuales utilizando técnicas de virtualización de hardware.
Virtualización AMD
AMD, al igual que Intel, recientemente comenzó a perfeccionar la arquitectura del procesador para admitir la virtualización. En mayo de 2005, AMD anunció el inicio de la introducción de soporte de virtualización en los procesadores. El nombre oficial dado a la nueva tecnología es AMD Virtualization (abreviado como AMD-V), y su nombre en clave interno es AMD Pacifica. La tecnología AMD-V es una continuación lógica de la tecnología Direct Connect para procesadores AMD64, cuyo objetivo es aumentar el rendimiento de los sistemas informáticos mediante una integración estrecha y directa del procesador con otros componentes de hardware.
La siguiente lista muestra procesadores que admiten funciones de virtualización de hardware AMD-V. La compatibilidad con estas funciones debería funcionar en todos los procesadores de escritorio de la serie AMD-V que ejecutan Socket AM2 a partir del paso F. También debe tenerse en cuenta que los procesadores Sempron no admiten la virtualización de hardware.
Procesadores de escritorio:
- 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 de doble núcleo 6000+
- Athlon™ 64 X2 de doble núcleo 5600+
- Athlon™ 64 X2 de doble núcleo 5400+
- Athlon™ 64 X2 de doble núcleo 5200+
- Athlon™ 64 X2 de doble núcleo 5000+
- Athlon™ 64 X2 de doble núcleo 4800+
- Athlon™ 64 X2 de doble núcleo 4600+
- Athlon™ 64 X2 de doble núcleo 4400+
- Athlon™ 64 X2 de doble núcleo 4200+
- Athlon™ 64 X2 de doble núcleo 4000+
- Athlon™ 64 X2 de doble núcleo 3800+
Para portátiles, se admiten procesadores de la marca Turion 64 X2:
- Turión™ 64 X2 TL-60
- Turión™ 64 X2 TL-56
- Turión™ 64 X2 TL-52
- Turión™ 64 X2 TL-50
Los siguientes procesadores Opteron son compatibles con plataformas de servidor:
- Serie Opteron 1000
- Serie Opteron 2000
- Serie Opteron 8000
Software que admite la virtualización de hardware
Por el momento, la gran mayoría de proveedores de plataformas de software de virtualización han anunciado soporte para las tecnologías de virtualización de hardware Intel y AMD. Las máquinas virtuales en estas plataformas se pueden ejecutar con soporte de virtualización de hardware. Además, en muchos sistemas operativos que incluyen plataformas de software de paravirtualización como Xen o Virtual Iron, la virtualización de hardware permitirá que se ejecuten sistemas operativos invitados sin modificaciones. Dado que la paravirtualización es uno de los tipos de virtualización que requiere modificación del sistema operativo invitado, la implementación de soporte de virtualización de hardware en plataformas de paravirtualización es una solución muy aceptable para estas plataformas, desde el punto de vista de la capacidad de ejecutar versiones no modificadas del invitado. sistemas. La siguiente tabla enumera las principales plataformas de virtualización y software populares que admiten tecnologías de virtualización de hardware:
Plataforma o software de virtualización | ¿Qué tecnologías soporta? | Nota |
Máquina virtual basada en kernel (KVM) | Intel VT, AMD-V | Virtualización del nivel de instancia de sistemas operativos bajo Linux. |
PC virtual de Microsoft | Intel VT, AMD-V | Plataforma de virtualización de escritorio para plataformas host Windows. |
Servidor virtual de Microsoft | Intel VT, AMD-V | Plataforma de virtualización de servidores para Windows. La versión que admite la virtualización de hardware, Microsoft Virtual Server 2005 R2 SP1, se encuentra en fase beta. Previsto para el segundo trimestre de 2007. |
Estación de trabajo paralela | Intel VT, AMD-V | Plataforma de virtualización para hosts Windows y Linux. |
VirtualBox | Intel VT, AMD-V | Plataforma de virtualización de escritorio de código abierto para Windows, Linux y Mac OS. De forma predeterminada, el soporte para la virtualización de hardware está deshabilitado, ya que según investigaciones de expertos, la virtualización de hardware es actualmente más lenta que la de software. |
Hierro virtual | Intel VT, AMD-V | Virtual Iron 3.5 es la primera plataforma de virtualización basada en hardware que le permite ejecutar invitados de 32 y 64 bits sin modificar prácticamente sin pérdida de rendimiento. |
Estación de trabajo VMware y servidor VMware | Intel VT, AMD-V | Para ejecutar sistemas invitados de 64 bits, se requiere compatibilidad con Intel VT (así como para VMware ESX Server, para sistemas operativos invitados de 32 bits, la compatibilidad con IntelVT está deshabilitada de forma predeterminada por las mismas razones que para VirtualBox). |
xén | Intel VT, AMD-V | La plataforma de virtualización Xen de código abierto le permite ejecutar invitados no modificados utilizando técnicas de virtualización de hardware. |
La virtualización de hardware hoy
VMware, parte del Grupo de Investigación de Virtualización de Hardware, realizó un estudio a finales de 2006 sobre su propia virtualización de software en comparación con las tecnologías de virtualización de hardware de Intel. El documento "Comparación de técnicas de software y hardware para la virtualización x86" documentó los resultados de este estudio (en un procesador Intel Pentium 4 672 de 3,8 GHz con tecnología Hyper-Threading desactivada). Uno de los experimentos se llevó a cabo utilizando los sistemas de prueba SPECint2000 y SPECjbb2005, que son el estándar de facto para evaluar el rendimiento de los sistemas informáticos. Como sistema invitado se utilizó el sistema operativo Red Hat Enterprise Linux 3, controlado por un hipervisor de software y hardware. Se esperaba que la virtualización de hardware proporcionara una tasa de rendimiento de alrededor del cien por ciento en relación con la ejecución del sistema operativo de forma nativa. Sin embargo, los resultados fueron bastante sorprendentes: mientras que un hipervisor de software sin técnicas de virtualización de hardware sufrió una pérdida de rendimiento del 4 por ciento en relación con la ejecución nativa, un hipervisor de hardware en general sufrió una pérdida de rendimiento del 5 por ciento. Los resultados de esta prueba se muestran en la siguiente figura:
conclusiones
El soporte de tecnologías de virtualización de hardware en procesadores abre amplias perspectivas para el uso de máquinas virtuales como herramientas confiables, seguras y flexibles para aumentar la eficiencia de las infraestructuras virtuales. La presencia de soporte para técnicas de virtualización de hardware en procesadores no solo de servidores sino también de sistemas de escritorio indica la seriedad de las intenciones de los fabricantes de procesadores en relación con todos los segmentos del mercado de usuarios de sistemas informáticos. El uso de la virtualización de hardware en el futuro debería reducir las pérdidas de rendimiento al ejecutar varias máquinas virtuales en un servidor físico. Por supuesto, la virtualización de hardware aumentará la seguridad de los sistemas virtuales en entornos corporativos. Hoy en día, la facilidad para desarrollar plataformas de virtualización utilizando técnicas de hardware ha propiciado la aparición de nuevos actores en el mercado de la virtualización. Los proveedores de sistemas de paravirtualización utilizan ampliamente la virtualización de hardware para ejecutar sistemas invitados no modificados. Un beneficio adicional de las técnicas de virtualización basadas en hardware es la capacidad de ejecutar invitados de 64 bits en versiones de 32 bits de plataformas de virtualización (por ejemplo, VMware ESX Server).
No debes tomar los resultados de desempeño como los únicos verdaderos. Evaluar objetivamente el rendimiento de diversas plataformas de hardware y software para la virtualización no es una tarea trivial; el grupo de trabajo mencionado dentro de SPEC está trabajando para crear un conjunto de métodos estándar para evaluar dichos sistemas. Hoy en día se puede observar que las herramientas de virtualización de AMD son técnicamente más avanzadas que las implementadas por Intel. Mucho depende del software utilizado, por ejemplo, a diferencia de VMWare, hay entornos que "responden" mucho más al soporte de hardware, por ejemplo, Xen 3.0.
Otros nombres de opciones idénticos: Tecnología Vanderpool, Tecnología VT.
La opción Tecnología de virtualización está diseñada para permitir que el procesador admita la tecnología de virtualización de hardware. Esta opción sólo puede tomar dos valores: Activada y Desactivada.
¿Qué significa realmente el término “virtualización”? La tecnología de virtualización permite a un usuario tener muchas computadoras virtuales en una sola computadora física. Naturalmente, este enfoque suele tener muchas ventajas en comparación con tener varios ordenadores físicos, principalmente en términos de reducción de costes de hardware y reducción del consumo de energía.
Para crear computadoras virtuales, se requiere un software especial. El software de virtualización más conocido es VMWare y Microsoft Virtual PC.
El corazón de cualquier sistema de virtualización es una tecnología llamada Virtual Machine Monitor (VMM). Esta tecnología proporciona una base sólida para gestionar la virtualización. La función del administrador de máquinas virtuales (también llamado a veces hipervisor) es administrar los recursos de la computadora en tiempo real y distribuirlos entre sistemas virtuales. El hipervisor puede transferir datos entre sistemas y crear discos virtuales.
Virtual Machine Manager le permite ejecutar múltiples sistemas operativos (generalmente llamados sistemas operativos invitados) o múltiples copias del mismo sistema operativo en una sola computadora. Entre sus tareas también se incluye la gestión de recursos de memoria, procesador y dispositivos de entrada/salida para distribuirlos entre diferentes ordenadores virtuales. De esta forma, el hipervisor puede permitir que múltiples sistemas operativos compartan el mismo procesador, haciéndolo más eficiente.
Sin embargo, durante mucho tiempo la tecnología de virtualización se basó únicamente en métodos de software y casi no había soporte para ella a nivel de hardware, en particular debido a la falta de estándares claros. Aunque una de las primeras implementaciones de virtualización de hardware fue la compatibilidad con el modo de funcionamiento virtual del procesador Intel 8086, integrado en el procesador 80386 y los procesadores Intel posteriores (puede obtener más información sobre los procesadores), las capacidades de esta tecnología eran limitadas. . Hoy en día, los principales fabricantes de procesadores, Intel y AMD, ofrecen sus propias tecnologías de virtualización diseñadas para el modo protegido de funcionamiento del procesador.
La versión de Intel de la tecnología de virtualización se llama VT-x. Apareció en 2005. Esta tecnología introdujo una serie de mejoras en las plataformas de servidor y cliente que brindan soporte para software de virtualización. La tecnología VT-x permite que diferentes sistemas operativos y aplicaciones se ejecuten en particiones independientes y puede convertir una computadora en un conjunto de sistemas operativos virtuales.
La tecnología de virtualización de AMD se llama AMD-V. Apareció por primera vez en los procesadores Athlon 64 en 2006. Esta tecnología le permite asumir algunas de las tareas realizadas por el hipervisor en software y simplificarlas gracias al conjunto de instrucciones mejorado integrado en los procesadores AMD.
En comparación con el método de virtualización de software, la virtualización de hardware tiene una serie de ventajas. El hecho es que los sistemas operativos diseñados para la plataforma Intel se desarrollaron de tal manera que el sistema operativo debía tener acceso directo a los recursos de hardware de la computadora. La virtualización de software emulaba el hardware necesario y las tecnologías de virtualización de hardware permitían que el sistema operativo accediera directamente a los recursos de hardware, evitando cualquier emulación.
Las extensiones de virtualización de procesadores ofrecen nuevos enfoques para gestionar la virtualización. Brevemente, la esencia de las mejoras se puede describir de la siguiente manera. Los sistemas operativos proporcionan diferentes niveles de acceso a los recursos, que se denominan anillos de protección. Estos anillos representan una jerarquía de privilegios dentro de la arquitectura de un sistema informático. El nivel más privilegiado suele ser cero. Esta capa también puede acceder a los recursos directamente.
En la arquitectura tradicional Intel x86, el kernel del sistema operativo puede acceder directamente al procesador en el nivel 0. Sin embargo, en un entorno de virtualización de software, el sistema operativo invitado no puede realizar el trabajo en el nivel 0 porque está ocupado por el hipervisor. Por tanto, el sistema operativo invitado sólo puede ejecutarse en el nivel 1.
Pero hay un problema: algunas instrucciones del procesador sólo se pueden ejecutar en el nivel 0. Este problema se puede resolver de varias formas, pero ninguna de ellas es satisfactoria. Por ejemplo, el sistema operativo se puede recompilar para evitar este tipo de situaciones, pero esto sólo se puede hacer si el código fuente del sistema operativo está disponible. Este enfoque se utiliza a veces y se denomina paravirtualización.
Pero en los casos en los que la paravirtualización no es posible se suele recurrir a otra solución. El administrador de la máquina virtual simplemente intercepta las instrucciones necesarias del sistema operativo invitado y las reemplaza por otras seguras. No hace falta decir que este enfoque conduce a una caída significativa del rendimiento. En consecuencia, las máquinas virtuales de software suelen ser mucho más lentas que sus homólogas reales.
Por lo tanto, las tecnologías de virtualización de hardware de Intel y AMD no sólo contienen nuevas instrucciones para el procesador, sino que también, lo que es más importante, permiten el uso de un nuevo nivel de privilegios. Ahora el hipervisor puede operar en un nivel inferior al nivel cero (esto se puede indicar como –1), mientras que el sistema operativo invitado tiene control total sobre el nivel cero. De este modo, el hipervisor se evitó un trabajo minucioso innecesario y el rendimiento de las máquinas virtuales aumentó significativamente.
Las tecnologías Intel y AMD no son idénticas en todos los sentidos, pero ofrecen beneficios y funcionalidades similares. Además de aumentar el rendimiento de las máquinas virtuales, le permiten aumentar la cantidad de máquinas virtuales en un sistema físico, así como aumentar la cantidad de usuarios de máquinas virtuales.
¿Debería incluirlo?
La opción Tecnología de virtualización (a veces llamada simplemente Virtualización) permite al usuario de la computadora operar a nivel de CPU. Al seleccionar Activado se activa esta compatibilidad y al seleccionar Desactivado se desactiva.
La opción Tecnología de virtualización solo debe habilitarse si está utilizando su computadora para ejecutar máquinas virtuales. Habilitar el soporte de hardware para máquinas virtuales puede mejorar significativamente su rendimiento. Sin embargo, si no se utilizan máquinas virtuales, habilitar la opción no afectará el rendimiento de la computadora de ninguna manera.
Hoy en día, un número cada vez mayor de sistemas informáticos modernos están centrando su atención en las tecnologías de virtualización. Es cierto que no todo el mundo comprende claramente qué es, por qué es necesario y cómo resolver las cuestiones relativas a su inclusión o uso práctico. Ahora veremos cómo habilitar la virtualización en el BIOS usando el método más simple. Observemos de inmediato que esta técnica es aplicable a absolutamente todos los sistemas existentes, en particular al BIOS y al sistema UEFI que lo reemplazó.
¿Qué es la virtualización y por qué es necesaria?
Antes de comenzar a resolver directamente el problema de cómo habilitar la virtualización en el BIOS, veamos qué es esta tecnología y por qué es necesaria.
La tecnología en sí está pensada para su uso en cualquier sistema operativo de las llamadas máquinas virtuales, que pueden emular ordenadores reales con todos sus componentes de hardware y software. En otras palabras, en el sistema principal puede crear algo con una selección de procesador, RAM, tarjeta de video y sonido, adaptador de red, disco duro, medios ópticos y Dios sabe qué más, incluida la instalación de un sistema operativo invitado (secundario). ”, que no será nada diferente de un terminal de computadora real.
Tipos de tecnologías
Si alguien no lo sabe, las tecnologías de virtualización fueron creadas por los principales fabricantes de procesadores: las corporaciones Intel y AMD, que aún hoy no pueden compartir la palma en esta área. En los albores de la era, el hipervisor (software para administrar máquinas virtuales) creado por Intel no cumplía con todos los requisitos de rendimiento, por lo que se inició el desarrollo de soporte para sistemas virtuales, que debían estar "cableados" en los chips del procesador. ellos mismos.
Intel llamó a esta tecnología Intel-VT-x y AMD la llamó AMD-V. Así, el soporte optimizó el rendimiento del procesador central sin afectar al sistema principal.
No hace falta decir que debe habilitar esta opción en la configuración preliminar del BIOS solo si tiene la intención de utilizar una máquina virtual en una máquina física, por ejemplo, para probar programas o predecir el comportamiento de un sistema informático con varios componentes de hardware después de instalar un sistema operativo concreto. En caso contrario, dicho apoyo no podrá utilizarse. Además, de forma predeterminada está completamente desactivado y, como ya se mencionó, no tiene ningún efecto en el rendimiento del sistema principal.
Inicie sesión en BIOS
En cuanto a los sistemas BIOS o UEFI, cualquier ordenador o portátil los dispone, independientemente de la complejidad del equipo instalado. La propia BIOS de un ordenador es un pequeño chip de la placa base, que se encarga de probar el hardware cuando se enciende el terminal. En él, a pesar de tener una memoria de sólo aproximadamente 1 MB, se guardan las configuraciones y características básicas del equipo.
Dependiendo de la versión del BIOS o del fabricante, el inicio de sesión se puede realizar mediante varios métodos diferentes. Lo más común es utilizar la tecla Supr inmediatamente después de encender la computadora o laptop. Sin embargo, existen otros métodos, por ejemplo, las teclas F2, F12, etc.
¿Cómo habilitar la virtualización en la BIOS de la forma más sencilla?
Ahora definamos algunos parámetros y menús básicos. Partimos del hecho de que ya ingresó al BIOS de su computadora. Aquí hay varios apartados principales, pero en este caso nos interesa todo lo relacionado con el chip del procesador.
Normalmente, estas opciones están contenidas en el menú Configuración avanzada o en la sección Seguridad. También se pueden llamar de manera diferente, pero, por regla general, es algo así como Procesador o Chipset BIOS (aunque también pueden aparecer otros nombres).
Entonces, ahora se puede tomar en serio la cuestión de cómo habilitar la virtualización en el BIOS. En las secciones anteriores hay una línea especial Tecnología de virtualización (en el caso de Intel, el nombre de la corporación se agrega al nombre principal). Al ingresar al menú correspondiente, se mostrarán dos opciones disponibles: Activado y Desactivado. Como ya está claro, el primero es el modo de virtualización habilitado, el segundo es una desactivación completa.
Lo mismo ocurre con el sistema UEFI, en el que habilitar esta opción se realiza de forma completamente similar.
Ahora que el BIOS se ha configurado en el parámetro de modo habilitado, todo lo que queda es guardar los cambios (F10 o el comando Guardar y salir de la configuración) y presionar la tecla de confirmación Y, correspondiente a la palabra inglesa Sí. El sistema se reinicia con los parámetros recién guardados y se inicia automáticamente.
¿Qué deberías saber además de esto?
Como puede ver, el procedimiento para habilitar la virtualización en el BIOS es bastante sencillo. Sin embargo, hay algunas sutilezas a considerar aquí con respecto a la posible desactivación de esta función. El hecho es que cuando se utilizan máquinas virtuales como WMware Virtual Machine, Virtual PC, VirtualBox o incluso el módulo "nativo" de Microsoft llamado Hyper-V, esta opción debe estar habilitada incluso si la compatibilidad con componentes de Windows está habilitada directamente en la configuración del sistema.
En su mayor parte, esto se aplica a las modificaciones más recientes de Windows, comenzando con "siete". En "expish" o "Vista" esto no es un requisito previo. Sin embargo, si dichos sistemas operativos están instalados en el hardware más reciente, es posible que también sea necesario habilitar el soporte. Sin embargo, es poco probable que un usuario de una máquina de este tipo instale un sistema operativo obsoleto que no le permita "exprimir" el hardware de la computadora al máximo de lo que es capaz. Por lo tanto, es mejor utilizar los últimos componentes de hardware en combinación no solo con las últimas versiones de los sistemas operativos, sino también con los sistemas de diagnóstico y controles UEFI, que reemplazaron al BIOS que sirvió durante tanto tiempo.
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