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Arquitectura de Hyper-V (Project Server 2007)

 

Última modificación del tema: 2009-03-25

Hyper-V es una tecnología de virtualización basada en hipervisor para las ediciones de 64 bits del sistema operativo Windows Server 2008. El hipervisor es la plataforma de virtualización específica del procesador que permite que diversos sistemas operativos aislados comportan una sola plataforma de hardware.

Hyper-V admite el aislamiento como una partición. Una partición es una unidad lógica de aislamiento que el hipervisor admite, en la que se ejecutan los sistemas operativos. El hipervisor de Microsoft debe tener al menos una partición principal, o raíz, que ejecute una edición de 64 bits del sistema operativo Windows Server 2008. La pila de virtualización se ejecuta en la partición principal y tiene acceso directo a los dispositivos de hardware. A continuación, la partición raíz crea las particiones secundarias que hospedan los sistemas operativos invitados. Una partición raíz crea particiones secundarias mediante la interfaz de programación de aplicaciones (API) de hiperllamada.

Las particiones no tienen acceso al procesador físico ni controlan las interrupciones del procesador. En su lugar, disponen de una vista virtual del procesador y se ejecutan en una región de la dirección de la memoria virtual privada para cada partición invitada. El hipervisor controla las interrupciones del procesador y las redirige a la partición correspondiente. Hyper-V también puede usar la aceleración de hardware para agilizar la traducción de direcciones entre varios espacios de direcciones virtuales invitados mediante una unidad de administración de memoria de E/S (IOMMU) que funciona independientemente del hardware de administración de memoria que usa la CPU. Una unidad IOMMU se usa para reasignar las direcciones de memoria física a las direcciones que usan las particiones secundarias.

Asimismo, las particiones secundarias no tienen acceso directo a otros recursos de hardware y disponen de una vista virtual de los recursos, como dispositivos virtuales (VDevs). Las solicitudes a los dispositivos virtuales se redirigen a través de VMBus o del hipervisor a los dispositivos de la partición principal, que gestiona las solicitudes. VMBus es un canal de comunicación lógico entre particiones. La partición principal hospeda a los proveedores de servicios de virtualización (VSP) que se comunican mediante VMBus para administrar las solicitudes de acceso a los dispositivos de las particiones secundarias. Las particiones secundarias hospedan a los clientes del servicio de virtualización (VSC) que redirigen las solicitudes de dispositivos a los VSP de la partición principal a través de VMBus. El proceso completo resulta transparente para el sistema operativo invitado.

Los dispositivos virtuales también pueden aprovechar una característica de virtualización de Windows Server, llamada "E/S mejorada", para subsistemas de entrada, gráficos, redes y almacenamiento. La E/S mejorada es una implementación especializada, compatible con la virtualización, de protocolos de comunicación de alto nivel (como SCSI) que utilizan directamente VMBus, omitiendo cualquier capa de emulación de dispositivos. De este modo, la comunicación resulta más eficaz, pero requiere un invitado mejorado que sea compatible con VMBus y el hipervisor. A través de la instalación de los servicios de integración de Hyper-V, se proporcionan la característica de E/S mejorada de Hyper-V y un kernel compatible con el hipervisor. Los componentes de integración, entre los que se incluyen los controladores del cliente servidor virtual (VSC), también se encuentran disponibles para otros sistemas operativos de cliente. Hyper-V requiere un procesador que incluya virtualización asistida por hardware, como con la tecnología Intel VT o AMD Virtualization (AMD-V).

Información general de la arquitectura de Hyper-V

El diagrama siguiente proporciona información general acerca de la arquitectura de un entorno de Hyper-V que se ejecuta en Windows Server 2008.

Arquitectura avanzada de Hyper-V

Los acrónimos y los términos usados en el diagrama anterior se describen a continuación:

  • APIC: controladora programable avanzada de interrupciones: dispositivo que permite asignar niveles de prioridad a sus interrupciones.

  • Partición secundaria: partición que hospeda un sistema operativo invitado: todo el acceso a los dispositivos y la memoria física a través de una partición secundaria se proporciona a través del bus de máquina virtual (VMBus) o el hipervisor.

  • Hiperllamada: interfaz para la comunicación con el hipervisor: la interfaz de hiperllamada proporciona acceso a las optimizaciones que el hipervisor incluye.

  • Hipervisor: capa de software establecida entre el hardware y uno o varios sistemas operativos. Su función principal es la de proporcionar entornos de ejecución aislados, denominados particiones. El hipervisor controla y regula el acceso al hardware subyacente.

  • IC: componente de integración: componente que permite a las particiones secundarias comunicarse con otras particiones y con el hipervisor.

  • Pila de E/S: pila de entrada/salida.

  • MSR: rutina de servicio de memoria.

  • Partición raíz: administra funciones a nivel del equipo, como los controladores de dispositivos, la administración de energía y la adición o extracción en caliente de dispositivos. La partición raíz (o principal) es la única partición con acceso directo a la memoria física y a los dispositivos.

  • VID: controlador de infraestructura de virtualización: proporciona servicios de administración de particiones, servicios de administración del procesador virtual y servicios de administración de la memoria para las particiones.

  • VMBus: bus de máquina virtual: mecanismo de comunicación basado en canales que se usa en la comunicación entre particiones y la enumeración de dispositivos en sistemas con varias particiones virtualizadas activas. VMBus se encuentra instalado en los servicios de integración de Hyper-V.

  • VMMS: servicio Administración de máquinas virtuales:  servicio responsable de administrar el estado de todas las máquinas virtuales en particiones secundarias.

  • VMWP: proceso de trabajo de máquina virtual: componente del modo de usuario de la pila de virtualización. El proceso de trabajo proporciona servicios de administración de máquina virtual desde la instancia de Windows Server 2008 de la partición principal hasta los sistemas operativos invitados de las particiones secundarias. El servicio Administración de máquinas virtuales inicia un proceso de trabajo distinto para cada máquina virtual en ejecución.

  • VSC: cliente del servicio de virtualización: instancia de dispositivo sintético que reside en una partición secundaria. Los VSC usan los recursos de hardware que proporcionan los proveedores de servicios de virtualización (VSP) en la partición principal. Se comunican con el VSP correspondiente de la partición principal a través de VMBus para satisfacer las solicitudes de E/S de los dispositivos de una partición secundaria.

  • VSP: proveedor de servicios de virtualización: reside en la partición principal y proporciona compatibilidad con dispositivos sintéticos en las particiones secundarias a través del bus de máquina virtual (VMBus).

  • WinHv: biblioteca de la interfaz del hipervisor de Windows: se trata básicamente de un nexo entre los controladores de un sistema operativo con particiones y el hipervisor, que permite a los controladores llamar al hipervisor mediante las convenciones de llamada estándar de Windows.

  • WMI: el servicio Administración de máquinas virtuales expone un conjunto de API basadas en el Instrumental de administración de Windows (WMI) para administrar y controlar máquinas virtuales.