Cree sus propios servicios de integración

Artículo
07/13/2023

A partir de la Actualización de aniversario de Windows 10, cualquiera puede crear las aplicaciones que se comuniquen entre el host de Hyper-V y sus máquinas virtuales con sockets de Hyper-V: un socket de Windows con una nueva familia de direcciones y un punto de conexión especializado para las máquinas virtuales de destino. Todas las comunicaciones mediante sockets de Hyper-V se ejecutan sin usar redes y todos los datos permanecen en la misma memoria física. Las aplicaciones que usan sockets de Hyper-V son similares a los servicios de integración de Hyper-V.

Este documento explica paso a paso la creación de un programa simple basado en sockets de Hyper-V.

Sistemas operativos de host admitidos

Windows 10 y versiones posteriores
Windows Server 2016 y versiones posteriores

Sistemas operativos de invitado admitidos

Windows 10 y versiones posteriores
Windows Server 2016 y versiones posteriores
Invitados de Linux con servicios de integración de Linux (consulte Supported Linux and FreeBSD virtual machines for Hyper-V on Windows [Máquinas virtuales de Linux y FreeBSD soportadas para Hyper-V en Windows])

Nota: Un invitado Linux admitido debe ser compatible con kernel en:
CONFIG_VSOCKET=y
CONFIG_HYPERV_VSOCKETS=y

Capacidades y limitaciones

Admite acciones de modo de usuario o modo kernel
Solo el flujo de datos
Sin memoria de bloque (no es lo mejor para la copia de seguridad o el vídeo)

Introducción

Requisitos:

Compilador de C/C++. Si no dispone de uno, eche un vistazo a la comunidad de Visual Studio.
SDK de Windows 10: Preinstalado en Visual Studio 2015 con la actualización 3 y versiones posteriores.
Un equipo con uno de los sistemas operativos host mencionados anteriormente y con al menos una máquina virtual. Esto es para probar la aplicación.

Nota: La API para los sockets de Hyper-V está disponible públicamente en Windows 10 Anniversary Update. Las aplicaciones que usan HVSocket se ejecutarán en cualquier host e invitado con Windows 10, pero solo se pueden desarrollar con un Windows SDK posterior a la compilación 14290.

Registro de una nueva aplicación

Para poder utilizar sockets de Hyper-V, la aplicación debe registrarse con el registro del host de Hyper-V.

Al registrar el servicio en el Registro, obtendrá:

Administración de WMI para habilitar, deshabilitar y enumerar los servicios disponibles.
Permiso para comunicarse directamente con las máquinas virtuales.

El siguiente PowerShell registrará una nueva aplicación denominada "HV Socket Demo". Se debe ejecutar como administrador. Las instrucciones manuales se encuentran a continuación.

$friendlyName = "HV Socket Demo"

# Create a new random GUID.  Add it to the services list
$service = New-Item -Path "HKLM:\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Virtualization\GuestCommunicationServices" -Name ((New-Guid).Guid)

# Set a friendly name
$service.SetValue("ElementName", $friendlyName)

# Copy GUID to clipboard for later use
$service.PSChildName | clip.exe

Información y ubicación del Registro:

HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Virtualization\GuestCommunicationServices\

En esta ubicación del Registro, verá varios GUID. Son nuestros servicios en el equipo.

Información del Registro por cada servicio:

Service GUID
- ElementName (REG_SZ): este es el nombre descriptivo del servicio.

Para registrar su propio servicio, cree una nueva clave del Registro con su propio GUID y un nombre descriptivo.

El nombre descriptivo se asociará con la nueva aplicación. Aparecerá en los contadores de rendimiento y en otros lugares donde un GUID no es adecuado.

La entrada del Registro tendrá este aspecto:

HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Virtualization\GuestCommunicationServices\
    999E53D4-3D5C-4C3E-8779-BED06EC056E1\
        ElementName    REG_SZ    VM Session Service
    YourGUID\
        ElementName    REG_SZ    Your Service Friendly Name

Nota: El GUID de servicio de invitado Linux usa el protocolo VSOCK que direcciona a través de los elementos svm_cid y svm_port, en lugar de los GUID. Para superar esta incoherencia con Windows, se usa el GUID conocido como plantilla de servicio en el host que traduce a un puerto en el invitado. Para personalizar el GUID de servicio, simplemente cambia el primer valor "00000000" al número de puerto que quieras. Por ejemplo: "00000ac9" es el puerto 2761.
// Hyper-V Socket Linux guest VSOCK template GUID
struct __declspec(uuid("00000000-facb-11e6-bd58-64006a7986d3")) VSockTemplate{};

 /*
  * GUID example = __uuidof(VSockTemplate);
  * example.Data1 = 2761; // 0x00000AC9
  */

Sugerencia: Para generar un GUID en PowerShell y copiarlo en el Portapapeles, ejecuta:
(New-Guid).Guid | clip.exe

Creación de un socket de Hyper-V

En el caso más básico, la definición de un socket requiere una familia de direcciones, un tipo de conexión y un protocolo.

Esta es una sencilla definición de socket

// Windows
SOCKET WSAAPI socket(
  _In_ int af,
  _In_ int type,
  _In_ int protocol
);

// Linux guest
int socket(int domain, int type, int protocol);

Para un socket de Hyper-V:

Familia de direcciones: AF_HYPERV (Windows) o AF_VSOCK (invitado en Linux)
tipo: SOCK_STREAM
protocolo: HV_PROTOCOL_RAW (Windows) o 0 (invitado en Linux)

Aquí se muestra un ejemplo de declaración o creación de instancia:

// Windows
SOCKET sock = socket(AF_HYPERV, SOCK_STREAM, HV_PROTOCOL_RAW);

// Linux guest
int sock = socket(AF_VSOCK, SOCK_STREAM, 0);

Enlace a un socket de Hyper-V

El enlace asocia un socket a la información de conexión.

La definición de función está copiada a continuación para su comodidad. Puede obtener más información sobre los enlaces aquí.

// Windows
int bind(
  _In_ SOCKET                s,
  _In_ const struct sockaddr *name,
  _In_ int                   namelen
);

// Linux guest
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
         socklen_t addrlen);

A diferencia de la dirección de socket (sockaddr) de una familia de direcciones de protocolo de Internet estándar (AF_INET), que consta de la dirección IP del equipo host y un número de puerto en ese host, la dirección del socket de AF_HYPERV usa el identificador de la máquina virtual y el identificador de aplicación definidos anteriormente para establecer una conexión. Si el enlace desde un invitado Linux AF_VSOCK usa los elementos svm_cid y svm_port.

Como los sockets de Hyper-V no dependen de una pila de red TCP/IP, DNS, etc., el punto de conexión del socket necesita un formato que no sea de IP ni nombre de host y aun así describa inequívocamente la conexión.

Aquí está la definición de la dirección de socket de un socket de Hyper-V:

// Windows
struct SOCKADDR_HV
{
     ADDRESS_FAMILY Family;
     USHORT Reserved;
     GUID VmId;
     GUID ServiceId;
};

// Linux guest
// See include/uapi/linux/vm_sockets.h for more information.
struct sockaddr_vm {
    __kernel_sa_family_t svm_family;
    unsigned short svm_reserved1;
    unsigned int svm_port;
    unsigned int svm_cid;
    unsigned char svm_zero[sizeof(struct sockaddr) -
                   sizeof(sa_family_t) -
                   sizeof(unsigned short) -
                   sizeof(unsigned int) - sizeof(unsigned int)];
};

En lugar de una IP o un nombre de host, los puntos de conexión AF_HYPERV dependen en gran medida de dos GUID:

Id. de máquina virtual (VMID): este es el identificador único asignado por máquina virtual. Un identificador de máquina virtual se encuentra mediante el siguiente fragmento de código de PowerShell.
```
(Get-VM -Name $VMName).Id
```
Id. de servicio (GUID), descrito anteriormente, con el cual se registra la aplicación en el Registro del host de Hyper-V.

Hay también un conjunto de caracteres comodín de VMID disponibles cuando no se trata de una conexión a una máquina virtual específica.

Caracteres comodín de VMID

Nombre	GUID	Descripción
HV_GUID_ZERO	00000000-0000-0000-0000-000000000000	Las escuchas deben enlazarse a este elemento VmId para aceptar la conexión de todas las particiones.
HV_GUID_WILDCARD	00000000-0000-0000-0000-000000000000	Las escuchas deben enlazarse a este elemento VmId para aceptar la conexión de todas las particiones.
HV_GUID_BROADCAST	FFFFFFFF-FFFF-FFFF-FFFF-FFFFFFFFFFFF
HV_GUID_CHILDREN	90db8b89-0d35-4f79-8ce9-49ea0ac8b7cd	Dirección comodín de los elementos secundarios. Las escuchas deben enlazarse a este elemento VmId para aceptar la conexión de sus elementos secundarios.
HV_GUID_LOOPBACK	e0e16197-dd56-4a10-9195-5ee7a155a838	La dirección de bucle invertido. Al usar este elemento VmId, se conecta a la misma partición que el conector.
HV_GUID_PARENT	a42e7cda-d03f-480c-9cc2-a4de20abb878	Dirección del elemento primario. Al usar este elemento VmId, se conecta a la partición primaria del conector.*

* HV_GUID_PARENT El elemento primario de una máquina virtual es su host. El elemento primario de un contenedor es el host del contenedor. La conexión desde un contenedor que se ejecuta en una máquina virtual hará que se conecte a la máquina virtual que hospeda el contenedor. Escuchar este VmId acepta la conexión de: (contenedores Inside): host del contenedor. (Dentro de la máquina virtual: host contenedor / ningún contenedor): host de la máquina virtual. (Fuera de la máquina virtual: host contenedor / ningún contenedor): no se admite.

Comandos de socket admitidos

Socket() Bind() Connect() Send() Listen() Accept()

Opciones de socket de HvSocket

Nombre	Tipo	Descripción
HVSOCKET_CONNECTED_SUSPEND	ULONG	Cuando esta opción de socket se establece en un socket de valor distinto de cero, no se desconecta cuando la máquina virtual está en pausa.

Vínculos útiles

API WinSock completa

Referencia de los servicios de integración de Hyper-V