Arsitektur Hyper-V

Hyper-V adalah teknologi virtualisasi berbasis hypervisor untuk Windows versi x64 tertentu. Hypervisor adalah inti dari virtualisasi. Ini adalah platform virtualisasi khusus prosesor yang memungkinkan beberapa sistem operasi terisolasi untuk berbagi satu platform perangkat keras.

Hyper-V memerlukan prosesor yang mencakup virtualisasi yang dibantu perangkat keras, seperti disediakan dengan teknologi Intel VT atau AMD Virtualization (AMD-V).

Diagram berikut memberikan gambaran umum tingkat tinggi tentang arsitektur lingkungan Hyper-V.

Partisi induk dan turunan

Hyper-V mendukung isolasi dalam hal partisi. Partisi adalah unit isolasi logis, didukung oleh hypervisor, di mana sistem operasi dijalankan. Hypervisor Microsoft harus memiliki setidaknya satu induk, atau root, partisi, yang menjalankan Windows. Tumpukan manajemen virtualisasi berjalan di partisi induk dan memiliki akses langsung ke perangkat keras. Partisi akar kemudian membuat partisi anak yang menghosting sistem operasi tamu. Partisi akar membuat partisi anak menggunakan antarmuka pemrograman aplikasi (API) hypercall.

Partisi anak tidak memiliki akses langsung ke sumber daya perangkat keras lainnya dan diberikan tampilan virtual dari sumber daya tersebut, dalam bentuk perangkat virtual (VDevs). Permintaan ke perangkat virtual dialihkan baik melalui VMBus atau hypervisor ke perangkat di partisi induk, yang menangani permintaan.

Interupsi dan penanganan memori

Partisi tidak memiliki akses ke prosesor fisik, juga tidak menangani interupsi prosesor. Sebaliknya, mereka memiliki tampilan virtual prosesor dan berjalan di wilayah alamat memori virtual yang bersifat privat untuk setiap partisi tamu. Hypervisor menangani interupsi ke prosesor, dan mengalihkannya ke partisi masing-masing.

Hyper-V juga dapat mempercepat perangkat keras mempercepat terjemahan alamat antara berbagai ruang alamat virtual tamu dengan menggunakan Unit Manajemen Memori Output Input (IOMMU) yang beroperasi independen dari perangkat keras manajemen memori yang digunakan oleh CPU. IOMMU digunakan untuk memulihkan alamat memori fisik ke alamat yang digunakan oleh partisi anak.

Nota

Terjemahan Alamat Tingkat Kedua (SLAT) diperlukan untuk Hyper-V pada Windows Server 2016 dan yang lebih baru.

VMBus, VSP, dan VSC

VMBus adalah saluran komunikasi antar-partisi logis. Partisi induk menghosting Penyedia Layanan Virtualisasi (VSP) yang berkomunikasi melalui VMBus untuk menangani permintaan akses perangkat dari partisi anak. Partisi anak menghosting Konsumen Layanan Virtualisasi (VSC) yang mengalihkan permintaan perangkat ke VSP di partisi induk melalui VMBus. Seluruh proses ini transparan untuk sistem operasi tamu.

I/O dan layanan integrasi yang tercerahkan

Perangkat virtual juga dapat memanfaatkan fitur Virtualisasi Windows Server, bernama Enlightened I/O, untuk penyimpanan, jaringan, grafis, dan subsistem input. I/O tercerahkan adalah implementasi khusus yang sadar virtualisasi dari protokol komunikasi tingkat tinggi (seperti SCSI) yang menggunakan VMBus secara langsung, melewati lapisan emulasi perangkat apa pun. Ini membuat komunikasi lebih efisien tetapi membutuhkan tamu tercerahkan yang sadar akan hypervisor dan VMBus.

Hyper-V I/O cerdas dan kernel yang memahami hypervisor disediakan melalui layanan integrasi Hyper-V. Komponen integrasi, yang mencakup driver Klien Server Virtual (VSC), juga tersedia untuk sistem operasi klien lainnya.

Glossary

• APIC – Advanced Programmable Interrupt Controller – Perangkat yang memungkinkan tingkat prioritas ditetapkan ke output interupsinya.
• Partisi Anak - Partisi yang menghosting sistem operasi tamu - Semua akses ke memori fisik dan perangkat oleh partisi anak disediakan melalui Virtual Machine Bus (VMBus) atau hypervisor.
• Hypercall – Antarmuka untuk komunikasi dengan hypervisor - Antarmuka hypercall mengakomodasi akses ke pengoptimalan yang disediakan oleh hypervisor.
• Hypervisor – Lapisan perangkat lunak yang berada di antara perangkat keras dan satu atau beberapa sistem operasi. Tugas utamanya adalah menyediakan lingkungan eksekusi terisolasi yang disebut partisi. Hypervisor mengontrol dan mengaitkan akses ke perangkat keras yang mendasar.
• IC – Komponen integrasi – Komponen yang memungkinkan partisi anak untuk berkomunikasi dengan partisi lain dan hypervisor.
• IOMMU – Unit Manajemen Memori Input/Output – Unit manajemen memori yang menghubungkan bus I/O berkemampuan akses memori langsung ke memori utama, meremap alamat fisik ke alamat fisik tamu guna isolasi perangkat.
• Tumpukan I/O – Tumpukan input/output
• MSR – Model-Specific Registers. Digunakan untuk nilai status dan kontrol.
• Partisi Akar – Terkadang disebut partisi induk. Mengelola fungsi tingkat komputer seperti driver perangkat, manajemen daya, dan penambahan/penghapusan panas perangkat. Partisi root (atau induk) adalah satu-satunya partisi yang memiliki akses langsung ke memori fisik dan perangkat.
• VDev – Perangkat Virtual – Representasi virtual perangkat keras yang disajikan ke partisi anak. VDevs mengabstraksi perangkat keras fisik, memungkinkan sistem operasi tamu berinteraksi dengan perangkat melalui VMBus atau hypervisor.
• VID – Driver Infrastruktur Virtualisasi – Menyediakan layanan manajemen partisi, layanan manajemen prosesor virtual, dan layanan manajemen memori untuk partisi.
• VMBus – Mekanisme komunikasi berbasis saluran yang digunakan untuk komunikasi antar-partisi dan enumerasi perangkat pada sistem dengan beberapa partisi virtual aktif. VMBus diinstal dengan Hyper-V Integration Services.
• VMMS – Layanan Manajemen Komputer Virtual – Bertanggung jawab untuk mengelola status semua komputer virtual dalam partisi anak.
• VMWP – Proses Pekerja Mesin Virtual – Komponen mode pengguna dari tumpukan virtualisasi. Proses pekerja menyediakan layanan manajemen komputer virtual dari instans Windows Server 2008 di partisi induk ke sistem operasi tamu di partisi anak. Layanan Manajemen Komputer Virtual menelurkan proses pekerja terpisah untuk setiap komputer virtual yang berjalan.
• VSC – Klien Layanan Virtualisasi – Instans perangkat sintetis yang berada di partisi anak. VSC menggunakan sumber daya perangkat keras yang disediakan oleh Penyedia Layanan Virtualisasi (VSP) di partisi induk. Mereka berkomunikasi dengan VSP yang sesuai di partisi induk melalui VMBus untuk memenuhi permintaan I/O perangkat partisi anak.
• VSP – Penyedia Layanan Virtualisasi – Berada di partisi root dan memberikan dukungan perangkat sintetis ke partisi anak melalui Virtual Machine Bus (VMBus).
• WinHv – Pustaka Antarmuka Windows Hypervisor - WinHv pada dasarnya adalah jembatan antara driver sistem operasi yang dipartisi dan hypervisor yang memungkinkan driver untuk memanggil hypervisor menggunakan konvensi panggilan Windows standar
• WMI – Layanan Manajemen Komputer Virtual memaparkan serangkaian API berbasis Windows Management Instrumentation (WMI) untuk mengelola dan mengontrol komputer virtual.