Hyper-V Mimarisi

Hyper-V, Windows'un belirli x64 sürümleri için hiper yönetici tabanlı bir sanallaştırma teknolojisidir. Hipervizör sanallaştırmanın temelidir. Birden çok yalıtılmış işletim sisteminin tek bir donanım platformunu paylaşmasına olanak tanıyan, işlemciye özgü sanallaştırma platformudur.

Hyper-V, Intel VT veya AMD Sanallaştırma (AMD-V) teknolojisi ile sağlanan gibi donanım destekli sanallaştırma içeren bir işlemci gerektirir.

Aşağıdaki diyagramda, Hyper-V ortamının mimarisine üst düzey bir genel bakış sağlanmaktadır.

Kök ve alt bölmeler

Hyper-V bölüm açısından yalıtımı destekler. Bölüm, işletim sistemlerinin yürütüldüğü hiper yönetici tarafından desteklenen mantıksal bir yalıtım birimidir. Microsoft hypervizörü, Windows çalıştıran en az bir ana veya kök bölüme sahip olmalıdır. Sanallaştırma yönetim yığını üst bölümde çalışır ve donanım cihazlarına doğrudan erişime sahiptir. Kök bölüm daha sonra konuk işletim sistemlerini barındıran alt bölümleri oluşturur. Kök bölüm, hypercall uygulama programlama arabirimini (API) kullanarak alt bölümler oluşturur.

Alt bölümlerin diğer donanım kaynaklarına doğrudan erişimi yoktur ve sanal cihazlar (VDevs) olarak kaynakların sanal bir görünümü sunulur. Sanal cihazlara yönelik istekler VMBus veya hiper yönetici aracılığıyla istekleri işleyen üst bölümdeki cihazlara yönlendirilir.

Kesme ve bellek işleme

Bölmelerin fiziksel işlemciye erişimi yoktur, ayrıca işlemci kesmelerini de işlemezler. Bunun yerine, işlemcinin sanal bir görünümüne sahiptirler ve her konuk bölümü için özel olan bir sanal bellek adresi bölgesinde çalışırlar. Hipervizör, işlemci kesmelerini işler ve bunları ilgili bölüme yönlendirir.

Hyper-V, CPU tarafından kullanılan bellek yönetimi donanımından bağımsız olarak çalışan bir Giriş Çıkış Bellek Yönetim Birimi (IOMMU) kullanarak çeşitli konuk sanal adres alanları arasında adres çevirisini hızlandırabilir. IOMMU, fiziksel bellek adreslerini alt bölümler tarafından kullanılan adreslerle yeniden eşlemek için kullanılır.

Uyarı

Windows Server 2016 ve sonraki sürümlerde Hyper-V için İkinci Düzey Adres Çevirisi (SLAT) gereklidir.

VMBus, VSP ve VSC

VMBus, mantıksal bir bölümler arası iletişim kanalıdır. Üst bölüm, alt bölümlerden gelen cihaz erişim isteklerini işlemek için VMBus üzerinden iletişim kuran Sanallaştırma Hizmet Sağlayıcıları'nı (VSP) barındırır. Alt bölümler, cihaz taleplerini VMBus aracılığıyla üst bölümdeki VSP'lere yönlendiren Virtualizasyon Hizmet Tüketicilerini (VSC) barındırır. Bu işlemin tamamı konuk işletim sistemi için saydamdır.

Bilgili G/Ç ve tümleştirme hizmetleri

Sanal cihazlar, depolama, ağ, grafik, ve giriş alt sistemleri için Enlightened I/O isimli bir Windows Server Sanallaştırma özelliğinden de yararlanabilir. Aydınlatılmış G/Ç, VMBus'u doğrudan kullanan ve herhangi bir cihaz öykünmesi katmanını atlayan üst düzey iletişim protokollerinin (SCSI gibi) özelleştirilmiş bir sanallaştırma kullanan uygulamasıdır. Bu, iletişimi daha verimli hale getirir, ancak hiper yönetici ve VMBus farkındalığına sahip bir konuğu gerektirir.

Hyper-V aydınlatılmış G/Ç ve hiper yönetici uyumlu bir çekirdek, Hyper-V entegrasyon hizmetleri aracılığıyla sağlanır. Sanal Sunucu İstemcisi (VSC) sürücülerini içeren tümleştirme bileşenleri, diğer istemci işletim sistemleri için de kullanılabilir.

Sözlük

• APIC – Gelişmiş Programlanabilir Kesme Denetleyicisi – Kesme çıkışlarına öncelik düzeylerinin atanmasına izin veren bir cihaz.
• Alt Bölüm – Konuk işletim sistemini barındıran bölüm - Bir alt bölüm tarafından fiziksel belleğe ve cihazlara tüm erişim Virtual Machine Bus (VMBus) veya hiper yönetici aracılığıyla sağlanır.
• Hypercall – Hiper yöneticiyle iletişim için arabirim - Hiper çağrı arabirimi, hiper yönetici tarafından sağlanan iyileştirmelere erişim sağlar.
• Hiper yönetici : Donanım ile bir veya daha fazla işletim sistemi arasında yer alan bir yazılım katmanı. Birincil işi bölümler olarak adlandırılan yalıtılmış yürütme ortamları sağlamaktır. Hipervizör, temel alınan donanıma erişimi denetler ve tahsis eder.
• IC – Tümleştirme bileşeni – Alt bölümlerin diğer bölümler ve hiper yöneticiyle iletişim kurmasını sağlayan bileşen.
• IOMMU – Giriş/Çıkış Bellek Yönetim Birimi – Doğrudan bellek erişim özellikli G/Ç veri yolunu ana belleğe bağlayan ve cihaz yalıtımı için fiziksel adresleri konuk fiziksel adreslerine yeniden eşleyen bir bellek yönetim birimi.
• G/Ç yığını – Giriş/çıkış yığını
• MSR – Model-Specific Kayıtları. Durum ve denetim değerleri için kullanılır.
• Kök Bölümleme – Bazen ana bölüm olarak adlandırılır. Cihaz sürücüleri, güç yönetimi ve cihaz sıcak ekleme/çıkarma gibi makine düzeyinde işlevleri yönetir. Kök (veya üst) bölüm, fiziksel belleğe ve cihazlara doğrudan erişimi olan tek bölümdür.
• VDev – Sanal Cihaz – Alt bölümlere sunulan bir donanım cihazının sanallaştırılmış temsili. VDevs, konuk işletim sistemlerinin VMBus veya hiper yönetici aracılığıyla cihazlarla etkileşim kurmasına olanak sağlayan fiziksel donanımı soyutlar.
• VID – Sanallaştırma Altyapısı Sürücüsü – Bölümler için bölüm yönetim hizmetleri, sanal işlemci yönetim hizmetleri ve bellek yönetimi hizmetleri sağlar.
• VMBus – Birden çok etkin sanallaştırılmış bölüme sahip sistemlerde bölümler arası iletişim ve cihaz numaralandırması için kullanılan kanal tabanlı iletişim mekanizması. VMBus, Hyper-V Integration Services ile birlikte yüklenir.
• VMMS – Sanal Makine Yönetim Hizmeti – Alt bölümlerdeki tüm sanal makinelerin durumunu yönetmekle sorumludur.
• VMWP – Sanal Makine Çalışanı İşlemi – Sanallaştırma yığınının kullanıcı modu bileşeni. İşlemci süreci, ana bölümdeki Windows Server 2008 örneğinden alt bölümlerdeki konuk işletim sistemlerine sanal makine yönetim hizmetleri sağlar. Sanal Makine Yönetim Hizmeti, çalışan her sanal makine için ayrı bir çalışan işlemi oluşturur.
• VSC – Sanallaştırma Hizmeti İstemcisi – Çocuk bölmede bulunan sentetik bir cihaz örneği. VSC'ler, üst bölümde Sanallaştırma Hizmeti Sağlayıcıları (VSP) tarafından sağlanan donanım kaynaklarını kullanır. Alt bölümler, cihaz G/Ç isteklerini karşılamak için VMBus üzerinden ana bölümlerindeki ilgili VSP'lerle iletişim kurarlar.
• VSP – Sanallaştırma Hizmet Sağlayıcısı – Kök bölümde bulunur ve Sanal Makine Veri Yolu (VMBus) üzerinden alt bölümlere yapay cihaz desteği sağlar.
• WinHv – Windows Hiper Yönetici Arabirim Kitaplığı - WinHv temelde bölümlenmiş bir işletim sisteminin sürücüleri ile sürücülerin standart Windows çağrı kurallarını kullanarak hiper yöneticiyi çağırmasına olanak tanıyan hiper yönetici arasında bir köprüdür
• WMI – Sanal Makine Yönetim Hizmeti, sanal makineleri yönetmek ve denetlemek için bir dizi Windows Yönetim Araçları (WMI) tabanlı API'yi kullanıma sunar.