Intel Virtualization Technology

Intel wypuścił dwa procesory Pentium 4 - 672 i 662 - obsługujące nową intelowską technologię wirtualizacji (VT). Wcześniej znana jako Vanderpool, umożliwia procesorowi taką pracę, jak gdyby był on kilkoma działającymi równolegle procesorami, co pozwala na jednoczesną pracę kilku systemów operacyjnych na tej jednej maszynie. W niniejszym samouczku wyjaśnimy wszystko, co należałoby wiedzieć o tej nowej technologii.

Technologia wirtualizacji to żadna nowość. Jest na rynku trochę orogramowania umożliwiającego wirtualizację, a Vmware jest z nich prawdobodobnie najbardziej znane. Dzięki tej technice pojedynczy processor może się zachowywać tak, jakby był kilkoma procesorami działającymi równolegle, pozwalając systemowi na pracę kilku systemów jednocześnie.

Łatwo pomylić wirtualizację z wielozadaniowością czy nawet z technologią HyperThreading. W przypadku wielozadaniowości jest tylko jeden system operacyjny i kilka działających równolegle programów. W przypadku wirtualizacji możemy mieć kilka systemów pracujących równolegle, przy czym na każdym z nich będzie działało kilka programów. Każdy z systemów operacyjnych pracuje na "procesorze wirtualnym" lub "maszynie wirtualnej".
Natomiast HyperThreading symuluje dwa procesory, przy jednym tylko fizycznie CPU, równoważąc ich pracę za pomocą SMP (Symmetric Multi Processing) ale nie można ich używać jako osobne procesory.

Multitasking




HyperThreading




Virtualization

Oczywiście jeżeli procesor ma i technologię wirtualizacji, i HyperThreading, to każdy z wirtualnych procesorów będzie się pokazywał systemowi operacyjnemu tak, jakby w systemie dostępne były dwa procesory do symetrycznego wieloprzetwarzania.

Jeżeli przyjrzymy się bliżej, to technologia wirtualizacji wykorzystuje tę samą ideę trybu 8086 (V86), która jest obecna już od 386-tek. Za pomocą trybu V86 można stworzyć kilka wirtualnych maszyn 8086, obsługujących równolegle programy DOS-owskie. Za pomocą VT można stworzyć kilka "kompletnych" maszyn wirtualnych, obsługujących równolegle pełne systemy operacyjne.

Ale jeżeli jest takie oprogramowanie jak VMware, umożliwiające wirtualizację, to po co wdrażać technologię wirtualizacji wewnątrz procesora? Przewaga jest taka, że procesory z technologią wirtualizacji mają pewne nowe instrukcje sterujące wirtualizacją. Dzięki nim oprogramowanie sterujące (zwane VMM, monitor maszyny wirtualnej) może być prostsze, co poprawia wydajność w stosunku do rozwiązań wyłącznie programowych.

Jak to działa

Procesory z technologią wirtualizacji mają dodatkową listę rozkazów, zwanych rozszerzeniami maszyny wirtualnej albo VMX.

VMX daje procesorowi 10 nowych rozkazów charakterystycznych dla wirtualizacji: VMPTRLD, VMPTRST, VMCLEAR, VMREAD, VMWRITE, VMCALL, VMLAUCH, VMRESUME, VMXOFF oraz VMXON.

W wirtualizacji można stosować dwa tryby: operację główną i operację niegłówną. Zazwyczaj tylko oprogramowanie sterujące wirtualizacją, zwane monitorem maszyny wirtualnej (VMM), działa w czynności głównej, natomiast systemy operacyjne działające na wierzchu maszyn wirtualnych działają w czynności nie-głównej. Oprogramowanie działające na wierzchu maszyny wirtualnej nazywane jest również "oprogramowaniem gościnnym".

Aby wejść w tryb wirtualizacji oprogramowanie powinno wykonać instrukcję VMXON, a następnie wywołać oprogramowanie VMM. Wtedy oprogramowanie VMM może wchodzić na każdą z maszyn wirtualnych za pomocą instrukcji VMLAUNCH, a wychodzić za pomocą VMRESUME. Jeśli VMM chce się wyłączyć i opuścić tryb wirtualizacji, wówczas wykonuje instrukcję VMXOFF.

Każdy z gości pokazanych na ilustracji może być innym systemem operacyjnym, może obsługiwać własne oprogramowanie (nawet kilka programów naraz, co pokazaliśmy na trzeciej lustracji).

Wnioski

Z danych technicznych Intela: "Technologia wirtualizacji firmy Intel wymaga systemu komputerowego z procesorem, zestawem układów, BIOS-em, monitorem maszyny wirtualnej (VMM) i - w przypadku niektórych zastosowań - określonym oprogramowaniem platformowym, które jest z nim zgodne. Dostępne funkcje, wydajność czy inne korzyści będą się różnić w zalezności od konfiguracji sprzętowych i programowych. Aktualnie opracowywany jest zgodny z technologią wirtualizacji BIOS oraz aplikacje VMM."

W skrócie - o ile nam wiadomo - nie ma jeszcze żadnego oprogramowania VMM dla technologii wirtualizacji firmy Intel. Jeśli by więc dziś kupić procesor zgodny z VT, będzie trzeba poczekać aż Intel wypuści oprogramowanie VMM, a producenci płyt głównych wypuszczą BIOS zgodny z VMM (lub przynajmniej potwierdzą, że nasz aktualny BIOS płyty głównej dobrze działa z VT).

Pytaniem, na które wciąż nie ma odpowiedzi, jest to czy oprogramowanie VMM dla technologii wirtualizacji firmy Intel będzie rozdawane za darmo, czy też będzie coś kosztowało. Dla porównania tylko; VMware Workstation 5 kosztuje od 189 do 199 dolarów, mamy więc nadzieję, że jeśli Intel nie będzie dawał oprogramowania za darmo, to przynajmniej mniej sobie za nie policzy.

Z drugiej strony VT ma mieć lepszą wydajność niż VMWare, ale będziemy musieli zaczekać aż oprogramowanie VMM dla VT wejdzie na rynek, żeby móc sprawdzić, czy tak rzeczywiście jest.