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Hyper-V的虚拟化架构

Hyper-V是微软新一代的服务器虚拟化技术,首个版本于2008年7月发布,目前最新版本是2011年4月发布R2 SP1版,Hyper-V有两种发布版本:一是独立版,如Hyper-V Server 2008,以命令行界面实现操作控制,是一个免费的版本;二是内嵌版,如Windows Server 2008,Hyper-V作为一个可选开启的角色。

对于一台没有开启Hyper-V角色的Windows Server 2008来说,这个操作系统将直接操作硬件设备,一旦在其中开启了Hyper-V角色,系统会要求重新启动服务器。虽然重启后的系统在表面看来没什么区别,但从体系架构上看则与之前的完全不同了。在这次重启动过程中,Hyper-V的Hypervisor接管了硬件设备的控制权,先前的Windows Server 2008则成为Hyper-V的首个虚拟机,称之为父分区,负责其他虚拟机(称为子分区)以及I/O设备的管理。Hyper-V要求CPU必须具备硬件辅助虚拟化,但对MMU硬件辅助虚拟化则是一个增强选项。

其实Hypervisor仅实现了CPU的调度和内存的分配,而父分区控制着I/O设备,它通过物理驱动直接访问网卡、存储等。子分区要访问I/O设备需要通过子分区操作系统内的VSC(虚拟化服务客户端),对VSC的请求由VMBUS(虚拟机总线)传递到父分区操作系统内的VSP(虚拟化服务提供者),再由VSP重定向到父分区内的物理驱动,每种I/O设备均有各自的VSC和VSP配对,如存储、网络、视频和输入设备等,整个I/O设备访问过程对于子分区的操作系统是透明的。其实在子分区操作系统内,VSC和VMBUS就是作为I/O设备的虚拟驱动,它是子分区操作系统首次启动时由Hyper-V提供的集成 服务包安装,这也算是一种半虚拟化的设备,使得虚拟机与物理I/O设备无关。如果子分区的操作系统没有安装Hyper-V集成服务包或者不支持Hyper-V集成服务包(对于这种操作系统,微软称之为Unenlightened OS,如未经认证支持的Linux版本和旧的Windows版本),则这个子分区只能运行在仿真状态。其实微软所宣称的启蒙式(Enlightenment)操作系统,就是支持半虚拟化驱动的操作系统。

Hyper-V的Hypervisor是一个非常精简的软件层,不包含任何物理驱动,物理服务器的设备驱动均是驻留在父分区的Windows Server 2008中,驱动程序的安装和加载方式与传统Windows系统没有任何区别。因此,只要是Windows支持的硬件,也都能被Hyper-V所兼容。

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