چگونه مجازی سازی را در amd فعال کنیم. فناوری مجازی سازی اینتل چیست؟

نحوه فعال کردن مجازی سازی در BIOS - احتمالاً قبلاً این سؤال را پرسیده اید. سایر کاربران ممکن است نام فناوری مجازی سازی را شنیده باشند، اما ندانند که چه مزایایی دارد و چیست. ما سعی خواهیم کرد در این مقاله به این سؤالات بپردازیم.

اول از همه، مفهوم مجازی سازی به چه معناست؟ مجازی سازی در فناوری کامپیوتر به معنای مدل سازی سخت افزار با روش های نرم افزاری است. با کمک فناوری مجازی سازی، می توانید چندین کامپیوتر مجازی، یعنی شبیه سازی شده با نرم افزار، تنها با استفاده از یک کامپیوتر فیزیکی به اندازه کافی قدرتمند ایجاد کنید.

مزایای کلیدی مجازی سازی:

• بهبود کارایی استفاده از سخت افزار
• کاهش هزینه های مواد
• بهینه سازی تخصیص منابع
• بهبود ایمنی کار
• مدیریت ساده شده
• بهبود قابلیت اطمینان

برای ایجاد سیستم های مجازی از نرم افزار خاصی به نام Hypervisor استفاده می شود. با این حال، به دلیل تعدادی از ویژگی‌های پردازنده‌های قدیمی‌تر معماری اینتل، هایپروایزر نتوانست از حداکثر قدرت محاسباتی خود برای ایجاد ماشین‌های مجازی استفاده کند.

بنابراین، توسعه دهندگان پیشرو پردازنده های رایانه شخصی، اینتل و AMD، چیزی را توسعه داده اند که به عنوان فناوری مجازی سازی سخت افزار شناخته می شود، که عملکرد پردازنده ها را به گونه ای بهینه می کند که کارایی نرم افزار مجازی سازی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. نوع فناوری پشتیبانی مجازی سازی سخت افزار اینتل Intel-VT نام دارد و نوع AMD AMD-V است.

پشتیبانی از مجازی سازی

از آنجایی که فناوری مجازی سازی سخت افزار در CPU تعبیه شده است، برای اینکه کاربر بیشترین بهره را از مزایای مجازی سازی داشته باشد، لازم است رایانه وی در سطح پردازنده از این فناوری پشتیبانی کند. علاوه بر این، این فناوری باید توسط BIOS و سیستم عامل نیز پشتیبانی شود. در بایوس‌هایی که از مجازی‌سازی سخت‌افزار پشتیبانی می‌کنند، کاربر می‌تواند پشتیبانی مجازی‌سازی را در راه‌اندازی بایوس فعال یا غیرفعال کند. لطفاً توجه داشته باشید که چیپ‌ست‌هایی برای مادربردهای مبتنی بر پردازنده‌های AMD وجود دارد که پشتیبانی مجازی‌سازی را نمی‌توان غیرفعال کرد.

فعال کردن مجازی سازی در بایوس

بنابراین، چگونه مجازی سازی را در بایوس فعال کنیم؟ برای فعال یا غیرفعال کردن مجازی سازی در BIOS، یک گزینه ویژه Virtualization Technology وجود دارد. معمولاً می توانید این گزینه را در قسمت های BIOS Chipset یا Processor پیدا کنید.

به طور معمول، تنظیم مقدار روی Enabled مجازی سازی سخت افزار را فعال می کند و با تنظیم آن بر روی Disabled آن را غیرفعال می کند. به خاطر داشته باشید که فعال کردن این گزینه فقط بر عملکرد ماشین های مجازی که در Hypervisor اجرا می شوند تأثیر می گذارد و بر عملکرد برنامه های معمولی سیستم عامل تأثیر نمی گذارد. ما این گزینه را با جزئیات بیشتری در مقاله مربوطه مورد بحث قرار دادیم.

نتیجه

مجازی سازی ابزار قدرتمندی است که به شما امکان می دهد قابلیت های سیستم های کامپیوتری را گسترش دهید و از سخت افزار موجود به بهترین شکل ممکن استفاده کنید. اکثر رایانه های مدرن راه حل هایی در پردازنده تعبیه شده اند که به آنها امکان می دهد عملکرد خود را هنگام استفاده از ماشین های مجازی افزایش دهند. علاوه بر این، اکثر رایانه های مبتنی بر پردازنده های اینتل و AMD توانایی پیکربندی پشتیبانی برای مجازی سازی سخت افزار را دارند.

هنگام کار با محصول نرم افزار مجازی سازی VirtualBox، اغلب مشکلات و نقص های مربوط به نصب یک سیستم عامل خاص بر روی یک ماشین مجازی وجود دارد. دلایل بروز خطا در کار ممکن است متفاوت و با یکی از آنها باشد که بیان می کند "شتاب سخت افزاری (VT-x AMD-V) در سیستم شما موجود نیست"، در این مقاله متوجه خواهیم شد.

در این مورد، چنین مشکلی هنگام نصب سیستم عامل ویندوز 8 به وجود آمد، البته در هنگام نصب ویندوز 7 چنین خطایی رخ نداد. چگونه می توانیم این مشکل را حل کنیم؟ در زیر بیابید.

بنابراین، اول از همه، ما باید مطمئن شویم که پردازنده از عملکرد پشتیبانی می کند VT-x/AMD-V،برای این مقاله را بخوانید چگونه بررسی کنیم که آیا پردازنده شما از مجازی سازی سخت افزاری Intel VT-x / VT-d و AMD-V پشتیبانی می کند یا خیر.و برای فعال کردن آن باید به بایوس مادربرد بروید. برای این کار کامپیوتر را ریستارت کرده و به بایوس سیستم خود می رویم.

به منظور رفتن به BIOS، هنگام روشن کردن رایانه باید کلید را فشار دهیم حذفروی صفحه کلید (اگر با کلید وارد نشود حذفتلاش كردن F1, F2) وقتی رایانه را در صفحه اولیه روشن می کنید، معمولاً می توانید ببینید که به کدام کلید منتهی می شود BIOS.

در نتیجه وارد بایوس کامپیوتر خود می شویم. بعد، برگه را انتخاب کنید پیشرفته". در آنجا ما برگه " پیکربندی CPU"آن را انتخاب کنید و " را فشار دهید وارد"

به منوی پیکربندی می رسیم، جایی که برگه را می بینیم "حالت ماشین مجازی امن"،مقابل مقدار است "معلول"،که به معنی غیر فعال است، فقط باید آن را فعال کنیم، برای این کار روی تب کلیک کرده و مقدار را انتخاب می کنیم "فعال شد".

همانطور که در شکل می بینیم مقدار تغییر کرده است، اکنون باید تغییرات را ذخیره کنیم.

برای ذخیره تغییرات، به تب بروید "خروج"،سپس برگه را انتخاب کنید خروج و ذخیره تغییراتدر پنجره باز شده جایی که از ما خواسته می شود تغییرات انجام شده را ذخیره کنیم، کلیک کنید "خوب"و منتظر بمانید تا کامپیوتر دوباره راه اندازی شود.

بعد، برنامه VirtualBox را باز کنید، به " تنظیمات"سیستمی که می خواستند نصب کنند، در مورد من ویندوز 8.1 است. روی " کلیک کنید " سیستم"، به علاوه "شتاب"،کادرهای کنار موارد مشخص شده در تصویر را علامت بزنید و کلیک کنید خوب.

همه! خطا دیگر ظاهر نمی شود، می توانید نصب را شروع کنید.

در باره نظر خود را در مورد این مقاله بیان کنید و البته اگر ناگهان مشکلی برای شما پیش آمد، سوالات خود را بپرسید.

با تشکر از توجه شما!

چگونه مجازی سازی را در بایوس فعال کنیم؟ این سوال توسط تعداد زیادی از کاربران رایانه شخصی پرسیده شده است. برخی از مردم احتمالاً نام چنین فناوری را شنیده‌اند، اما نمی‌دانند چه مزایایی می‌تواند داشته باشد و اصلاً در مورد چیست. این سوالات در این مقاله مورد بحث قرار خواهند گرفت.

مجازی سازی چیست؟

قبل از اینکه به شما بگویید چگونه پشتیبانی مجازی سازی را در BIOS فعال کنید، باید توضیح دهید که چیست. در فناوری کامپیوتر، این اصطلاح به مدل سازی سخت افزار با استفاده از روش های نرم افزاری اشاره دارد. به لطف فناوری مجازی سازی، می توانید تعدادی رایانه مجازی، یعنی آنهایی که در نرم افزار شبیه سازی شده اند، ایجاد کنید. در این مورد، فقط یک کامپیوتر به اندازه کافی قدرتمند از نوع فیزیکی استفاده می شود.

مزایای اصلی

چرا مجازی سازی خوب است؟ در اینجا مزایای اصلی آن آمده است:

• کارایی استفاده از سخت افزار را افزایش می دهد.
• کاهش هزینه های مواد.
• توزیع منابع بهینه شده است.
• ایمنی کار بهتر می شود
• مدیریت ساده تر
• افزایش قابلیت اطمینان.

برای ایجاد سیستم های مجازی از نرم افزار خاصی به نام Hypervisor استفاده می شود. اما به دلیل برخی ویژگی‌های پردازنده‌های قدیمی ساخته شده بر اساس معماری اینتل، هایپروایزر نمی‌توانست از قدرت محاسباتی آن‌ها تا حد امکان کارآمد برای ایجاد ماشین‌های مجازی استفاده کند.

به همین دلیل، شرکت های پیشرو در توسعه پردازنده های کامپیوترهای شخصی، فناوری مجازی سازی سخت افزار را ایجاد کرده اند. قادر است عملکرد پردازنده ها را به گونه ای بهینه کند که کارایی نرم افزار را برای این فرآیند بسیار افزایش دهد. فناوری مجازی سازی سخت افزار اینتل Intel-VT نام دارد در حالی که AMD AMD-V نامیده می شود.

اصل عملیات

این بر اساس تقسیم پردازنده به بخش مهمان و مانیتور است. به عنوان مثال، هنگام تغییر از سیستم عامل میزبان به مهمان، پردازنده به طور خودکار به حالت مهمان تغییر می کند. در عین حال، مقادیر ثبت نامی را به سیستم نشان می دهد که می خواهد ببیند و برای عملکرد پایدار به آنها نیاز دارد. بنابراین، پردازنده یک "فریبنده" است که سیستم را از انواع ترفندها نجات می دهد. سیستم‌عامل مهمان مستقیماً با پردازنده کار می‌کند و باعث می‌شود ماشین مجازی بسیار سریع‌تر از رایانه‌های شخصی غیرمجازی‌شده کار کند.

پشتیبانی فناوری

از آنجایی که مجازی‌سازی سخت‌افزار در CPU ادغام شده است، برای اینکه کاربر بتواند از مزایای آن به حداکثر برسد، لازم است رایانه وی در سطح پردازنده نیز از این فناوری پشتیبانی کند. علاوه بر این، همچنین لازم است که این فناوری توسط سیستم عامل و بایوس پیاده سازی شود. اگر دومی از مجازی سازی سخت افزار پشتیبانی کند، کاربر این فرصت را پیدا می کند که آن را در تنظیمات فعال یا غیرفعال کند. لازم به ذکر است که چیپ‌ست‌هایی برای مادربردهای مبتنی بر پردازنده‌های AMD وجود دارد و هیچ راهی برای خاموش کردن پشتیبانی از این فناوری در آن‌ها وجود ندارد.

چگونه مجازی سازی را در بایوس فعال کنیم؟

برای فعال و غیرفعال کردن این گزینه در بایوس یک تابع خاص وجود دارد که به آن Virtualization Technology می گویند. به طور معمول، این گزینه در بخش های مربوط به CPU یا چیپ ست یافت می شود.

بنابراین، چگونه مجازی سازی را در بایوس فعال کنیم؟ بسیار ساده. به طور معمول، تنظیم مقدار روی Enabled فناوری را فعال می کند و مقدار Disabled آن را غیرفعال می کند. به خاطر داشته باشید که فعال کردن تنظیمات فقط بر عملکرد ماشین های مجازی که در هایپروایزر اجرا می شوند تأثیر می گذارد. عملکرد همه برنامه های سیستم عامل به هیچ وجه تحت تأثیر قرار نمی گیرد.

سازندگان مختلف از تنظیمات خود استفاده می کنند، اما هنوز فعال کردن مجازی سازی در BIOS دشوار نیست (ایسوس، لنوو و دیگران تنظیمات مشابهی دارند).

نتیجه

ما متوجه شدیم که چگونه مجازی سازی را در BIOS فعال کنیم. این فناوری ابزار بسیار قدرتمندی است که به شما امکان می دهد قابلیت های رایانه ها را گسترش دهید و از سخت افزارهای موجود استفاده بسیار موثرتری کنید. اکثر رایانه های شخصی مدرن دارای پردازنده هایی هستند که این راه حل را در خود دارند. در صورت استفاده از ماشین های مجازی، این عملکرد آنها را بهبود می بخشد. علاوه بر این، اکثر رایانه های شخصی توانایی پیکربندی پشتیبانی برای مجازی سازی سخت افزار را دارند.

برخی از کاربران علاقه مند هستند که چگونه مجازی سازی را بدون BIOS فعال کنند. انجام این کار غیرممکن است، زیرا سازندگان سخت افزار در حال معرفی فناوری به سخت افزار هستند. و فقط بایوس دسترسی مستقیم به آن دارد.

ما مجازی سازی سخت افزاری پردازنده های مرکزی، فناوری های AMD - AMD-V و Intel - VT-X را روشن می کنیم. جزئیات در مورد نحوه بررسی اینکه آیا مجازی سازی توسط پردازنده پشتیبانی می شود و چگونه مجازی سازی را در BIOS فعال کنید. این فناوری به سادگی بررسی و روشن می شود ....

مجازی سازی است - مجازی سازی به معنای معماری پردازنده با قابلیت شبیه سازی سخت افزار (سیستم های مهمان مجازی) با استفاده از روش های نرم افزاری است. فناوری مجازی سازی امکان اجرای چندین سیستم عامل (سیستم عامل مجازی) را بر روی یک رایانه فیزیکی واقعی، با فرآیندهای محاسباتی مجزا جدا شده، با منابع منطقی اختصاصی، که برخی از آنها قدرت پردازنده، رم، زیر سیستم فایل از یک استخر مشترک هستند را ممکن می سازد.

به عبارت ساده، مجازی سازی به کاربر این امکان را می دهد تا با هر مجموعه ای از برنامه ها، ماشین های مجازی متنوعی را با انواع مختلف سیستم عامل (ویندوز، اندروید، لینوکس، مک او اس ایکس) یا همان ها بر روی یک کامپیوتر شخصی فیزیکی اجرا کند. بیشترین تقاضا در حال حاضر در بین گیمرها، به شما امکان می دهد راه اندازی کنید و سرعت خود را افزایش دهید .

نحوه بررسی اینکه آیا مجازی سازی پشتیبانی و فعال است یا خیر.

برای کسانی که از ورود به بایوس می ترسند، می توانند بررسی کنند که آیا فناوری مجازی سازی توسط پردازنده پشتیبانی می شود یا خیر و اینکه آیا در بایوس فعال است، می توانید از برنامه SecurAble استفاده کنید. این ابزار رایگان است، نیازی به نصب ندارد - نسخه قابل حمل، به معنای واقعی کلمه با دو کلیک - راه اندازی شد، نتیجه را آموخت، بسته شد. می توانید با مراجعه به این برنامه برنامه را دانلود کنید وب سایت رسمی SecurAbleیا از طریق لینک مستقیم از - از دانلود کنید. سایت.

گزینه های امن:
1. مقدار پارامتر حداکثر طول بیتحداکثر عمق بیت موجود سیستم 32 بیتی یا 64 بیتی را نشان می دهد.

2. ارزش ها سخت افزار D.E.P- فناوری مسئول امنیت، پیاده سازی شده برای جلوگیری از راه اندازی کدهای مخرب.

3. گزینه مجازی سازی سخت افزار- پارامتر می تواند چهار مقدار بدهد:
آره- فناوری مجازی سازی پشتیبانی شده توسط پردازنده - فعال شده است.
نه- مجازی سازی توسط پردازنده پشتیبانی نمی شود.
قفل شده است- فعال و پشتیبانی می شود، اما نمی توان آن را در BIOS غیرفعال کرد.
قفل شده است- پشتیبانی از فناوری وجود دارد، اما غیرفعال است و نمی توان آن را در بایوس فعال کرد.

کتیبه Locked Off همیشه یک جمله نیست - فلش کردن BIOS می تواند وضعیت را اصلاح کند.

نحوه فعال کردن مجازی سازی در بایوس

فناوری مجازی سازی وظیفه فعال کردن مجازی سازی سخت افزار در بایوس را بر عهده دارد. برای غیرفعال کردن گزینه یا فعال کردن مجازی سازی در بایوس، کامپیوتر را برای راه اندازی مجدد ارسال می کنیم. هنگامی که اولین نشانه های بارگذاری ظاهر شد، روی کلید صفحه کلید "F2" یا "Delete" (نسخه های مختلف BIOS) کلیک کنید، در ابتدا به دنبال یک اشاره در پایین صفحه باشید.

ما به بخش "BIOS پیشرفته - ویژگی ها" می رویم، گزینه "مجازی سازی" یا "پیشرفته" → "پیکربندی CPU"، گزینه "فناوری مجازی سازی اینتل" را پیدا می کنیم.

ما با استفاده از فلش های صفحه کلید (در BIOS UEFI با ماوس) حرکت می کنیم، "Enter" را فشار می دهیم، پارامتر "Virtualization" را از "Disabled" (غیرفعال) به "Enabled" (فعال) تغییر می دهیم. مجازی سازی در BIOS فعال شد، یک کلیک مهم را از دست ندهید - فراموش نکنید که دکمه "F10" را که مربوط به مقدار است فشار دهید - تنظیمات را ذخیره کنید (ذخیره).

و مهمتر از همه، به یاد داشته باشید - فناوری مجازی سازی فقط یک محیط برای شبیه سازهای اندروید، سیستم عامل ها ایجاد می کند و بر عملکرد واقعی سخت افزار تأثیر نمی گذارد (کامپیوتر را قدرتمند نمی کند). اول سخت کار کن ، اجزاء را هوشمندانه انتخاب کنید و فقط در این صورت چیزی از او مطالبه کنید.

توسعه سریع بازار فناوری مجازی سازی در چند سال گذشته عمدتاً به دلیل افزایش قدرت سخت افزاری بوده است که امکان ایجاد بسترهای مجازی سازی واقعاً مؤثر را برای سیستم های سرور و رایانه های رومیزی فراهم کرده است. فن‌آوری‌های مجازی‌سازی به شما این امکان را می‌دهند که چندین نمونه مجازی از سیستم‌عامل‌ها (سیستم‌عامل مهمان) را روی یک کامپیوتر فیزیکی (میزبان) اجرا کنید تا از استقلال آنها از پلتفرم سخت‌افزاری اطمینان حاصل کنید و چندین ماشین مجازی را روی یک ماشین فیزیکی متمرکز کنید. مجازی سازی مزایای بسیاری را هم برای زیرساخت های سازمانی و هم برای کاربران نهایی فراهم می کند. مجازی سازی باعث صرفه جویی قابل توجهی در سخت افزار، تعمیر و نگهداری، افزایش انعطاف پذیری زیرساخت IT و ساده سازی روند پشتیبان گیری و بازیابی پس از خرابی می شود. ماشین‌های مجازی، که واحدهای مستقل از سخت‌افزار هستند، می‌توانند به‌عنوان الگوهای از پیش نصب‌شده توزیع شوند که می‌توانند بر روی هر پلتفرم سخت‌افزار معماری پشتیبانی‌شده اجرا شوند.

تا همین اواخر، تلاش ها در زمینه مجازی سازی سیستم عامل عمدتاً در زمینه توسعه نرم افزار متمرکز بود. در سال 1998، VMware برای اولین بار به طور جدی چشم انداز توسعه سیستم های مجازی را با ثبت اختراع تکنیک های نرم افزار مجازی سازی ترسیم کرد. به لطف تلاش‌های VMware و همچنین سایر تولیدکنندگان پلت‌فرم‌های مجازی و سرعت فزاینده پیشرفت در فناوری رایانه، کاربران شرکتی و خانگی مزایا و چشم‌انداز فناوری جدید را دیدند و بازار مجازی‌سازی با سرعت زیادی شروع به رشد کرد. سرعت البته شرکت های بزرگی مانند اینتل و AMD که بیشتر بازار پردازنده ها را در اختیار دارند نمی توانند این فناوری امیدوارکننده را بدون توجه رها کنند. اینتل اولین کسی بود که فناوری جدید را به عنوان منبع برتری فناوری نسبت به رقبای خود دید و شروع به کار بر روی بهبود معماری پردازنده x86 برای پشتیبانی از پلتفرم های مجازی سازی کرد. به دنبال اینتل، AMD نیز به توسعه پشتیبانی از مجازی سازی سخت افزار در پردازنده ها پیوسته است تا موقعیت خود را در بازار از دست ندهد. در حال حاضر، هر دو شرکت مدل‌های پردازنده‌ای را ارائه می‌کنند که دارای مجموعه گسترده‌ای از دستورالعمل‌ها هستند و امکان استفاده مستقیم از منابع سخت‌افزاری در ماشین‌های مجازی را فراهم می‌کنند.

توسعه تکنیک های مجازی سازی سخت افزار

ایده مجازی سازی سخت افزار جدید نیست: برای اولین بار در 386 پردازنده پیاده سازی شد و حالت V86 نامیده شد. این حالت عملکرد پردازنده 8086 امکان اجرای موازی چندین برنامه DOS را فراهم کرد. اکنون مجازی سازی سخت افزار به شما این امکان را می دهد که چندین ماشین مجازی مستقل را در بخش های مناسب از فضای سخت افزاری کامپیوتر اجرا کنید. مجازی سازی سخت افزار ادامه منطقی تکامل سطوح انتزاعی پلتفرم های نرم افزاری است - از چند وظیفه ای تا سطح مجازی سازی:

مزایای مجازی سازی سخت افزار نسبت به نرم افزار

مجازی‌سازی نرم‌افزار در حال حاضر بر مجازی‌سازی سخت‌افزار در بازار فناوری مجازی‌سازی غالب است، زیرا برای مدت طولانی تولیدکنندگان پردازنده‌ها نمی‌توانستند پشتیبانی مجازی‌سازی را به درستی پیاده‌سازی کنند. فرآیند معرفی فناوری جدید به پردازنده ها مستلزم تغییر اساسی در معماری آنها، معرفی دستورالعمل های اضافی و حالت های عملکرد پردازنده بود. این باعث ایجاد مشکلات سازگاری و پایداری شد که در مدل های جدید پردازنده در سال های 2005-2006 به طور کامل حل شد. علیرغم اینکه پلتفرم‌های نرم‌افزاری از نظر سرعت و ارائه ابزارهای مدیریت ماشین مجازی مسیر طولانی را طی کرده‌اند، فناوری مجازی‌سازی سخت‌افزار دارای مزایای غیرقابل انکاری نسبت به نرم‌افزار است:

• توسعه پلتفرم های مجازی سازی را با ارائه رابط های مدیریتی مبتنی بر سخت افزار و پشتیبانی از مهمانان مجازی سازی شده ساده کنید. این امر به ظهور و توسعه پلتفرم‌های مجازی‌سازی جدید و ابزارهای مدیریتی، به دلیل کاهش پیچیدگی و زمان توسعه آنها کمک می‌کند.
• امکان افزایش کارایی پلتفرم های مجازی سازی. از آنجایی که سیستم‌های مهمان مجازی مستقیماً توسط یک لایه میان‌افزار نرم‌افزار کوچک (هایپروایزر) مدیریت می‌شوند، انتظار می‌رود عملکرد پلتفرم‌های مجازی‌سازی مبتنی بر تکنیک‌های سخت‌افزاری در آینده افزایش یابد.
• امکان اجرای مستقل چندین پلتفرم مجازی با قابلیت جابجایی بین آنها در سطح سخت افزار. چندین ماشین مجازی می توانند به طور مستقل کار کنند، هر کدام در فضای منابع سخت افزاری خود، که باعث از بین رفتن تلفات عملکرد برای حفظ پلت فرم میزبان و همچنین افزایش امنیت ماشین های مجازی به دلیل جداسازی کامل آنها می شود.
• جداسازی سیستم مهمان از معماری پلتفرم میزبان و پیاده سازی بستر مجازی سازی. با استفاده از فناوری های مجازی سازی سخت افزار، می توان سیستم های مهمان 64 بیتی را از سیستم های میزبان 32 بیتی با محیط های مجازی سازی 32 بیتی در حال اجرا در آنها راه اندازی کرد.

مجازی سازی سخت افزار چگونه کار می کند

نیاز به پشتیبانی از مجازی سازی سخت افزار، سازندگان پردازنده را مجبور کرد تا با ارائه دستورالعمل های اضافی برای دسترسی مستقیم به منابع پردازنده از سیستم های مهمان، کمی معماری خود را تغییر دهند. این مجموعه دستورالعمل‌های اضافی، افزونه‌های ماشین مجازی (VMX) نامیده می‌شوند. VMX دستورالعمل های زیر را ارائه می دهد: VMPTRLD، VMPTRST، VMCLEAR، VMREAD، VMREAD، VMWRITE، VMCALL، VMLAUNCH، VMRESUME، VMXON، و VMXOFF.

یک پردازنده با پشتیبانی مجازی سازی می تواند در دو حالت عملیات ریشه و عملیات غیر روت کار کند. در حالت عملیات ریشه، نرم افزار ویژه ای عمل می کند که یک لایه "سبک" بین سیستم عامل های مهمان و تجهیزات است - مانیتور ماشین مجازی (Virtual Machine Monitor، VMM)، که به آن هایپروایزر (hypervisor) نیز گفته می شود. کلمه "hypervisor" به شکل جالبی ظاهر شد: روزی روزگاری سیستم عامل "Supervisor" نامیده می شد و نرم افزاری که "تحت سرپرست" است "hypervisor" نامیده می شد.

برای قرار دادن پردازنده در حالت مجازی سازی، پلت فرم مجازی سازی باید دستور VMXON را فراخوانی کند و کنترل را به هایپروایزر منتقل کند، که مهمان مجازی را با دستورالعمل های VMLAUNCH و VMRESUME (نقاط ورودی ماشین مجازی) شروع می کند. Virtual Machine Monitor می تواند با فراخوانی دستور VMXOFF از حالت مجازی سازی پردازنده خارج شود.

هر یک از سیستم عامل های مهمان مستقل از سایرین شروع و اجرا می شوند و از نظر منابع سخت افزاری و امنیت ایزوله هستند.

تفاوت مجازی سازی سخت افزار و نرم افزار

معماری کلاسیک مجازی سازی نرم افزار دلالت بر حضور یک سیستم عامل میزبان دارد که در بالای آن یک پلت فرم مجازی سازی راه اندازی شده است که عملکرد اجزای سخت افزاری را شبیه سازی می کند و منابع سخت افزاری را در رابطه با سیستم عامل مهمان مدیریت می کند. پیاده سازی چنین پلتفرمی بسیار پیچیده و زمان بر است، به دلیل اینکه مجازی سازی در بالای سیستم میزبان انجام می شود، تلفات عملکردی وجود دارد. امنیت ماشین های مجازی نیز در خطر است، زیرا کنترل سیستم عامل میزبان به طور خودکار به معنای کنترل همه سیستم های مهمان است.

برخلاف فناوری نرم افزار، با کمک مجازی سازی سخت افزار، می توان سیستم های مهمان ایزوله ای را که مستقیماً توسط هایپروایزر کنترل می شوند، به دست آورد. این رویکرد می‌تواند سهولت پیاده‌سازی بستر مجازی‌سازی را فراهم کند و قابلیت اطمینان پلتفرم را با چندین مهمان در حال اجرا به طور همزمان افزایش دهد، در حالی که هیچ جریمه عملکردی برای سرویس‌دهی سیستم میزبان وجود ندارد. چنین مدلی عملکرد سیستم های مهمان را به سیستم های واقعی نزدیک می کند و هزینه های عملکرد حفظ پلت فرم میزبان را کاهش می دهد.

معایب مجازی سازی سخت افزار

همچنین شایان ذکر است که مجازی سازی سخت افزار به طور بالقوه نه تنها دارای جنبه های مثبت است. توانایی مدیریت سیستم های مهمان از طریق هایپروایزر و سهولت نوشتن یک پلتفرم مجازی سازی با استفاده از تکنیک های سخت افزاری، امکان توسعه نرم افزارهای مخرب را فراهم می کند که پس از به دست آوردن کنترل بر روی سیستم عامل میزبان، آن را مجازی سازی کرده و تمامی اقدامات خارج از آن را انجام می دهد.

در اوایل سال 2006، آزمایشگاه تحقیقاتی مایکروسافت یک روت کیت با نام رمز SubVirt ایجاد کرد که سیستم های میزبان ویندوز و لینوکس را آلوده می کند و حضور آن را تقریبا غیرقابل تشخیص می کند. اصل کار این روت کیت به شرح زیر بود:

1. از طریق یکی از آسیب پذیری های موجود در سیستم عامل رایانه، نرم افزارهای مخرب دسترسی مدیریتی به دست می آورند.
2. پس از آن، روت کیت فرآیند مهاجرت پلتفرم فیزیکی به مجازی را آغاز می کند و پس از آن پلتفرم مجازی شده از طریق هایپروایزر راه اندازی می شود. در عین حال، هیچ چیز برای کاربر تغییر نمی کند، همه چیز مانند قبل به کار خود ادامه می دهد و تمام ابزارها و سرویس های لازم برای دسترسی به هایپروایزر از بیرون (مثلا دسترسی ترمینال) خارج از سیستم مجازی شده است.
3. نرم افزار ضد ویروس پس از فرآیند مهاجرت نمی تواند کدهای مخرب را شناسایی کند، زیرا خارج از سیستم مجازی است.

از نظر بصری، این روش به صورت زیر است:

با این حال، در مورد خطر نباید اغراق شود. توسعه یک برنامه مخرب که از فناوری های مجازی سازی استفاده می کند هنوز بسیار دشوارتر از استفاده از ابزارهای "سنتی" است که از آسیب پذیری های مختلف در سیستم عامل ها سوء استفاده می کنند. در عین حال، فرض اصلی کسانی که ادعا می‌کنند شناسایی چنین بدافزاری دشوارتر است و علاوه بر این، ممکن است از «حفره‌ها» در سیستم‌عامل استفاده نکنند، که صرفاً «در چارچوب قوانین» عمل می‌کند، این است که سیستم عامل ظاهرا مجازی‌سازی شده نمی تواند تشخیص دهد که در یک ماشین مجازی در حال اجرا است، که در ابتدا یک فرض نادرست وجود دارد. بر این اساس، نرم افزارهای ضد ویروس از هر فرصتی برای تشخیص واقعیت عفونت برخوردار هستند. و در نتیجه، با توجه به وجود روش‌های بسیار ساده‌تر نفوذ، هیچ فایده‌ای برای توسعه چنین تروجان فشرده و پیچیده‌ای وجود ندارد.

فناوری های مجازی سازی اینتل و AMD

اینتل و AMD به عنوان تولیدکنندگان پیشرو پردازنده‌های سرور و دسکتاپ، تکنیک‌های مجازی‌سازی سخت‌افزاری را برای استفاده در پلتفرم‌های مجازی‌سازی توسعه داده‌اند. این تکنیک‌ها مستقیماً سازگار نیستند، اما عملکردهای مشابهی را انجام می‌دهند. هر دو شامل یک هایپروایزر هستند که مهمانان اصلاح نشده را کنترل می کند و توانایی توسعه پلتفرم های مجازی سازی را بدون نیاز به شبیه سازی سخت افزاری دارد. پردازنده‌های هر دو شرکت که از مجازی‌سازی پشتیبانی می‌کنند، دستورالعمل‌های اضافی را برای مدیریت سیستم‌های مجازی توسط Hypervisor فراخوانی کرده‌اند. گروه تحقیق مجازی سازی سخت افزار فعلی شامل AMD، Intel، Dell، Fujitsu Siemens، Hewlett-Packard، IBM، Sun Microsystems و VMware است.

مجازی سازی اینتل

اینتل به طور رسمی راه اندازی فناوری مجازی سازی را در اوایل سال 2005 در کنفرانس توسعه دهندگان اینتل بهار 2005 اعلام کرد. فناوری جدید با نام رمز Vanderpool و به طور رسمی Intel Virtualization Technology (به اختصار intel VT) نام گرفت. فناوری Intel VT شامل تعدادی تکنیک از کلاس های مختلف است که دارای شماره نسخه VT-x هستند، که در آن x حرفی است که زیرنوع فناوری سخت افزار را نشان می دهد. پشتیبانی از فناوری جدید در پردازنده‌های Pentium 4، Pentium D، Xeon، Core Duo و Core 2 Duo اعلام شد. اینتل همچنین مشخصات Intel VT را برای پردازنده های مبتنی بر Itanium منتشر کرد که در آن فناوری مجازی سازی با نام رمز "Silvervale" و نسخه VT-i ظاهر شد. با این حال، از سال 2005، مدل‌های جدید پردازنده Itanium از دستورالعمل‌های x86 در سخت‌افزار پشتیبانی نمی‌کنند و مجازی‌سازی x86 تنها با استفاده از شبیه‌سازی در معماری IA-64 قابل استفاده است.

برای گنجاندن فناوری Intel VT در سیستم‌های کامپیوتری، اینتل با مادربرد، بایوس و سازندگان لوازم جانبی کار کرده است تا اطمینان حاصل کند که Intel VT با سیستم‌های موجود سازگار است. در بسیاری از سیستم های کامپیوتری، فناوری مجازی سازی سخت افزار را می توان در بایوس غیرفعال کرد. مشخصات اینتل VT می گوید که تنها با پردازنده ای که از این فناوری پشتیبانی می کند، پشتیبانی کافی نیست، بلکه باید چیپست های مادربرد مناسب، بایوس و نرم افزاری که از اینتل VT استفاده می کند، داشته باشیم. لیست پردازنده های پشتیبانی کننده Intel VT در زیر آمده است:

• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo Extreme X6800
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo E6700
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo E6600
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo E6400 (E6420)
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo E6300 (E6320)
• پردازنده Intel® Core™ Duo T2600
• پردازنده Intel® Core™ Duo T2500
• پردازنده Intel® Core™ Duo T2400
• پردازنده Intel® Core™ Duo L2300
• پردازنده Intel® Pentium® Extreme Edition 965
• پردازنده Intel® Pentium® Extreme Edition 955
• پردازنده Intel® Pentium® D 960
• پردازنده Intel® Pentium® D 950
• پردازنده Intel® Pentium® D 940
• پردازنده Intel® Pentium® D 930
• پردازنده Intel® Pentium® D 920
• پردازنده Intel® Pentium® 4 672
• پردازنده Intel® Pentium® 4 662

پردازنده های نوت بوک:

• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo T7600
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo T7400
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo T7200
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo T5600
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo L7400
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo L7200
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo L7600
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo L7500

پردازنده های پلتفرم سرور:

• پردازنده Intel® Xeon® 7041
• پردازنده Intel® Xeon® 7040
• پردازنده Intel® Xeon® 7030
• پردازنده Intel® Xeon® 7020
• پردازنده Intel® Xeon® 5080
• پردازنده Intel® Xeon® 5063
• پردازنده Intel® Xeon® 5060
• پردازنده Intel® Xeon® 5050
• پردازنده Intel® Xeon® 5030
• پردازنده Intel® Xeon® 5110
• پردازنده Intel® Xeon® 5120
• پردازنده Intel® Xeon® 5130
• پردازنده Intel® Xeon® 5140
• پردازنده Intel® Xeon® 5148
• پردازنده Intel® Xeon® 5150
• پردازنده Intel® Xeon® 5160
• پردازنده Intel® Xeon® E5310
• پردازنده Intel® Xeon® E5320
• پردازنده Intel® Xeon® E5335
• پردازنده Intel® Xeon® E5345
• پردازنده Intel® Xeon® X5355
• پردازنده Intel® Xeon® L5310
• پردازنده Intel® Xeon® L5320
• پردازنده Intel® Xeon® 7140M
• پردازنده Intel® Xeon® 7140N
• پردازنده Intel® Xeon® 7130M
• پردازنده Intel® Xeon® 7130N
• پردازنده Intel® Xeon® 7120M
• پردازنده Intel® Xeon® 7120N
• پردازنده Intel® Xeon® 7110M
• پردازنده Intel® Xeon® 7110N
• پردازنده Intel® Xeon® X3220
• پردازنده X3210 Intel® Xeon®

توجه داشته باشید که چهار پردازنده زیر از فناوری Intel VT پشتیبانی نمی کنند:

• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo E4300
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo E4400
• پردازنده Intel® 2 Core™ Duo T5500
• پردازنده Intel® Pentium® D 9x5 (D945)

اینتل همچنین قصد دارد یک فناوری به نام Virtualization for Directed I/O به Intel VT توسعه دهد که دارای نسخه VT-d است. در حال حاضر مشخص شده است که اینها تغییرات قابل توجهی در معماری I/O هستند که امنیت، استحکام و عملکرد پلتفرم های مجازی را با استفاده از تکنیک های مجازی سازی سخت افزار بهبود می بخشد.

مجازی سازی AMD

AMD، درست مانند اینتل، اخیراً به منظور پشتیبانی از مجازی سازی، اصلاح معماری پردازنده را انجام داده است. در می 2005، AMD شروع به پشتیبانی مجازی سازی برای پردازنده ها را اعلام کرد. نام رسمی این فناوری جدید AMD Virtualization (به اختصار AMD-V) و نام رمز داخلی آن AMD Pacifica است. فناوری AMD-V توسعه منطقی فناوری Direct Connect برای پردازنده های AMD64 است که با هدف بهبود عملکرد سیستم های کامپیوتری از طریق یکپارچه سازی مستقیم پردازنده با سایر اجزای سخت افزاری انجام می شود.

لیست زیر پردازنده هایی را نشان می دهد که از ویژگی های مجازی سازی سخت افزاری AMD-V پشتیبانی می کنند. پشتیبانی از این ویژگی‌ها باید در تمام پردازنده‌های رومیزی سری AMD-V برای Socket AM2 کار کند که با مرحله F شروع می‌شود. همچنین باید توجه داشت که پردازنده‌های Sempron از مجازی‌سازی سخت‌افزاری پشتیبانی نمی‌کنند.

پردازنده های دسکتاپ:

• Athlon™ 64 3800+
• Athlon™ 64 3500+
• Athlon™ 64 3200+
• Athlon™ 64 3000+
• Athlon™ 64FX FX-62
• Athlon™ 64FX FX-72
• Athlon™ 64FX FX-74
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 6000+
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 5600+
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 5400+
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 5200+
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 5000+
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 4800+
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 4600+
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 4400+
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 4200+
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 4000+
• Athlon™ 64 X2 Dual-Core 3800+

برای لپ‌تاپ‌ها، پردازنده‌های با نام تجاری Turion 64 X2 پشتیبانی می‌شوند:

• Turion™ 64 X2 TL-60
• Turion™ 64 X2 TL-56
• Turion™ 64 X2 TL-52
• Turion™ 64 X2 TL-50

برای پلتفرم های سرور، پردازنده های Opteron زیر پشتیبانی می شوند:

• Opteron 1000 Series
• Opteron 2000 Series
• Opteron 8000 Series

نرم افزاری که از مجازی سازی سخت افزار پشتیبانی می کند

در حال حاضر، اکثریت قریب به اتفاق فروشندگان پلتفرم نرم افزار مجازی سازی، پشتیبانی از فناوری های مجازی سازی سخت افزاری Intel و AMD را اعلام کرده اند. ماشین های مجازی روی این پلتفرم ها را می توان با پشتیبانی از مجازی سازی سخت افزاری اجرا کرد. علاوه بر این، در بسیاری از سیستم‌عامل‌هایی که با پلتفرم‌های نرم‌افزار مجازی‌سازی مانند Xen یا Virtual Iron توزیع می‌شوند، مجازی‌سازی سخت‌افزار به شما امکان می‌دهد تا سیستم‌های عامل مهمان اصلاح نشده را اجرا کنید. از آنجایی که مجازی سازی یکی از انواع مجازی سازی است که نیاز به اصلاح سیستم عامل مهمان دارد، پیاده سازی پشتیبانی از مجازی سازی سخت افزاری در پلتفرم های مجازی سازی از نظر قابلیت اجرای نسخه های اصلاح نشده سیستم های مهمان راه حل بسیار قابل قبولی برای این پلتفرم ها می باشد. جدول زیر پلتفرم‌ها و نرم‌افزارهای محبوب مجازی‌سازی را که از فناوری‌های مجازی‌سازی سخت‌افزار پشتیبانی می‌کنند، فهرست می‌کند:

مجازی سازی سخت افزار امروزه

VMware، بخشی از گروه تحقیقاتی تکنیک‌های مجازی‌سازی سخت‌افزار، مطالعه‌ای را در اواخر سال 2006 در رابطه با مجازی‌سازی نرم‌افزار خود در مقابل فناوری‌های مجازی‌سازی سخت‌افزار اینتل انجام داد. مقاله «مقایسه تکنیک‌های نرم‌افزار و سخت‌افزار برای مجازی‌سازی x86» نتایج این مطالعه را (بر روی یک پردازنده 3.8 گیگاهرتزی Intel Pentium 4 672 با غیرفعال کردن Hyper-Threading) مستند کرد. یکی از آزمایش‌ها با استفاده از سیستم‌های آزمایشی SPECint2000 و SPECjbb2005 که استاندارد واقعی برای ارزیابی عملکرد سیستم‌های رایانه‌ای هستند، انجام شد. سیستم مهمان Red Hat Enterprise Linux 3 بود که توسط یک هایپروایزر نرم افزار و سخت افزار کنترل می شد. انتظار می رفت که مجازی سازی سخت افزار ضریب عملکردی در حدود صد درصد در رابطه با راه اندازی بومی سیستم عامل بدهد. با این حال، نتایج کاملاً شگفت‌انگیز بود: در حالی که هایپروایزر نرم‌افزار بدون استفاده از تکنیک‌های مجازی‌سازی سخت‌افزار نسبت به اجرای بومی افت عملکردی 4 درصدی داشت، هایپروایزر سخت‌افزار به طور کلی 5 درصد عملکرد را از دست داد. نتایج این آزمایش در شکل زیر نشان داده شده است:

نتیجه گیری

پشتیبانی از فناوری‌های مجازی‌سازی سخت‌افزار در پردازنده‌ها، چشم‌انداز وسیعی را برای استفاده از ماشین‌های مجازی به‌عنوان ابزاری قابل اعتماد، امن و انعطاف‌پذیر برای افزایش کارایی زیرساخت‌های مجازی باز می‌کند. وجود پشتیبانی از تکنیک های مجازی سازی سخت افزار در پردازنده های نه تنها سرورها، بلکه سیستم های دسکتاپ نیز حاکی از جدیت نیت سازندگان پردازنده در رابطه با تمامی بخش های بازار کاربران سیستم های کامپیوتری است. استفاده از مجازی سازی سخت افزار در آینده باید جریمه عملکرد را هنگام اجرای چندین ماشین مجازی روی یک سرور فیزیکی کاهش دهد. البته مجازی سازی سخت افزار باعث افزایش امنیت سیستم های مجازی در محیط های شرکتی خواهد شد. اکنون سهولت توسعه پلتفرم های مجازی سازی با استفاده از تکنیک های سخت افزاری منجر به ظهور بازیگران جدید در بازار مجازی سازی شده است. فروشندگان Paravirtualization به طور گسترده ای از مجازی سازی سخت افزار برای اجرای مهمان های تغییر نیافته استفاده می کنند. مزیت اضافی تکنیک های مجازی سازی سخت افزار، امکان اجرای مهمانان 64 بیتی بر روی نسخه های 32 بیتی پلتفرم های مجازی سازی (به عنوان مثال، سرور VMware ESX) است.

نتایج عملکرد را تنها نتایج واقعی تلقی نکنید. ارزیابی عینی عملکرد پلتفرم‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری مختلف برای مجازی‌سازی یک کار بی‌اهمیت نیست، کارگروه مذکور در SPEC در حال کار بر روی ایجاد مجموعه‌ای از روش‌های استاندارد برای ارزیابی چنین سیستم‌هایی است. امروزه می توان اشاره کرد که ابزار مجازی سازی AMD از نظر فنی پیشرفته تر از ابزارهای پیاده سازی شده توسط اینتل است. خیلی به نرم افزار مورد استفاده بستگی دارد، به عنوان مثال، بر خلاف VMWare، محیط های "پاسخگو" بسیار بیشتری برای پشتیبانی از سخت افزار وجود دارد، به عنوان مثال، Xen 3.0.