हार्डवेयर-सहायप्रदत्त आभासीकरण: Difference between revisions

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[[कम्प्यूटिंग]] में, हार्डवेयर-असिस्टेड वर्चुअलाइजेशन एक [[मंच वर्चुअलाइजेशन]] दृष्टिकोण है जो मुख्य रूप से होस्ट प्रोसेसर से हार्डवेयर क्षमताओं की मदद से कुशल [[पूर्ण वर्चुअलाइजेशन]] को सक्षम बनाता है। एक पूर्ण वर्चुअलाइजेशन का उपयोग एक पूर्ण हार्डवेयर वातावरण, या [[आभासी मशीन]] का अनुकरण करने के लिए किया जाता है, जिसमें एक असंशोधित अतिथि [[ऑपरेटिंग सिस्टम]] (मेजबान मशीन के समान निर्देश सेट का उपयोग करके) प्रभावी रूप से पूर्ण अलगाव में निष्पादित होता है। 2005, 2006 और 2010 में हार्डवेयर-समर्थित वर्चुअलाइजेशन को x[[86]] प्रोसेसर ([[Intel VT-x]], [[AMD-V]] या [[VIA Technologies]]) में जोड़ा गया था।<ref>{{cite web |url=http://www.via.com.tw/en/resources/pressroom/pressrelease.jsp?press_release_no=4247 |title=Archived copy |website=www.via.com.tw |access-date=10 October 2022 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130122011049/http://www.via.com.tw/en/resources/pressroom/pressrelease.jsp?press_release_no=4247 |archive-date=22 January 2013 |url-status=dead}}</ref> (क्रमश)।
[[कम्प्यूटिंग]] में, हार्डवेयर-सहायप्रदत्त आभासीकरण एक [[मंच वर्चुअलाइजेशन|मंच आभासीकरण]] दृष्टिकोण है जो मुख्य रूप से सूत्रधार संसाधक से हार्डवेयर क्षमताओं की मदद से कुशल [[पूर्ण वर्चुअलाइजेशन|पूर्ण आभासीकरण]] को सक्षम बनाता है। एक पूर्ण आभासीकरण का उपयोग एक पूर्ण हार्डवेयर वातावरण, या [[आभासी मशीन]] का अनुकरण करने के लिए किया जाता है, जिसमें एक असंशोधित अतिथि [[ऑपरेटिंग सिस्टम|संचालन प्रणाली]] (मेजबान मशीन के समान निर्देश सम्मुच्चय का उपयोग करके) प्रभावी रूप से पूर्ण अलगाव में निष्पादित होता है। 2005, 2006 और 2010 में हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण को x[[86]] संसाधक ([[Intel VT-x|इंटेल VT-x]], [[AMD-V]] या [[VIA Technologies|VIA टेक्नोलॉजीज]]) में जोड़ा गया था।


हार्डवेयर-समर्थित वर्चुअलाइजेशन को त्वरित वर्चुअलाइजेशन के रूप में भी जाना जाता है; [[Xen]] इसे हार्डवेयर वर्चुअल मशीन (HVM) कहता है, और [[आभासी लोहा]] इसे नेटिव वर्चुअलाइजेशन कहता है।
हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण को त्वरित आभासीकरण के रूप में भी जाना जाता है; [[Xen|ज़ेन]] इसे हार्डवेयर आभासी यंत्र (HVM) कहता है, और [[आभासी लोहा]] इसे मूल आभासीकरण कहता है।


== इतिहास ==
== इतिहास ==
{{See also|Timeline of virtualization development}}
{{See also|आभासीकरण विकास की समयरेखा}}
वीएम (ऑपरेटिंग सिस्टम) | वीएम/370, पहली वर्चुअल मशीन ऑपरेटिंग [[सिस्टम जेड]] साथ उपयोग के लिए हार्डवेयर-असिस्टेड वर्चुअलाइजेशन पहली बार 1972 में [[आईबीएम]] सिस्टम/370 पर दिखाई दिया। हाई-डेफिनिशन कंप्यूटर ग्राफिक्स (जैसे [[कंप्यूटर एडेड डिजाइन]]) की बढ़ती मांग के साथ, मेनफ्रेम के वर्चुअलाइजेशन ने 1970 के दशक के अंत में कुछ ध्यान खो दिया, जब आने वाले [[मिनी कंप्यूटर]] ने वितरित कंप्यूटिंग के माध्यम से संसाधन आवंटन को बढ़ावा दिया, जिसमें [[माइक्रो]] कंप्यूटर का कमोडिटीकरण शामिल था।


IBM अपने [[IBM Power Systems]] हार्डवेयर के लिए [[AIX]], [[Linux]] और [[IBM i]], और इसके IBM-[[मेनफ़्रेम कंप्यूटर]] सिस्टम z के लिए हार्डवेयर वर्चुअलाइज़ेशन प्रदान करता है। आईबीएम [[हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन]] के अपने विशिष्ट रूप को तार्किक विभाजन, या अधिक सामान्यतः [[एलपीएआर]] के रूप में संदर्भित करता है।
पहली आभासी यंत्र संचालन प्रणाली VM/370 के साथ उपयोग के लिए 1972 में पहली बार IBM प्रणाली/370 पर हार्डवेयर-सहायप्रदत्त आभासीकरण दिखाई दिया। उच्च स्पष्टता कंप्यूटर चित्रमुद्रण (जैसे [[कंप्यूटर एडेड डिजाइन|कंप्यूटर सहायता प्राप्त अभिकल्पना]]) की बढ़ती मांग के साथ, अधिसंसाधित्र के आभासीकरण ने 1970 के दशक के अंत में कुछ अवधान खो दिया, जब आने वाले [[मिनी कंप्यूटर|लघु कंप्यूटर]] ने वितरित कंप्यूटिंग के माध्यम से संसाधन आवंटन को बढ़ावा दिया, जिसमें [[माइक्रो|सूक्ष्म]] कंप्यूटर का कमोडिटीकरण सम्मिलित था।


प्रति x86 सर्वर की गणना क्षमता में वृद्धि (और विशेष रूप से आधुनिक नेटवर्क के बैंडविथ में पर्याप्त वृद्धि) ने डेटा-सेंटर आधारित कंप्यूटिंग में रुचि को फिर से जगाया जो वर्चुअलाइजेशन तकनीकों पर आधारित है। प्राथमिक चालक सर्वर समेकन की क्षमता थी: वर्चुअलाइजेशन ने एकल सर्वर को कई कम उपयोग किए गए समर्पित सर्वरों पर लागत-कुशलता से गणना शक्ति को समेकित करने की अनुमति दी।
IBM अपने [[IBM Power Systems|IBM शक्ति तंत्र]] हार्डवेयर के लिए [[AIX]], [[Linux|लिनक्स]] और [[IBM i]], और इसके IBM-[[मेनफ़्रेम कंप्यूटर|बृहत् कंप्यूटर]] प्रणाली z के लिए हार्डवेयर आभासीकरण प्रदान करता है। IBM [[हार्डवेयर वर्चुअलाइजेशन|हार्डवेयर आभासीकरण]] के अपने विशिष्ट रूप को तार्किक विभाजन, या अधिक सामान्यतः [[एलपीएआर|LPAR]] के रूप में संदर्भित करता है।
कंप्यूटिंग की जड़ों की ओर वापसी का सबसे स्पष्ट संकेत [[क्लाउड कम्प्यूटिंग]] है, जो उच्च बैंडविड्थ नेटवर्क के माध्यम से डेटा सेंटर आधारित कंप्यूटिंग (या मेनफ्रेम-जैसी कंप्यूटिंग) का एक पर्याय है। यह वर्चुअलाइजेशन से निकटता से जुड़ा हुआ है।


प्रारंभिक कार्यान्वयन x86 आर्किटेक्चर क्लासिकल वर्चुअलाइजेशन प्राप्त करने के लिए पोपेक और गोल्डबर्ग वर्चुअलाइजेशन आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है:
प्रति x86 परिवेषक की गणना क्षमता में वृद्धि (और विशेष रूप से आधुनिक संजाल के बैंड विस्तार में पर्याप्त वृद्धि) ने डेटा-सेंटर आधारित कंप्यूटिंग में रुचि को फिर से जगाया जो आभासीकरण तकनीकों पर आधारित है। प्राथमिक चालक परिवेषक समेकन की क्षमता थी: आभासीकरण ने एकल परिवेषक को कई कम उपयोग किए गए समर्पित परिवेषकों पर लागत-कुशलता से गणना शक्ति को समेकित करने की अनुमति दी।


* तुल्यता: [[सूत्र]]|वर्चुअल मशीन मॉनिटर (वीएमएम) के तहत चलने वाले प्रोग्राम को अनिवार्य रूप से वैसा ही व्यवहार प्रदर्शित करना चाहिए जैसा कि समकक्ष मशीन पर सीधे चलते समय प्रदर्शित होता है।
कंप्यूटिंग की जड़ों की ओर वापसी का सबसे स्पष्ट संकेत [[क्लाउड कम्प्यूटिंग]] है, जो उच्च विस्तार संजाल के माध्यम से डेटा सेंटर आधारित कंप्यूटिंग (या अधिसंसाधित्र-जैसी कंप्यूटिंग) का एक पर्याय है। यह आभासीकरण से निकटता से जुड़ा हुआ है।
* संसाधन नियंत्रण (जिसे सुरक्षा भी कहा जाता है): वीएमएम वर्चुअलाइज्ड संसाधनों के पूर्ण नियंत्रण में होना चाहिए
* दक्षता: मशीन निर्देशों के सांख्यिकीय रूप से प्रमुख अंश को वीएमएम हस्तक्षेप के बिना निष्पादित किया जाना चाहिए


इससे इस प्रकार के प्रोसेसर के लिए वर्चुअल मशीन मॉनिटर को कार्यान्वित करना कठिन हो गया। विशिष्ट सीमाओं में कुछ [[विशेषाधिकार (कम्प्यूटिंग)]] निर्देशों पर [[ट्रैप (कम्प्यूटिंग)]] करने में असमर्थता शामिल थी।<ref name=Adams>{{cite web|last=Adams|first=Keith|title=A Comparison of Software and Hardware Techniques for x86 Virtualization|url=http://www.vmware.com/pdf/asplos235_adams.pdf|access-date=20 January 2013}}
प्रारंभिक कार्यान्वयन x86 शिल्प विद्या पारम्परिक आभासीकरण प्राप्त करने के लिए पोपेक और गोल्डबर्ग आभासीकरण आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है:
 
* '''तुल्यता''': आभासी यंत्र परिवीक्षक (VMM) के तहत चलने वाले प्रोग्राम को अनिवार्य रूप से वैसा ही व्यवहार प्रदर्शित करना चाहिए जैसा कि समकक्ष मशीन पर सीधे चलते समय प्रदर्शित होता है।
* '''संसाधन नियंत्रण''' (जिसे '''सुरक्षा''' भी कहा जाता है): VMM वर्चुअलाइज्ड संसाधनों के पूर्ण नियंत्रण में होना चाहिए
* '''दक्षता''': मशीन निर्देशों के सांख्यिकीय रूप से प्रमुख अंश को VMM हस्तक्षेप के बिना निष्पादित किया जाना चाहिए
 
इससे इस प्रकार के संसाधक के लिए आभासी यंत्र परिवीक्षक को कार्यान्वित करना कठिन हो गया। विशिष्ट सीमाओं में कुछ [[विशेषाधिकार (कम्प्यूटिंग)]] निर्देशों पर [[ट्रैप (कम्प्यूटिंग)]] करने में असमर्थता सम्मिलित थी।<ref name="Adams">{{cite web|last=Adams|first=Keith|title=A Comparison of Software and Hardware Techniques for x86 Virtualization|url=http://www.vmware.com/pdf/asplos235_adams.pdf|access-date=20 January 2013}}
</ref>
</ref>
इन वास्तुशिल्प सीमाओं की भरपाई करने के लिए, डिजाइनरों ने x86 आर्किटेक्चर के वर्चुअलाइजेशन को दो तरीकों से पूरा किया है: पूर्ण वर्चुअलाइजेशन या पैरावर्चुअलाइजेशन।<ref>Chris Barclay, ''New approach to virtualizing x86s'', [[Network World]], 20 October 2006</ref> दोनों हार्डवेयर से ऑपरेटिंग सिस्टम स्वतंत्रता के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए भौतिक हार्डवेयर का भ्रम पैदा करते हैं, लेकिन प्रदर्शन और जटिलता में कुछ ट्रेड-ऑफ प्रस्तुत करते हैं।


# पहली पीढ़ी के x86 वीएमएम में पूर्ण वर्चुअलाइजेशन लागू किया गया था। यह कुछ संवेदनशील, गैर-वर्चुअलाइज़ेबल निर्देशों के निष्पादन को ट्रैप और वर्चुअलाइज़ करने के लिए [[द्विआधारी अनुवाद]] पर निर्भर करता है। इस दृष्टिकोण के साथ, महत्वपूर्ण निर्देशों की खोज की जाती है (स्थैतिक या गतिशील रूप से रन-टाइम पर) और सॉफ्टवेयर में नकल करने के लिए वीएमएम में ट्रैप के साथ प्रतिस्थापित किया जाता है। मूल रूप से वर्चुअलाइज्ड आर्किटेक्चर जैसे आईबीएम सिस्टम / 370 पर चलने वाली वर्चुअल मशीन की तुलना में बाइनरी ट्रांसलेशन में एक बड़ा प्रदर्शन ओवरहेड हो सकता है। [[VirtualBox]], [[VMware कार्य केंद्र]] (केवल 32-बिट मेहमानों के लिए), और [[माइक्रोसॉफ्ट]] वर्चुअल पीसी, पूर्ण वर्चुअलाइजेशन के जाने-माने व्यावसायिक कार्यान्वयन हैं।
इन वास्तुशिल्प सीमाओं की भरपाई करने के लिए, अभिकल्पनारों ने x86 शिल्प विद्या के आभासीकरण को दो तरीकों से पूरा किया है: पूर्ण आभासीकरण या पैराआभासीकरण।<ref>Chris Barclay, ''New approach to virtualizing x86s'', [[Network World]], 20 October 2006</ref> दोनों हार्डवेयर से संचालन प्रणाली स्वतंत्रता के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए भौतिक हार्डवेयर का भ्रम उत्पन्न करते हैं, लेकिन प्रदर्शन और जटिलता में कुछ दुविधा प्रस्तुत करते हैं।
# [[पैरावर्चुअलाइजेशन]] एक ऐसी तकनीक है जिसमें हाइपरविजर एक एपीआई प्रदान करता है और अतिथि वर्चुअल मशीन का ओएस उस एपीआई को कॉल करता है, जिसमें ओएस संशोधन की आवश्यकता होती है।


2005 और 2006 में, [[Intel]] और AMD (स्वतंत्र रूप से काम करते हुए) ने X86 वर्चुअलाइजेशन#AMD वर्चुअलाइजेशन (AMD-V) के लिए क्रमशः Intel VT-x और AMD-V नामक नए प्रोसेसर एक्सटेंशन बनाए। [[इटेनियम]] आर्किटेक्चर पर, हार्डवेयर-असिस्टेड वर्चुअलाइजेशन को VT-i के रूप में जाना जाता है। इन एक्सटेंशन का समर्थन करने के लिए x86 प्रोसेसर की पहली पीढ़ी 2005 के अंत में 2006 की शुरुआत में जारी की गई थी:
# पहली पीढ़ी के x86 VMM में पूर्ण आभासीकरण लागू किया गया था। यह कुछ संवेदनशील, गैर-वर्चुअलाइज़ेबल निर्देशों के निष्पादन को पाशक और वर्चुअलाइज़ करने के लिए [[द्विआधारी अनुवाद]] पर निर्भर करता है। इस दृष्टिकोण के साथ, महत्वपूर्ण निर्देशों की खोज की जाती है (स्थैतिक या गतिशील रूप से कार्यावधि पर) और सॉफ्टवेयर में नकल करने के लिए VMM में पाशक के साथ प्रतिस्थापित किया जाता है। मूल रूप से वर्चुअलाइज्ड शिल्प विद्या जैसे IBM प्रणाली / 370 पर चलने वाली आभासी यंत्र की तुलना में युग्मक अनुवाद में एक बड़ा प्रदर्शन उपरिव्यय हो सकता है। [[VirtualBox|वर्चुअलबॉक्स]], [[VMware कार्य केंद्र|VMवेयर कार्य केंद्र]] (केवल 32-बिट मेहमानों के लिए), और [[माइक्रोसॉफ्ट|सूक्ष्मसॉफ्ट]] आभासी PC, पूर्ण आभासीकरण के जाने-माने व्यावसायिक कार्यान्वयन हैं।
# [[पैरावर्चुअलाइजेशन|पैराआभासीकरण]] एक ऐसी तकनीक है जिसमें हाइपरविजर एक API प्रदान करता है और अतिथि आभासी यंत्र का OS उस API को कॉल करता है, जिसमें OS संशोधन की आवश्यकता होती है।


*13 नवंबर 2005 को, Intel ने VT-x का समर्थन करने वाले पहले Intel प्रोसेसर के रूप में Pentium 4 के दो मॉडल (मॉडल 662 और 672) जारी किए।
2005 और 2006 में, [[Intel|इंटेल]] और AMD (स्वतंत्र रूप से काम करते हुए) ने X86 आभासीकरण (AMD-V) के लिए क्रमशः इंटेल VT-x और AMD-V नामक नए संसाधक विस्तारण बनाए। [[इटेनियम]] शिल्प विद्या पर, हार्डवेयर-सहायप्रदत्त आभासीकरण को VT-i के रूप में जाना जाता है। इन विस्तारण का समर्थन करने के लिए x86 संसाधक की पहली पीढ़ी 2005 के अंत में 2006 के प्रारम्भ में जारी की गई थी:
*23 मई 2006 को, [[एएमडी]] ने एथलॉन 64 (ऑरलियन्स), एथलॉन 64 एक्स2 (विंडसर) और एथलॉन 64 एफएक्स (विंडसर) को इस तकनीक का समर्थन करने वाले पहले एएमडी प्रोसेसर के रूप में जारी किया।


हार्डवेयर-समर्थित x86 वर्चुअलाइजेशन के प्रसिद्ध कार्यान्वयन में VMware वर्कस्टेशन (केवल 64-बिट मेहमानों के लिए), [[XenCenter]], Xen 3.x (वर्चुअल आयरन जैसे डेरिवेटिव सहित), [[कर्नेल-आधारित वर्चुअल मशीन]] और Microsoft [[Hyper-V]] शामिल हैं।
*13 नवंबर 2005 को, इंटेल ने VT-x का समर्थन करने वाले पहले इंटेल संसाधक के रूप में पेंटियम 4 के दो प्रतिरूप (प्रतिरूप 662 और 672) जारी किए।
*23 मई 2006 को, [[एएमडी|AMD]] ने एथलॉन 64 (ऑरलियन्स), एथलॉन 64 X2 (विजर) और एथलॉन 64 FX (विजर) को इस तकनीक का समर्थन करने वाले पहले AMD संसाधक के रूप में जारी किया।
 
हार्डवेयर-समर्थित x86 आभासीकरण के प्रसिद्ध कार्यान्वयन में VMवेयर कार्यस्थल (केवल 64-बिट मेहमानों के लिए), [[XenCenter|ज़ेनसेंटर]], ज़ेन 3.x (वर्चुअल आयरन जैसे व्युत्पन्न सहित), [[कर्नेल-आधारित वर्चुअल मशीन|कर्नेल-आधारित आभासी यंत्र]] और माइक्रोसॉफ्ट हाइपर[[Hyper-V|-V]] सम्मिलित हैं।


== लाभ ==
== लाभ ==
हार्डवेयर-असिस्टेड वर्चुअलाइजेशन पैरावर्चुअलाइजेशन के रखरखाव ओवरहेड को कम करता है क्योंकि यह अतिथि ऑपरेटिंग सिस्टम में आवश्यक परिवर्तनों को कम करता है (आदर्श रूप से समाप्त करता है)। बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करना भी काफी आसान है। वीएमवेयर इंजीनियरों द्वारा हार्डवेयर-समर्थित वर्चुअलाइजेशन का एक व्यावहारिक लाभ उद्धृत किया गया है<ref>See [http://x86vmm.blogspot.com/2005/12/graphics-and-io-virtualization.html "Graphics and I/O virtualization"].</ref> और वर्चुअल आयरन।
हार्डवेयर-सहायप्रदत्त आभासीकरण पैराआभासीकरण के रखरखाव उपरिव्यय को कम करता है क्योंकि यह अतिथि संचालन प्रणाली में आवश्यक परिवर्तनों को कम करता है (आदर्श रूप से समाप्त करता है)। बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करना भी काफी आसान है। VMवेयर अभियन्ताओं और वर्चुअल आयरन द्वारा हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण का एक व्यावहारिक लाभ उद्धृत किया गया है<ref>See [http://x86vmm.blogspot.com/2005/12/graphics-and-io-virtualization.html "Graphics and I/O virtualization"].</ref>।
 
== हानि ==
हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण को परपोषी CPU में स्पष्ट समर्थन की आवश्यकता होती है, जो सभी x86/x86_64 संसाधक पर उपलब्ध नहीं है।
 
एक शुद्ध हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण दृष्टिकोण, पूरी तरह से असंशोधित अतिथि संचालन प्रणाली का उपयोग करते हुए, कई VM पाशक सम्मिलित करता है, और इस प्रकार उच्च CPU उपरिव्यय, मापक्रमणीयता और परिवेषक समेकन की दक्षता को सीमित करता है।<ref>See [http://www.valinux.co.jp/documents/tech/presentlib/2007/2007xenconf/Intel.pdf "Hybrid Virtualization: The Next Generation of XenLinux"]. {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20090320083020/http://www.valinux.co.jp/documents/tech/presentlib/2007/2007xenconf/Intel.pdf |date=March 20, 2009 }}</ref> इस प्रदर्शन हिट को पैरावर्चुअलाइज्ड चालकों के उपयोग से कम किया जा सकता है; संयोजन को संकर आभासीकरण कहा गया है।<ref>Jun Nakajima and Asit K. Mallick, [http://ols.108.redhat.com/2007/Reprints/nakajima-Reprint.pdf "Hybrid-Virtualization—Enhanced Virtualization for Linux"] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090107033134/http://ols.108.redhat.com/2007/Reprints/nakajima-Reprint.pdf |date=2009-01-07 }}, in ''Proceedings of the Linux Symposium'', Ottawa, June 2007.</ref>


== नुकसान ==
2006 में पहली पीढ़ी के 32- और 64-बिट x86 हार्डवेयर समर्थन को शायद ही कभी सॉफ्टवेयर आभासीकरण पर प्रदर्शन लाभ प्रदान करने के लिए पाया गया था।<ref>[http://www.vmware.com/pdf/asplos235_adams.pdf A Comparison of Software and Hardware Techniques for x86 Virtualization, Keith Adams and Ole Agesen, VMware, ASPLOS’06 October 21–25, 2006, San Jose, California, USA]"Surprisingly, we find that the first-generation hardware support rarely offers performance advantages over existing software techniques. We ascribe this situation to high VMM/guest transition costs and a rigid programming model that leaves little room for software flexibility in managing either the frequency or cost of these transitions.</ref>
हार्डवेयर-समर्थित वर्चुअलाइजेशन को होस्ट सीपीयू में स्पष्ट समर्थन की आवश्यकता होती है, जो सभी x86/x86_64 प्रोसेसर पर उपलब्ध नहीं है।


एक शुद्ध हार्डवेयर-समर्थित वर्चुअलाइजेशन दृष्टिकोण, पूरी तरह से असंशोधित अतिथि ऑपरेटिंग सिस्टम का उपयोग करते हुए, कई वीएम ट्रैप शामिल करता है, और इस प्रकार उच्च सीपीयू ओवरहेड्स, स्केलेबिलिटी को सीमित करता है और सर्वर समेकन की दक्षता।<ref>See [http://www.valinux.co.jp/documents/tech/presentlib/2007/2007xenconf/Intel.pdf "Hybrid Virtualization: The Next Generation of XenLinux"]. {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20090320083020/http://www.valinux.co.jp/documents/tech/presentlib/2007/2007xenconf/Intel.pdf |date=March 20, 2009 }}</ref> इस प्रदर्शन हिट को पैरावर्चुअलाइज्ड ड्राइवरों के उपयोग से कम किया जा सकता है; संयोजन को हाइब्रिड वर्चुअलाइजेशन कहा गया है।<ref>Jun Nakajima and Asit K. Mallick, [http://ols.108.redhat.com/2007/Reprints/nakajima-Reprint.pdf "Hybrid-Virtualization—Enhanced Virtualization for Linux"] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090107033134/http://ols.108.redhat.com/2007/Reprints/nakajima-Reprint.pdf |date=2009-01-07 }}, in ''Proceedings of the Linux Symposium'', Ottawa, June 2007.</ref>
2006 में पहली पीढ़ी के 32- और 64-बिट x86 हार्डवेयर समर्थन को शायद ही कभी सॉफ्टवेयर वर्चुअलाइजेशन पर प्रदर्शन लाभ प्रदान करने के लिए पाया गया था।<ref>[http://www.vmware.com/pdf/asplos235_adams.pdf A Comparison of Software and Hardware Techniques for x86 Virtualization, Keith Adams and Ole Agesen, VMware, ASPLOS’06 October 21–25, 2006, San Jose, California, USA]"Surprisingly, we find that the first-generation hardware support rarely offers performance advantages over existing software techniques. We ascribe this situation to high VMM/guest transition costs and a rigid programming model that leaves little room for software flexibility in managing either the frequency or cost of these transitions.</ref>




== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* [[इंटेल वीटी-डी]]
* [[इंटेल वीटी-डी|इंटेल VT-D]]
* [[IOMMU]] का उपयोग करके हार्डवेयर-समर्थित वर्चुअलाइजेशन का और परिशोधन संभव है; यह [[प्रत्यक्ष मेमोरी एक्सेस]]-सक्षम हार्डवेयर सहित अतिथि ऑपरेटिंग सिस्टम से समर्पित हार्डवेयर तक नेटिव-स्पीड एक्सेस की अनुमति देता है
* [[IOMMU]] का उपयोग करके हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण का और परिशोधन संभव है; यह [[प्रत्यक्ष मेमोरी एक्सेस|प्रत्यक्ष स्मृति अभिगम]]-सक्षम हार्डवेयर सहित अतिथि संचालन प्रणाली से समर्पित हार्डवेयर तक प्राकृत-गति अभिगम की अनुमति देता है
* [[द्वितीय स्तर का पता अनुवाद]]|सेकंड लेवल एड्रेस ट्रांसलेशन (एसएलएटी), दूसरे लेवल एड्रेस ट्रांसलेशन सहित कार्यान्वयन#रैपिड वर्चुअलाइजेशन इंडेक्सिंग या सेकंड लेवल एड्रेस ट्रांसलेशन#एक्सटेंडेड पेज टेबल्स
* द्वितीय स्तर का पता अनुवाद (SLAT) कार्यान्वयन सहित त्वरित आभासीकरण अनुक्रमणीकरण या विस्तारित पृष्ठ तालिका
* अन्य वर्चुअलाइजेशन तकनीकों में [[ऑपरेटिंग सिस्टम-स्तरीय वर्चुअलाइजेशन]] शामिल है, जैसा कि वर्चुअजो द्वारा अभ्यास किया जाता है, और [[अनुप्रयोग वर्चुअलाइजेशन]]।
* अन्य आभासीकरण तकनीकों में [[ऑपरेटिंग सिस्टम-स्तरीय वर्चुअलाइजेशन|संचालन प्रणाली-स्तरीय आभासीकरण]] सम्मिलित है, जैसा कि वर्चुअजो और [[अनुप्रयोग वर्चुअलाइजेशन|अनुप्रयोग आभासीकरण]] द्वारा अभ्यास किया जाता है, ।
* नैनो [[नैनोकर्नेल]]
* [[नैनोकर्नेल|नैनोमध्यभाग]]
* [[हार्डवेयर अनुकरण]]
* [[हार्डवेयर अनुकरण]]
* एमुलेटर
* यंत्रानुकरणकारी
* जेटीएजी
* JTAG
* [[पृष्ठभूमि डिबग मोड इंटरफ़ेस]]
* [[पृष्ठभूमि डिबग मोड इंटरफ़ेस|पृष्ठभूमि डिबग प्रणाली अंतरापृष्ठ]]
* [[इन-सर्किट एमुलेटर]]
* [[इन-सर्किट एमुलेटर|अंतःपरिपथ यंत्रानुकार यंत्रानुकरणकारी]]


==संदर्भ==
==संदर्भ==

Revision as of 00:10, 27 February 2023

कम्प्यूटिंग में, हार्डवेयर-सहायप्रदत्त आभासीकरण एक मंच आभासीकरण दृष्टिकोण है जो मुख्य रूप से सूत्रधार संसाधक से हार्डवेयर क्षमताओं की मदद से कुशल पूर्ण आभासीकरण को सक्षम बनाता है। एक पूर्ण आभासीकरण का उपयोग एक पूर्ण हार्डवेयर वातावरण, या आभासी मशीन का अनुकरण करने के लिए किया जाता है, जिसमें एक असंशोधित अतिथि संचालन प्रणाली (मेजबान मशीन के समान निर्देश सम्मुच्चय का उपयोग करके) प्रभावी रूप से पूर्ण अलगाव में निष्पादित होता है। 2005, 2006 और 2010 में हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण को x86 संसाधक (इंटेल VT-x, AMD-V या VIA टेक्नोलॉजीज) में जोड़ा गया था।

हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण को त्वरित आभासीकरण के रूप में भी जाना जाता है; ज़ेन इसे हार्डवेयर आभासी यंत्र (HVM) कहता है, और आभासी लोहा इसे मूल आभासीकरण कहता है।

इतिहास

See also: आभासीकरण विकास की समयरेखा

पहली आभासी यंत्र संचालन प्रणाली VM/370 के साथ उपयोग के लिए 1972 में पहली बार IBM प्रणाली/370 पर हार्डवेयर-सहायप्रदत्त आभासीकरण दिखाई दिया। उच्च स्पष्टता कंप्यूटर चित्रमुद्रण (जैसे कंप्यूटर सहायता प्राप्त अभिकल्पना) की बढ़ती मांग के साथ, अधिसंसाधित्र के आभासीकरण ने 1970 के दशक के अंत में कुछ अवधान खो दिया, जब आने वाले लघु कंप्यूटर ने वितरित कंप्यूटिंग के माध्यम से संसाधन आवंटन को बढ़ावा दिया, जिसमें सूक्ष्म कंप्यूटर का कमोडिटीकरण सम्मिलित था।

IBM अपने IBM शक्ति तंत्र हार्डवेयर के लिए AIX, लिनक्स और IBM i, और इसके IBM-बृहत् कंप्यूटर प्रणाली z के लिए हार्डवेयर आभासीकरण प्रदान करता है। IBM हार्डवेयर आभासीकरण के अपने विशिष्ट रूप को तार्किक विभाजन, या अधिक सामान्यतः LPAR के रूप में संदर्भित करता है।

प्रति x86 परिवेषक की गणना क्षमता में वृद्धि (और विशेष रूप से आधुनिक संजाल के बैंड विस्तार में पर्याप्त वृद्धि) ने डेटा-सेंटर आधारित कंप्यूटिंग में रुचि को फिर से जगाया जो आभासीकरण तकनीकों पर आधारित है। प्राथमिक चालक परिवेषक समेकन की क्षमता थी: आभासीकरण ने एकल परिवेषक को कई कम उपयोग किए गए समर्पित परिवेषकों पर लागत-कुशलता से गणना शक्ति को समेकित करने की अनुमति दी।

कंप्यूटिंग की जड़ों की ओर वापसी का सबसे स्पष्ट संकेत क्लाउड कम्प्यूटिंग है, जो उच्च विस्तार संजाल के माध्यम से डेटा सेंटर आधारित कंप्यूटिंग (या अधिसंसाधित्र-जैसी कंप्यूटिंग) का एक पर्याय है। यह आभासीकरण से निकटता से जुड़ा हुआ है।

प्रारंभिक कार्यान्वयन x86 शिल्प विद्या पारम्परिक आभासीकरण प्राप्त करने के लिए पोपेक और गोल्डबर्ग आभासीकरण आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है:

  • तुल्यता: आभासी यंत्र परिवीक्षक (VMM) के तहत चलने वाले प्रोग्राम को अनिवार्य रूप से वैसा ही व्यवहार प्रदर्शित करना चाहिए जैसा कि समकक्ष मशीन पर सीधे चलते समय प्रदर्शित होता है।
  • संसाधन नियंत्रण (जिसे सुरक्षा भी कहा जाता है): VMM वर्चुअलाइज्ड संसाधनों के पूर्ण नियंत्रण में होना चाहिए
  • दक्षता: मशीन निर्देशों के सांख्यिकीय रूप से प्रमुख अंश को VMM हस्तक्षेप के बिना निष्पादित किया जाना चाहिए

इससे इस प्रकार के संसाधक के लिए आभासी यंत्र परिवीक्षक को कार्यान्वित करना कठिन हो गया। विशिष्ट सीमाओं में कुछ विशेषाधिकार (कम्प्यूटिंग) निर्देशों पर ट्रैप (कम्प्यूटिंग) करने में असमर्थता सम्मिलित थी।[1]

इन वास्तुशिल्प सीमाओं की भरपाई करने के लिए, अभिकल्पनारों ने x86 शिल्प विद्या के आभासीकरण को दो तरीकों से पूरा किया है: पूर्ण आभासीकरण या पैराआभासीकरण।[2] दोनों हार्डवेयर से संचालन प्रणाली स्वतंत्रता के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए भौतिक हार्डवेयर का भ्रम उत्पन्न करते हैं, लेकिन प्रदर्शन और जटिलता में कुछ दुविधा प्रस्तुत करते हैं।

  1. पहली पीढ़ी के x86 VMM में पूर्ण आभासीकरण लागू किया गया था। यह कुछ संवेदनशील, गैर-वर्चुअलाइज़ेबल निर्देशों के निष्पादन को पाशक और वर्चुअलाइज़ करने के लिए द्विआधारी अनुवाद पर निर्भर करता है। इस दृष्टिकोण के साथ, महत्वपूर्ण निर्देशों की खोज की जाती है (स्थैतिक या गतिशील रूप से कार्यावधि पर) और सॉफ्टवेयर में नकल करने के लिए VMM में पाशक के साथ प्रतिस्थापित किया जाता है। मूल रूप से वर्चुअलाइज्ड शिल्प विद्या जैसे IBM प्रणाली / 370 पर चलने वाली आभासी यंत्र की तुलना में युग्मक अनुवाद में एक बड़ा प्रदर्शन उपरिव्यय हो सकता है। वर्चुअलबॉक्स, VMवेयर कार्य केंद्र (केवल 32-बिट मेहमानों के लिए), और सूक्ष्मसॉफ्ट आभासी PC, पूर्ण आभासीकरण के जाने-माने व्यावसायिक कार्यान्वयन हैं।
  2. पैराआभासीकरण एक ऐसी तकनीक है जिसमें हाइपरविजर एक API प्रदान करता है और अतिथि आभासी यंत्र का OS उस API को कॉल करता है, जिसमें OS संशोधन की आवश्यकता होती है।

2005 और 2006 में, इंटेल और AMD (स्वतंत्र रूप से काम करते हुए) ने X86 आभासीकरण (AMD-V) के लिए क्रमशः इंटेल VT-x और AMD-V नामक नए संसाधक विस्तारण बनाए। इटेनियम शिल्प विद्या पर, हार्डवेयर-सहायप्रदत्त आभासीकरण को VT-i के रूप में जाना जाता है। इन विस्तारण का समर्थन करने के लिए x86 संसाधक की पहली पीढ़ी 2005 के अंत में 2006 के प्रारम्भ में जारी की गई थी:

  • 13 नवंबर 2005 को, इंटेल ने VT-x का समर्थन करने वाले पहले इंटेल संसाधक के रूप में पेंटियम 4 के दो प्रतिरूप (प्रतिरूप 662 और 672) जारी किए।
  • 23 मई 2006 को, AMD ने एथलॉन 64 (ऑरलियन्स), एथलॉन 64 X2 (विजर) और एथलॉन 64 FX (विजर) को इस तकनीक का समर्थन करने वाले पहले AMD संसाधक के रूप में जारी किया।

हार्डवेयर-समर्थित x86 आभासीकरण के प्रसिद्ध कार्यान्वयन में VMवेयर कार्यस्थल (केवल 64-बिट मेहमानों के लिए), ज़ेनसेंटर, ज़ेन 3.x (वर्चुअल आयरन जैसे व्युत्पन्न सहित), कर्नेल-आधारित आभासी यंत्र और माइक्रोसॉफ्ट हाइपर-V सम्मिलित हैं।

लाभ

हार्डवेयर-सहायप्रदत्त आभासीकरण पैराआभासीकरण के रखरखाव उपरिव्यय को कम करता है क्योंकि यह अतिथि संचालन प्रणाली में आवश्यक परिवर्तनों को कम करता है (आदर्श रूप से समाप्त करता है)। बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करना भी काफी आसान है। VMवेयर अभियन्ताओं और वर्चुअल आयरन द्वारा हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण का एक व्यावहारिक लाभ उद्धृत किया गया है[3]।

हानि

हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण को परपोषी CPU में स्पष्ट समर्थन की आवश्यकता होती है, जो सभी x86/x86_64 संसाधक पर उपलब्ध नहीं है।

एक शुद्ध हार्डवेयर-समर्थित आभासीकरण दृष्टिकोण, पूरी तरह से असंशोधित अतिथि संचालन प्रणाली का उपयोग करते हुए, कई VM पाशक सम्मिलित करता है, और इस प्रकार उच्च CPU उपरिव्यय, मापक्रमणीयता और परिवेषक समेकन की दक्षता को सीमित करता है।[4] इस प्रदर्शन हिट को पैरावर्चुअलाइज्ड चालकों के उपयोग से कम किया जा सकता है; संयोजन को संकर आभासीकरण कहा गया है।[5]

2006 में पहली पीढ़ी के 32- और 64-बिट x86 हार्डवेयर समर्थन को शायद ही कभी सॉफ्टवेयर आभासीकरण पर प्रदर्शन लाभ प्रदान करने के लिए पाया गया था।[6]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Adams, Keith. "A Comparison of Software and Hardware Techniques for x86 Virtualization" (PDF). Retrieved 20 January 2013.
  2. ↑ Chris Barclay, New approach to virtualizing x86s, Network World, 20 October 2006
  3. ↑ See "Graphics and I/O virtualization".
  4. ↑ See "Hybrid Virtualization: The Next Generation of XenLinux". Archived March 20, 2009, at the Wayback Machine
  5. ↑ Jun Nakajima and Asit K. Mallick, "Hybrid-Virtualization—Enhanced Virtualization for Linux" Archived 2009-01-07 at the Wayback Machine, in Proceedings of the Linux Symposium, Ottawa, June 2007.
  6. ↑ A Comparison of Software and Hardware Techniques for x86 Virtualization, Keith Adams and Ole Agesen, VMware, ASPLOS’06 October 21–25, 2006, San Jose, California, USA"Surprisingly, we find that the first-generation hardware support rarely offers performance advantages over existing software techniques. We ascribe this situation to high VMM/guest transition costs and a rigid programming model that leaves little room for software flexibility in managing either the frequency or cost of these transitions.


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