硬件虚拟化架构

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一、虚拟化技术在硬件层面上是如何实现的
虚拟化技术在硬件层面是如何实现的？
虚拟化技术在硬件层面是如何实现的？随着虚拟化技术的进一步发展，许多企业开始利用虚拟化技术来优化资源利用率、降低成本。虚拟技术在硬件层面的实现是一个重要的组成部分，在本文中我们将讨论虚拟技术在硬件层面的实现。虚拟化是在硬件层面实现的，虚拟化通常位于操作系统和硬件之间，它允许多个虚拟机同时运行在一台物理机上，且互不干扰。虚拟磁盘是整个虚拟化过程中非常重要的一部分，可以实现资源隔离和隔离。虚拟桌面通常由虚拟机管理器（VMM）或管理程序实现。
在硬件层面，虚拟化技术有两种实现方式：
1．无需更改操作系统或应用程序。它需要完整的虚拟硬件支持，其中包括硬件虚拟化（IntelVT或AMD-V）和虚拟I/O（输入/输出）技术。2.半虚拟化
虚拟机中运行的操作系统必须进行修改以适应虚拟机。在半虚拟化中，虚拟机通过虚拟API与虚拟机进行通信，而不是直接访问底层物理硬件。这使得虚拟化层更易于部署和管理。
在硬件层面实现虚拟化技术，可以让多个虚拟机运行在一台物理机上，从而提高资源利用率，减少闲置。同时，虚拟化技术可以实现资源隔离和隔离，从而保证每个虚拟机的安全性和稳定性。
总之，在硬件层面实现虚拟技术，作为虚拟化技术的主要部分，可以让多个虚拟机工作在同一台物理机上，互不干扰，可以实现资源分离和隔离。采用虚拟化技术可以帮助企业降低IT成本，提高资源利用率。

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二、深入理解SR-IOV和IO虚拟化

深入研究SR-IOV：革命性的PCIe虚拟化技术

SR-IOV作为PCIe标准的延伸，在业界取得了革命性的突破虚拟化。。它巧妙地将一个物理设备拆分为多个独立的虚拟设备，为虚拟机（VM）提供专用资源。核心硬件架构为PF（全功能）和VF（轻量功能）。BARVF空间是连接系统内存和虚拟设备的桥梁。在Linux环境下，PF配置涉及到SR-IOV和VF控制开关数量的设置，实现这一切的关键接口是drivers/pci/iov.c。

在PCIeQEMU/KVM直通架构中，完整的直通生态系统包括：

核心组件：支持SR的PCIe-IOV硬件。设备、IOMMU（输入输出内存管理单元）如IntelVT-d、VFIO（虚拟输入输出）以及虚拟化引擎如QEMU/KVM。
IOMMU的魔力：IOMMU是地址和中断重定向的守护者。这样可以通过配置DMA地址映射确保设备的访问范围与系统内存隔离。同时，它还使用VT-d中断重定向机制，将虚拟机中断重定向到物理处理器。
VFIO干预：这是HostOS和PCIe设备之间的桥梁。vfio_iommu_type1_driver和vfio-pci驱动程序提供用户空间和设备配置空间之间的直接通道以及DMA访问。
QEMUpass-through的神奇之处：QEMU负责将物理设备的寄存器和DMA信息无缝集成到虚拟机中。端到端传输过程包括vfio-pci注册和初始化，以及数据平面加速。在虚拟机中，QEMU通过VFIO将guestOSDMA操作映射回物理设备，IOMMU负责将它们映射到主机的物理内存地址。

具体来说，GPA到HPA的映射机制是这样的：在创建虚拟机时，QEMU将GVA（guest虚拟地址）配置到GPA（全局虚拟地址），然后HPA。（主机物理地址）桥接。当虚拟设备驱动程序对虚拟机进行操作时，GPA通过VFIO和IOMMU的配合，最终准确确定物理设备的HPA，保证数据的高效传输。