Требования к виртуализации Popek и Goldberg

• Определение и свойства VMM

  • Системные виртуальные машины виртуализируют аппаратные ресурсы. 
  • Монитор виртуальной машины (VMM) абстрагирует виртуальную машину. 
  • VMM должен удовлетворять трем свойствам: эквивалентности, управления ресурсами и производительности. 

• Теоремы виртуализации Попека и Голдберга

  • Для создания эффективного VMM достаточно перехвата и эмуляции чувствительных инструкций. 
  • Рекурсивная виртуализация возможна при отсутствии временных зависимостей и наличии VMM. 
  • Гибридный VMM возможен для машин с подмножеством пользовательских инструкций. 

• Примеры архитектур и их соответствие требованиям

  • PDP-10 имеет конфиденциальные, но не привилегированные команды. 
  • System/370 удовлетворяет требованиям виртуализации, так как все конфиденциальные инструкции являются привилегированными. 
  • Motorola MC68000 имеет одну непривилегированную чувствительную инструкцию. 
  • IA-32 (x86) имеет 18 конфиденциальных непривилегированных команд, которые были улучшены с появлением AMD-V и Intel VT-x. 
  • IA-64 требует значительных усилий для поддержки виртуализации. 
  • UltraSPARC имеет “гиперпривилегированный” режим, соответствующий платформе sun4v. 
  • PowerPC все конфиденциальные инструкции являются привилегированными. 

• Эффективность на практике

  • Производительность виртуальных машин может существенно отличаться от реальных аппаратных средств. 
  • Ранние эксперименты показали низкую производительность виртуальных машин по сравнению с реальными аппаратными средствами. 
  • Аппаратные средства поддержки, такие как дополнительные функции и аппаратная поддержка виртуальной памяти, помогли улучшить производительность. 

• Рекомендации

  • В статье представлены рекомендации по проектированию виртуализированных компьютерных архитектур.