Descoberta de recursos e interfaces

Esta seção descreve como o software convidado detecta a presença de um hipervisor e consulta seus recursos, recursos e informações de versão usando mecanismos de descoberta específicos da arquitetura.

Descoberta de recursos e interfaces (x64)

O software convidado interage com o hipervisor por meio de uma variedade de mecanismos. Muitos deles espelham os mecanismos tradicionais usados pelo software para interagir com o processador subjacente. Dessa forma, esses mecanismos são específicos da arquitetura. Na arquitetura x64, os seguintes mecanismos são usados:

• Instrução CPUID – usada para informações de versão e recursos estáticos.
• MSRs (registros específicos do modelo) – usados para valores de status e controle.
• Registros mapeados em memória – usados para valores de status e controle.
• Interrupções do processador – usadas para eventos assíncronos, notificações e mensagens.

Além dessas interfaces específicas da arquitetura, o hipervisor fornece uma interface de procedimento simples implementada com hiperchamadas.

Descoberta de hipervisor

Antes de usar as interfaces do hipervisor, o software deve primeiro determinar se ele está em execução em um ambiente virtualizado. Em plataformas x64 que estão em conformidade com essa especificação, isso é feito executando a instrução CPUID com um valor de entrada (EAX) de 1. Após a execução, o código deve verificar o bit 31 do registro ECX (o "bit presente do hipervisor"). Se esse bit estiver definido, um hipervisor estará presente. Em um ambiente não virtualizado, o bit será claro.

CPUID.01h.ECX:31 // if set, virtualization present

Se o "bit presente do hipervisor" estiver definido, folhas CPUID adicionais poderão ser consultadas para obter mais informações sobre o hipervisor compatível e suas funcionalidades. Há garantia de que duas dessas folhas estejam disponíveis: 0x40000000 e 0x40000001. As folhas numeradas posteriormente também podem estar disponíveis.

Folhas CPUID do hipervisor padrão

Quando a folha for 0x40000000 consultada, o hipervisor retornará informações que fornecem o número máximo de folha CPUID do hipervisor e uma assinatura de ID do fornecedor.

Se a folha 0x40000001 for consultada, ela retornará um valor que representa uma identificação de interface de hipervisor neutra do fornecedor. Isso determina a semântica das folhas de 0x4000002 até 0x400000FF.

Essas duas folhas permitem que o convidado consulte a ID e a interface do fornecedor do hipervisor de forma independente. A ID do fornecedor é fornecida apenas para fins informativos e de diagnóstico. É recomendável que o software apenas basee as decisões de compatibilidade na assinatura de interface relatadas por meio da folha 0x40000001.

Folhas de CPUID do Hipervisor da Microsoft

Em hipervisores em conformidade com a interface CPUID do hipervisor da Microsoft, os 0x40000000 registros folha e folha 0x40000001 terão os seguintes valores.

Intervalo de folhas CPUID do hipervisor – 0x40000000

O EAX determina a folha de CPUID máxima do hipervisor. EBX-EDX contêm a assinatura da ID do fornecedor do hipervisor. A assinatura da ID do fornecedor deve ser usada apenas para fins de relatório e diagnóstico.

Identificação de interface neutra do fornecedor do hipervisor – 0x40000001

O EAX contém a assinatura de identificação da interface do hipervisor. Isso determina a semântica das folhas de 0x40000002 até 0x400000FF.

Os hipervisores em conformidade com a interface "Hv#1" também fornecem pelo menos as seguintes folhas.

Identidade do sistema do hipervisor – 0x40000002

Identificação de recursos do hipervisor – 0x40000003

EAX e EBX indicam quais recursos estão disponíveis para a partição com base nos privilégios de partição atuais.

Recomendações de implementação – 0x40000004

Indica quais comportamentos o hipervisor recomenda que o sistema operacional implemente para um desempenho ideal.

Limites de implementação do hipervisor – 0x40000005

Descreve os limites de escala com suporte na implementação atual do hipervisor. Se qualquer valor for zero, o hipervisor não exporá as informações correspondentes; caso contrário, eles têm esses significados.

Recursos de hardware de implementação – 0x40000006

Indica quais recursos específicos de hardware foram detectados e estão atualmente em uso pelo hipervisor.

Identificação de recursos aninhados do hipervisor – 0x40000009

Descreve os recursos expostos à partição pelo hipervisor ao executar aninhado. O EAX descreve o acesso a MSRs virtuais. O EDX descreve o acesso a hiperchamadas.

Recursos de virtualização aninhada do hipervisor – 0x4000000A

Indica quais otimizações de virtualização aninhadas estão disponíveis para um hipervisor aninhado.

Controle de versão

As informações de versão do hipervisor são codificadas em folha 0x40000002. Dois números de versão são fornecidos: a versão principal e a versão do serviço.

A versão principal inclui um número de versão principal e secundário e um número de build. Elas correspondem aos números de versão do Microsoft Windows. A versão do serviço descreve as alterações feitas na versão principal.

Os clientes são altamente incentivados a verificar se há recursos de hipervisor usando folhas 0x400000030x40000005 de CPUID em vez de comparar com intervalos de versão.

Descoberta de recursos e interfaces (ARM64)

Na arquitetura ARM64, os seguintes mecanismos são usados para descoberta de recursos e interface:

• Consultas HvRegister por meio de HvCallGetVpRegisters – Usado para informações de recursos estáticos e de versão.
• Registros mapeados em memória – usados para valores de status e controle.

Além dessas interfaces específicas da arquitetura, o hipervisor fornece uma interface de procedimento simples implementada com hiperchamadas.

Descoberta de hipervisor

Antes de usar a maioria das interfaces do hipervisor, o software deve primeiro determinar se ele está em execução em um ambiente virtualizado.

No ARM64, o software convidado pode descobrir o hipervisor usando a interface padrão SMCCC (Convenção de Chamada do SMC). A descoberta é executada usando a instrução HVC ou SMC com a ID 0xC600FF0 da função em X0 (isso corresponde a uma chamada de hipervisor específica do fornecedor de 64 bits, VENDOR_HYP_FUNCTION_CODE_UID). A chamada segue as convenções do SMCCC, incluindo um imm16 de 0. O hipervisor da Microsoft retorna os seguintes valores que representam GUID 4d32ba58-cd24-4764-8eef-6c7516597024:

Depois que um hipervisor é detectado, o software convidado pode consultar recursos de hipervisor por meio de registros sintéticos usando a hiperchamada HvCallGetVpRegisters . Vários registros de chave podem ser consultados antes que o registro de ID do sistema operacional convidado seja definido, permitindo a descoberta antecipada de recursos do hipervisor durante a inicialização.

Registros de recursos do hipervisor

As plataformas ARM64 consultam informações do hipervisor por meio de registros sintéticos em vez de instruções de CPUID. Esses registros fornecem informações equivalentes a seus equivalentes de CPUID x64 e são acessados por meio de HvCallGetVpRegisters. Todos os registros de recursos retornam valores de 128 bits.

Identidade do sistema do hipervisor – HvRegisterHypervisorVersion

Retorna informações de versão codificadas em um valor de 128 bits. O layout é idêntico ao 0x40000002 folha CPUID x64, com valores de registro x64 empacotados no resultado de 128 bits (EAX nos bits 31-0, EBX em bits 63-32, ECX em bits 95-64, EDX em bits 127-96).

Identificação de recursos do hipervisor – HvRegisterPrivilegesAndFeaturesInfo

Equivalente a 0x40000003 folha CPUID x64. Indica quais recursos estão disponíveis para a partição com base nos privilégios de partição atuais. Retorna um valor de 128 bits com estes campos:

Recomendações de implementação – HvRegisterFeaturesInfo

Equivalente a 0x40000004 folha CPUID x64. Indica quais comportamentos o hipervisor recomenda que o sistema operacional implemente para um desempenho ideal. Retorna um valor de 128 bits.

Limites de implementação do hipervisor – HvRegisterImplementationLimitsInfo

Descreve os limites de escala com suporte na implementação atual do hipervisor. Se qualquer valor for zero, o hipervisor não exporá as informações correspondentes. Retorna um valor de 128 bits com um layout idêntico à folha de CPUID x64 0x40000005, com valores de registro x64 empacotados no resultado de 128 bits (EAX nos bits 31-0, EBX nos bits 63-32, ECX nos bits 95-64, EDX nos bits 127-96).

Recursos de hardware de implementação – HvRegisterHardwareFeaturesInfo

Equivalente a 0x40000006 folha CPUID x64. Indica quais recursos específicos de hardware foram detectados e estão atualmente em uso pelo hipervisor. Retorna um valor de 128 bits.

Principais tipos de evento PMU (Unidade de Monitoramento de Desempenho)

Um conjunto de linhas de base de eventos de PMU do Núcleo da arquitetura do Arm está disponível para partições convidadas em todas as plataformas ARM64. Eventos adicionais de PMU principal estão disponíveis no Azure Cobalt 100 e Azure Cobalt 200. Os números e os nomes do evento seguem as definições de evento pmu da arquitetura arm.

O software convidado pode identificar a plataforma lendo o MIDR_EL1 registro e comparando os 32 bits baixos para igualdade exata com os valores na tabela a seguir, sem mascarar os campos de implementação, variante, arquitetura, parte ou revisão. Essa é a heurística recomendada para determinar se os tipos de eventos core pmu adicionais estão disponíveis antes de acessá-los.

Na tabela a seguir, uma marca de seleção (✓) indica que o tipo de evento PMU Principal tem suporte para partições de convidado na plataforma correspondente.

Controle de versão

As informações de versão do hipervisor são codificadas em HvRegisterHypervisorVersion. O formato corresponde ao equivalente x64.