Descoberta de recursos e interfaces

Esta secção descreve como o software convidado deteta a presença de um hipervisor e consulta as suas capacidades, funcionalidades e informações de versão utilizando mecanismos de descoberta específicos da arquitetura.

Descoberta de Funcionalidades e Interfaces (x64)

O software convidado interage com o hipervisor através de uma variedade de mecanismos. Muitos deles espelham os mecanismos tradicionais usados pelo software para interagir com o processador subjacente. Como tal, estes mecanismos são específicos da arquitetura. Na arquitetura x64, os seguintes mecanismos são usados:

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

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

Descoberta de hipervisor

Antes de usar qualquer interface de hipervisor, o software deve primeiro determinar se está sendo executado em um ambiente virtualizado. Em plataformas x64 que estão em conformidade com esta 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 podem ser consultadas para obter mais informações sobre o hipervisor em conformidade e seus recursos. Duas dessas folhas estão garantidamente disponíveis: 0x40000000 e 0x40000001. Folhas numeradas posteriormente também podem estar disponíveis.

Folhas CPUID padrão do hipervisor

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

Se a folha em 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 através 0x4000002do 0x400000FF .

Essas duas folhas permitem que o convidado consulte o ID do fornecedor do hipervisor e a interface de forma independente. O ID do fornecedor é fornecido apenas para fins informativos e de diagnóstico. Recomenda-se que o software baseie apenas as decisões de compatibilidade na assinatura da interface relatada através do leaf 0x40000001.

Folhas de CPUID do Microsoft Hypervisor

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

Intervalo de folhas CPUID do hipervisor - 0x40000000

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

Identificação da 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 através 0x40000002do 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 suportados na implementação atual do hipervisor. Se qualquer valor for zero, o hipervisor não expõe as informações correspondentes; caso contrário, eles têm esses significados.

Recursos de hardware de implementação - 0x40000006

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

Identificação de recursos do hipervisor aninhado - 0x40000009

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

Versioning

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

A versão principal inclui um número de versão principal e secundária e um número de compilação. Estes correspondem aos números de lançamento do Microsoft Windows. A versão do serviço descreve as alterações feitas na versão principal.

Os clientes são fortemente incentivados a verificar os recursos do hipervisor usando folhas 0x40000003 CPUID em 0x40000005 vez de comparar com intervalos de versões.

Descoberta de Funcionalidades e Interfaces (ARM64)

Na arquitetura ARM64, os seguintes mecanismos são usados para a descoberta de funcionalidades e interfaces:

• Consultas HvRegister via HvCallGetVpRegisters – Usado para informações estáticas sobre funcionalidades e versões.
• Registros mapeados pela memória – Usados para valores de status e controle.

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

Descoberta de hipervisor

Antes de usar a maioria das interfaces de hipervisores, o software deve primeiro determinar se está a correr num ambiente virtualizado.

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

Uma vez detetado um hipervisor, o software convidado pode consultar as capacidades do hipervisor através de registos sintéticos usando a hiperchamada HvCallGetVpRegisters . Vários registos-chave podem ser consultados antes de o registo do ID do sistema operativo convidado ser definido, permitindo a descoberta precoce das funcionalidades do hipervisor durante o arranque.

Registos de Funcionalidades do Hipervisor

As plataformas ARM64 consultam a informação do hipervisor através de registos sintéticos em vez de instruções CPUID. Estes registos fornecem informação equivalente aos seus equivalentes CPUID x64 e são acedidos através dos registos HvCallGetVp. Todos os registos de funcionalidades devolvem valores de 128 bits.

Hypervisor System Identity - HvRegisterHypervisorVersion

Devolve a informação da versão codificada num valor de 128 bits. A disposição é idêntica à 0x40000002 folha do CPUID x64, com valores de registos x64 agrupados 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).

Identificação de Funcionalidades do Hipervisor - HvRegisterPrivilegesAndFeaturesInfo

Equivalente ao CPUID x64 leaf 0x40000003. Indica quais as funcionalidades disponíveis para a partição com base nos privilégios atuais da partição. Devolve um valor de 128 bits com estes campos:

Recomendações de Implementação - HvRegisterFeaturesInfo

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

Limites de Implementação do Hipervisor - HvRegisterImplementationLimitsInfo

Descreve os limites de escala suportados na implementação atual do hipervisor. Se algum valor for zero, o hipervisor não expõe a informação correspondente. Devolve um valor de 128 bits com uma disposição idêntica à 0x40000005 folha do CPUID x64, com valores de registo x64 embalados 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).

Funcionalidades de Hardware de Implementação - HvRegisterHardwareFeaturesInfo

Equivalente ao CPUID x64 leaf 0x40000006. Indica quais recursos específicos de hardware foram detetados e estão atualmente em uso pelo hipervisor. Devolve um valor de 128 bits.

Versioning

A informação da versão do hipervisor está codificada em HvRegisterHypervisorVersion. O formato corresponde ao equivalente ao x64.