Виртуализация на базе windows

From Wikipedia, the free encyclopedia

Hyper-V is a native hypervisor developed by Microsoft; it can create virtual machines on x86-64 systems running Windows.^[1] It is included in Pro and Enterprise editions of Windows NT (since Windows as an optional feature to be manually enabled.^[2] A server computer running Hyper-V can be configured to expose individual virtual machines to one or more networks.

Codenamed Viridian^[3] and briefly known before its release as Windows Server Virtualization, a beta version was shipped with certain x86-64 editions of Windows Server 2008. The finalized version was released on June 26, 2008 and was delivered through Windows Update.^[4] Hyper-V has since been released with every version of Windows Server starting with version 2012,^[5][6][7] superseding Microsoft Virtual Server, and starting with Windows 8, Hyper-V has been the hardware virtualization component for personal computers, superseding Windows Virtual PC.

Microsoft provides Hyper-V through two channels:

1. Part of Windows: Hyper-V is an optional component of Windows Server 2008 and later. It is also available in x64 SKUs of Pro and Enterprise editions of Windows 8, Windows 8.1, Windows 10 and Windows 11.
2. Hyper-V Server: It is a freeware edition of Windows Server with limited functionality and Hyper-V component.^[8]

Hyper-V Server 2008 was released on October 1, 2008. It consists of Windows Server 2008 Server Core and Hyper-V role; other Windows Server 2008 roles are disabled, and there are limited Windows services.^[9] Hyper-V Server 2008 is limited to a command-line interface used to configure the host OS, physical hardware, and software. A menu driven CLI interface and some freely downloadable script files simplify configuration. In addition, Hyper-V Server supports remote access via Remote Desktop Connection. However, administration and configuration of the host OS and the guest virtual machines is generally done over the network, using either Microsoft Management Consoles on another Windows computer or System Center Virtual Machine Manager. This allows much easier «point and click» configuration, and monitoring of the Hyper-V Server.

Hyper-V Server 2008 R2 (an edition of Windows Server 2008 R2) was made available in September 2009 and includes Windows PowerShell v2 for greater CLI control. Remote access to Hyper-V Server requires CLI configuration of network interfaces and Windows Firewall. Also using a Windows Vista PC to administer Hyper-V Server 2008 R2 is not fully supported.

Microsoft ended mainstream support of the free version of Hyper-V Server 2019 on January 9, 2024 and extended support will end on January 9, 2029.^[10] Hyper-V Server 2019 will be the last version of the free, standalone product. Hyper-V is still available as a role in Windows Server 2022 and will be supported as long as that operating system is, currently scheduled for end of extended support on October 14, 2031.^[11]

Картинка с сайта: en.wikipedia.org

Hyper-V implements isolation of virtual machines in terms of a partition. A partition is a logical unit of isolation, supported by the hypervisor, in which each guest operating system executes. There must be at least one parent partition in a hypervisor instance, running a supported version of Windows. The parent partition creates child partitions which host the guest OSs. The Virtualization Service Provider and Virtual Machine Management Service runs in the parent partition and provide support for child partition. A parent partition creates child partitions using the hypercall API, which is the application programming interface exposed by Hyper-V.^[12]

A child partition does not have access to the physical processor, nor does it handle its real interrupts. Instead, it has a virtual view of the processor and runs in Guest Virtual Address, which, depending on the configuration of the hypervisor, might not necessarily be the entire virtual address space. Depending on VM configuration, Hyper-V may expose only a subset of the processors to each partition. The hypervisor handles the interrupts to the processor, and redirects them to the respective partition using a logical Synthetic Interrupt Controller (SynIC). Hyper-V can hardware accelerate the address translation of Guest Virtual Address-spaces by using second level address translation provided by the CPU, referred to as EPT on Intel and RVI (formerly NPT) on AMD.

Child partitions do not have direct access to hardware resources, but instead have a virtual view of the resources, in terms of virtual devices. Any request to the virtual devices is redirected via the VMBus to the devices in the parent partition, which will manage the requests. The VMBus is a logical channel which enables inter-partition communication. The response is also redirected via the VMBus. If the devices in the parent partition are also virtual devices, it will be redirected further until it reaches the parent partition, where it will gain access to the physical devices. Parent partitions run a Virtualization Service Provider (VSP), which connects to the VMBus and handles device access requests from child partitions. Child partition virtual devices internally run a Virtualization Service Client (VSC), which redirect the request to VSPs in the parent partition via the VMBus. This entire process is transparent to the guest OS.

Virtual devices can also take advantage of a Windows Server Virtualization feature, named Enlightened I/O, for storage, networking and graphics subsystems, among others. Enlightened I/O is a specialized virtualization-aware implementation of high level communication protocols, like SCSI, that allows bypassing any device emulation layer and takes advantage of VMBus directly. This makes the communication more efficient, but requires the guest OS to support Enlightened I/O.

Currently^[when?] only the following operating systems support Enlightened I/O, allowing them therefore to run faster as guest operating systems under Hyper-V than other operating systems that need to use slower emulated hardware:

• Windows Server 2008 and later
• Windows Vista and later
• Linux with a 3.4 or later kernel^[13]
• FreeBSD^[14]

The Hyper-V role is only available in the x86-64 variants of Standard, Enterprise and Datacenter editions of Windows Server 2008 and later, as well as the Pro, Enterprise and Education editions of Windows 8 and later. On Windows Server, it can be installed regardless of whether the installation is a full or core installation. In addition, Hyper-V can be made available as part of the Hyper-V Server operating system, which is a freeware edition of Windows Server.^[15] Either way, the host computer needs the following.^[16]

• CPU with the following technologies:
  • NX bit
  • x86-64
  • Hardware-assisted virtualization (Intel VT-x or AMD-V)
  • Second Level Address Translation (in Windows 8 and later)^[17]
• At least 2 GB memory, in addition to what is assigned to each guest machine

The amount of memory assigned to virtual machines depends on the operating system:

• Windows Server 2008 Standard supports up to 31 GB of memory for running VMs, plus 1 GB for the host OS.^[18]
• Windows Server 2008 R2 Standard supports up to 32 GB, but the Enterprise and Datacenter editions support up to 2 TB.^[19] Hyper-V Server 2008 R2 supports up to 1 TB.^[16]
• Windows Server 2012 supports up to 4 TB.

The number of CPUs assigned to each virtual machine also depends on the OS:

• Windows Server 2008 and 2008 R2 support 1, 2, or 4 CPUs per VM; the same applies to Hyper-V Server 2008 R2^[15]
• Windows Server 2012 supports up to 64 CPUs per VM

There is also a maximum for the number of concurrently active virtual machines.

• Windows Server 2008 and 2008 R2 support 384 per server;^[20] Hyper-V Server 2008 supports the same^[15]
• Windows Server 2012 supports 1024 per server; the same applies to Hyper-V Server 2012^[21]
• Windows Server 2016 supports 8000 per cluster and per node^[22]

The following table lists supported guest operating systems on Windows Server 2008 R2 SP1.^[23]

Fedora 8 or 9 are unsupported; however, they have been reported to run.^{[23][24][25][26]}

Third-party support for FreeBSD 8.2 and later guests is provided by a partnership between NetApp and Citrix.^[27] This includes both emulated and paravirtualized modes of operation, as well as several HyperV integration services.^[28]

Desktop virtualization (VDI) products from third-party companies (such as Quest Software vWorkspace, Citrix XenDesktop, Systancia AppliDis Fusion^[29] and Ericom PowerTerm WebConnect) provide the ability to host and centrally manage desktop virtual machines in the data center while giving end users a full PC desktop experience.

Guest operating systems with Enlightened I/O and a hypervisor-aware kernel such as Windows Server 2008 and later server versions, Windows Vista SP1 and later clients and offerings from Citrix XenServer and Novell will be able to use the host resources better since VSC drivers in these guests communicate with the VSPs directly over VMBus.^[30] Non-«enlightened» operating systems will run with emulated I/O;^[31] however, integration components (which include the VSC drivers) are available for Windows Server 2003 SP2, Windows Vista SP1 and Linux to achieve better performance.

On July 20, 2009, Microsoft submitted Hyper-V drivers for inclusion in the Linux kernel under the terms of the GPL.^[32] Microsoft was required to submit the code when it was discovered that they had incorporated a Hyper-V network driver with GPL-licensed components statically linked to closed-source binaries.^[33] Kernels beginning with 2.6.32 may include inbuilt Hyper-V paravirtualization support which improves the performance of virtual Linux guest systems in a Windows host environment. Hyper-V provides basic virtualization support for Linux guests out of the box. Paravirtualization support requires installing the Linux Integration Components or Satori InputVSC drivers. Xen-enabled Linux guest distributions may also be paravirtualized in Hyper-V. As of 2013 Microsoft officially supported only SUSE Linux Enterprise Server 10 SP1/SP2 (x86 and x64) in this manner,^[34] though any Xen-enabled Linux should be able to run. In February 2008, Red Hat and Microsoft signed a virtualization pact for hypervisor interoperability with their respective server operating systems, to enable Red Hat Enterprise Linux 5 to be officially supported on Hyper-V.^[35]

Hyper-V in Windows Server 2012 and Windows Server 2012 R2 changes the support list above as follows:^[36]

1. Hyper-V in Windows Server 2012 adds support for Windows 8.1 (up to 32 CPUs) and Windows Server 2012 R2 (64 CPUs); Hyper-V in Windows Server 2012 R2 adds support for Windows 10 (32 CPUs) and Windows Server 2016 (64 CPUs).
2. Minimum supported version of CentOS is 6.0.
3. Minimum supported version of Red Hat Enterprise Linux is 5.7.
4. Maximum number of supported CPUs for Windows Server and Linux operating systems is increased from four to 64.

Hyper-V on Windows Server 2012 R2 added the Generation 2 VM.^[37]

Hyper-V, like Microsoft Virtual Server and Windows Virtual PC, saves each guest OS to a single virtual hard disk file. It supports the older .vhd format, as well as the newer .vhdx. Older .vhd files from Virtual Server 2005, Virtual PC 2004 and Virtual PC 2007 can be copied and used in Hyper-V, but any old virtual machine integration software (equivalents of Hyper-V Integration Services) must be removed from the virtual machine. After the migrated guest OS is configured and started using Hyper-V, the guest OS will detect changes to the (virtual) hardware. Installing «Hyper-V Integration Services» installs five services to improve performance, at the same time adding the new guest video and network card drivers.

Hyper-V does not virtualize audio hardware. Before Windows 8.1 and Windows Server 2012 R2, it was possible to work around this issue by connecting to the virtual machine with Remote Desktop Connection over a network connection and use its audio redirection feature.^[38][39] Windows 8.1 and Windows Server 2012 R2 add the enhanced session mode which provides redirection without a network connection.^[40]

Optical drives virtualized in the guest VM are read-only.^[41] Officially Hyper-V does not support the host/root operating system’s optical drives to pass-through in guest VMs. As a result, burning to discs, audio CDs, video CD/DVD-Video playback are not supported; however, a workaround exists using the iSCSI protocol. Setting up an iSCSI target on the host machine with the optical drive can then be talked to by the standard Microsoft iSCSI initiator. Microsoft produces their own iSCSI Target software or alternative third party products can be used.^[42]

Hyper-V uses the VT-x on Intel or AMD-V on AMD x86 virtualization. Since Hyper-V is a native hypervisor, as long as it is installed, third-party software cannot use VT-x or AMD-V. For instance, the Intel HAXM Android device emulator (used by Android Studio or Microsoft Visual Studio) cannot run while Hyper-V is installed.^[43]

Hyper-V is also available in x64 SKUs of Windows 8, 8.1, 10 Pro, Enterprise, Education. The following features are not available on client versions of Windows:^[44]

• Live migration of virtual machines from one host to another
• Hyper-V Replica
• Virtual Fiber Channel
• SR-IOV networking
• Shared .VHDX

The following features are not available on server versions of Windows:^[44]

• Quick Create and the VM Gallery
• Default network (NAT switch)

Windows Server 2012 introduced many new features in Hyper-V.^[7]

• Hyper-V Extensible Virtual Switch^[45][46]
• Network virtualization^[45]
• Multi-tenancy
• Storage Resource Pools
• .vhdx disk format supporting virtual hard disks as large as 64 TB^[47] with power failure resiliency
• Virtual Fibre Channel
• Offloaded data transfer
• Virtual Machine Queue (VMQ)
• Hyper-V replica^[48]
• Cross-premises connectivity
• Cloud backup

With Windows Server 2012 R2 Microsoft introduced another set of new features.^[49]

• Shared virtual hard disk^[50]
• Storage quality of service^[51]
• Generation 2 Virtual Machine^[52]
• Enhanced session mode^[53]
• Automatic virtual machine activation^[54]

Hyper-V in Windows Server 2016 and Windows 10 1607 adds^[55]

• Nested virtualization^[56] (Intel processors only, both the host and guest instances of Hyper-V must be Windows Server 2016 or Windows 10 or later)
• Discrete Device Assignment (DDA), allowing direct pass-through of compatible PCI Express devices to guest Virtual Machines^[57]
• Windows containers (to achieve isolation at the app level rather than the OS level)
• Shielded VMs using remote attestation servers
• Monitoring of host CPU resource utilization by guests and protection (limiting CPU usage by guests)

Hyper-V in Windows Server 2019 and Windows 10 1809 adds^[58]

• Shielded Virtual Machines improvements including Linux compatibility
• Virtual Machine Encrypted Networks
• vSwitch Receive Segment Coalescing
• Dynamic Virtual Machine Multi-Queue (d. VMMQ)
• Persistent Memory support
• Significant feature and performance improvements to Storage Spaces Direct and Failover Clustering

Hyper-V in Windows Server 2022 added:^[59]

• nested virtualization for AMD processors
• updated Receive Segment Coalescing (RSC) for virtual switches

Hyper-V in Windows Server 2025 changes:^[60]

• Generation 2 is now the default option in the New Virtual Machine Wizard in Hyper-V Manager
• GPU Partitioning (share a GPU between VMs)
• Hypervisor-enforced paging translation (HPVT)
• Support for 4 petabytes of memory and 2,048 logical processors per Hyper-V host
• Workgroup clusters (support for failover clusters without an Active Directory)

• Comparison of platform virtualization software
• Features new to Windows 8
• Virtual disk image
• Microsoft Open Specification Promise
• Microsoft Remote Web Workplace
• Virtual private server
• Windows Subsystem for Linux

• Official website
• Virtualization Fabric Design Considerations Guide
• Hyper-V on Microsoft TechNet
• Benchmarking Hyper-V on Windows Server 2008 R2 x64 Archived 2017-04-23 at the Wayback Machine
• Hyper-V Architecture
• Windows Admin Center
• Hv Manager

Время на прочтение6 мин

Количество просмотров71K

Hyper-V более известен как технология виртуализации серверов; однако, начиная с Windows 8, он также доступен в клиентской операционной системе. В Windows 10 мы значительно улучшили работу, сделав Hyper-V отличным решением для разработчиков и ИТ-специалистов.

 
Microsoft Hyper-V, кодовое название Viridian, — это нативный (тип 1) гипервизор, который, в отличие от VMware Workstation, VirtualBox и других гипервизоров типа 2, работает непосредственно на оборудовании. Впервые он был выпущен в Windows Server 2008 и позволяет запускать виртуальные машины в системах x86-64.

Hyper-V позволяет разработчикам быстро разгонять виртуальные машины для разработки на Windows 10 с превосходной производительностью, но он также используется в нескольких других функциях разработки в качестве серверной технологии, например, в таких как эмулятор Android, подсистема Windows для Linux 2 (WSL2) или контейнеры Docker. В этой статье мы кратко рассмотрим, как Hyper-V в Windows 10 может помочь разработчикам.

Картинка с сайта: habr.com

Быстрое создание коллекции виртуальных машин

Во-первых, давайте начнем с одной из основных функций для создания виртуальных машин. Теперь вы можете не только создавать виртуальные машины Hyper-V, устанавливая их с помощью файла ISO; вы можете использовать Hyper-V Quick Create VM Gallery, чтобы быстро создать новую среду разработки Windows 10 или даже виртуальную машину Ubuntu. Инструмент загрузит предварительно настроенную виртуальную машину Hyper-V с Windows 10 и средой разработки Visual Studio или Ubuntu 18.04 или 19.04. При желании вы также можете создавать собственные образы виртуальных машин Quick Create и даже делиться ими с другими разработчиками.

Подсистема Windows для Linux 2 (WSL 2)

 
С подсистемой Windows для Linux Microsoft перенесла среду Linux на Windows 10 desktop и позволяет запускать среду GNU/Linux — включая большинство инструментов, утилит и приложений командной строки — непосредственно в Windows без изменений, без издержек полноценных виртуальных машин. В последних версиях Windows 10 Insider Preview Microsoft выпустила превью WSL 2. WSL 2 использует технологию виртуализации Hyper-V для изоляции и виртуализации WSL в серверной части. Это обеспечивает не только преимущества безопасности, но и огромный прирост производительности. Подробнее о подсистеме Windows для Linux 2 вы можете узнать здесь.

Расширенный режим сеанса для обмена устройствами с вашей виртуальной машиной

 
Одной из трудных частей в прошлом было взаимодействие между виртуальной машиной и хост-машиной. С добавлением Enhanced Session Mode , Microsoft упростила копи-паст файлов между ними, а также теперь можно совместно использовать устройства. В том числе:

• Делает виртуальные машины изменяемого размера и с высоким DPI
• Улучшает интеграцию виртуальной машины
• Позволяет совместное использование устройств

Расширенный режим сеанса включен по умолчанию в Windows 10 Hyper-V, в Windows Server вам необходимо включить эту функцию в настройках Hyper-V. Если вы создаете собственную виртуальную машину Linux, убедитесь, что вы установили последние версии драйверов виртуализации.

Чекпоинты

Огромным преимуществом виртуализации является возможность легко сохранять состояние виртуальной машины, что позволяет вам возвращаться назад или вперед в определенный момент времени. В Hyper-V эта функция называется контрольной точкой виртуальной машины, ранее была известна как снимок виртуальной машины.

Hyper-V знает типы контрольных точек:

• Стандартные контрольные точки: делает снимок состояния виртуальной машины и памяти виртуальной машины в момент запуска контрольной точки.
• Продакшн-контрольные точки: использует службу теневого копирования томов или Freeze File System на виртуальной машине Linux для создания согласованной с данными резервной копии виртуальной машины. Снимок состояния памяти виртуальной машины не создается.

 
Тип контрольной точки может быть установлен виртуальной машиной. Оба типа чекпоинтов имеют разные преимущества и недостатки. В последних версиях Hyper-V продакшн-контрольные точки выбираются по умолчанию. Однако вы можете легко изменить это с помощью настроек диспетчера Hyper-V или PowerShell. На моем клиентском компьютере с Windows 10 я предпочитаю использовать стандартные контрольные точки, поскольку он также сохраняет состояние памяти виртуальной машины, однако в системах с продакшн-серверами я настоятельно рекомендую использовать продакшн-контрольные точки, и даже в этом случае вам следует соблюдать осторожность.

NAT сети

 
Одной из особенностей, которые были очень болезненными в прошлом, была сеть. С появлением опции переключения NAT в виртуальном коммутаторе Hyper-V теперь вы можете легко подключить все ваши виртуальные машины к сети, к которой подключен ваш хост. В Windows 10 вы получите переключатель по умолчанию для подключения ваших виртуальных машин. Если этого недостаточно или вы хотите использовать виртуальный коммутатор NAT на сервере Hyper-V, вы можете использовать следующие команды для создания виртуального коммутатора и правила NAT.

Вы можете узнать больше о Hyper-V NAT сетях здесь.

Запускайте контейнеры Windows и Linux в Windows 10

Контейнеры являются одной из самых популярных технологий прямо сейчас, с Docker Desktop для Windows вы можете запускать их на своем компьютере с Windows 10. По умолчанию Windows использует технологию Hyper-V, чтобы создать дополнительную защиту между контейнером и операционной системой хоста, так называемыми контейнерами Hyper-V. Эта функция также позволяет запускать Windows и Контейнеры Linux в Windows side-by-side без необходимости запуска полной виртуальной машины Linux в Windows 10.

PowerShell Direct и HVC

Если вы хотите взаимодействовать с вашей виртуальной машиной, работающей под управлением Windows 10, вы можете использовать диспетчер Hyper-V и консоль для непосредственного взаимодействия с операционной системой. Однако есть также два других варианта, которые позволяют вам управлять виртуальными машинами и получать к ним доступ с помощью командной строки. PowerShell Direct позволяет создавать сеанс удаленного взаимодействия PowerShell для виртуальной машины с использованием шины VM, так что никаких сетей не требуется. То же самое касается виртуальных машин Linux и инструмента HVC, который позволяет создавать SSH-соединение непосредственно с виртуальной машиной. Оба варианта также позволяют копировать файлы на виртуальные машины и с них.

 
Это очень удобно, если вы настроили некоторую автоматизацию, и вам нужно выполнить некоторые команды на виртуальной машине.

Windows песочница

 
Песочница Windows — это новая функция в Windows 10, выпущенная в версии 1903. Песочница Windows использует технологию Hyper-V для предоставления Windows 10 Sandbox. Песочница позволяет раскрутить изолированную временную среду рабочего стола, где вы можете запускать ненадежное программное обеспечение. Песочница отлично подходит для демонстраций, разработки, тестирования, устранения неполадок или для работы с вредоносными программами. Если вы закроете песочницу, все программное обеспечение со всеми его файлами и состоянием будет удалено навсегда. Это виртуальные машины с Windows 10, их преимущество в том, что они встроены в Windows 10, поэтому они используют существующую ОС, что обеспечивает более быстрый запуск, лучшую эффективность и удобство в обращении без потери безопасности.

Опыт Windows Sandbox также можно настроить с помощью файлов конфигурации. Таким образом, вы можете добавить дополнительное программное обеспечение и инструменты в свою Windows Sandbox.

Windows Defender Application Guard

 
Это может быть не связано непосредственно с развитием. Тем не менее, я думаю, что такое происходило с каждым. Мы видим ссылку, и мы не уверены, точно ли это доверенный сайт или это вредоносный сайт. С Windows Defender Application Guard мы получаем изолированный браузер, который защищает нас от вредоносных веб-сайтов и программного обеспечения. Если пользователь переходит на ненадежный сайт через Microsoft Edge или Internet Explorer, Microsoft Edge открывает сайт в изолированном контейнере с поддержкой Hyper-V, который отделен от операционной системы хоста.

Hyper-V Battery Pass-through

 
Эта особенность больше об удобстве. Если вы работаете и разрабатываете внутри виртуальной машины и используете консоль виртуальной машины в полноэкранном режиме, вы можете не заметить, когда у вашего ноутбука разрядился аккумулятор. Благодаря функции Hyper-V Battery Pass-through гостевая операционная система внутри виртуальной машины знает о состоянии батареи. Функция виртуальной батареи Hyper-V включена по умолчанию и работает с виртуальными машинами Windows и Linux.

Вложенная (Nested) виртуализация

 
Вложенная виртуализация позволяет запускать виртуализацию на виртуальной машине, в основном, как на начальном этапе для виртуальных машин. С Hyper-V вы можете запускать Hyper-V на виртуальной машине Hyper-V. Это интересно для пары разных сценариев. Во-первых, вы можете создать виртуальный хост Hyper-V для тестирования и лабораторных работ, или, что еще важнее, вы можете запускать контейнеры Hyper-V или Windows Sandbox на виртуальной машине. И еще одна замечательная особенность Nested Virtualization: она также работает с виртуальными машинами в Microsoft Azure.

Для включения nested-виртуализации внутри Hyper-V, вы можете изучить этот гайд.

Эмулятор Visual Studio для Android

Если вы используете Visual Studio для создания приложений Android, я уверен, что вы уже использовали Эмулятор Visual Studio для Android. Фича позволяет разработчикам использовать эмулятор Android с аппаратным ускорением, не переключаясь на гипервизор Intel HAXM, что обеспечивает им еще большую производительность и скорость.

Как настроить Hyper-V на Windows 10

Теперь, как вы можете видеть, Hyper-V является отличным инструментом для разработчиков и используется для множества различных функций. Чтобы установить Hyper-V, вы должны проверить следующие требования на вашем компьютере:

• Windows 10 Enterprise, Pro, или Education.
• 64-битный процессор с Second Level Address Translation (SLAT).
• Поддержка CPU для VM Monitor Mode Extension (VT-c на Intel CPUs).
• Как минимум 4 GB памяти.

Для получения дополнительной информации и устранения неполадок см. Windows 10: системные требования Hyper-V.

 
Для получения дополнительной информации о том, как установить Hyper-V в Windows 10, изучайте документацию Microsoft .

Hyper-V — нативная (встроенная в ОС) платформа для аппаратной виртуализации, разработанная компанией Microsoft на основе Virtual PC, продукта дочерней компании Apple Connectix. Она позволяет создавать на одном физическом сервере несколько параллельно работающих изолированных программных окружений. Первоначально Hyper-V использовалась для виртуализации серверов, но, начиная с Windows 8, доступна для клиентской версии операционной системы. 

Картинка с сайта: blog.skillfactory.ru

Что такое Hyper-V

Для понимания функций и назначения Hyper-V необходимо разобраться, что представляет собой технология виртуализации. 

Если коротко, то виртуализация — программная имитация работы полноценного ПК со своей операционной системой, жестким диском, оперативной памятью, процессором на выделенных мощностях физического компьютера. Для этого часть ресурсов физической платформы выделяется под работу виртуальной машины, а чтобы они не конфликтовали друг с другом, вторую запускают в изолированной программной среде. Виртуализация используется для решения различных задач:

• эффективного использования аппаратных ресурсов — например, с помощью нее можно запустить несколько виртуальных машин на сервере под отдельные сайты, что позволит снизить стоимость хостинговых услуг, так как основной ПК не будет работать вхолостую; 
• пробной установки новой операционной системы — например, если пользователь решил перейти на новую ОС, но пока не готов отказаться от старой или хочет использовать обе системы сразу под разные задачи;
• тестирования новых программных продуктов или игр — например, если разработчик хочет распространять свою продукцию среди пользователей других операционных систем;
• экспериментов в области информационной безопасности — запустив изолированную виртуальную машину, специалист может «заражать» ее вирусами, троянами и другим вредоносным ПО без риска повредить основную ОС и потерять хранящиеся на ней данные;
• использования программного обеспечения — в частности, на компьютере с основной системой Windows пользователь может с помощью виртуальной машины применять ПО, разработанное под Linux. 

Виртуализация бывает двух типов:

• программной — когда аппаратные ресурсы для одной или нескольких виртуальных машин выделяются операционной системой физической платформы. Это, с одной стороны, упрощает виртуализацию, с другой — замедляет работу виртуальных систем. Кроме того, чтобы они нормально работали, их ОС должны поддерживать ядро основной операционной системы;
• аппаратной — в этом случае распределение физических ресурсов ПК между установленными на нем виртуальными платформами происходит напрямую, минуя основную (серверную) операционную систему. Это позволяет запускать на виртуальных машинах свои полноценные ОС (в том числе не поддерживающие ядро основной операционной системы).

Создание изолированной виртуальной среды и распределение аппаратных ресурсов между основной и гостевыми ОС — одна из главных задач, которую нужно решить для успешной виртуализации. Эти функции берет на себя программа-гипервизор, представляющая собой своеобразную операционную систему.  

Hyper-V — аппаратный гипервизор — программа-посредник между виртуальной машиной и самим «железом» компьютера. По сути, это своеобразная операционная система (микроядро), которая выполняет следующие функции:

• параллельную и независимую работу нескольких виртуальных машин на одном хост-компьютере;
• изолирование гостевых операционных систем друг от друга и основной ОС для предотвращения конфликтов;
• распределение аппаратных ресурсов между виртуальными машинами и управление ими;
• обеспечение взаимодействия между гостевыми ОС (обмен файлами, сетевое соединение и т.д.).

Иными словами, виртуализация в Hyper-V создает условия, при которых аппаратные ресурсы физической платформы эффективно распределяются между установленными на ней виртуальными операционными системами.

История развития

В начале 2000-х годов корпорация Microsoft искала новые направления для своего развития, одним из которых стала разработка различных серверных решений. В 2003 году она поглотила дочернюю компанию Apple Connectix, от которой ей по наследству перешли права на программу Virtual PC. Это программное обеспечение уже на тот момент могло на равных конкурировать с продуктами лидера рынка виртуализации — корпорацией VMware. 

На основе Virtual PC в 2004 году Microsoft представила Virtual Server 2005 — решение для создания и управления виртуальными машинами в Windows. Впоследствии компания несколько изменила свой подход к этому продукту, и в 2008 году выпустила первую версию Hyper-V как компонента, по умолчанию входящего в состав новой на тот момент серверной операционной системы Windows Server.  

Сегодня Hyper-V поставляется корпорацией Microsoft в двух версиях:

• Hyper-V Server — отдельный программный продукт, который можно скачать с официального сайта Microsoft в виде ISO-файла (виртуального образа диска);
• вложенная виртуализация в составе серверных операционных систем Windows Server, а также 64-разрадных клиентских Windows 8, 10, 11 версий Pro (профессиональная), Enterprise (корпоративная) и Education (для образовательных учреждений). В домашней версии ОС этот компонент не предусмотрен. 

Архитектура

Виртуализация в Windows с использованием Hyper-V основана на разделах. Так называется логическая единица разграничения, в которой работают операционные системы. Такие разделы (партиции) бывают двух типов:

• родительские. В разделах этого типа находится основная операционная система, управляющая физической платформой, а также запускается стек виртуализации;
• дочерние. Такие разделы создаются параллельно родительскому и изолированно от него и друг друга с помощью API-гипервизора Hyper-V. Именно в них устанавливаются гостевые операционные системы. 

Дочерние разделы не имеют прямого доступа к аппаратным ресурсам физической платформы. Вместо этого гипервизор предоставляет им виртуальное представление этих ресурсов (виртуальные устройства). Во время работы гостевая ОС обращается именно к своему виртуальному устройству, затем гипервизор перенаправляет ее запрос с помощью технологии VMbus (шины виртуальных устройств) хостовой операционной системе. И уже она передает все обращения гостевых ОС непосредственно драйверам аппаратной платформы. 

В этом заключается ключевое отличие Hyper-V от основного конкурента — гипервизора VMware ESX. Последний имеет встроенные аппаратные драйверы, в то время как Hyper-V задействует драйверы хостовой операционной системы. У каждого подхода есть свои преимущества.

• С одной стороны, наличие аппаратных драйверов в самом гипервизоре позволяет ему работать без хостовой ОС, по сути, заменяя ее. Также это ускоряет работу гостевых операционных систем, направляя запросы от них напрямую «железу». 
• С другой стороны, обращаясь к аппаратным драйверам операционной системы, гипервизор становится менее зависимым от архитектуры самой физической платформы. Например, если появляется драйвер для какой-то специфичной функции физической платформы, достаточно просто установить его в хостовую ОС, а не ждать выхода новой версии гипервизора с соответствующей поддержкой. 

Hyper-V позволяет создавать несколько уровней виртуализации — то есть дочерние разделы с установленными в них гостевыми ОС сами становятся родительскими для новых дочерних разделов. В этом случае обращение гостевых операционных систем к аппаратным ресурсам проходит последовательно через все ступени деления до того момента, как достигнут основной операционной системы, непосредственно управляющей операционной системой. Для повышения эффективности вложенной виртуализации в Hyper-V предусмотрена технология прогрессивного ввода-вывода, позволяющая гостевым ОС напрямую взаимодействовать с шиной виртуальных устройств. Однако, чтобы данная функция работала, гостевая операционная система должна иметь ее встроенную поддержку.    

Возможности

Hyper-V дает пользователю множество возможностей для создания виртуальных машин и обеспечения контроля над ними. К основным функциям относятся:

• Вычислительная среда. В Hyper-V каждая виртуальная машина представляет собой эмуляцию полноценного компьютера со своими вычислительными ресурсами — пространством жесткого диска, оперативной памятью, центральным и графическим процессором, сетевым подключением для обмена данными и т.д. Все эти характеристики пользователь может настроить самостоятельно в соответствии с требованиями конкретной задачи. 
• Восстановление данных. Hyper-V позволяет восстановить данные в случае ошибки в работе виртуальной машины. Для этого программа автоматически создает копии виртуальных машин на другой физической платформе. Также в Hyper-V предусмотрено резервное копирование данных с помощью сохраненных состояний или службы теневого копирования томов (VSS). 
• Оптимизация работы виртуальных машин. Для каждой гостевой ОС, установленной на физической платформе, имеется отдельный набор настраиваемых драйверов и сетевых служб. Это упрощает интеграцию виртуальной машины с аппаратным обеспечением (физической платформой).
• Переносимость. В Hyper-V реализованы различные функции (динамическая миграция, перенос хранилища, импорт и экспорт файлов и т.д.), позволяющие перенести или дублировать виртуальную машину на другую физическую платформу.    
• Удаленное подключение. Hyper-V предлагает пользователям возможность удаленно контролировать виртуальную машину. Эта функция предусмотрена как для Windows, так и для Linux. Она подразумевает консольный доступ в отличие от удаленного рабочего стола, то есть пользователь может наблюдать происходящее в гостевой ОС, даже если основная операционная система еще не загружена. 
• Безопасность. В Hyper-V реализованы различные средства, обеспечивающие безопасное функционирование виртуальных машин. К ним относятся, например, экранирование, предотвращающее распространение вредоносного ПО с одной виртуальной машины на остальные или на основную ОС, подключение к резервному серверу или автономный режим при нарушении подключения к защите ресурсов узла, функция устранения неполадок, шифрование диска в гостевой операционной системе и т.д. 

Преимущества

Нативность. В операционных системах семейства Windows Hyper-V является встроенным компонентом. То есть владельцам этих ОС не нужно отдельно скачивать и устанавливать программу, достаточно просто включить ее через раздел «Параметры». Кроме того, нативность обеспечивает полную совместимость Hyper-V с перечисленными системами и, следовательно, стабильную виртуализацию.

Простота. Hyper-V имеет простой и интуитивно-понятный интерфейс со множеством функций. Это позволяет пользователю быстро создать виртуальные разделы на аппаратной платформе, легко управлять ими и распределять ресурсы между гостевыми ОС.

Возможность шифрования виртуальных машин. Эта функция защищает данные, размещенные на виртуальных дисках. Доступ к ним не имеет даже администратор хоста, что особенно полезно при публичном размещении виртуальных машин.

Удаленное управление в Hyper-v. Помимо уже упоминавшегося управления посредством консоли, этот гипервизор позволяет создавать удаленные рабочие столы. Функция полезна, например, при работе нескольких сотрудников над одним проектом. 

Аппаратная совместимость. Hyper-V поддерживает работу с различными аппаратными платформами на базе процессоров Intel и AMD, включая самое современное «железо». 

Программная совместимость. Виртуальные машины в Hyper-V могут работать под управлением операционных систем семейства Windows (Server, 8, 10, 11 версий Pro, Enterprise, Education), Linux (Ubuntu, Debian, Oracle и т. д.), UNIX (FreeBSD).

Недостатков у Hyper-V немного:

• отсутствие поддержки ПО от сторонних разработчиков;
• меньшая функциональность и эффективность работы в сравнении с конкурентами KMV и VMware:
• обязательное наличие лицензионной серверной ОС Windows Server.

Таким образом, Hyper-V является на сегодняшний день одной из самых популярных платформ для виртуализации, которая используется для выполнения различных задач, от создания виртуальных серверов до разработки ПО. Простота и широкий набор возможностей делают ее предпочтительной не только для профессионалов, но и тех, кто только хочет попробовать свои силы в создании виртуальных машин. 

Платформа виртуализации Hyper-V доступна не только в Windows Server, но и в десктопных редакциях Windows 10 и 11. С помощью встроенного гипервизора Hyper-V пользователи могут создавать и запускать виртуальные машины. В этой статье мы рассмотрим, как включить компоненты Hyper-V в Windows 10 и 11.

Компоненты роли виртуализации Hyper-V можно установить в Pro и Enterprise редакциях Windows 10 и 11. Сначала, нужно проверить, поддерживает ли ваш компьютер виртуализацию Hyper-V. Откройте командную строку с правами администратор и выполните:

systeminfo

Промотайте в конец вывода и проверьте, что включены следующие компоненты в разделе Hyper-V Requirements:

VM Monitor Mode Extensions: Yes
Virtualization Enabled In Firmware: Yes
Second Level Address Translation: Yes
Data Execution Prevention Available: Yes

Картинка с сайта: winitpro.ru

Если здесь указано Virtualization Enabled in Firmware: No, попробуйте включить аппаратную поддержку виртуализации в настройках BIOS/UEFI компьютера (может называться Intel VT-X или AMD-V).

Также проверить совместимость вашего процессора можно на вкладке CPU в диспетчере задач Windows. Здесь должно быть указано
Virtualization: Enabled
.

Картинка с сайта: winitpro.ru

Если тут указано
A hypervisor has been detected. Features required for Hyper-V will not be displayed
, значит компоненты Hyper-V уже установлены.

Включить роль Hyper-V в Windows 10 и 11 можно через панель управления компонентами Windows Features. Выполните команду
optionalfeatures
и выберите для установки компоненты Hyper-V Platform и Management Tools.

Также вы можете включить компоненты Hyper-V в Windows из командной строки. С помощью PowerShell команды:

Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Hyper-V -All

Или с помощью DISM:

dism.exe /Online /Enable-Feature:Microsoft-Hyper-V-All

Картинка с сайта: winitpro.ru

После завершения установки компонентов перезагрузите компьютер. Проверьте, что компоненты гипервизора установлены:

Get-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName *hyper*|ft

Картинка с сайта: winitpro.ru

Включите автоматический запуск Hyper-V при загрузке:

bcdedit /set HypervisorLaunchType auto

Для управления Hyper-V и виртуальными машинами используется графическая консоль Hyper-V Manager (
virtmgmt.msc
). Запустите ее и можете начать создавать виртуальные машины.

Картинка с сайта: winitpro.ru

Также для управления гипервизором и ВМ можно использовать командлеты PowerShell из встроенного модуля Hyper-V.

Компонент виртуализации Hyper-V отсутствует в домашних (Home) редакциях Windows 10 и 11. Однако есть небольшой трюк, который позволяет установить роль Hyper-V из зранилища компонентов WinSxS даже в Home редакции Windows.

Создайте на рабочем столе файл enable-hyperv.bat с кодом

pushd "%~dp0"
dir /b %SystemRoot%\servicing\Packages\*Hyper-V*.mum >hyper-v.txt
for /f %%i in ('findstr /i . hyper-v.txt 2^>nul') do dism /online /norestart /add-package:"%SystemRoot%\servicing\Packages\%%i"
del hyper-v.txt


Dism /online /enable-feature /featurename:Microsoft-Hyper-V -All /LimitAccess /ALL
pause

Запустите BAT файл с правами администратора.

После завершения установки компонентов, перезагрузите компьютер. Проверьте, что виртуализация Hyper-V теперь доступна в вашей Home редакции Windows.

Картинка с сайта: winitpro.ru