Virtualisierung: Unterstützung durch CPUs erst am Anfang

Die zweite Hilfestellung seitens der Prozessorhersteller könnte Speichervirtualisierung sein. Sie ist heute bei Intel gar nicht und bei AMD zum Teil implementiert. Die Grundidee besteht darin, dass einer virtuellen Maschine einmalig Speicher zugeteilt werden kann, der dann von der virtuellen Maschine in gewohnter Weise über Speichertabellen verwaltet wird, ohne dass die Virtualisierungssoftware eingreifen muss.

AMD bietet mit AMD-V heute „Tagged-Translation-Look-Aside-Buffer“. Hinter diesem Begriff verbirgt sich eine Tabelle, die sich merkt, welche Speicherbereiche vom Hypervisor der Virtualisierungssoftware und dem Adressraum der virtuellen Maschinen gleichzeitig genutzt werden.

Damit ist es möglich, dass Taskswitches durchgeführt werden können, ohne dass der Cache invalidiert werden muss. Dies bietet zwar deutlichen Performancegewinn, muss aber als Zwischenlösung betrachtet werden, da Taskswitches erst gar nicht nötig sein sollen.

Ziel von AMD und Intel ist es, „Nested Page Tables“ zu implementieren. Damit kann die Virtualisierungssoftware eine Master-Table verwalten und den Gastbetriebssystemen davon abhängige Tabellen zur Verfügung stellen, so dass jede virtuelle Maschine hardwareseitig eine eigene Speicherverwaltung besitzt.

AMDs Quad-Core-Opteron mit Nested Page Tables

AMD hat Nested Page Tables für dieses Jahr angekündigt und will diese Technologie in allen zukünftigen Opteron-Prozessoren standardmäßig anbieten. AMD und Vmware haben bereits eine „Experimentalversion“ eines Quad-Core-Opteron mit Nested Page Tables demonstriert. Intel ist inzwischen verdächtig ruhig und verweist auf seine bestehende VT-x-Technologie.

Dies hat sicherlich den Grund, dass Intel einen externen Memory-Controller verwendet, den so genannten Frontsidebus, während dieser bei AMD auf dem Prozessor integriert ist. Will Intel hardwareseitige Unterstützung für Memory-Virtualisierung anbieten, so muss der Memory-Controller grundlegend modifiziert werden.

AMD bietet heute sogar explizite Speichermodellunterstützung für Nostalgiker: den Paged-Real-Mode, bei dem virtuelle Real-Mode-Adressierung mittels Speichertabellen möglich ist. Allerdings muss man sich fragen, was AMD hiermit erreichen möchte. Diesen Mode gibt es schließlich bereits seit dem Intel 80386, wenngleich nicht im virtuellen Ring-0-Modus.

Zu Zeiten von DOS waren damit mittels Tools wie EMM386 oder QEMM386 wahre Wunder möglich. Auch DOS-Multitasker wie Desqview wurden damit realisiert. Der praktische Einsatz beschränkt sich heute schlussendlich darauf, dass in den 32- und 64-Bit-Gastbetriebssystemen hardwareunterstützte DOS-Boxen möglich sind.