Hyper-V 2016: Discrete Device Assignment

Die nächste Version von Hyper-V erscheint mit Windows Server 2016, das sich derzeit in einer technischen Preview-Phase befindet. Vor Kurzem hat Microsoft die Technical Preview 4 (TP4) bereitgestellt. Neben Neuerungen in der Container-Verwaltung hält damit eine neue Funktion Einzug, die für bestimmte Zwecke das “Durchreichen” von Hardware des Host-Servers an eine VM erlaubt: Discrete Device Assignment.

Diese Funktion erlaubt es, bestimmte PCIe-Geräte direkt einer VM zuzuweisen, sodass diese nicht mehr vom Host, sondern eben von der virtuellen Maschine verwaltet werden. Unter der Haube ist das dieselbe Technik, die auch für die hardwarebasierte Netzwerkvirtualisierung SR-IOV verwendet wird. Tatsächlich hatte Microsoft den Unterbau dieses Features schon mit den ersten Versionen von Hyper-V entwickelt. Da es damals aber nicht ohne Weiteres einzurichten war, tauchte es nicht im Produkt auf.

Discrete Device Assignment erlaubt es nun (leider) nicht, einfach beliebige Hardware an eine VM anzubinden. Es ist sogar nicht einmal geeignet, beliebige PCI-Express-Geräte (PCIe) an eine VM durchzureichen. Hier müssen nämlich eine ganze Reihe von Komponenten mitspielen, nicht zuletzt die Gerätetreiber. Als erstes und wichtigstes Szenario für diese Funktion nennt Microsoft NVMe-Speicherlaufwerke (Non-Volatile Memory Express), eine neue Klasse von SSD-artigen Laufwerken. Zukünftig soll es mit solchen Geräten auch möglich sein, sie zu partitionieren und als “hardware-virtualisierte” Geräte mehreren VMs zuzuweisen (was mit SR-IOV-Netzwerkkarten eben schon jetzt geht). Derzeit lassen sie sich aber nur exklusiv an eine VM anbinden, daher der Name “Discrete Device Assignment”.

Das zweite wichtige Einsatzszenario sind leistungsfähige GPUs (Grafikkarten), die sich mit der neuen Funktion ebenfalls direkt und exklusiv an eine VM weiterreichen lassen. Hier erwartet Microsoft aber in der Anfangsphase noch mehr Einschränkungen als bei NVMe-Laufwerken, sodass Experimente angesagt sind und der GPU-Hersteller in den Support eingebunden werden muss. Laut eigener Aussage haben die Entwickler in Redmond einen ganzen Blumenstrauß an weiteren Gerätetypen getestet, und einige davon ließen sich mit Discrete Device Assignment nutzen. Offiziellen Support wird es für solche Konstrukte (zunächst) aber nicht geben.

Auch für Linux-VMs ist die Funktion in Entwicklung, was zunächst zahlreiche Ergänzungen innerhalb von Hyper-V erforderte. Auch Linux selbst braucht Anpassungen, wobei derzeit noch unklar ist, ob und wann diese tatsächlich Einzug in den Linux-Kernel erhalten.

Eine Reihe lesenswerter Blog-Artikel von Jake Oshins, der die Funktionen maßgeblich mit entwickelt hat, beschreibt die neue Funktion, wie sie arbeitet und wie man sie ausprobiert:

[Discrete Device Assignment — Description and background – Windows Virtualization Team Blog – Site Home – TechNet Blogs]
http://blogs.technet.com/b/virtualization/archive/2015/11/19/discrete-device-assignment.aspx

[Discrete Device Assignment — Machines and devices – Windows Virtualization Team Blog – Site Home – TechNet Blogs]
http://blogs.technet.com/b/virtualization/archive/2015/11/20/discrete-device-assignment-machines-and-devices.aspx

[Discrete Device Assignment — GPUs – Windows Virtualization Team Blog – Site Home – TechNet Blogs]
http://blogs.technet.com/b/virtualization/archive/2015/11/23/discrete-device-assignment-gpus.aspx

[Discrete Device Assignment — Guests and Linux – Windows Virtualization Team Blog – Site Home – TechNet Blogs]
http://blogs.technet.com/b/virtualization/archive/2015/11/24/discrete-device-assignment-guests-and-linux.aspx