IOvirtualisatie

IO-virtualisatie is een verzamelnaam voor technieken die fysieke input/output-bronnen zoals netwerken, opslag en randapparatuur virtueel beschikbaar maken voor meerdere virtuele machines. Het doel is resource sharing, isolatie en efficiëntere toewijzing zonder dat elke VM volledige hardware-emulatie nodig heeft.

Belangrijke technologieën omvatten PCI passthrough, SR-IOV en IOMMU-gebaseerde DMA-bescherming. PCI passthrough koppelt een fysiek apparaat rechtstreeks aan een enkele VM, waardoor directe toegang mogelijk is. SR-IOV deelt een apparaat op in meerdere virtuele functies zodat meerdere VM’s tegelijk en onafhankelijk met dezelfde NIC of adapter kunnen communiceren. IOMMU-technologieën zoals VT-d (Intel) of AMD-Vi regelen DMA-toegang en geheugenisolatie zodat een VM geen schade kan aanrichten aan geheugen van andere VM’s of de host. Para-virtualisatie met virtio-drivers vermindert overhead tussen guest en host; virtio-net en virtio-blk/scsi zijn gangbare voorbeelden. Daarnaast kunnen opslag- en netwerkfuncties ook via virtuele apparaten worden aangeboden, of via directe passthrough van NVMe-/SCSI-apparaten.

Hypervisors zoals KVM/QEMU, Xen, VMware ESXi en Hyper-V ondersteunen IO-virtualisatie, vaak ondersteund door VFIO of soortgelijke mechanismen voor veilige apparaattoegang. Voordelen zijn hogere netwerk- en opslagdoorvoer, lagere CPU-belasting en betere ondersteuning voor live migration van VM’s met I/O-status. Toepassingen bevinden zich in private en public clouds, data centers en high-performance computing.

Uitdagingen omvatten hardwarevereisten, driverondersteuning en de complexiteit van het combineren van directe toewijzing met gedeelde I/O. Beveiliging vereist zorgvuldige DMA-isolatie en nauwkeurige configuratie.