Планирование развертывания устройств с помощью дискретного назначения устройств
применимо к: Windows Server 2022, Microsoft Hyper-V Server 2016, Windows Server 2016, Microsoft Hyper-V Server 2019, Windows Server 2019
Отдельное назначение устройств обеспечивает прямой доступ к физическому оборудованию PCIe из виртуальной машины. В этом разделе обсуждаются типы устройств, которые могут использовать дискретное назначение устройств, требования к системе узла, ограничения, накладываемые на виртуальные машины, а также влияние отдельных назначений устройств на безопасность.
для начального выпуска назначения отдельных устройств мы работаем над двумя классами устройств, которые формально поддерживаются корпорацией майкрософт: графические адаптеры и устройства NVMe служба хранилища. Другие устройства, скорее всего, работают и производители оборудования могут предлагать поддержку этих устройств. Для этих устройств вы можете обратиться к этим поставщикам оборудования за поддержкой.
Поддерживаемые виртуальные машины и гостевые операционные системы
Для виртуальных машин поколения 1 или 2 поддерживается отдельное назначение устройств. кроме того, в число поддерживаемых гостей входят Windows 10, Windows server 2019, Windows Server 2016, Windows server 2012 r2 с применением KB 3133690 и различные дистрибутивы ос Linux.
Требования к системе
помимо требований к системе для Windows Server и требований к системе для Hyper-V, дляназначения дискретного устройства требуется оборудование класса сервера, способное предоставлять управление операционной системой для настройки структуры PCIe (встроенного управления PCI Express). Кроме того, в случае сложности с корнем PCIe необходимо поддерживать «службы контроля доступа» (ACS), что позволяет Hyper-V принудительно выполнять весь трафик PCIe через ММУ ввода-вывода.
Эти возможности обычно не предоставляются непосредственно в BIOS сервера и часто скрываются за другими параметрами. Например, для поддержки SR-IOV требуются те же возможности, что и в BIOS. возможно, потребуется установить флажок «включить SR-IOV». Если вы не можете определить правильный параметр в BIOS, обратитесь к поставщику системы.
Чтобы обеспечить оборудование, которое может использовать оборудование для дискретного назначения устройств, наши инженеры составили сценарий профиля компьютера , который можно запустить на узле с поддержкой Hyper-V, чтобы проверить, правильно ли настроен сервер и какие устройства поддерживают отдельное назначение устройств.
Требования к устройствам
Не каждое устройство PCIe можно использовать с назначением дискретного устройства. Например, старые устройства, использующие прерывания PCI прежних версий (Инткс), не поддерживаются. В записи блога Жаке ошин больше подробностей. Тем не менее, для потребителя, на котором выполняется сценарий профиля компьютера , отображаются устройства, которые могут использоваться для назначения отдельных устройств.
Для получения дополнительных сведений изготовители устройств могут обратиться к своему представителям корпорации Майкрософт.
Драйвер устройства
Как отдельное назначение устройств передает все устройство PCIe в гостевую виртуальную машину, драйвер узла не требуется устанавливать до монтирования устройства в виртуальной машине. Единственное требование на узле состоит в том, что можно определить путь расположения PCIe устройства. Драйвер устройства можно также установить, если это помогает идентифицировать устройство. Например, GPU, не имеющий установленного на узле драйвера устройства, может отображаться как устройство отрисовки Microsoft Basic. Если установлен драйвер устройства, то, скорее всего, будет отображаться его производитель и модель.
После подключения устройства в гостевой системе драйвер изготовителя устройства теперь может быть установлен как нормальный на гостевой виртуальной машине.
Ограничения виртуальной машины
Из-за особенностей реализации дискретного назначения устройств некоторые функции виртуальной машины ограничены, пока подключено устройство. Следующие функции сейчас не поддерживаются:
- Сохранение и восстановление виртуальной машины
- Динамическая миграция виртуальной машины
- Использование динамической памяти
- Добавление виртуальной машины в высокодоступный кластер (HA)
Безопасность
Отдельное назначение устройства передает все устройство в виртуальную машину. Это означает, что все возможности этого устройства доступны из операционной системы на виртуальной машине. Некоторые возможности, например обновление встроенного по, могут негативно сказаться на стабильности системы. Таким образом, при отключении устройства от узла администратору предоставляются многочисленные предупреждения. Мы настоятельно рекомендуем использовать дискретное назначение устройств только в том случае, если клиенты виртуальных машин являются доверенными.
Если администратор хочет использовать устройство с недоверенным клиентом, мы предоставили изготовителям устройств возможность создания драйвера для устранения рисков устройств, который можно установить на узле. Обратитесь к изготовителю устройства за сведениями о том, предоставляют ли они драйвер для защиты устройств.
Если вы хотите обойти проверку безопасности для устройства, не имеющего драйвера по устранению рисков, необходимо передать -Force параметр в Dismount-VMHostAssignableDevice командлет. Чтобы понять, как это сделать, вы изменили профиль безопасности этой системы, и это рекомендуется делать только во время создания прототипов или доверенных сред.
Путь к расположению PCIe
Для отключения и подключения устройства к узлу требуется путь к расположению PCIe. Пример пути к расположению выглядит следующим образом: «PCIROOT(20)#PCI(0300)#PCI(0000)#PCI(0800)#PCI(0000)» . Сценарий профиля компьютера также будет возвращать путь к расположению устройства PCIe.
Получение пути к расположению с помощью диспетчер устройств
- Откройте диспетчер устройств и выберите устройство.
- Щелкните устройство правой кнопкой мыши и выберите «Свойства».
- Перейдите на вкладку сведения и в раскрывающемся списке свойств выберите «пути расположения».
- Щелкните правой кнопкой мыши запись, которая начинается с «ПЦИРУТ», и выберите «Копировать». Теперь у вас есть путь к расположению для этого устройства.
Пространство MMIO
Некоторым устройствам, особенно GPU, требуется выделить дополнительное пространство MMIO для виртуальной машины, чтобы память этого устройства была доступна. По умолчанию каждая виртуальная машина запускается с 128 МБ свободного пространства MMIO и 512 МБ высокого уровня MMIO, выделенной для него. Однако для устройства может потребоваться больше пространства MMIO, или же может быть передано несколько устройств, так что Объединенные требования превышают эти значения. Изменение пространства MMIO осуществляется прямо вперед и может выполняться в PowerShell с помощью следующих команд:
Самый простой способ определить, сколько пространства MMIO нужно выделить, — использовать сценарий профиля компьютера. Чтобы скачать и запустить сценарий профиля компьютера, выполните следующие команды в консоли PowerShell:
Для устройств, которые могут быть назначены, скрипт будет отображать требования к MMIO для данного устройства, как в примере ниже:
Небольшое пространство MMIO используется только в 32-разрядных операционных системах и устройствах, использующих 32-разрядные адреса. В большинстве случаев установка максимального пространства MMIO виртуальной машины будет достаточно, так как 32-разрядные конфигурации не очень распространены.
При назначении пространства MMIO виртуальной машине пользователю необходимо убедиться, что в поле MMIO указано значение сумма запрошенного пространства MMIO для всех требуемых назначенных устройств, а также дополнительный буфер, если есть другие виртуальные устройства, для которых требуется несколько МБ пространства MMIO. Используйте значения MMIO по умолчанию, описанные выше, в качестве буфера для нижнего и верхнего значений MMIO (128 МБ и 512 МБ соответственно).
Если пользователю необходимо назначить один GPU K520, как в приведенном выше примере, необходимо задать для пространства MMIO виртуальной машины значение, выводимое сценарием профиля компьютера, плюс буфер — 176 МБ + 512 МБ. Если пользователю было назначено три GPU K520, они должны задать для пространства MMIO значение в три раза 176 Мб плюс буфер или 528 МБ + 512 МБ.
Более подробные сведения о пространстве MMIO см. в разделе дискретное назначение устройств — GPU в блоге течкоммунити.
Сценарий профиля компьютера
Чтобы упростить определение правильности настройки сервера и доступность устройств, доступных для передачи с помощью дискретного назначения устройств, один из наших инженеров объединяет следующий сценарий PowerShell: SurveyDDA.ps1.
Перед использованием скрипта убедитесь, что установлена роль Hyper-V, и запустите сценарий из командного окна PowerShell с правами администратора.
Если система неправильно настроена для поддержки дискретного назначения устройств, средство отобразит сообщение об ошибке, в котором будет указано, что именно не так. Если средство обнаружит, что система настроена правильно, будет выполнена перечисление всех устройств, которые она может найти на шине PCIe.
Для каждого обнаруженного устройства средство отобразит, можно ли использовать его с отдельным назначением устройств. Если устройство определяется как совместимое с назначением дискретного устройства, сценарий предоставит причину. Если устройство успешно идентифицировано как совместимое, будет отображаться путь к расположению устройства. Кроме того, если для этого устройства требуется пространство MMIO, оно также будет отображаться.
Источник
Текущая конфигурация не позволяет ос контролировать шину pci express
PCI Express, (или PCIe, или PCI-E) – это компьютерная шина расширения, предназначена для подключения периферийных устройств к системной плате персонального компьютера. PCI Express реализовывает программную модель интерфейса PCI и протокол последовательной передачи данных.
Данная шина пришла на смену интерфейсам AGP, PCI-X, PCI. Шина является локальной (внутренней). К преимуществам интерфейса PCI Express относиться поддержка горячей замены карт (под термином горячая замена подразумевают возможность отключать/подключать устройства во время работы компьютера, т.е., без отключения питания).
Главным отличием интерфейса PCI Express от PCI является использование двунаправленного последовательного соединения типа точка-точка (напомним, что в интерфейсе PCI используется 32-битная двунаправленная параллельная шина, к которой подключаются все PCI-устройства).
Шина PCI Express может использовать несколько последовательных соединений типа точка-точка (для данного интерфейса они называются линиями): x1 (одна линия), x2 (две линии), x4 (четыре линии), x8 (восемь линий), x12 (двенадцать линий), x16 (16 линий), x32 (32 линии). Другими словами соединение между картами PCI-Express состоит из одной (1x) или нескольких (2x, 4x, 8x, 12x, 16x, 32x) линий.
Например, если слот PCI Express имеет приставку x16 (PCI Express x16), это значит, что он 16-канальный (предназначен в первую очередь для карты PCI Express x16).
Рис .1 Слот PCI Express x16 и 3 слота PCI Express x1 материнской платы.
Любая карта расширения PCI Express может работать в любом из слотов шины PCI Express (x1, x2, x4, x8, x12, x16 и x32), при условии, что поместится в данный слот. Т.е, карта расширения с меньшим количеством линий (контактов) будет работать в слоте с большим количеством контактов, но при этом будет использоваться то количество линий, сколько разведено на карте.
Пропускная способность шины PCI Express зависит от количества используемых линий и режима передачи данных (дуплексный или полудуплексный):
Полудуплексный режим передачи данных, Гбит/с
Источник
В чем отличия PCI Express x16, x8, x4 и x1?
Стандарт PCI Express является одной из основ современных компьютеров. Слоты PCI Express уже давно занимают прочное место на любой материнской плате декстопного компьютера, вытесняя другие стандарты, например, такие как PCI. Но даже стандарт PCI Express имеет свои разновидности и отличающийся друг от друга характер подключения. На новых материнских платах, начиная примерно с 2010 года, можно увидеть на одной материнской плате целую россыпь портов, обозначенных как PCIE или PCI-E, которые могут отличаться по количеству линий: одной x1 или нескольких x2, x4, x8, x12, x16 и x32.
Итак, давайте выясним почему такая путаница среди казалось бы простого периферийного порта PCI Express. И какое предназначение у каждого стандарта PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 и x32?
Что такое шина PCI Express?
В далеких 2000-х, когда состоялся переход с устаревающего стандарта PCI (расш. — взаимосвязь периферийных компонентов) на PCI Express, у последнего было одно огромное преимущество: вместо последовательной шины, которой и была PCI, использовалась двухточечная шина доступа. Это означало, что каждый отдельный порт PCI и установленные в него карты, могли в полной мере использовать максимальную пропускную способность не мешая друг другу, как это происходило при подключении к PCI. В те времена количество периферийных устройств, вставляемых в карты расширения, было предостаточно. Сетевые карты, аудио карты, ТВ-тюнеры и так далее — все требовали достаточное количество ресурсов ПК. Но в отличие от стандарта PCI, использовавшего для передачи данных общую шину с подключением параллельно нескольких устройств, PCI Express, если рассматривать в общем, является пакетной сетью с топологией типа звезда.
С точки зрения непрофессионала, представьте свой настольный ПК в качестве небольшого магазина с одним, двумя продавцами. Старый стандарт PCI был как гастроном: все ожидали в одной очереди, чтобы их обслужили, испытывая проблемы со скоростью обслуживания с ограничением в лице одного продавца за прилавком. PCI-E больше похож на гипермаркет: каждый покупатель движется за продуктами по своему индивидуальному маршруту, а на кассе сразу несколько кассиров принимают заказ.
Очевидно, что гипермаркет по скорости обслуживания выигрывает в несколько раз у обычного магазина, благодаря тому, что магазин не может себе позволить пропускную способность больше чем один продавец с одной кассой.
Также и с выделенными полосами передачи данных для каждой карты расширения или встроенными компонентами материнской платы.
Влияние количества линий на пропускную способность
Теперь, чтобы расширить нашу метафору с магазином и гипермаркетом, представьте, что каждый отдел гипремаркета имеет своих кассиров, зарезервированных только для них. Вот тут-то и возникает идея нескольких полос передачи данных.
PCI-E прошел множество изменений со времени своего создания. В настоящее время новые материнские платы обычно используют уже 3 версию стандарта, причем более быстрая 4 версия становится все более распространенной, а версия 5 ожидается в 2019 году. Но разные версии используют одни и те же физические соединения, и эти соединения могут быть выполнены в четырех основных размерах : x1, x4, x8 и x16. (x32-порты существуют, но крайне редко встречаются на материнских платах обычных компьютерах).
Различные физические размеры портов PCI-Express позволяют четко разделить их по количеству одновременных соединений с материнской платой: чем больше порт физически, тем больше максимальных подключений он способен передать на карту или обратно. Эти соединения еще называют линиями. Одну линию можно представить как дорожку, состоящею из двух сигнальных пар: одна для отправки данных, а другая для приема.
Различные версии стандарта PCI-E позволяют использовать разные скорости на каждой полосе. Но, вообще говоря, чем больше полос находится на одном PCI-E-порту, тем быстрее данные могут перетекать между периферийной и остальной частью компьютера.
Возвращаясь к нашей метафоре: если речь идёт об одном продавце в магазине, то полоса x1 и будет этим единственным продавцом, обслуживающим одного клиента. У магазина с 4-мя кассирами — уже 4 линии х4. И так далее можно расписать кассиров по количеству линий, умножая на 2.
Типы устройств, использующих PCI Express x2, x4, x8, x12, x16 и x32
Для версии PCI Express 3.0 общая максимальная скорость передачи данных составляет 8 ГТ/с (Гигатранзакций/с), В реальности же скорость для версии PCI-E 3 чуть меньше одного гигабайта в секунду на одну полосу.
Таким образом, устройство, использующее порт PCI-E x1, например, маломощная звуковая карта или Wi-Fi-антенна смогут передавать данные с максимальной скоростью в 1 Гбит/с.
Карта, которая физически подходит в более крупный слот — x4 или x8, например, карта расширения USB 3.0, сможет передавать данные в четыре или восемь раз быстрее соответственно.
Скорость передачи портов PCI-E x16 теоретически ограничивается максимальной полосой пропуская в размере около 15 Гбит/с. Этого более чем достаточно в 2017 года для всех современных графических видеокарт, разработанных NVIDIA и AMD.
Протокол PCI Express 4.0 позволяет использовать уже 16 ГТ/с(Гигатранзакций/с), а PCI Express 5.0 будет задействовать 32 ГТ/с (Гигатранзакций/с).
Но в настоящее время не существует компонентов, которые смогли бы использовать такое количество полос с максимальной пропускной способностью. Современные топовые графические карты обычно используют x16 стандарта PCI Express 3.0. Нет смысла использовать те же полосы и для сетевой карты, которая на порту x16 будет использовать только одну линию, так как порт Ethernet способен передавать данные только до одного гигабита в секунду (что, около одной восьмой пропускной способности одной PCI-E полосы — помните: восемь бит в одном байте).
На рынке можно найти твердотельные накопители PCI-E, которые поддерживают порт x4, но они, похоже, скоро будут вытеснены быстро развивающимся новым стандартом M.2. для твердотельных накопителей, которые также могут использовать шину PCI-E. Высококачественные сетевые карты и оборудование для энтузиастов, такие как RAID-контроллеры, используют сочетание форматов x4 и x8.
Размеры портов и линий PCI-E могут различаться
Это одна из наиболее запутанных задач по PCI-E: порт может быть выполнен размером в форм-факторе x16, но иметь недостаточное количество полос для пропуска данных, например, всего например x4. Это связано с тем, что даже если PCI-E может нести на себе неограниченное количество отдельных соединений, все же существует практический предел пропускной способности полосы пропускания чипсета. Более дешевые материнские платы с более бюджетными чипсетами могут иметь только один слот x8, даже если этот слот может физически разместить карту форм-фактора x16.
Кроме того, материнские платы, ориентированные на геймеров, включают до четырех полных слотов PCI-E с x16 и столько же линий для максимальной пропускной способности.
Очевидно, это может вызывать проблемы. Если материнская плата имеет два слота размером x16, но один из них имеет только полосы x4, то подключение новой графической карты снизит производительность первой аж на 75%. Это, конечно, только теоретический результат. Архитектура материнских плат такова, что Вы не увидите резкого снижения производительности.
Правильная конфигурация двух графических видео карт должна задействовать именно два слота x16, если Вы хотите максимального комфорта от тандема двух видеокарт. Выяснить сколько линий на Вашей материнской плате имеет тот или иной слот поможет руководство на оф. сайте производителя.
Иногда производители даже помечают на текстолите материнской платы рядом со слотом количество линий
Нужно знать, что более короткая карта x1 или x4 может физически вписаться в более длинный слот x8 или x16. Конфигурация контактов электрических контактов делает это возможным. Естественно, если карта физически больше, чем слот, то вставить ее не получится.
Поэтому помните, при покупке карт расширения или обновления текущих необходимо всегда помнить как размер слота PCI Express, так и количество необходимых полос.
Источник