「仮想マシン」の記事 - Crieit

サーバ入門２　仮想マシンの作成

2021-05-21T11:07:12+09:00

VirtcalBoxとは

・ホストOS上にアプリケーションとして仮想化ソフトウェアをインストールすることで、他のOS(ゲストOS)を動作させられるホスト型の仮想化ソフトウェア。
・ゲストOSがおかしくなったときは、スナップショットで簡単にやり直しができるため、検証環境に最適。

仮想マシンとは

・・・仮想化ソフトウェアの「VirtualBox」の中に存在する、あたかも本物のコンピュータのようにふるまう、仮想化技術で動くソフトウェアのコンピュータ(エミュレータのこと)。仮想マシンを使えば、すぐにPCで「Windows Server」を動かす環境を作れる。(要は、PCの中に新しいPCを作るイメージ。)

仮想マシンの作成の流れ

仮想マシン名を設定
↓
メモリサイズ設定
↓
仮想ディスク設定
↓
OSイメージ利用ファイル設定
↓
ネットワーク設定
↓
仮想マシン起動

うまくいかないときの対処方法

仮想マシンを削除して、１番最初からやり直す
スナップショットの復元を実施し、問題発生前の状態に戻してみる
PCを再起動する(明らかにOSや仮想化ソフトウェアの挙動がおかしい時は最優先)

仮想マシン作成手順

PCのスタートメニューやショートカット等からVirtualBoxを起動
「新規」を押下
仮想マシンの名前、インストールするOSのタイプ、バージョンを入力する
メモリーサイズは変更せず、次へ
「仮想ハードディスクを作成する」にチェックが入っていることを確認し、次へ
「VDI」にチェックが入っていることを確認し、次へ
「可変サイズ」にチェックが入っていることを確認し、次へ
ディスクサイスは変更せず「作成」を押下
作成された仮想マシンを選択し、「設定」を押下
「ストレージ」→「ストレージデバイス」→「コントローラ」→空→「属性」にある光学ドライブの右にあるディスクアイコンを押下し、「ディスクファイル選択」を押下
OSのイメージファイルを選択する画面が表示されるので、ダウンロード済みのWindowsServerのisoファイルを選択し、開く
ストレージデバイスに選択したファイル名が表⽰されていることを確認したら、OKせずに13の⼿順へ進む
「ネットワーク」⇒「アダプター1」タブ「割り当て」を「ブリッジアダプター」に変更する「名前」はPCに搭載されている「無線LANのデバイス名」を選択し「OK」
作成した仮想マシンを選択して「起動」、仮想マシンを起動させる
isoイメージファイルで仮想マシンが起動すると、Windows セットアップ画⾯が表⽰される。セットアップを開始するため「次へ」

ネットワークアダプターの種類について

1．ブリッジアダプター
・・・仮想ホストと同じネットワークに接続する、外部、仮想マシン、仮想ホストと通信可能。
2．内部ネットワーク
・・・仮想マシンのみ通信可能
3．NATネットワーク
・・・NATは内部→外部と仮想マシン間のみ通信可能。
4．ホストオンリーアダプタ
・・・仮想マシンと仮想ホストの通信およびホストオンリーアダプタで接続した仮想マシン間で通信可能
※ネットワークアダプターの種類が手順と異なると、正しく通信ができないので注意が必要。(デフォルトのNATを選択するとクライアントからサーバ宛ての通信は不可)

仮想マシンの加速支援機構つきの新型8bit CPU

2020-01-09T13:37:32+09:00

概要

新型の8bit CPU(ICF3-Z)を設計してFPGAに実装。仮想マシンの加速支援機構を使った、簡単なスタックマシンで、サンプルプログラムがXilinx FPGA Artix-7(-1)の実機上で動作した。たった約400LUTの小さいCPUで。Intel 8051マイコンのFREEな実装にlight52があります。軽量なマイコンですがCPU部だけで約800LUTあるようです。light52は1命令、6サイクルですが、このICF3-Zは1命令、1サイクルが基本で、時に1サイクルに複数命令の実行ができます。周波数比較もICF3-Zが、おおよそ２倍のようで、圧倒的に勝ったのかも。他にあまり比較できるものがなかったという話もありますが。

仮想マシンの加速支援機構とは

新型8bit CPU(ICF3-Z)なのですが命令コードが32bitで、一般的な8bit CPUと比べてメモリ効率が悪い。そこで16bitの圧縮命令の機能を追加した。この機能が仮想マシンの加速支援機構なのです。
圧縮命令のために作られたもので、加速支援機構として、最終的に成立するのかは、わからないですが、需要があって無理がなければ、加速支援機構として考えていく方向です。

加速支援機構が何の役に立つのか？

超低スペックなCPUでは、ソフトウエアで仮想マシンを実装しても性能的な問題で用途が狭められることがあります。この加速支援機構があれば実用の範囲が広がります。

2019年11月23日追記
仮想マシンの命令列を大容量の安価なプログラムメモリに置けるので、容量の少ない高価なデータメモリを圧迫しないということも利点です。

なぜ低スペックなCPUで仮想マシンなのか?

仮想マシンをJavaのようなスタックマシンにしたり、レジスタ１個のマシンにしたりできます。
CPUのアーキテクチャの違いを吸収して、いろいろな言語のコンパイラの開発を容易にします。
非C言語が利用できるようになることで、より多くの人がIoTデバイスなどを開発できるようになります。

試作プログラム

プログラムの上部で簡単なスタックマシンの命令を実装して、仮想マシンの命令列をFPGAの実機で動作させたものです。独自のアセンブラなので多少、わかりにくかもしれません。自作したアセンブラでバイナリを生成して、FPGAのプログラムメモリに、置きます。
即値の5をPUSH、メモリの0番の値をPUSH、メモリの1番の値をPUSH、乗算、加算、LEDに結果を出力。
メモリ0番には、最初のところで2を書き込んでいます。メモリ1番には3。つまり3*2+5 = 11がLEDに出力されます。(確認しました)

########################################################
# vm (Virtual Machie)
#
# C Register : SP(Stack Pointer)
# D Register : PRINT (LED x 8)
# MEM[0-255] : Memory
#
# PUSHI: SP=SP-1 , MEM[SP]=nn                     (5cyc)
# PUSHR: SP=SP-1 , MEM[SP]=MEM[nn]                (5cyc)
# POP  : MEM[nn]=MEM[SP] , SP=SP+1                (4cyc)
# ADD  : MEM[SP+1]=MEM[SP]+MEM[SP+1] , SP=SP+1    (7cyc)
# MUL  : MEM[SP+1]=MEM[SP]*MEM[SP+1] , SP=SP+1    (16cyc)
# PRINT: PRINT MEM[SP]      
########################################################
# Initial MEM[0]=0x02 , MEM[1]=0x03
########################################################
    ADDL=N;N=0x02;A=ANS
    STORE;Z=0
    ADDL=N;N=0x03;A=ANS
    B(START)
    STORE;Z=1;C=ANS;D=ANS
########################################################
%NOP:
    JRETURN
%PUSHI:
    ADDR=C;ADDL=N;N=0xFF;C=ANS
    RETURN;COPR;ADDL=N;A=ANS
    ADDR=C;R(ADDR);STORE
%PUSHR:
    ADDR=C;ADDL=N;N=0xFF;C=ANS
    RETURN;R(N);COPR
    MOV;ADDR=C;R(ADDR);STORE
%POP:
    RETURN;R(ADDR);ADDR=C;ONE;C=ANS
    MOV;COPR;R(N);STORE
%ADD:
    R(ADDR);ADDR=C;ONE;C=ANS
    B=REG;R(ADDR);ADDR=C
    B=REG;ADDR=B;A=ANS
    RETURN;ADDL=A;ADDR=B;A=ANS
    R(ADDR);ADDR=C;STORE
%MUL:
    R(ADDR);ADDR=C;ONE;C=ANS;D=ANS
    C=REG;R(ADDR);ADDR=C
    C=REG;ADDR=C;A=ANS
    B=ANS;I=X;X=7
    MUL;ADDL=A;ADDR=B;B=RSH;C=RSH;WAIT
    RETURN;ADDR=C;A=ANS
    R(ADDR);ADDR=D;STORE;C=ANS
%PRINT:
    RETURN;R(ADDR);ADDR=C
    D=REG
START:
    _%PUSHI,0x05,%PUSHR,0x00
    _%PUSHR,0x01,%MUL,0x00
    _%ADD,0x00,%PRINT,0x00
    EXIT(0);@D
END:
    B(END)
    NOP

ちなみに

割込みの実装もついていて約400LUTです。2つの割込みを受けられます。

2019年12月29日更新

XilinxのFPGA(XC7A35TICSG324-1L)に搭載したArtyに実装して面積を確認しています。論理合成のオプションで結果が違うので、面積重視、性能重視の結果です。

合成方針	LUT数	FF数	BRAM数	LUT-RAM	周波数
面積重視	390	197	1.5	10	150MHz
面積重視	406	197	1.5	10	160MHz
性能重視	481	197	1.5	10	175MHz

BRAM 1.5の内訳はプログラムメモリ 4KBとデータメモリ 2KB

データメモリの先頭32バイトがレジスタ、先頭256バイトがスクラッチパッドメモリ。この合成結果はデータのアドレス線を8bitにしたものです。11bitにすればBRAMを消費することなく2KBのデータメモリをすべて使えます。データのアドレス線を16bitまで設定可能ですがBRAMを消費します。圧縮命令(仮想マシン)を利用する場合はプログラムメモリの先頭の領域を消費します。圧縮命令の命令数によって消費する領域が変化します。

割込みを使ったデバッグ機能の検証をしました。プログラムのコード中に、ブレークポイントを設定して、そこに、たどり着いた回数を計算して、設定した値(パスカウント)のとき、ブレークさせるみたいな機能が実現できます。具体的には毎サイクル割込みを入れて、アドレスを確認して、設定されたアドレスなら、指定された回数に到達したかをチェック。指定された回数の場合は、LEDを点灯させるというプログラムを作成して、FPGAの実機でテストしました。ちゃんと動いているようです。ただプログラムコード中の一部の命令ではパスカウントを正しく計算できません。遅延分岐で遅延スロットをキャンセルする命令などです。分岐命令の直後の命令にブレークポイントを設定した場合は、パスカウントは正しくありませんという仕様にしようかと考えています。割込み処理中でキャンセル信号をチェックしてもいいのですが、デバッグ機能のためにキャンセル信号をチェックする論理を追加するのは面積最小を追求するプロセッサでは、あまり良くないと考えてのことです。 (面倒とかではなくて)

約400 LUTの面積の小さいCPUで、追加のデバッグモジュールなしにパスカウントを使ったブレークポイントを設定できるのは、良くできるほうなんだろうと思うが、他のCPUの面積とかわからないから、なんとも。

仮想マシンのそれぞれレベルの違い（Basic, 低優先度、standard)

2019-07-28T07:41:37+09:00

仮想マシンのサイズのレベルでは、Basic, 低優先度とstandardがあります。

Basicレベル
負荷分散、オートスケーリング、メモリ消費量の多い仮想マシンのいずれも必要としない開発ワークロード、テストサーバー、その他のアプリケーションの経済性の高いオプション。

低優先度レベル
一般的に、ジョブが多数の並列タスクに分割されていたり、スケールアウトされた多数のジョブが多数の VM に分散されていたりするバッチ処理ワークロードに適しています。

Standardレベル
最高の柔軟性。仮想マシンのすべての構成および機能がサポートされます。

NSGが適用される順番

2019-04-02T14:11:50+09:00

仮想マシンの拡張機能追加手順：Antimalware

2019-04-01T18:00:52+09:00

Azure 仮想マシンでは、マルウェア対策として拡張機能(Antimalware)のご利用ができます。

手順について、案内させていただきます。

１）仮想マシンのメニューにて、「拡張機能」を選択します。

2) 「＋追加」をクリックします。

3) 「Microsoft Antimalware」を選択します。

4) 「作成」をクリックします。

5) 拡張機能のインストールするための設定を実施してください。

※

６）デプロイが開始します。

※デプロイするには時間掛かる場合もあります。

削除する際には、拡張機能の一覧表から「Microsoft.Azure.Security.IaaSAntimalware」を選択します。

「アンインストール」をクリックします。

Azure仮想マシンのディスクサイズの変更：減らす

2019-03-25T19:08:33+09:00

Azureの仮想マシンのディスクのサイズを変更する際に、下記のエラーが発生しました。

結論として、既存のサイズより小さいサイズへの変更ができません。

Azure 仮想マシンのディスクサイズ変更：拡張

2019-03-25T19:02:38+09:00

事前準備：

仮想マシンを停止してください。
正常に停止した際には、仮想マシンの状態が「停止済み（割り当て解除」と表示されます。

1) メニューから「ディスク」を選択します。

2) 対象ディスクを選択します。

3) メニューから「構成」を選択します。

４）変更したいサイズを入力してください。

５）最後には、「保存」をクリックします。

Azure 仮想マシンのPrivate IP アドレスを静的に変更する手順

2019-03-25T18:32:58+09:00

ポータル (https://portal.azure.com) にアクセスしてから、対象の仮想マシンを選択します。

2.メニュー一覧内の [ネットワーク] をクリックします。

3.画面上部にある [仮想ネットワーク/サブネット]を選択します。

4.接続デバイスの配下にあるデバイスを選択します。

左メニューの [IP 構成] をクリックします。

表示されているIPアドレスを選択します。

7.プライベートIPアドレスの設定では、割り当てを「静的」を選択します。
.

8.画面上部の [保存] をクリックします。

「仮想マシン」の記事 - Crieit

サーバ入門２　仮想マシンの作成

VirtcalBoxとは

仮想マシンとは

仮想マシンの作成の流れ

うまくいかないときの対処方法

仮想マシン作成手順

ネットワークアダプターの種類について

仮想マシンの加速支援機構つきの新型8bit CPU

概要

仮想マシンの加速支援機構とは

加速支援機構が何の役に立つのか？

なぜ低スペックなCPUで仮想マシンなのか?

試作プログラム

ちなみに

2019年12月29日更新

仮想マシンのそれぞれレベルの違い（Basic, 低優先度、standard)

NSGが適用される順番

同一サブネット内の 2 つの VM での通信

「VM1」 ---> (VM1 の NSG) ---> (サブネットの NSG) ---> (VM2 の NSG) ---> 「VM2」

異なるサブネット間の 2 つの VM の通信

「VM1」 ---> (VM1 の NSG) ---> (サブネット1の NSG) ---> (サブネット2 の NSG) ---> (VM2 の NSG) ---> 「VM2」

仮想マシンの拡張機能追加手順：Antimalware

Azure仮想マシンのディスクサイズの変更：減らす

Azure 仮想マシンのディスクサイズ変更：拡張

Azure 仮想マシンのPrivate IP アドレスを静的に変更する手順

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サーバ入門２ 仮想マシンの作成

仮想マシンの加速支援機構つきの新型8bit CPU

仮想マシンのそれぞれレベルの違い（Basic, 低優先度、standard)

NSGが適用される順番

仮想マシンの拡張機能追加手順：Antimalware

Azure仮想マシンのディスクサイズの変更：減らす

Azure 仮想マシンのディスクサイズ変更：拡張

Azure 仮想マシンのPrivate IP アドレスを静的に変更する手順

サーバ入門２　仮想マシンの作成