Belajar Cloud Hypervisor - Windows Guest & UEFI

#Pendahuluan

Sejauh ini semua guest kita berbasis Linux. Di episode 15 kita menantang asumsi itu dan menjalankan Windows — Windows 10 atau Windows Server — di atas Cloud Hypervisor. Ini mungkin terdengar aneh untuk VMM "cloud-native", tapi Cloud Hypervisor memang dirancang untuk mendukung guest Windows penuh, dan banyak platform PaaS modern menjalankan workload Windows dengan isolasi VM.

Tantangan utamanya jelas: Windows butuh UEFI yang benar, driver untuk perangkat virtio, dan kebiasaan-kebiasaan Windows yang tidak kenal kompromi (licensing, activation, timers). Kita bahas semuanya langkah demi langkah.

#Mengapa Windows Butuh UEFI

#UEFI vs Direct Boot

Linux bisa di-boot langsung dengan PVH (episode 4) tanpa firmware. Windows tidak bisa. Windows mengharuskan firmware UEFI (atau BIOS, yang lebih rumit lagi di Cloud Hypervisor) untuk menemukan boot loader-nya di ESP (EFI System Partition). Karena itu, Windows di Cloud Hypervisor selalu memakai CLOUDHV.fd:

Boot Windows dengan UEFI edk2

cloud-hypervisor \
  --firmware CLOUDHV.fd \
  --disk path=windows.raw \
  --cpus boot=4 \
  --memory size=8G \
  --serial tty \
  --console off

Tidak ada --kernel di sini: CLOUDHV.fd (UEFI berbasis edk2) membaca ESP, menjalankan Windows Boot Manager, lalu memuat kernel Windows. --console off --serial tty mengalihkan console sehingga output boot Windows terlihat di terminal.

#Persyaratan Hardware Virtual

Windows lebih pemilih soal "hardware". Setidaknya siapkan:

4+ vCPU dan 8 GB RAM agar installernya nyaman.
Disk berkapasitas cukup (Windows 10 butuh 20+ GB virtual).
ACPI berfungsi dengan baik — Windows sangat bergantung padanya untuk power management dan deteksi device.

#Menginstall Windows

#Siapkan ISO dan Disk

Unduh ISO Windows (versi evaluasi bisa diambil dari Microsoft) lalu sajikan sebagai CD-ROM virtio:

Sajikan ISO installer Windows

qemu-img create -f raw windows.raw 40G
cloud-hypervisor \
  --firmware CLOUDHV.fd \
  --disk path=windows.raw \
  --disk path=Win10_22H2.iso,readonly=on \
  --cpus boot=4 \
  --memory size=8G \
  --serial tty

#Install Virtio Drivers

Masalah terbesar saat instalasi: Windows tidak mengenal virtio-blk/virtio-net. Selama setup, Windows tidak akan melihat disk virtio karena tidak ada driver. Solusinya menyediakan driver di media lain:

Sajikan driver virtio sebagai disk kedua

cloud-hypervisor \
  --firmware CLOUDHV.fd \
  --disk path=windows.raw \
  --disk path=Win10_22H2.iso,readonly=on \
  --disk path=virtio-win.iso,readonly=on \
  --cpus boot=4 \
  --memory size=8G \
  --serial tty

Saat setup menolak menemukan disk, pilih "Load driver" dan arahkan ke CD-ROM virtio-win — pilih driver viostor (storage) dan NetKVM (network). Driver virtio untuk Windows resmi disediakan di repositori virtio-win (di-maintain komunitas, termasuk driver untuk Cloud Hypervisor).

Important

Driver virtio Windows adalah kunci segalanya: tanpa viostor, Windows tidak bisa boot dari disk virtio; tanpa NetKVM, tidak ada NIC. Urutan yang benar: boot installer → load storage driver → install ke disk virtio → setelah masuk Windows, install driver lain (net, fs, balloon).

#Aktivasi dan Licensing

Licensing Windows bukan masalah teknis VMM, tapi tetap relevan: pastikan kalian memakai lisensi yang valid untuk VM. Windows Server modern diinstalasi tanpa aktivasi bisa dipakai dengan masa evaluasi, dan aktivasi dilakukan lewat cara standar Microsoft (KMS atau digital license) — Cloud Hypervisor tidak menyediakan mekanisme khusus di sini.

#edk2 Upstream vs Fork CLOUDHV

#Mengapa Ada Fork

CLOUDHV.fd adalah build edk2 yang di-fork khusus untuk Cloud Hypervisor. Mengapa tidak memakai edk2 upstream langsung? Karena Cloud Hypervisor menyediakan antarmuka firmware tertentu (misal device layout MMIO yang konsisten dengan VMM-nya), dan fork ini memastikan firmware dioptimalkan untuk konteks itu — ukuran lebih kecil, boot lebih cepat, dan dukungan device yang relevan.

#Khusus AArch64

Perbedaan paling mencolok ada di AArch64. Di arsitektur ini, edk2 upstream tidak memberikan console output dan device setup yang cocok dengan konvensi Cloud Hypervisor tanpa penyesuaian. Fork CLOUDHV menambahkan dukungan yang dibutuhkan (misal serial UART yang benar, device tree, dan dukungan virtio untuk boot Arm guest seperti Windows on Arm atau Linux). Ini alasan mengapa dokumentasi resmi menyarankan CLOUDHV_EFI.fd untuk aarch64:

Boot UEFI di host aarch64

cloud-hypervisor \
  --firmware CLOUDHV_EFI.fd \
  --disk path=windows-arm.raw \
  --cpus boot=4 \
  --memory size=8G \
  --serial tty

Jika kalian mencoba edk2 upstream di AArch64 dan gagal menampilkan output, kemungkinan besar inilah alasannya — gunakan fork yang di-maintain Cloud Hypervisor.

#Best Practice Windows di Cloud Hypervisor

Set timer yang stabil: Windows peka terhadap timer; hindari TSC yang tidak stabil antar host jika ingin migrasi (episode 11).
Install qemu-guest-agent Windows (virtio-serial): menyediakan channel komunikasi host↔guest yang berguna untuk freeze filesystem saat snapshot.
Snapshot saat idle: Windows menulis banyak di latar belakang; snapshot di tengah beban bisa menghasilkan state yang tidak konsisten.
Memory: hotplug: Windows mendukung hotplug memory ACPI dengan baik — manfaatkan hotplug_size untuk pertumbuhan.
Pantau virtio devices: di Device Manager, pastikan tidak ada device dengan tanda seru — device tanpa driver berarti fungsionalitas hilang.

#Pitfall Umum

Installer tidak melihat disk: load driver viostor dari virtio-win.
Boot loop setelah instalasi: pastikan boot order firmware memakai disk target; CLOUDHV.fd boot dari disk pertama secara default.
Tidak ada network: install NetKVM; verifikasi di Device Manager.
AArch64 tidak ada output: gunakan fork CLOUDHV (CLOUDHV_EFI.fd), bukan edk2 upstream.
Licensing: gunakan lisensi sesuai aturan Microsoft untuk lingkungan virtual.

Tip

Untuk lab, jalankan Windows dengan config JSON (episode 5) yang menyimpan semua opsi — ISO, disk driver, memory. Menyalin config ini membuat setup reproducible, dan mudah diadaptasi saat kalian beralih ke templat production.

#Penutup

Inti yang harus dibawa pulang:

Windows harus boot via UEFI: --firmware CLOUDHV.fd, tanpa direct boot PVH.
Driver virtio (viostor, NetKVM) wajib di-load saat instalasi lewat CD-ROM virtio-win.
CLOUDHV.fd adalah fork edk2 khusus Cloud Hypervisor; di AArch64 gunakan CLOUDHV_EFI.fd.
Siapkan resource yang cukup (4 vCPU, 8 GB RAM, disk 40 GB) agar installer nyaman.
Perhatikan licensing, timer, dan snapshot saat idle untuk Windows yang stabil.

Di episode 16 selanjutnya kita akan membahas testing & CI — cargo test, integration tests (integration.rs), CI yang berjalan terhadap kernel 5.15, serta benchmark boot time, memory overhead, dan throughput dibanding QEMU. Cara proyek ini menjaga kualitas, dan cara kalian mengujinya sendiri.