嵌入式操作系统半虚拟化移植的研究与实现

• 作 者: 武波
• 机 构: 北京邮电大学
• 出 处: 北京邮电大学
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 嵌入式 半虚拟化 移植 硬件抽象层

在桌面和服务器领域,多核与虚拟化已经成为一种趋势。在嵌入式领域,多核与虚拟化也是未来的发展方向。多核处理器使得嵌入式系统的硬件性能得到成倍的提升,虚拟化技术则可以在一个硬件设备上构造出多个虚拟机。这样,就可以把原来分散的应用集中整合到一个设备上,节省了硬件成本,同时又提供很好的隔离性,增加了嵌入式系统的可靠性和安全性。针对嵌入式环境和应用的特殊需求,嵌入式虚拟化多采用半虚拟化方式来实现,因而嵌入式操作系统的半虚拟化移植就成为一项必不可少的工作。本文总结了多核与虚拟化的概念,研究了嵌入式中多核与虚拟化的特点及其实现一嵌入式hypervisor,分析了嵌入式实时操作系统RTEMS的内核及其对多核与虚拟化的支持。Xen是一个开源的经典的半虚拟化hypervisor.本文在研究分析Xen的半虚拟化实现技术基础上,设计实现了一个半虚拟化硬件抽象层,并通过修改BSP完成了RTEMS到Xen上的半虚拟化移植。与全虚拟化不同,半虚拟化提供给用户不完全等同于硬件结构的编程界面。在RTEMS向Xen的移植过程中,本文实现了一个半虚拟化硬件抽象层。该抽象层处在Xen与RTEMS之间,用来构建硬件虚拟化机制,为操作系统提供硬件操作接口(包括引导、超级调用、中断和异常)。需要指出的是,这一抽象层对打算移植到Xen上的其他操作系统同样适用。然后,通过修改RTEMS的BSP(包括启动、时钟、中断、上下文切换),本文完成了RTEMS到Xen上的半虚拟化移植。最后,对移植成果进行测试,并做了总结和展望。