ARM平台上实现Linux内核虚拟机技术研究

发布时间：2024-04-02 05:18

　　虚拟机技术可以简化计算机系统管理,提高系统的可移植性、可靠性和安全性,已经成为计算机技术研究和应用领域的一个重要方向。嵌入式系统向非专用计算平台方向的发展使它们要面对与普通计算机系统相同的需求,比如系统管理、系统可靠性、软件平台适应性和安全性等,在嵌入式系统上应用虚拟机技术越来越重要。Linux内核虚拟机(KVM)是一种开源的虚拟机技术,它作为Linux内核的一个模块,具有很强的适应性和性能,不过它需要处理器架构支持硬件虚拟化功能,而在嵌入式领域应用广泛的ARM处理器不支持硬件虚拟化,这就使得Linux内核虚拟机无法直接应用在ARM架构平台上,目前国内在这个领域缺少相关的研究。 论文研究并分析了ARM处理器敏感指令的特点和功能,研究了当前在不支持硬件虚拟化功能的处理器架构平台上实现虚拟化的一些技术,并对基于KVM的轻量级泛虚拟化技术进行了深入研究,分析了它的处理异常和硬件中断的方式,用陷阱机制可以简化对敏感指令的处理。基于这些研究,给出了一种在ARM架构平台上实现KVM虚拟机的方案,详细设计方案中的虚拟机实现机制,包括:虚拟CPU机制、影子页表和共享页的创建、内存保护机制、向虚拟内存中...

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1三种虚拟机系统结构模式示意图

根据虚拟化的实现所位于的计算机系统抽闲层次的不同，可将虚拟机系统分为三种[3]：(1)硬件级虚拟机（HAL）。这种虚拟机实现方案支持在一台计算机系统上同时存在多个运行环境，每个运行环境可以支持一个客户操作系统[4]。硬件级虚拟机必须能够对处理器架构平台中的一些特权指令（比如修改....

图2.1KVM虚拟机结构示意图

at、AMD、惠普、IBM、Novell、西门子、SG本架构，虚拟机是作为一个普通的Linux进程来执行空间，并独立于创建它的用户空间的进程的地数进行调度，不过虚拟CPU不是通过它自身是作为普通Linux进程的形式出现的。这允许。在KVM中，通过打开设备节点“/d....

图2.3KVM客户系统执行循环流程图

行在一个三重嵌套的循环中：用户空间程序调用系统内核去执行客户代外部事件，这个外部事件可以是网卡接收到，外部事件是通过信号描述和发送的。核促使硬件进入到客户执行模式下。如果处个事件可以是外部中断或者一个影子页表恢复客户系统的执行。如果处理器退出客户达了处理器，这样系统内核就退出客户....

图2.5ARM9系列处理器的高速缓存和写缓存示意图

图2.5ARM9系列处理器的高速缓存和写缓存示意图管理单元（MMU）。内存管理单元以页（page）为单定大小的连续内存块，例如4k或8k，操作系统为每个称为进程内存映射的表（ProcessMemoryMapTable），的所有内存页和它们在物理内存中的实际位置[3....

本文编号：3945877