嵌入式虛擬化中實時響應性能的研究與分析.pdf

1、近年來,嵌入式領域一直在經(jīng)歷著從傳統(tǒng)的單核處理器到多核處理器的轉(zhuǎn)變。然而,這種轉(zhuǎn)變帶來了一種挑戰(zhàn)——如何為傳統(tǒng)面對單核的實時操作系統(tǒng)增添多核應用的支持。另一方面,將實時操作系統(tǒng)和通用操作系統(tǒng)整合起來是嵌入式系統(tǒng)的一個熱門應用方向,因為這種整合不僅能帶來及時、可確定的響應能力,而且可以提供大量應用程序。為了解決上述問題,虛擬化技術(shù)是一個非常有前景的解決方案,因為它能在單個硬件平臺上運行多個虛擬機。在有了虛擬化的支持后,實時操作系統(tǒng)和通用操

2、作系統(tǒng)可以運行在不同的虛擬機上。這將能更有效地利用多核資源,比如,可以將不同的物理核分配給不同的虛擬機。在嵌入式系統(tǒng)中,實時性能,尤其是對外部事件的響應性能,通常是決定其能否廣泛應用的關鍵影響。然而,當虛擬化被引入到嵌入式系統(tǒng)后,運行在虛擬機上的實時操作系統(tǒng)的響應性能易受到虛擬化軟件層的負面影響。這帶來了兩個問題:第一,虛擬化軟件層會對實時響應性產(chǎn)生多大的影響;第二,嵌入式虛擬化系統(tǒng)能夠達到怎樣的實時響應性能。為了回答上述兩個問題,本文

3、將提出一個基于內(nèi)核虛擬機(Kernel-Based Virtual Machine)(簡稱KVM)的嵌入式虛擬化體系結(jié)構(gòu),將VxWorks和Linux整合起來,分別作為客戶實時操作系統(tǒng)和客戶通用操作系統(tǒng)。首先,文章通過研究KVM的中斷虛擬化和時鐘虛擬化機制,分析KVM將對客戶操作系統(tǒng)的時鐘中斷響應時間產(chǎn)生怎樣的影響。然后,本文將分析在宿主Linux上可以實施的幾個實時性能調(diào)優(yōu)方法,目標是緩解由KVM帶來的額外開銷。最后,本文將通過實驗評