硬件虛擬機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、在計算機(jī)科學(xué)中，虛擬化技術(shù)被認(rèn)為是可以組合或分割現(xiàn)有的計算機(jī)資源，使得這些資源表現(xiàn)為一個或多個操作系統(tǒng)環(huán)境，從而提供優(yōu)于原有資源配置的一種新技術(shù)。虛擬化技術(shù)就是對計算機(jī)資源的重新分配，提高計算機(jī)資源的利用率。 模擬器是比較早的一種虛擬化技術(shù)，這種技術(shù)只模擬物理機(jī)器的最小的一個指令的集合。由于這是一個完全的軟件解決方案，每一條GuestOS的指令都需要監(jiān)控程序翻譯執(zhí)行，性能一直不高，但是可以支持比較廣泛的操作系統(tǒng)。相對而言，泛虛擬

2、化技術(shù)已經(jīng)比較成熟，可以比較穩(wěn)定地啟動修改過的GuestOS，經(jīng)過測試，具有比較好的性能。但是，泛虛擬化技術(shù)所支持的GuestOS必須要經(jīng)過修改。只有那些開源的操作系統(tǒng)才可以作為GuestOS，而商業(yè)的OS則被拒之門外。 本文研究的硬件虛擬化技術(shù)就是對模擬器和泛虛擬化技術(shù)的一種結(jié)合，不但要獲得接近真實物理機(jī)器的性能，同時，也要支持更為廣泛的GuestOS，成功地啟動未經(jīng)過修改的GuestOS。 本文首先對虛擬化技術(shù)研究的

3、意義和國內(nèi)外研究情況進(jìn)行了介紹，闡述了目前虛擬化技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的研究成果?？偨Y(jié)出虛擬化技術(shù)的基本理論。通過虛擬化技術(shù)的特征對其進(jìn)行分類，對比各類虛擬化技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用的領(lǐng)域。 文章重點(diǎn)介紹我們對基于硬件指令支持的虛擬機(jī)的研究。我們預(yù)測，這類虛擬機(jī)具有比較好的性能。本文詳細(xì)的闡述了這類虛擬機(jī)的設(shè)計和實現(xiàn)，其中包括虛擬機(jī)的CPU的虛擬化，涉及到物理CPU與VCPU的映射和調(diào)度；在內(nèi)存虛擬化方面，我們采用了影子頁表技術(shù)。通過閱讀本文，

4、讀者可以完全了解硬件虛擬機(jī)是如何工作的，按照本文所描述的步驟，借助參考文獻(xiàn)讀者可以自己完成一個簡單的虛擬機(jī)。 虛擬化技術(shù)在最近幾年從技術(shù)上日趨成熟，并且開始走向多樣化。應(yīng)用相當(dāng)廣泛，并且起著重要的作用，尤其是在服務(wù)器和存儲領(lǐng)域，虛擬化技術(shù)將發(fā)揮決定性的作用。限于篇幅，文中只對常見的應(yīng)用作了簡要的說明。 最后，我們成功地啟動未經(jīng)過修改的GuestOS。性能測試報告證明，我們設(shè)計和實現(xiàn)的虛擬機(jī)性能接近真實的物理機(jī)器，成功地達(dá)