虛擬化技術(shù)研究及PCI設(shè)備直接訪問的實(shí)現(xiàn).pdf

1、近幾年，在各大業(yè)界廠商的大力推動(dòng)下虛擬化技術(shù)得到了快速的發(fā)展，在增加服務(wù)器的穩(wěn)定性、安全性和仿真計(jì)算環(huán)境等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是完全虛擬化方式下直接設(shè)備訪問的研究還很少，如果實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的直接設(shè)備訪問，可以最大程度的降低虛擬機(jī)監(jiān)視器的干涉，消除模擬硬件的開銷。同時(shí)，客戶操作系統(tǒng)可以使用現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)程序?qū)ΨN類多樣的硬件提供穩(wěn)定和高效的支持。 本文在使虛擬化技術(shù)產(chǎn)品化的需求之下，引出虛擬機(jī)I/O效率的問題，并在最新的xen3.0

2、和處理器級(jí)的虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)上給出了相應(yīng)解決方案和實(shí)現(xiàn)。 通過分析xen和VMWareWorkstation等虛擬機(jī)的架構(gòu)和I/O子系統(tǒng)，本文認(rèn)為用模擬硬件的方法難以克服運(yùn)行負(fù)擔(dān)和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。本文給出一種在完全虛擬化架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)直接設(shè)備訪問的方法，設(shè)計(jì)了基于xen3.0的直接設(shè)備訪問虛擬機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了PCI設(shè)備的直接訪問。通過對xen設(shè)備模組等相關(guān)部分的源代碼的分析，本文利用設(shè)備模組完成硬件資源的配置管理，利用Intel

3、VT-x技術(shù)的支持使得虛擬機(jī)在使用設(shè)備時(shí)不經(jīng)過設(shè)備模組，從而縮短了I/O訪問的路徑。另外針對客戶操作系統(tǒng)中I/O資源的分配與Domain0的分配不一致的關(guān)鍵問題給出了地址轉(zhuǎn)換的解決方法。對于內(nèi)存映射的I/O區(qū)間，通過影子頁表實(shí)現(xiàn)I/O資源的映射。對于獨(dú)占式I/O，使用注冊處理函數(shù)的方式進(jìn)行映射。 對虛擬化技術(shù)的研究有利于推進(jìn)自主版權(quán)的操作系統(tǒng)級(jí)軟件的發(fā)展。通過實(shí)現(xiàn)支持PCI設(shè)備直接訪問的虛擬機(jī)系統(tǒng)，本文對于改進(jìn)虛擬機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做出