[發明專利]嵌入式平臺下的設備虛擬化方法

有效

• 申請號: 201110405492.9
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102521015A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 金海;邵志遠;伍箴水;李海峰;段培;羅晶
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明涉及嵌入式虛擬化領域，更具體地說，本發明涉及一種嵌入式平臺下的設備虛擬化方法。

背景技術

嵌入式虛擬化，也就是在手機、掌上游戲機、智能化控制系統等各種嵌入了處理器芯片的電子電器系統中應用虛擬化技術，達到一個硬件平臺上同時運行多個操作系統(Operating?System，簡稱OS)的目的，以實現用戶體驗的多樣化，或核心應用邏輯與絢麗操作界面的隔離，或為手機支付等對安全要求較高的應用提供一個隔離的計算環境。設備虛擬化是嵌入式虛擬化的核心研究內容之一，經過多年的不斷研究，已提出了不少設備虛擬化方法，大體上有如下幾種，在服務器和個人電腦平臺上，有特權虛擬機主導型設備虛擬化、直接設備I/O和全設備模擬三種，在嵌入式平臺上有獨享使用，用戶態特權域主導型設備虛擬化兩種，本文只討論嵌入式虛擬化系統中的設備虛擬化方法，下文著重介紹嵌入式系統中的兩種設備虛擬化方法。(1)獨享使用：設備以獨享方式分配給指定虛擬機，即將某些設備指派給某個虛擬機單獨使用，直接訪問，而不允許其他虛擬機以任何方式訪問這些設備，其他設備在多個虛擬機之間共享；(2)用戶態特權域主導型設備虛擬化：所有設備由運行于用戶態的一個域負責管理分配，其他虛擬機通過該域完成設備I/O，目前，共有兩種實現方式，虛擬機型特權域和單獨服務例程型特權域：①虛擬機型特權域，即將某一虛擬機作為特權域，其他虛擬機通過域間通信機制，如I/O環、共享內存、零拷貝內存映射等將設備訪問請求發往特權虛擬機，特權虛擬機將所有請求做排隊、合并等處理后代替其他虛擬機逐一直接訪問硬件設備，并將結果仍通過域間通信機制發回各個虛擬機。②單獨服務例程型特權域，即將設備驅動作為虛擬機管理器的一個用戶態服務例程運行，其他虛擬機或虛擬機管理器應用程序通過進程間通信(Inter-process?Communication，簡稱IPC)機制把設備訪問請求發給該驅動服務例程，驅動服務例程在被調度執行時代替其他虛擬機或虛擬機管理器應用程序直接訪問硬件設備，并將結果仍通過進程間通信機制返回給各虛擬機或虛擬機管理器應用程序。

比較以上設備虛擬化方法，直接設備I/O需要硬件支持，嵌入式系統設備不具備，無法采用；全設備模擬，效率太低，也不適用；獨享使用設備虛擬化，沒有實現所有設備在多個虛擬機間真正地共享，只適用于特定領域；基于特權域的主導型設備共享，設備I/O路徑太長，且都是異步I/O，效率不高。嵌入式虛擬化系統需要的是一種更簡單更便捷的設備虛擬化方法，而對I/O吞吐量、虛擬機動態遷移等要求不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種嵌入式平臺下的設備虛擬化方法，在嵌入式系統硬件不支持直接設備I/O的情況下，其設備I/O路徑短，將同步設備I/O和異步設備I/O相結合，效率較高，且真正實現了所有設備在虛擬機間共享，達到了設備虛擬化的效果。

本發明是通過以下技術方案實現的：