[發明專利]嵌入式平臺下半虛擬化的快速切換客戶操作系統的方法

有效

• 申請號: 201210450559.5
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102968342A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 金海;邵志遠;卓達城
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/455
• 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

本發明屬于嵌入式虛擬化領域，更具體地，涉及一種嵌入式平臺下半虛擬化的快速切換客戶操作系統的方法。

背景技術

隨著云計算和硬件技術的快速發展，人們越來越依賴信息化技術，嵌入式終端設備顯得愈發重要和普及。為了爭取市場的領導地位，主要廠商各自為政，紛紛推出自己的操作系統，引起大量兼容性問題，要最大限度地發揮嵌入式設備的價值，必須利用虛擬化技術，提高設備的利用效率。

對于嵌入式虛擬化，目前主要有兩種解決方案：

（1）基于主機和客戶端模型：主機運行在硬件上，客戶端運行在主機的虛擬機上。

（2）基于Xen的虛擬化模型：存在一個Domain?0和多個Domain?U，Domain?0允許訪問硬件，而Domain?U只能向Domain?0發出訪問請求。

對于第一種解決方案，實現簡單，主機的優先級高，客戶端優先級低。在該模型中，主機往往是主操作系統，直接使用各種硬件資源，在客戶操作系統切換時，客戶操作系統需要從主機中拷貝各種硬件的信息，而且客戶操作系統的優先級低，直接降低了硬件信息的拷貝速度，從而導致客戶操作系統切換速度慢；對于第二種解決方案，Domain?0管理所有的硬件，內存根據氣球算法分配，在客戶操作系統切換時不僅需要對硬件信息進行恢復，還有重新映射內存，從而導致客戶操作系統的切換速度慢。這兩種解決方案中都沒有很好的解決客戶操作系統切換速度慢的問題。

以上兩種解決方案各具特色，但是都不能很好的解決嵌入式虛擬化面臨的問題，嵌入式平臺需要一種簡單便捷的虛擬化方法，并提供良好的交互性。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種嵌入式平臺下半虛擬化的快速切換客戶操作系統的方法，旨在解決現有方法中存在的客戶操作系統切換速度慢的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種嵌入式平臺下半虛擬化的快速切換客戶操作系統的方法，包括以下步驟：

（1）在嵌入式虛擬機內核啟動的同時加載第一客戶操作系統和第二客戶操作系統的內核，并把嵌入式虛擬機內核本身、第一客戶操作系統內核和第二客戶操作系統內核移動到指定的內存區域；

（2）嵌入式虛擬機內核為第一客戶操作系統和第二客戶操作系統分配中央處理器寄存器緩沖區和硬件信息緩沖區，并在第一客戶操作系統和/或第二客戶操作系統啟動的同時填充第一客戶操作系統和/或第二客戶操作系統的中央處理器寄存器緩沖區和硬件信息緩沖區；

（3）嵌入式虛擬機內核通過保存和恢復第一客戶操作系統或第二客戶操作系統中央處理器寄存器緩沖區和硬件信息緩沖區實現客戶操作系統的快速切換。

步驟（1）包括以下子步驟：

（1-1）嵌入式虛擬機內核把第一客戶操作系統和第二客戶操作系統的內核加載到空閑內存區域。

（1-2）嵌入式虛擬機內核把自身轉移在0-9MByte之間；

（1-3）嵌入式虛擬機內核把第一客戶操作系統轉移到9-128MByte之間，第二客戶操作系統轉移到128-256MByte之間；

（1-4）第一客戶操作系統內核把自身的內存起始地址和結束地址定為9MByte和128Mbyte，第二客戶操作系統內核把自身的內存起始地址和結束地址定為128MByte和256MByte。

步驟（2）包含以下子步驟：

（2-1）嵌入式虛擬機內核中為第一客戶操作系統和第二客戶操作系統分配中央處理器寄存器緩沖區和硬件設備信息緩沖區；

（2-2）嵌入式虛擬機內核把第一客戶操作系統和第二客戶操作系統的中央處理器寄存器緩沖區和硬件設備信息緩沖區初始化為零；

（2-3）嵌入式虛擬機內核根據硬件信息在第一客戶操作系統和第二客戶操作系統的硬件設備信息緩沖區為每個特定硬件分配內存區間。

步驟（3）包括以下子步驟：

（3-1）接收客戶操作系統切換信號，判斷當前客戶操作系統，如果是第一客戶操作系統則跳到步驟（3-2），如果是第二客戶操作系統則跳到步驟（3-9），如果為空則忽略信號；

（3-2）判斷嵌入式虛擬機內核中第二客戶操作系統寄存器緩沖區是否為空，若為空，則進入（3-3），否則進入（3-9）；

（3-3）返回第一客戶操作系統；

（3-4）把第一客戶操作系統中央處理器的寄存器的值寫入嵌入式虛擬機內核中第一客戶操作系統的中央處理器寄存器緩沖區中，把第二客戶操作系統中央處理器的寄存器緩沖區中各個寄存器的值寫入中央處理器相應寄存器中；