[發(fā)明專利]一種基于微控制器平臺(tái)的整合型虛擬化系統(tǒng)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910341468.X
• 申請(qǐng)日: 2019-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN110147265A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王云飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王云飛
• 主分類號(hào): G06F9/455
• 分類號(hào): G06F9/455
• 代理公司: 北京中海智圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11282
• 代理人: 楊樹芬

1.一種基于微控制器平臺(tái)的整合型虛擬化系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、建立一種基于微控制器的整合型虛擬化系統(tǒng)；

步驟2、微內(nèi)核操作系統(tǒng)sys_kernel使用微控制器上硬件內(nèi)存保護(hù)單元做到虛擬機(jī)之間的隔離和應(yīng)用程序之間的隔離，管理系統(tǒng)權(quán)限并確保虛擬機(jī)之間和應(yīng)用程序之間的信息安全；

步驟3、微內(nèi)核操作系統(tǒng)sys_kernel直接跨過虛擬機(jī)監(jiān)視器直接傳遞中斷信號(hào)到虛擬機(jī)內(nèi)部；

步驟4、虛擬機(jī)監(jiān)視器vm_mon管理各個(gè)虛擬機(jī)，并且在單核狀況下實(shí)現(xiàn)調(diào)度的實(shí)時(shí)性并實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配和回收；

步驟5、原生應(yīng)用服務(wù)user_lib對(duì)平臺(tái)原生應(yīng)用程序提供類似POSIX標(biāo)準(zhǔn)的高級(jí)服務(wù)接口并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配和回收；

步驟6、虛擬機(jī)模塊vm_module虛擬化運(yùn)行任何在本平臺(tái)上運(yùn)行的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；

步驟7、系統(tǒng)內(nèi)核sys_kernel的具體實(shí)現(xiàn)；

步驟8、虛擬機(jī)監(jiān)視器vm_mon的具體實(shí)現(xiàn)；

步驟9、原生應(yīng)用服務(wù)user_lib的具體實(shí)現(xiàn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微控制器平臺(tái)的整合型虛擬化系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述步驟1包括以下步驟：

步驟1.1、建立用于提供底層系統(tǒng)級(jí)服務(wù)的系統(tǒng)內(nèi)核sys_kernel；

步驟1.2、建立用于對(duì)虛擬機(jī)提供虛擬化服務(wù)的虛擬機(jī)監(jiān)視器vm_mon；

步驟1.3、建立用于對(duì)平臺(tái)原生應(yīng)用程序提供高級(jí)系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)的原生應(yīng)用服務(wù)user_lib；

步驟1.4、建立用于支持虛擬化應(yīng)用程序的一個(gè)或多個(gè)虛擬機(jī)模塊vm_module；

步驟1.5、建立用于支持平臺(tái)原生的應(yīng)用程序的一個(gè)或多個(gè)原生應(yīng)用模塊app_module，原生應(yīng)用模塊app_module支持平臺(tái)原生接口的應(yīng)用程序并實(shí)現(xiàn)高效執(zhí)行并能直接接受中斷信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微控制器平臺(tái)的整合型虛擬化系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述步驟7包括以下步驟：

步驟7.1、系統(tǒng)內(nèi)核sys_kernel提供分區(qū)功能，對(duì)于每個(gè)分區(qū)都提供兩個(gè)線性表，分別是地址空間表addr_space和權(quán)能表cap_table，并對(duì)每個(gè)分區(qū)提供一定的內(nèi)核服務(wù)和資源；

步驟7.2、地址空間表限制分區(qū)能夠訪問的地址空間；

步驟7.3、權(quán)能表限制分區(qū)能夠訪問的內(nèi)核服務(wù)和資源；任何一個(gè)分區(qū)都只能訪問地址空間表中指定的地址和權(quán)能表中指定的權(quán)能；

步驟7.4、虛擬機(jī)監(jiān)視器vm_mon作為一個(gè)系統(tǒng)自帶的用戶態(tài)分區(qū)運(yùn)行在系統(tǒng)上；

步驟7.5、原生應(yīng)用服務(wù)user_lib作為一個(gè)系統(tǒng)自帶的用戶態(tài)分區(qū)運(yùn)行在系統(tǒng)上；

步驟7.6、任何一個(gè)虛擬機(jī)模塊vm_module作為一個(gè)獨(dú)立的用戶態(tài)分區(qū)運(yùn)行在系統(tǒng)上；

步驟7.7、任何一個(gè)原生應(yīng)用模塊app_module作為一個(gè)獨(dú)立的用戶態(tài)分區(qū)運(yùn)行在系統(tǒng)上；

步驟7.8、系統(tǒng)能夠通過中斷端點(diǎn)的方式發(fā)送中斷到任何分區(qū)；

步驟7.9、分區(qū)以及內(nèi)核服務(wù)和資源動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和消除。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微控制器平臺(tái)的整合型虛擬化系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述步驟8包括以下步驟：

步驟8.1、虛擬機(jī)監(jiān)視器vm_mon的權(quán)能表內(nèi)部具備創(chuàng)建虛擬機(jī)、削除虛擬機(jī)、分配內(nèi)存給虛擬機(jī)和從虛擬機(jī)剝奪內(nèi)存的必要權(quán)能；

步驟8.2、虛擬機(jī)監(jiān)視器vm_mon調(diào)度各個(gè)虛擬機(jī)模塊vm_module；

步驟8.3、虛擬機(jī)監(jiān)視器vm_mon能夠被各個(gè)虛擬機(jī)模塊vm_module調(diào)用的接口add_mem和rem_mem來添加或移除內(nèi)存，并且將接口的語義轉(zhuǎn)換為更基本的系統(tǒng)內(nèi)核sys_kernel能夠理解的語義；

步驟8.4、虛擬機(jī)監(jiān)視器vm_mon接受中斷透傳，也即系統(tǒng)內(nèi)核sys_kernel直接將中斷先通知虛擬機(jī)模塊vm_module而后通知虛擬機(jī)監(jiān)視器vm_mon；

步驟8.5、虛擬機(jī)監(jiān)視器vm_mon提供接口使虛擬機(jī)模塊vm_module能夠發(fā)送信號(hào)到原生應(yīng)用模塊app_module。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微控制器平臺(tái)的整合型虛擬化系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述步驟9包括以下步驟：

步驟9.1、原生應(yīng)用服務(wù)user_lib的權(quán)能表內(nèi)部具備創(chuàng)建原生應(yīng)用分區(qū)、削除原生應(yīng)用分區(qū)、分配內(nèi)存給原生應(yīng)用分區(qū)和從原生應(yīng)用分區(qū)剝奪內(nèi)存的必要權(quán)能；

步驟9.2、原生應(yīng)用服務(wù)user_lib調(diào)度各個(gè)原生應(yīng)用模塊app_module；

步驟9.3、原生應(yīng)用服務(wù)user_lib具備能夠被各個(gè)原生應(yīng)用模塊app_module調(diào)用的POSIX的接口，并且將接口的語義轉(zhuǎn)換為更基本的系統(tǒng)內(nèi)核sys_kernel能夠理解的語義；

步驟9.4、原生應(yīng)用服務(wù)user_lib能夠接受中斷透傳，也即系統(tǒng)內(nèi)核sys_kernel直接將中斷先通知原生應(yīng)用模塊app_module而不會(huì)通知任何中間層次；

步驟9.5、原生應(yīng)用服務(wù)user_lib提供接口使原生應(yīng)用模塊app_module能夠發(fā)送信號(hào)到虛擬機(jī)模塊vm_module。