【摘要】：近些年，隨著虛擬化熱門技術(shù)的發(fā)展，硬件能力的不斷升級，加上虛擬化技術(shù)在X86架構(gòu)上技術(shù)的突破，虛擬化技術(shù)的研究與應(yīng)用變得越來越廣泛。特別是在KVM虛擬機被Linux內(nèi)核接納后，隨著Intel VT-d技術(shù)的推出，處理器虛擬化、內(nèi)存虛擬化、I/O設(shè)備虛擬化三種機制在同一個水平上得到了提升，，使得I/O性能能夠滿足處理器發(fā)展的需求，為整個虛擬化技術(shù)的發(fā)展帶了突破。 Intel VT-d技術(shù)是指在處理器芯片級對虛擬化提供了硬件支持。該技術(shù)的引入推動和加快了虛擬化研究機構(gòu)對新的虛擬I/O模型的探討和研究。KVM虛擬機的開源性進一步提升了VT-d技術(shù)中I/O模型的發(fā)展，使得更多的愛好者和研究者參與到KVM的核心技術(shù)中。I/O虛擬化作為虛擬化的重要組成部分，由于I/O設(shè)備種類繁多、驅(qū)動紛繁復(fù)雜，在整個虛擬化系統(tǒng)中處于瓶頸狀態(tài)。在高效率使用CPU和內(nèi)存的現(xiàn)實環(huán)境驅(qū)動下，如何加強I/O虛擬化在虛擬化過程中的性能成為虛擬化技術(shù)研究的熱門話題。 本課題依托Intel VT-d技術(shù)，結(jié)合虛擬化技術(shù)與Intel多核技術(shù)項目，在KVM虛擬機上實現(xiàn)一種簡單穩(wěn)定的串口調(diào)度解決方案。該方案利用硬件輔助虛擬化技術(shù)，并結(jié)合串口工作原理和DMA重映射技術(shù)，針對串口個數(shù)的有限性和串口的可重用性，擴展外設(shè)串口的使用；通過介紹串口及KVM虛擬機，提出了一種基于KVM虛擬機的串口轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)計方法，能夠讓一個串口同時能為虛擬機上的不同系統(tǒng)提供物理上的串口服務(wù)，實驗表明：同一個物理串口能夠并發(fā)的、讓用戶有選擇的為不同的虛擬系統(tǒng)服務(wù)，解決了物理串口外設(shè)有限性的難題。同時也為I/O虛擬化技術(shù)的瓶頸難題和真實物理設(shè)備重復(fù)使用提供了思考方向。 本文的主要創(chuàng)新點和意義所在：研究了基于Linux KVM內(nèi)核虛擬機上的VT-d技術(shù)；將硬件輔助虛擬化技術(shù)應(yīng)用到串口設(shè)備上；提出了基于KVM虛擬機上串口可調(diào)度使用的解決方案；為更多的外設(shè)可調(diào)度使用提供了一種基本模式。
[Abstract]:In recent years, with the development of popular virtualization technology, the continuous upgrading of hardware capability, and the breakthrough of virtualization technology in X86 architecture, the research and application of virtualization technology become more and more extensive. Especially after the KVM virtual machine was accepted by the Linux kernel, with the introduction of Intel VT-d technology, processor virtualization, memory virtualization and I / O device virtualization have been promoted at the same level. So that I / O performance can meet the needs of processor development, and make a breakthrough for the development of the whole virtualization technology. Intel VT-d technology is to provide hardware support for virtualization at the processor chip level. The introduction of this technology has promoted and accelerated the research on the new virtual I / O model in virtualization research institutes. The open source of KVM virtual machine has further promoted the development of I / O model in VT-d technology. As an important part of virtualization, I / O virtualization is a bottleneck in the whole virtualization system because of the variety of I / O devices and the complexity of drivers. How to enhance the performance of I / O virtualization in the process of virtualization has become a hot topic in the research of virtualization technology under the real environment driven by efficient use of CPU and memory. Based on Intel VT-d technology, combining virtualization technology with Intel multi-technology project, this paper implements a simple and stable serial port scheduling solution on KVM virtual machine. This scheme uses hardware assisted virtualization technology, combined with serial port working principle and DMA remapping technology, aiming at the limitation of serial port number and the reusability of serial port, it extends the use of peripheral serial port, and introduces serial port and KVM virtual machine. This paper presents a design method of serial port transponder based on KVM virtual machine, which can make a serial port provide physical serial port service for different systems on virtual machine at the same time. The experiment shows that the same physical serial port can be concurrent. Users can choose to serve different virtual systems and solve the problem of limited physical serial port peripherals. At the same time, it also provides a way to think about the bottleneck of I / O virtualization technology and the reuse of real physical devices. The main innovation and significance of this paper are as follows: the VT-d technology based on Linux KVM kernel virtual machine is studied, the hardware aided virtualization technology is applied to serial port device, the solution of serial port schedulability based on KVM virtual machine is put forward. Provides a basic mode for more peripherals to be schedulable.
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP302

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 嚴東華,張凱;Java虛擬機及其移植[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2002年01期

2 李允,羅蕾,雷昊峰,熊光澤;嵌入式Java虛擬機的性能優(yōu)化技術(shù)[J];計算機工程;2004年18期

3 張彬彬;汪小林;楊亮;賴榮鳳;王振林;羅英偉;李曉明;;修改客戶操作系統(tǒng)優(yōu)化KVM虛擬機的I/O性能[J];計算機學(xué)報;2010年12期

4 黃歆媚;雷航;;X86平臺上高效高安全性的設(shè)備虛擬化模型[J];計算機應(yīng)用;2008年08期

5 葉磊,陳榕,趙岳松;KVM在基于構(gòu)件的嵌入式操作系統(tǒng)上的移植和研究[J];計算機應(yīng)用研究;2005年09期

6 朱圣才;盧涵宇;王華軍;;基于KVM虛擬機的串口轉(zhuǎn)發(fā)器的研究與設(shè)計[J];計算機測量與控制;2011年10期

7 雙河;;英特爾硬件輔助虛擬化技術(shù):開創(chuàng)普遍虛擬化計算時代[J];金融電子化;2006年06期

8 宋吉廣;;Linux內(nèi)核虛擬化KVM詳解[J];軟件世界;2007年11期

9 懷進鵬;李沁;胡春明;;基于虛擬機的虛擬計算環(huán)境研究與設(shè)計[J];軟件學(xué)報;2007年08期

10 劉一威;;虛擬化程度分類與技術(shù)運用[J];企業(yè)技術(shù)開發(fā);2011年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 郭御風(fēng);面向多核微處理器芯片的高效能I/O體系結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)技術(shù)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

2 陳彬;分布環(huán)境下虛擬機按需部署關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 時衛(wèi)東;基于內(nèi)核的虛擬機的研究[D];吉林大學(xué);2011年

2 李紹;基于Linux的虛擬化技術(shù)研究和應(yīng)用[D];成都理工大學(xué);2011年

3 江裕城;虛擬環(huán)境中遷移策略研究[D];杭州電子科技大學(xué);2009年

4 林昆;基于Intel VT-d技術(shù)的虛擬機安全隔離研究[D];上海交通大學(xué);2011年

5 何云超;基于硬件支持的USB設(shè)備虛擬化框架研究[D];上海交通大學(xué);2011年

6 姚遠;虛擬機高效設(shè)備訪問模型設(shè)計與實現(xiàn)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

7 高清華;基于Intel VT技術(shù)的虛擬化系統(tǒng)性能測試研究[D];浙江大學(xué);2008年

8 張鑫;基于Intel VT-d在安騰平臺的高效虛擬IO模型的實現(xiàn)與研究[D];電子科技大學(xué);2008年

9 宗紅紅;KVM在嵌入式系統(tǒng)上的移植研究[D];南京理工大學(xué);2008年

10 郝旭東;Intel VT-d技術(shù)的研究及其在KVM虛擬機上的實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2009年

本文編號：2271110