本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式的半虛擬化應(yīng)用系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),嵌入式領(lǐng)域發(fā)展迅猛,處理器性能更是飛速發(fā)展。然而,由于通用操作(如Linux等)采用的是基于公平原則的調(diào)度算法,無(wú)法保證實(shí)時(shí)響應(yīng),而實(shí)時(shí)系統(tǒng)雖然能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)但缺乏應(yīng)用支持,已經(jīng)無(wú)法滿足人們各式各樣的應(yīng)用需求,將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)和通用操作系統(tǒng)(GPOS)結(jié)合起來(lái)不僅能帶來(lái)及時(shí)、可確定的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力,又可以提供大量應(yīng)用。為了解決上述問(wèn)題,能在單個(gè)硬件平臺(tái)上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)的虛擬化技術(shù)(Virtualization Technology)是一個(gè)非常有前景的解決方案。使用虛擬化技術(shù)后,RTOS和GPOS就可以作為客戶虛擬機(jī)運(yùn)行在同一個(gè)硬件平臺(tái)上,從而更有效地利用CPU資源。 虛擬化技術(shù)在桌面和服務(wù)器領(lǐng)域已經(jīng)非常成熟,但是在嵌入式平臺(tái)還面臨很多挑戰(zhàn),很多限制因素需要考慮,通過(guò)借鑒X86平臺(tái)的一些虛擬化方法并針對(duì)嵌入式平臺(tái)的特點(diǎn),本文提出一種基于Xen-ARM的嵌入式半虛擬化體系結(jié)構(gòu),將實(shí)時(shí)系統(tǒng)uCOS-Ⅱ和通用操作系統(tǒng)Linux結(jié)合在一起。 本文首先在第二章介紹了虛擬化過(guò)程中的一些關(guān)鍵技術(shù),虛擬機(jī)監(jiān)控器(VMM)的分類(lèi)及特點(diǎn),接著第三章分析了當(dāng)前嵌入式虛擬化的研究現(xiàn)狀、嵌入式平臺(tái)的限制因素和嵌入式虛擬化的研究意義并在此基礎(chǔ)上選擇了基于Xen的半虛擬化方法,然后完成半虛擬的設(shè)計(jì),包括CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化和設(shè)備虛擬化、時(shí)間與時(shí)鐘服務(wù)虛擬化,第四章介紹了實(shí)現(xiàn)虛擬化的硬件平臺(tái),通過(guò)在uCOS-Ⅱ中加入硬件抽象層,使uCOS-Ⅱ作為客戶操作系統(tǒng)運(yùn)行于虛擬機(jī)中,然后分析虛擬化對(duì)實(shí)時(shí)性能的影響,提出RTOS獨(dú)占部分實(shí)時(shí)要求較高的I/O設(shè)備的解決方案,并且調(diào)整調(diào)度算法使RTOS獲得足夠的CPU帶寬,盡量減少VMM調(diào)度對(duì)實(shí)時(shí)性能的影響。最后在第五章中完成了對(duì)虛擬化系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能驗(yàn)證,通過(guò)構(gòu)建高速AD采樣測(cè)試?yán)?并與Linux進(jìn)行對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,虛擬環(huán)境下的RTOS的響應(yīng)速度可達(dá)到微秒級(jí)。
【關(guān)鍵詞】：嵌入式 半虛擬化 Xen uCOS-Ⅱ
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP302
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-16
• 1.1 研究背景與意義12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本論文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排13-16
• 1.3.1 本論文研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.3.2 本論文章節(jié)安排14-16
• 第2章 系統(tǒng)級(jí)虛擬化關(guān)鍵技術(shù)16-25
• 2.1 系統(tǒng)級(jí)虛擬化的優(yōu)勢(shì)17-18
• 2.1.1 封裝性17
• 2.1.2 多實(shí)例17
• 2.1.3 隔離17-18
• 2.1.4 硬件無(wú)關(guān)性18
• 2.1.5 特權(quán)功能18
• 2.3 虛擬機(jī)監(jiān)控器的分類(lèi)能為18-22
• 2.3.1 按虛擬平臺(tái)分類(lèi)18-20
• 2.3.2 按實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分類(lèi)20-22
• 2.4 典型虛擬化產(chǎn)品及其特點(diǎn)22-24
• 2.4.1 VMware22-23
• 2.4.2 Xen23-24
• 2.4.3 KVM24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 基于嵌入式的半虛擬化總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-39
• 3.1 軟硬件規(guī)劃25-28
• 3.1.1 硬件規(guī)劃25-26
• 3.1.2 虛擬機(jī)操作系統(tǒng)系統(tǒng)規(guī)劃26-27
• 3.1.3 虛擬化平臺(tái)規(guī)劃27-28
• 3.2 嵌入式虛擬化的設(shè)計(jì)要求28-29
• 3.2.1 功能整合提高利用率28-29
• 3.2.2 降低成本和減少功耗、硬件尺寸、重量29
• 3.2.3 提高安全性和可靠性29
• 3.2.4 縮短開(kāi)發(fā)周期29
• 3.3 嵌入式平臺(tái)的需要考慮的限制因素29-30
• 3.3.1 硬件資源苛刻29
• 3.3.2 處理能力有限29-30
• 3.3.3 實(shí)時(shí)性要求30
• 3.4 基于Xen的嵌入式半虛擬化實(shí)現(xiàn)方案30-38
• 3.4.1 CPU虛擬化31-34
• 3.4.2 內(nèi)存虛擬化34-35
• 3.4.3 I/O虛擬化35-37
• 3.4.4 時(shí)間與時(shí)鐘服務(wù)37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 嵌入式半虛擬化的實(shí)現(xiàn)39-56
• 4.1 硬件平臺(tái)39-40
• 4.2 Xen內(nèi)核初始化40-44
• 4.2.1 準(zhǔn)備工作40-41
• 4.2.2 平臺(tái)初始化41-42
• 4.2.3 Xen初始化42-44
• 4.3 超級(jí)調(diào)用擴(kuò)展44-45
• 4.4 共享內(nèi)存頁(yè)實(shí)現(xiàn)45-48
• 4.4.1 Start Info Page46-47
• 4.4.2 Shared Info Page47-48
• 4.4.3 高速采集數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)48
• 4.5 混合驅(qū)動(dòng)模型的實(shí)現(xiàn)48-49
• 4.6 實(shí)時(shí)系統(tǒng)uCOS-Ⅱ的虛擬化49-54
• 4.6.1 uCOS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)49-50
• 4.6.2 虛擬化硬件接口50
• 4.6.3 時(shí)鐘事件處理50-52
• 4.6.4 任務(wù)堆棧52-54
• 4.7 一種提高虛擬機(jī)實(shí)時(shí)響應(yīng)性能的改進(jìn)54-55
• 4.8 本章小結(jié)55-56
• 第5章 測(cè)試與結(jié)果分析56-61
• 5.1 測(cè)試環(huán)境搭建56
• 5.1.1 硬件環(huán)境56
• 5.1.2 軟件環(huán)境56
• 5.2 高速AD采樣實(shí)例56-57
• 5.3 實(shí)時(shí)性能測(cè)試57-60
• 5.3.1 實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)系統(tǒng)下采樣結(jié)果對(duì)比59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論與展望61-62
• 結(jié)論61
• 進(jìn)一步工作61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 賈英江;王維斌;;ADC綜述[J];電子測(cè)量技術(shù);1999年04期

2 王和國(guó);張玉靜;劉書(shū)明;;基于AD9516的高速四通道時(shí)間交叉采樣時(shí)鐘的設(shè)計(jì)[J];國(guó)外電子元器件;2008年06期

3 劉媛媛;高慶一;陳陽(yáng);;虛擬計(jì)算環(huán)境下虛擬機(jī)資源負(fù)載均衡方法[J];計(jì)算機(jī)工程;2010年16期

4 劉進(jìn)軍;陳桂林;胡成祥;;基于負(fù)載特征的虛擬機(jī)遷移調(diào)度策略[J];計(jì)算機(jī)工程;2011年17期

5 葉常春;;嵌入式虛擬化技術(shù)[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);2012年03期

6 顧振宇;張申生;李曉勇;;Xen中Credit調(diào)度算法的優(yōu)化[J];微型電腦應(yīng)用;2009年02期

7 劉曉霞;雷清;葉宏;謝倩茹;;嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)安全策略的實(shí)現(xiàn)[J];西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年04期

8 趙偉國(guó),李文軍,梁國(guó)偉;實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)uCOS-II在AT91上的移植[J];中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào);2005年02期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 吳慶波;基于虛擬機(jī)的可信操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

2 馬汝輝;基于多核的虛擬化技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 陳華才;虛擬化環(huán)境中計(jì)算效能優(yōu)化研究[D];華中科技大學(xué);2011年

4 瞿進(jìn);可重構(gòu)系統(tǒng)軟硬功能劃分及任務(wù)調(diào)度技術(shù)研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2011年

5 朱二周;基于CPU/GPU平臺(tái)的虛擬化技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2012年

6 唐源;嵌入虛擬機(jī)監(jiān)視器的高性能覆蓋網(wǎng)絡(luò)研究[D];電子科技大學(xué);2012年

7 王曉靜;I/O虛擬化的性能隔離和優(yōu)化[D];華中科技大學(xué);2012年

8 趙佳;虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移的關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];吉林大學(xué);2013年

9 程廣輝;基于微內(nèi)核的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及嵌入式虛擬化應(yīng)用的研究[D];蘭州大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式的半虛擬化應(yīng)用系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：352352