在ARM虚拟化环境中实现ARINC 653分区的研究

发布时间：2017-09-06 17:54

  本文关键词：在ARM虚拟化环境中实现ARINC 653分区的研究

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【摘要】：随着电子设备智能化程度的提高,电子设备所包含的硬件及软件数量也会成倍增长,从而会带来系统复杂度高,维护成本大,硬件升级困难等问题。本文提出将航空电子领域的IMA架构、以及针对于IMA架构中实时操作系统的ARINC 653标准,应用于通用的非航空电子领域的嵌入式实时计算领域的软硬件整合之中,使得电子设备在智能化增强的同时,依然能够保有结构简明,便于维护和易于升级的特点。论文介绍了在ARM平台上利用虚拟化技术实现ARINC 653分区的方案,论文主要完成了以下方面的工作:1)利用KVM/ARM虚拟化技术构建高性能ARM虚拟化平台作为实现ARINC 653分区的基础平台;2)利用符合ARINC 653分区时间隔离性要求的实时调度技术,实现实时任务之间的隔离,并对调度技术的实时性能作出评估;3)整合虚拟化技术和实时调度技术,实现了ARINC 653分区,并对其进行隔离性验证;4)对所实现的ARINC 653分区进行实时性能评估,根据评估结果给出ARINC 653分区的应用约束。
【关键词】：虚拟化 实时调度 ARINC653 分区
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V243
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-13
• 1.2 研究现状13-14
• 1.3 研究目标和关键技术14-15
• 1.4 论文结构15-16
• 第二章 相关技术说明16-24
• 2.1 ARINC 653标准16-19
• 2.1.1 总体架构16
• 2.1.2 应用/执行接口（APEX）16-17
• 2.1.3 实时操作系统（RTOS）17-19
• 2.1.4 应用软件（APPLICATION SOFTWARE）19
• 2.1.5 ARINC 653标准的优势19
• 2.2 虚拟化技术简介19-20
• 2.2.1 虚拟化技术的分类20
• 2.2.2 ARM平台虚拟化的难点20
• 2.3 Linux内核CPUSETS机制20-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 ARM平台虚拟化技术24-34
• 3.1 KVM/ARM虚拟化方案24-26
• 3.1.1 ARM硬件虚拟化扩展24-25
• 3.1.2 虚拟机管理器架构25-26
• 3.2 硬件平台26-27
• 3.3 ARM虚拟化实验平台的构建27-33
• 3.3.1 操作系统的引导28-29
• 3.3.2 Linux内核的编译29-31
• 3.3.3 文件系统的准备31-32
• 3.3.4 虚拟机的运行32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 符合ARINC 653分区时间隔离要求的实时调度34-46
• 4.1 分区的时间隔离算法——CBS算法34-37
• 4.2 采用CBS算法的实时调度37-45
• 4.2.1 为实时任务分配一个专用CPU物理核38-39
• 4.2.2 运行实时任务时相关术语的定义39-41
• 4.2.3 SCHED_DEADLINE调度器调度实时任务的表现41-45
• 4.3 本章小结45-46
• 第五章 ARINC 653分区的实现及验证46-56
• 5.1 实时运行环境说明46-47
• 5.2 实时虚拟机的运行47-51
• 5.3 虚拟机中实时任务运行周期的的选择51
• 5.4 实时虚拟机的开销51-52
• 5.5 时间隔离性的验证52-54
• 5.6 本章小结54-56
• 第六章 虚拟化技术实现的ARINC 653分区实时性能测试56-66
• 6.1 虚拟机定时器最大触发频率56-58
• 6.2 虚拟机定时器最大均匀触发频率58-62
• 6.3 多虚拟机运行对实时性能的影响62-63
• 6.4 ARINC 653分区的应用约束63-64
• 6.5 本章小结64-66
• 第七章 总结与展望66-68
• 7.1 论文主要工作66-67
• 7.2 未来工作展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 攻读学位期间发表的学术论文目录74-76

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