基于VT-x的处理器虚拟化技术研究

发布时间：2020-03-18 11:58

【摘要】：随着系统资源在规模上的不断扩展,计算机领域面临着如何充分利用硬件资源的重大问题。虚拟化技术作为一种新型计算模式成为解决此类问题的关键,虚拟机监控器(VMM)是实施虚拟化的基础。 目前VMM采用了多种手段实现处理器虚拟化和虚拟机管理,其中Intel VT-x技术在硬件级别上提供了相当程度的支持。由于VT-x技术与其他多种处理器虚拟化方法共存,同时硬件平台和应用环境也存在较大差异,因此需要在采用VT-x技术的基础上兼顾到其它多种影响因素,以最大程度的发挥硬件潜能。本文在一种协作型VMM框架下,完成了基于VT-x平台的处理器虚拟化和虚拟机管理两大子系统的设计与实现,主要解决了以下四个方面问题: 1、通过在在多处理器平台上采用基于主体的处理器划分方式,隔离了VMM和IO处理机(IOPM)对处理器的控制冲突,使处理器分配方式能够满足协作模型的特殊需求。 2、设计了基于VT-x的处理器虚拟化方案,在处理器操作模式转换的基础上,完成虚拟处理器(VCPU)执行环境构造。VCPU行为限制,有效实现了处理器虚拟化。进一步提出一种用户可配置虚拟机控制结构的方案,以提升某些应用环境中的虚拟化性能。 3、针对协作模型对VCPU调度的影响,在对各种VCPU调度算法比对筛选的基础上,提出了一种静态分配与动态调度相结合的调度策略,并依此设计了改进型的s-credit调度算法,能够较好的兼顾I/O密集型和计算密集型应用。 4、依据协作模型的特点,设计出一种轻量级的虚拟机管理结构,体积小巧层次清晰,并建立了用户交互模型,能够为用户提供便利的虚拟机管理接口。本文在VMM原型系统中完成了上述工作,对I/O密集型和计算密集型应用在虚拟化系统中的效率进行了测试。进一步在对VCPU退出测试的基础上,将退出原因进行基于概率的分类统计,为性能优化提供了参考依据。实验结果表明,本文完成的相关工作可以满足协作型VMM对处理器的各种需求,在处理器虚拟化及虚拟机管理方面具备较高的效率。
【图文】：

MSR 23 0%READ_CR0 636122 0%READ_CR3 1926134 0%READ_CR4 73 0%WRITE_CR0 952616 0%WRITE_CR3 3261042 0%WRITE_CR4 126 0%WRITE_DR0 1 0%WRITE_DR1 1 0%WRITE_DR2 1 0%WRITE_DR3 1 0%WRITE_DR7 1 0%拟机管理功能测试验证系统的可用性，需要对虚拟机管理进行功能测试 本节在已经型系统上，从虚拟机创建 运行 销毁的执行流程对虚拟机管理进行了由 IOPM 提供，IOPM 采用 Fedoro 10，内核版本为 2.6.28

信息工程大学硕士学位论文事先编译好的一段代码模拟操作系统的运行，该模拟程序通过 VM 的运行，其中编写了一些导致 VM 退出的特权指令 VM 在 IOPM 中打开控制台，，进入用户接口模块所在目录，VM 创行命令 insmod mod.ko，将用户管理程序以内核模块的形式插行命令./user，运行用户接口程序 入命令 vmcreate，启动虚 VM M 运行 截图如图 37 所示
【学位授予单位】：解放军信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP332

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本文编号：2588681