飞腾平台USB虚拟化的设计与实现

发布时间：2020-10-16 22:11

　　 FT1000处理器是国防科技大学计算机学院自主研制的高性能64位通用处理器,它将系统虚拟化、网络、安全、浮点运算单元以及加速存储等主要功能融为一体。FT1000芯片上实现了8个处理器核心,每核心可以运行8线程。在系统部署时,如何充分利用片上大量计算资源成了首要面对的问题,一种方案就是使用虚拟化技术在同一处理器上同时运行多个操作系统,多个操作系统共享硬件平台的资源。 飞腾处理器具备完整的硬件级虚拟化支持能力,虚拟化固件Hypervisor的配合下,可以支持多达64个虚拟分区,每个分区拥有独立的计算存储资源,运行独立的操作系统。我们将拥有飞腾处理器芯片的硬件服务器平台定义为飞腾平台,飞腾平台可以很好的实现CPU和内存的资源分区,在IO设备方面,目前只实现了硬盘、网卡和控制台的虚拟化访问。鉴于USB类型设备数目众多,应用日益广泛,在飞腾平台上实现USB设备的虚拟化已经非常必要。 本文首先分析了飞腾平台固件中的硬件级虚拟化支持,然后基于对USB子系统的研究,结合飞腾平台上的设备虚拟化框架,提出了一种特定于飞腾平台的通用USB设备虚拟化访问框架FTusb。接着,详细设计了FTusb框架中的模块,总结了框架的特点,介绍了本框架相比于其他虚拟化访问设备方式的优势,并对比了X86平台上的USB设备虚拟化框架PVusb,分析了其差异。最后,论文在飞腾平台上对FTusb框架进行了实现,并进行了相应的功能性测试,验证其对虚拟USB设备访问的可行性。
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TP334.7
【部分图文】：

故下面只对hypervisor、MD 和 OBP 做详细的介绍。图 2.1 飞腾平台体系结构图2.2.1 Hypervisor 固件飞腾处理器具备完整的硬件级虚拟化支持能力，其中包括：3 个不同特权的运行态、CMT 多线程、每个线程拥有完整且独立的寄存器文件和中断环境、具有分区标识的存储模型、集成 PCIE 控制器等。相对于传统的处理器，飞腾处理器的复杂性大大增加，其初始化和运行时期的管理都需要一套专门的软件进行。

OBP 可以看作每个虚拟主机环境中的虚拟固件，并能在虚拟机环境中提供传件的所有功能。每个逻辑域在运行时首先运行独立的 OBP 副本，然后从磁盘并运行 Guest OS。2.3 基于飞腾处理器的虚拟化架构基于飞腾 CPU 的服务器，从处理器体系结构、系统硬件平台结构到系统的实现都融入了 HVM[11][12][13][14]（Hardware Virtual Machine 硬件虚拟机）的思想。HVM 允许在运行各种操作系统的不同虚拟机之间共享底层的物理机源。HVM 在整个服务器硬件平台上实现一层称为虚拟机监控器Hypervisor的软并且基于 Hypervisor 可以创建若干个虚拟分区，每个虚拟分区作为一个完整拟机，拥有自己的操作系统，并可以重新配置资源、引导 CPU、内存和 IO 设备从而满足了对 CPU、内存和 I/O 设备等硬件资源的虚拟化需求。飞腾平台在 MD 分区描述支持下，可以实现多分区，灵活和方便用户使其虚拟化分区结构如图 2.3 所示。

图 2.4 飞腾平台逻辑域在一个逻辑域中，一条 LDC 表现为一个端明的，因此可以使得 LDC 在有需要的时候还两种端点间传输数据的方式：第一种是在端包。第二种方式则是允许输出数据的域（称一段区域，实现与 LDC 连接的另一端域（称入域访问此远程存储区域可以通过多种方式 Hypervisor 的 API 调用进行数据拷贝；OMMU[15]的规范和 DMA 重映射方法[16]，因此。对于任何一种通信机制来说，安全是首要（比如，IP 协议）不同，Hypervisor LDC AP开 LDC 端口并等待）的功能。一条 LDC 只个逻辑域也不能随意的连接到另一个域。如这条 LDC 必定是管理员为了一个明确的目的
【共引文献】

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本文编号：2843837