虚拟机监视器结构与实现技术

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1、第26卷第5期计算机应用研究Vo1．26No．52009年5月ApplicationResearchofComputersMay2009虚拟机监视器结构与实现技术唐源，李建平，白雪，黄源源(1．电子科技大学计算机科学与工程学院，成都610054；2．后勤工程学院国际小波分析与应用研究中心，重庆400016；3．吉林大学通信工程学院，长春130012)摘要：首先介绍了虚拟机技术的发展历史以及虚拟机监视器所具有的优点和特性，总结了其体系结构和分类，并分析了虚拟机监视器内部逻辑模块；AkCPU虚拟化、内存虚拟化、IZO虚拟

2、化和硬件支持四个方面讨论了虚拟机监视器的实现技术；最后基于当前学术界和业界对虚拟机技术的研究情况，阐述了未来虚拟机技术面对的机遇与挑战。关键词：直接执行；准虚拟化；虚拟技术；虚拟机监视器中图分类号：TP338文献标志码：A文章编号：1001—3695(2009)05—1632—04ArchitectureandimplementationofvirtualmachinemonitorTANGYuan，LIJian—ping--，BAIXue，HUANGYuan。vuan(1．SchoolofComputerScien

3、ce＆Engineering，UniversityofElectronicScience＆TechnologyofChina，Chengdu610054，China；2．1nterna．tionalCentreforWaveletAnalysis&Applications，LogisticalEngineeringUniversity，Chongqing400016，China；3．SchoolofCommunicationEngineering，JilinUniversity，Changchun130012，Chi

4、na)Abstract：Afterreviewingthehistoryofvirtualmachinetechnology，thispaperintroducedtheadvantagesandcharacteristics0fVMM，summarizeditsarchitectureandtaxonomy，analyzedlogicalmodulesintheVMM．andthendescribedtheVMMim—plementationtechnologyintheaspectsofCPU，memory，I／

5、Oandhardwaresupport．Finally，discussedtheopportunitiesandchallengesoffuturevirtualmachinetechnologiesbasedonthecurrentresearchinacademiaandindustry．Keywords：directexecution；paravirtualization；virtualization；VMM(virtualmachinemoniter)0引言1VMM系统结构概述20世纪60年代末，为了提高昂贵

6、的计算资源的利用率，1．1的优点和特性促使了虚拟机监视器(VMM)得到广泛的研究和应用。然而，Goldberg和Popek等人在文献[3，4]中对VMM和虚拟机到了80和90年代，随着现代多任务多用户操作系统的普及和作了如下定义：VMM是一个系统软件，可以维护多个高效的、硬件成本的下降，VMM的价值不再受到重视。21世纪初，隔离的程序环境，该环境支持用户直接去访问真实硬件，而这VMM重新成为研究热点：Intel、AMD、Sun和IBM投入大量资样的程序环境就称为虚拟机。虚拟机是一个真实存在的计算金发展虚拟化战略；各大

7、学和研究院也正在研究基于虚拟机技机系统的硬软件副本，其中部分虚拟处理器指令子集以本地术来解决可移植性、可扩展性、可靠性、安全和性能优化等方面(native)方式执行在宿主(host)处理机上，其他部分指令以仿的问题。真方式执行。从以上定义可以看出，VMM管理计算机系统的VMM的复兴有以下一些原因：计算机硬件和现代操作系真实资源，为虚拟机提供接口。所以，使用VMM有以下优统性能日益提高，结构日益复杂，系统的脆弱性也日益突点～：出⋯；安全和保密是信息技术领域中最令人困扰的两个问题，a)VMM的实现相比于Linux或Win

8、dows这类操作系统的学术界和业界都开始利用虚拟机提供保护机制；多处理器和实现要简单很多。因为VMM避免了像TCWIPSockets和文件64位机的出现增强了对虚拟技术的要求，因为单个系统很难系统这类高级抽象，这将有利于安全性和可靠性，也便于扩展充分有效地利用日渐强大的计算资源；虚拟机的特点能够满足和修改。在不同平台上迁移进程和计算环境这类分布