客户操作系统中断虚拟化的研究与实现

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1、第４５卷第２期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．２２０１５年３月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＭａｒ．２０１５客户操作系统中断虚拟化的研究与实现张勇，周霆，徐晓光（中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安７１００６８）摘要：为解决操作系统在运行于虚拟机管理器提供的虚拟化环境中，无法直接处理系统中的中断的问题，针对虚拟化操作系统的中断处理，结合虚拟机管理器所能提供的功能，提出了一种中断虚拟化的模型，并以ＶｘＷｏｒｋｓ５．５为验证对象进行了中断虚拟化的实现以及验证，通过验证结果表明，中断虚拟化模型能够保证客户操作系统中断的正常处理。关

2、键词：虚拟化；虚拟机管理器；客户操作系统；中断中图分类号：ＴＰ３１６文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１５）０２-０１０１-０４ResearchandImplementationofInterruptionVirtualizationinGuestOperatingSystemＺＨＡＮＧＹｏｎｇ，ＺＨＯＵＴｉｎｇ，ＸＵＸｉａｏ-ｇｕａｎｇ（Xi′anAeronauticsComputingTechniqueResearchInstitute，AVIC，Xi′an７１００６８，China）Abstract：Ｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｃａｎ

3、ｎｏｔｄｉｒｅｃｔｌｙｈａｎｄｌｅａｌｌｔｈｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔｓｉｎｓｙｓｔｅｍａｆｔｅｒｒｕｎｎｉｎｇｏｎｔｈｅｖｉｒｔｕ－ａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｔｈｅｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ．ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｏｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｈａｎｄｌｉｎｇｉｎｖｉｒｔｕａｌｉｚｅｄＯＳ，ｃｏｍ－ｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙＨｙｐｅｒｖｉｓｏｒ．ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｓｃｈｅｍｅｏｆｉｎｔｅｒｒｕｐｔｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ．ｆｉｎａｌｌｙｕｓｅＶｘＷｏｒｋｓ５．５ａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔｆｏｒｔｈｅｖｅｒｉｆｉ

4、ｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔｖｉｒｔｕａｌｉｚｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｃａｎｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｇｕｅｓｔＯＳｈａｎｄｌｅｔｈｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔｎｏｒｍａｌｌｙ．Keywords：ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ；ｇｕｅｓｔＯＳ；ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ引言辑上的实现排除在内核之外，内核只实现针对线程、地虚拟化被认为是嵌入式领域未来一段时间最具影址空间的管理以及线程间的通信机制的管理。针对虚响力的技术之一，嵌入式系统高效、安全、可靠

5、性等问拟化支持，Ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ实现了分区的概念，分区能够拥题的日益凸显，使得面向嵌入式领域的虚拟化技术成有自己的线程、地址空间以及内存资源，可以运行虚拟［１］为了研究的热点。虚拟化的方式又可细化为完全虚操作系统，也可以直接运行应用程序。一个运行虚拟拟化技术和准虚拟化（ｐａｒａ-ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）技术等，无论操作系统的分区实质上就是一个虚拟机（ＶＭ）。Ｈｙ－哪种方式，虚拟机管理器（Ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ）都是是虚拟化的ｐｅｒｖｉｓｏｒ运行时主要由２个功能模块组成，分别是微内核心技术，可以被理解为“元”操作系统，唯一运行在核和分区运行环境。微内

6、核是Ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ运行时唯一ＣＰＵ的特权态，拥有对系统所有资源的管理权限，在其的一个特权组件，它向上给分区提供了多个系统调用之上构建虚拟执行环境，用于运行多种不同的客户操［２］接口。作系统（用户态）或者用户应用，并允许这些操作系统１．１客户操作虚拟化模型和应用共享硬件。本文结合准虚拟化技术，设计出一Ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ针对虚拟化支持提供了分区的机制，虚种基于虚拟机管理器的客户操作系统中断处理方案，拟化后的操作系统运行在分区中。相对于微内核，分并以ＶｘＷｏｒｋｓ５．５内核为实验对象进行虚拟化适配。区内运行的虚拟化操作系统被称为客户操作系统（客［３］户Ｏ

7、Ｓ）。如图１所示，处于特权态的微内核直接运１中断虚拟化模型行在物理硬件之上，接管系统所有的中断，维护系统所目前针对嵌入式系统而设计的Ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ基本思有的资源。客户ＯＳ则运行在各自的分区中，处于非想是把最基本的、抽象的软件机制纳入到内核中，将逻特权态，以任务的形式运行在微内核之上，被微内核所收稿日期：２０１５－０１－１４修订日期：２０１５－０３－０７基金项目：民用飞机专项科研项目资助（ＭＪ－Ｓ－２０１２－０５）作者简介：张勇（１９８８－），男，陕西子洲人，助理工程师，硕士，主要研究方向为嵌入式操作系统、虚拟化技术。・１０・２航空计算技术第４５卷第２

8、期感知。如果客户ＯＳ需要处理某些中断来支撑系统的ＩＳＲ需要完成客户