基于SmartVMM的IO架构的设计与实现.pdf

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1、ADisertationSubmitedtoZhejiangUniversityfortheDegreeofMasterofEngineeringTITLE：旦皇苎至g堡垒n鱼至堡乜!皇堡皇旦主垒主至Q旦Q兰SmartVMM工／0Architectu￡e——Author：L至垒坠g曼旦g堕垒旦g^●1rT’SuperVlsor：．!垒卫gJ羔垒旦g垒旦gSubject：C011ege：ChenWenzhiSubmittedDate：2011一01—05浙江大学硕士学位论文摘要虚拟化技术是计算机体系结构中的重要技术。随着电脑硬件性能的提高使得虚拟化

2、技术在计算机领域的应用范围越来越广。因此，虚拟化技术也很可能的成为未来的计算机发展的一种趋势。在虚拟化技术中，对物理资源的虚拟可以分为三个主要的任务：处理器虚拟化、内存虚拟化和I／0虚拟化。所以，I／O的虚拟化毫无疑问是虚拟化技术中的重要组成部分。但是，在传统的x86系统上用软件进行设备的模拟或者是用类虚拟化的方式来实现的I／0的虚拟化，不论在实现和性能上都有他们各自与生俱来的特点。软件设备模拟的方式通用性强，但是实现起来比较麻烦，而且性能不够理想。类虚拟化方式虽然在性能上有了很大的提升，但是缺乏通用性。因此，我们基于intel的VT—d技术，实

3、现了在I／O方面的虚拟化。这样，不仅在性能上有很好的效率，而且通用性强。该技术通过用硬件支持的DMA重映射、I／O页表的设置，中断的重映射；可以让任何一个虚拟机直接使用真实的物理设备；从而实现了在性能上面的提升。本文首先综述了现在的虚拟化技术；分析了在软件完全虚拟化中I／O虚拟化方面的缺陷。然后再描述了在实验室自主开发的SmartV删上用完全软件虚拟IDE磁盘和vT—d来实现I／0虚拟化方面的整体架构；对各个模块进行了详细的说明；最后在SmartV删的平台上，分别用软件模拟IDE磁盘设备和vT—d技术来实现虚拟机用DMA方式对I．DE磁盘设备的访

4、问；并且对这两种方式都进行了性能的评测。．-关键词：vT—d，虚拟化，虚拟机监控器，虚拟机，设备模型浙江大学硕士学位论文AbstractvirtualizationtecllIlolog)，isaIlimport觚ttechnologyincomputer’sarchitec骶．WimtheincreasingperfIomlanceofpersonalcomputerhardware，ⅥnualizationtecllIlolog)r’sincomputerfieldraIlgeof印plicationiswideraIld埘der．SoⅥmm

5、lizationtecllllologymaybecomeaf．uturetI．endincomputerdeVelopment．111Ⅵnualizationtecllllolo鼢vinualizationphysicalresourcecallbeclassifiedintothreemaintaSks：CPUVim试izatioIl，memo巧Vir_[ualizationaIldI_／oVim埝lization．T11erefore，I／Ovirt：ualizationisnodoubtallinlponamtpaniIlVirtuali

6、zationtechnology．However，on仃ilditionalX86systemusesomⅣaret0simulateadeViceoruseapar．virtualizationwaytoimplementVirmalization，i11theirimplememationaIldmeirperf：bmaIlcebotllhavetheiriIlllerentcharacteristic．ThememodusingsomⅣaretosimulatedeViceisversatile，butitisdimculttoimplem

7、entation，aIldtheperfIonIlaIlceisnotideal．UsingPara-VinIlalization印proach，tllepe面nIlallcehasbeen铲eatlyimproved，butlackofversatili够SobasedonIntel’sVinualizationteclulologyfordirectedI／OⅣT-d)，、veimplementtheI／0Virtualization．IIlthisway，wecannot011lyhaVegoodperfIo棚1ancebutalsoiti

8、sVersatile．ThetechnologyusinghardwaresupportforDMAremapping，settingo