[发明专利]嵌入式平台下的设备虚拟化方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式虚拟化领域，更具体地说，本发明涉及一种嵌入式平台下的设备虚拟化方法。

背景技术

嵌入式虚拟化，也就是在手机、掌上游戏机、智能化控制系统等各种嵌入了处理器芯片的电子电器系统中应用虚拟化技术，达到一个硬件平台上同时运行多个操作系统(Operating System，简称OS)的目的，以实现用户体验的多样化，或核心应用逻辑与绚丽操作界面的隔离，或为手机支付等对安全要求较高的应用提供一个隔离的计算环境。设备虚拟化是嵌入式虚拟化的核心研究内容之一，经过多年的不断研究，已提出了不少设备虚拟化方法，大体上有如下几种，在服务器和个人电脑平台上，有特权虚拟机主导型设备虚拟化、直接设备I/O和全设备模拟三种，在嵌入式平台上有独享使用，用户态特权域主导型设备虚拟化两种，本文只讨论嵌入式虚拟化系统中的设备虚拟化方法，下文着重介绍嵌入式系统中的两种设备虚拟化方法。(1)独享使用：设备以独享方式分配给指定虚拟机，即将某些设备指派给某个虚拟机单独使用，直接访问，而不允许其他虚拟机以任何方式访问这些设备，其他设备在多个虚拟机之间共享；(2)用户态特权域主导型设备虚拟化：所有设备由运行于用户态的一个域负责管理分配，其他虚拟机通过该域完成设备I/O，目前，共有两种实现方式，虚拟机型特权域和单独服务例程型特权域：①虚拟机型特权域，即将某一虚拟机作为特权域，其他虚拟机通过域间通信机制，如I/O环、共享内存、零拷贝内存映射等将设备访问请求发往特权虚拟机，特权虚拟机将所有请求做排队、合并等处理后代替其他虚拟机逐一直接访问硬件设备，并将结果仍通过域间通信机制发回各个虚拟机。②单独服务例程型特权域，即将设备驱动作为虚拟机管理器的一个用户态服务例程运行，其他虚拟机或虚拟机管理器应用程序通过进程间通信(Inter-process Communication，简称IPC)机制把设备访问请求发给该驱动服务例程，驱动服务例程在被调度执行时代替其他虚拟机或虚拟机管理器应用程序直接访问硬件设备，并将结果仍通过进程间通信机制返回给各虚拟机或虚拟机管理器应用程序。

比较以上设备虚拟化方法，直接设备I/O需要硬件支持，嵌入式系统设备不具备，无法采用；全设备模拟，效率太低，也不适用；独享使用设备虚拟化，没有实现所有设备在多个虚拟机间真正地共享，只适用于特定领域；基于特权域的主导型设备共享，设备I/O路径太长，且都是异步I/O，效率不高。嵌入式虚拟化系统需要的是一种更简单更便捷的设备虚拟化方法，而对I/O吞吐量、虚拟机动态迁移等要求不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种嵌入式平台下的设备虚拟化方法，在嵌入式系统硬件不支持直接设备I/O的情况下，其设备I/O路径短，将同步设备I/O和异步设备I/O相结合，效率较高，且真正实现了所有设备在虚拟机间共享，达到了设备虚拟化的效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：