多核架构下硬件辅助IO虚拟化研究与实现-.pdf

国防科学技术大学研究生院硕十学位论文
摘 要
近些年来，虚拟化技术由于其突出的优点受到工业界和学术界的共同关注和
重视，但是虚拟化技术会带来额外性能开销，特别是对于偏重于疧访问的任务。
如何切实提高疧虚拟化的效率，尤其是对于基于．处理器平台虚拟化
系统而言，是一个亟待解决的问题。硬件辅助疧虚拟化技术，支持客户操作系统
在几乎没有虚拟机监控器干涉下，安全可靠的直接进行疧设备访问，因而能够避
免大量的虚拟化开销。目前，硬件辅助疧虚拟化技术被认为是解决疧虚拟化的
最基本措施。
本文结合实际的工程任务需要，在处理器的总线接口层设计实现了一种
面向多核架构的硬件辅助虚拟化系统。针对基于多核架构虚拟化系统访问频繁，
可靠性要求高的特点，该设计从梦省／卸洗砗蚉访问龇矫孀
手进行专门设计。对于梦剩ü黾覫占溆成洌呕薎 捍
组织结构以及采用预取技术来实现设备梦使贪踩ǹ煽恳约案咝裕欢杂
疧中断处理，则采取芯片内直接集成中断映射表加速中断重映射过程，采用基于
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理并且减少该中断处理对ぷ鞯挠跋欤欢杂赑访问，则采用峙溆爰
分牌相结合的管理机制，确保了所有的梦士煽啃砸约癙数据的正确返回。
本文还针对多核处理器上运行的虚拟化系统需要频繁地进行共享设备访问，
而现有的硬件辅助疧虚拟化不支持共享设备直接访问的缺点，在总线接口
层内实现了一种硬件辅助的自虚拟化结构，允许多客户操作系统，在几乎没有虚
拟机监控器的干涉下，直接访问共享设备，有效的提高了虚拟化系统对共享设备
访问的效率。与已有的硬件辅助的自虚拟化技术相比，该结构具有硬件实现代价
低，可灵活配置性等优点。
关键词：多核，虚拟化， 硬件辅助疧虚拟化，自虚拟化，
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