嵌入式虛擬化中實(shí)時(shí)響應(yīng)性能的研究與分析.pdf

1、近年來,嵌入式領(lǐng)域一直在經(jīng)歷著從傳統(tǒng)的單核處理器到多核處理器的轉(zhuǎn)變。然而,這種轉(zhuǎn)變帶來了一種挑戰(zhàn)——如何為傳統(tǒng)面對(duì)單核的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)增添多核應(yīng)用的支持。另一方面,將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和通用操作系統(tǒng)整合起來是嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)熱門應(yīng)用方向,因?yàn)檫@種整合不僅能帶來及時(shí)、可確定的響應(yīng)能力,而且可以提供大量應(yīng)用程序。為了解決上述問題,虛擬化技術(shù)是一個(gè)非常有前景的解決方案,因?yàn)樗茉趩蝹€(gè)硬件平臺(tái)上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)。在有了虛擬化的支持后,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和通用操

2、作系統(tǒng)可以運(yùn)行在不同的虛擬機(jī)上。這將能更有效地利用多核資源,比如,可以將不同的物理核分配給不同的虛擬機(jī)。在嵌入式系統(tǒng)中,實(shí)時(shí)性能,尤其是對(duì)外部事件的響應(yīng)性能,通常是決定其能否廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵影響。然而,當(dāng)虛擬化被引入到嵌入式系統(tǒng)后,運(yùn)行在虛擬機(jī)上的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的響應(yīng)性能易受到虛擬化軟件層的負(fù)面影響。這帶來了兩個(gè)問題:第一,虛擬化軟件層會(huì)對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)性產(chǎn)生多大的影響;第二,嵌入式虛擬化系統(tǒng)能夠達(dá)到怎樣的實(shí)時(shí)響應(yīng)性能。為了回答上述兩個(gè)問題,本文

3、將提出一個(gè)基于內(nèi)核虛擬機(jī)(Kernel-Based Virtual Machine)(簡稱KVM)的嵌入式虛擬化體系結(jié)構(gòu),將VxWorks和Linux整合起來,分別作為客戶實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和客戶通用操作系統(tǒng)。首先,文章通過研究KVM的中斷虛擬化和時(shí)鐘虛擬化機(jī)制,分析KVM將對(duì)客戶操作系統(tǒng)的時(shí)鐘中斷響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生怎樣的影響。然后,本文將分析在宿主Linux上可以實(shí)施的幾個(gè)實(shí)時(shí)性能調(diào)優(yōu)方法,目標(biāo)是緩解由KVM帶來的額外開銷。最后,本文將通過實(shí)驗(yàn)評(píng)