2023学年完整公开课版EN虚拟化技术

Xen虚拟化技术目录实现机制发展进程设计细节总结2虚拟化是什么3虚拟化是一个广义的术语，是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，是一个为了简化管理，优化资源的解决方案。虚拟化，是指资源的抽象化，也就是单一物理资源的多个逻辑表示，或者多个物理资源的单一逻辑表示。虚拟化把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率。完全虚拟化传统虚拟化：虚拟硬件的功能是与底层机器上的真实硬件完全相同（完全虚拟化）好处：操作系统不经修改就可以直接在上面运行。缺点：x86结构不支持完全虚拟化

操作系统不能接触到真是的硬件资源虚拟化以操作复杂度增加和系统性能降低为代价准虚拟化5准虚拟化：不对底层硬件进行完全模拟

好处：不用对二进制接口进行修改

操作复杂度低，性能开销小

缺点：操作系统需要做修改Xen虚拟化实现机制6由客户操作系统负责分配和管理硬件页表最大程度地减小Xen对页表操作的影响，确保了安全性和

隔离性Xen处于每个地址空间的最顶部的64MB空间内

减少TLB刷新操作一、存储管理Xen虚拟化实现机制7二、CPU保护机制异常处理系统调用中断Xen虚拟化实现机制8三、I/O设备简单的设备抽象I/O和各个域之间的数据传递都是要经过XenXen虚拟化实现机制9尽可能地将策略从机制当中剥离出来hypervisor只是提供那些最基本的控制操作复杂的策略决策客户操作系统上的管理软件执行四、控制和管理Xen虚拟化实现机制10Xen虚拟化设计细节11控制传输1数据传输2各个模块的虚拟化3建立虚拟机实例4控制传递12Xen到虚拟机：使用hypercall产生同步调用一组页表更新的请求，要经过Xen确认并且完成相应的更新操作，在更新完成后再由Xen将控制返回给产生本次调用的域虚拟机到Xen：使用异步事件机制完成在网络上指出新的数据已经被接收到的事件数据传递13I/O描述符环：并不直接包含有I/O数据，而是提供数据镜像，实现零复制生产者-消费者指针：允许Xen出于调度和优先级的考虑，重新排定I/O操作的顺序子模块虚拟化14CPU调度：采用BorrowedVirtualTime（BVT）调度算法在接收到一个事件时可以低延迟地唤醒一个虚拟机子模块虚拟化15时间和定时器：真实时间Xen提供的时间虚拟时间运行的时候才会被记入

确保应用进程能够正确地共享时间片挂起时间

一个偏移量

加到真实时间上显示为虚拟机时间子模块虚拟化16虚拟地址转换：由MMU记录客户操作系统的页表，并且限制住客户操作系统只能做读访问。页表更新通过hypercall传递给Xen；更新请求在被采纳以前经过确认，这么做就确保了安全性。子模块虚拟化17物理内存：虚拟机的内存是静态划分的，这样就提供了隔离性。气球驱动机制能调整内存的大小。客户操作系统自己创建连续物理内存的假像。子模块虚拟化18网络：

Xen提供了虚拟防火墙—路由器（VFR）的抽象。虚拟机0负责插入和删除规则。网络数据收到时交换页框，避免复制提高性能。子模块虚拟化19磁盘：虚拟机0直接访问物理磁盘，其他虚拟机通过虚拟块设备（VBD）来访问，Xen检查VBD标识符和偏移，并且产生相应的扇区地址和所属物理设备。新虚拟机的建立20新虚拟机的建立不是由Xen而是由虚拟机0来完成，这样就减小了hypervisor的复杂度，改进了鲁棒性。发展进程21Linux2.4的系统移植已经完成XP的还没有全部完成NetBSD的正在进行工作进展技术改进增加块内容索引的共享缓冲，在确保隔离性的前提下增加数据共享。实现一个最后机会页缓存，提供更好的物理内存性能（内存不立即释放）加入审计和日志分析总结22Xen