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1、一、 Xen 的整體架構(gòu)和整體設(shè)計(jì) 1.Xen的整體架構(gòu)如圖: (Domain 0) Domain 1
2、60; 圖1 Xen 架構(gòu)
3、; 從圖中可以看到,VMM介于硬件和虛擬機(jī)之間,截獲虛擬機(jī)的特權(quán)指令并代替它們執(zhí)行。VMM同時(shí)提供Domain間的共享內(nèi)存和事件通道。 有一個(gè)特殊的虛擬機(jī)VM0(又稱Domain0)運(yùn)行著Linux,其主要作用是完成VM的創(chuàng)建、管理、配置等工作,并完成設(shè)備驅(qū)動(dòng)。其他VM訪問設(shè)備時(shí),Xen獲得該請(qǐng)求,然后將其轉(zhuǎn)交給Domain0;當(dāng)Domain0 完成請(qǐng)求的操作后,Xen再將結(jié)果返回給VM。這種做法的好處是Xen可以利用Linux中已有的驅(qū)動(dòng),不用在重新開發(fā)驅(qū)動(dòng)了。2. Xen的泛虛擬化設(shè)計(jì): Xen采用的泛虛擬化技術(shù)需要對(duì)Guest
4、OS進(jìn)行相應(yīng)修改。 IA-32平臺(tái)上Xen的泛虛擬化技術(shù)如下: 1)Guest OS使用特權(quán)指令的地方要修改為調(diào)用Xen提供的API:hypercalls。 2)硬件中斷被輕量級(jí)的事件機(jī)制取代;對(duì)于異常,Guest OS要調(diào)用hypercalls來注冊(cè)自己的異常處理函數(shù)。 陷阱的處理程序是注冊(cè)到VMM上的,而不是直接注冊(cè)到虛擬CPU上的,這樣就節(jié)省了一步操作,否則要先引起虛擬硬件的陷阱,再由VMM處理。 &
5、#160; 系統(tǒng)調(diào)用注冊(cè)到處理器。大多數(shù)操作系統(tǒng)中,系統(tǒng)調(diào)用是通過一個(gè)查找表和一個(gè)特殊的陷阱隊(duì)列來處理的。虛擬化后,陷阱隊(duì)列引起VMM的處理。而Xen跨過這個(gè)效率不高的一步,允許虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)直接將它們系統(tǒng)調(diào)用的處理綁定到處理器上,避免了VMM處理陷阱隊(duì)列而進(jìn)行上下文切換的開銷。 3)修改內(nèi)存管理機(jī)制:在每個(gè)Guest OS的虛擬內(nèi)存空間保留64M給Xen,物理內(nèi)存的申請(qǐng)和釋放都要經(jīng)過Xen。每個(gè)虛擬機(jī)可以對(duì)硬件頁表進(jìn)行只讀訪問,而更新頁表的工作則由VMM完成。
6、; 4)修改I/O使用方法:Xen只提供給VM一些通用快速的設(shè)備,VM只能根據(jù)Xen定義的API來訪問設(shè)備。 Xen的I/O模型如下圖所示:圖2 Xen的I/O模型 Xen采用的是泛虛擬化技術(shù),VM(也稱為DomainU)的I/O操作不能直接通過自身的驅(qū)動(dòng)程序訪問硬件,而是要借助Domain0的驅(qū)動(dòng)來訪問。DomainU的I/O操作由兩個(gè)主要的驅(qū)動(dòng)模塊來完成,即Fronten Driver和Backend Driver。Frontend Driver 位于Domain U中,負(fù)責(zé)接收Domainu的I/O請(qǐng)求,并把請(qǐng)求交給位于Domain 0的Backend Driver,隨后由Backend Driver 調(diào)用Domain0中的相關(guān)驅(qū)動(dòng)來處理,并把處理結(jié)果返回給Frontend,從而完成DomainU的一次I/O操作。 由于Frontend和Backend位于不同的OS中,它們之間的通信要依賴共享內(nèi)存環(huán)和事件通道(Event Channel)來進(jìn)行。通過共享內(nèi)
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