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基于Xen完全虚拟化的半虚拟化驱动技术研究与实现

作　者: 路尧
导　师: 杨义先
学　校: 北京邮电大学
专　业: 信息安全
关键词: 虚拟化 Xen 半虚拟化驱动 设备I/O路径
分类号: TP302
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着计算机硬件性能的不断提高,虚拟化技术成为近年来的技术研究热点。Xen凭借着先进的虚拟机监视器构架和优秀的I/O效能,吸引了很多的企业支持,正变得越来越流行。Xen hypervisor是由剑桥大学计算机实验室开发的一个开源项目,它能够让我们在一台计算机上创建甚至上百台虚拟机,每一台虚拟机都是单独运行互不影响的实例。Xen起初是通过半虚拟化的方式运行修补过的Linux内核,系统的虚拟开销已明显降低。后来经过对CPU硬件虚拟化技术的支持开始能够以完全虚拟化方式运行Windows。本人通过研究Linux、Xen和Windows的有关特性,对比Xen的完全虚拟化与半虚拟化设备I/O路径差异,提出了在完全虚拟化的Windows客户端运行半虚拟化驱动以提高设备访问效率的方案。并且通过系统地学习Windows下SCSI微端口磁盘驱动开发和NDIS微端口网卡驱动开发,实际开发出了半虚拟化磁盘和网卡。实验测试证明,该方案确实是行之有效的。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 引言  8-11
  1.1 课题背景  8-9
    1.1.1 虚拟机技术概述  8
    1.1.2 虚拟机技术研究现状  8-9
  1.2 研究的意义和目的  9-10
  1.3 论文的组织结构  10-11
第二章 虚拟化系统选型  11-22
  2.1 典型虚拟机介绍  11-15
    2.1.1 KVM  11-12
    2.1.2 VMware Workstation  12-13
    2.1.3 Xen  13-15
  2.2 构架选取原则  15-16
    2.2.1 制约因素  15
    2.2.2 选取原则  15-16
  2.3 系统选型  16-18
  2.4 聚焦Xen的I/O虚拟化  18-21
    2.4.1 完全虚拟化I/O路径  18-19
    2.4.2 半虚拟化I/O路径  19-20
    2.4.3 PV-on-HVM构建评估  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章 虚拟化系统设计  22-38
  3.1 Xen完全虚拟化下的半虚拟设备功能构架  22-29
    3.1.1 完全虚拟化下Xen的特权功能调用方式设计  22-23
    3.1.2 Xen的域间通信机制介绍  23-24
    3.1.3 VBD构架  24-26
    3.1.4 VNIF构架  26-29
  3.2 Xen的基础模拟研究与调优  29-35
    3.2.1 内存映射方式设计  29-34
    3.2.2 调度方式设计  34-35
  3.3 Xen的主要外设运行模式优化设置  35-37
    3.3.1 磁盘部署方式  35-36
    3.3.2 网络模式选择  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 XenWindowsPV前端驱动详细设计  38-64
  4.1 XenWindowsPv前端模块划分  38-39
  4.2 总线驱动模块  39-47
    4.2.1 主要功能与构架  39-40
    4.2.2 基本功能模块  40-45
    4.2.3 数据结构  45-47
  4.3 磁盘驱动模块  47-53
    4.3.1 主要功能  47-48
    4.3.2 基本功能模块  48-51
    4.3.3 数据结构  51-53
  4.4 网卡驱动模块  53-63
    4.4.1 主要功能和所处层级  53-54
    4.4.2 基本功能模块  54-60
    4.4.3 数据结构  60-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章 功能测试和性能评估  64-69
  5.1 实验环境搭建  64
    5.1.1 硬件环境  64
    5.1.2 软件环境  64
    5.1.3 测试工具  64
  5.2 功能测试  64-65
    5.2.1 XenVbd功能测试  64-65
    5.2.2 XenNet功能测试  65
  5.3 性能测试  65-68
    5.3.1 磁盘性能测试  65-66
    5.3.2 网络性能测试  66-68
  5.4 本章小结  68-69
第六章 总结和展望  69-70
  6.1 本文的总结  69
  6.2 未来工作的展望  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
攻读学位期间发表的学术论文目录  74-75
附录  75-76
  专业术语列表  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 设计与性能分析
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