嵌入式虚拟化技术与应用 ACRN开源项目实践
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四川成都
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作者王洪波 编
出版社机械工业出版社
ISBN9787111736325
出版时间2023-11
装帧平装
开本16开
定价99元
货号1203119309
上书时间2024-11-19
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目录
推荐序一
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前言
第1章虚拟化技术概述/1
1.1虚拟化技术的发展历史/1
1.2VMM模型的分类/3
1.3虚拟化技术的分类/4
1.4云虚拟化与嵌入式虚拟化/5
1.4.1嵌入式虚拟化的背景与原因/5
1.4.2云虚拟化和嵌入式虚拟化的区别/5
1.5嵌入式虚拟化技术的挑战/6
1.6本章小结/7
第2章虚拟化技术原理/8
2.1通用虚拟化架构/8
2.1.1虚拟化的基本概念/8
2.1.2虚拟化技术的基本原理/9
2.1.3虚拟化的主要方式/18
2.1.4VMM的分类/19
2.2云虚拟化和嵌入式虚拟化对比/22
2.3嵌入式虚拟化的场景/23
2.4嵌入式虚拟化技术的特征/23
2.5本章小结/25
第3章开源虚拟化技术——KVM/26
3.1KVM的历史/26
3.2KVM的原理/27
3.2.1KVM的架构/27
3.2.2KVMAPI及示例/28
3.3KVM虚拟化实现/32
3.3.1KVM的初始化/33
3.3.2KVM虚拟机的创建/35
3.3.3CPU虚拟化/36
3.3.4内存虚拟化/43
3.3.5中断虚拟化/56
3.4设备虚拟化/61
3.4.1仿真设备/61
3.4.2半虚拟化设备/62
3.4.3直通设备/63
3.4.4KVM设备虚拟化实现/64
3.5本章小结/68
第4章嵌入式虚拟化技术——ACRN实现/69
4.1ACRN简介/69
4.1.1ACRN的由来/69
4.1.2ACRN的关键技术特点/70
4.1.3许可证和社区/71
4.2ACRN应用场景/71
4.3ACRN架构设计/73
4.3.1ACRN1.0整体架构/73
4.3.2ACRN2.0/3.0整体架构/74
4.3.3ACRN的关键组成/75
4.3.4ACRNHypervisor的架构/76
4.4CPU虚拟化与实现/77
4.4.1处理器管理/79
4.4.2vCPU生命周期/80
4.4.3vCPU调度/80
4.4.4VMX初始化/85
4.4.5CPUID虚拟化/85
4.4.6MSR虚拟化/86
4.4.7CR虚拟化/86
4.4.8IO/MMIO模拟/86
4.4.9指令模拟/87
4.4.10TSC模拟/88
4.4.11ART虚拟化/88
4.4.12XSAVE虚拟化/89
4.5内存虚拟化及实现/90
4.5.1概述/90
4.5.2Hypervisor物理内存管理/91
4.5.3Hypervisor内存虚拟化/93
4.5.4与EPT相关的VMExit/96
4.5.5服务虚拟机内存管理/96
4.5.6可信/97
4.6中断虚拟化及实现/98
4.6.1概述/98
4.6.2物理中断/100
4.6.3虚拟中断/105
4.6.4中断重映射/107
4.7I/O虚拟化及实现/110
4.7.1I/O访问捕获路径/111
4.7.2Hypervisor中的I/O模拟/112
4.7.3I/O请求/112
4.8本章小结/115
第5章嵌入式虚拟化技术——ACRN设备虚拟化/116
5.1ACRN设备模型介绍/116
5.2ACRN全虚拟化设备/119
5.2.1PS/2控制器/119
5.2.2UART串口/121
5.2.3USB设备/122
5.2.4AHCI控制器/125
5.2.5系统时钟/126
5.2.6看门狗设备/131
5.2.7Ivshmem/132
5.2.8显卡设备/134
5.3ACRN的virtio设备/135
5.3.1ACRN的virtio框架实现/135
5.3.2virtio-net/139
5.3.3virtio-blk/141
5.3.4virtio-input/143
5.3.5virtio-console/144
5.3.6virtio-i2c/146
5.3.7virtio-gpio/148
5.3.8virtio-rnd/150
5.3.9virtio-gpu/151
5.4本章小结/152
第6章嵌入式虚拟化技术——ACRN安装使用/153
6.1系统环境硬件配置/153
6.1.1开发环境搭建/153
6.1.2目标机硬件配置要求/154
6.2ACRN支持三种模式的场景/154
6.2.1共享模式的场景/155
6.2.2分区模式的场景/156
6.2.3混合模式的场景/156
6.3安装部署流程/157
6.4安装部署入门指南/159
6.4.1选择硬件和场景/160
6.4.2准备开发机环境/160
6.4.3准备目标机并生成目标平台配置文件/162
6.4.4编译ACRN/169
6.4.5在目标机上安装ACRN/170
6.4.6启动ACRN和服务虚拟机/171
6.4.7启动用户虚拟机/171
6.5本章小结/172
第7章嵌入式虚拟化技术————实时性能优化/173
7.1整体架构设计/173
7.1.1实时性的分类/175
7.1.2实时性的优化准则/175
……
内容摘要
伴随着物联网设备的指数级增长，在需要高算力的场景，例如软件定义汽车驾驶舱、工业领域的工作负载整合，开源虚拟化技术在嵌入式系统上受到了越来越多的关注和应用。本书首先介绍虚拟化技术的基本原理，包括CPU虚拟化、内存虚拟化、中断虚拟化和设备虚拟化，对比KVM在云服务器上参考实现，重点介绍了开源嵌入式虚拟机ACRN的架构设计、原理和实现。还特别总结了虚拟化系统的实时性能调优方法和功能安全认证实践，以及嵌入式虚拟化技术的典型应用场景案例分析。本书作为嵌入式虚拟化技术入门参考书，通过对ACRN开源软件的介绍，帮助读者从代码开始了解、学习、开发虚拟机软件，掌握嵌入式虚拟化技术并应用于工程实践。
主编推荐
1.英特尔开源软件技术中心虚拟化项目组专家力作，本书围绕嵌入式虚拟化技术的核心内容，详细解读Linux基金会开源嵌入式虚拟机ACRN技术的架构、原理和应用实现。本书还特别披露和总结了虚拟化系统的实时性能调优方法和功能安全认证实践。读者可以从第一行代码实现一个x86平台上的“小身材、大能耐”的嵌入式虚拟机。ACRN开源项目的地址：https://projectacrn.org/。2.读者通过该书学习，在需要高算力的嵌入式应用场景中，基于x86平台和ACRN虚拟化技术可以实现工业领域的工作负载整合或软件定义汽车智能驾驶舱等应用产品。3.本书适合从事嵌入式虚拟化领域开发的技术人员，或者任何想了解如何在嵌入式系统上实现虚拟机管理程序的专业人员。
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