RT-Hypervisor：一个用于实时嵌入式系统的虚拟机监视器的设计与实现

论文摘要

在很多嵌入式系统应用系统中,都需要把一个实时系统和一个非实时系统安装在同一个嵌入式设备上,让它们一起工作,发挥各自的优势。这篇论文讲述了RT-Hypervisot这个实时虚拟机监控程序的设计和实现,利用它可以在一个硬件设备上同时运行多个实时或是非实时操作系统。RT-Hypervisor是一个高效的实时虚拟化软件平台,它主要由操作系统域、CPU调度、操作系统域间通讯和虚拟中断控制器等主要模块组成。通过一些简单地移植操作,大部分嵌入式操作系统都可以高效地运行在RT-Hypervisot上。在台式机和服务器领域,虚拟机监视器即Hypervisor有很多的应用,最著名的应该是开源社区的Xen。但是Xen很复杂,要把它搬到嵌入式实时系统还是有很多挑战的,在嵌入式实时系统上做基于Hypervisor的虚拟化解决方案,据我所知还是没有人做过的事情。这也是这篇论文的创新之处和亮点。同这个RT-Hypervisor最接近的项目应该是FRTOS2,这是一个双内核的实时操作系统,他通过模拟中断控制器,使uClinux作为优先级最低的一个任务运行在FRTOS上的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 0.1 实时系统的基本概念
• 0.2 嵌入式系统的基本概念
• 0.3 嵌入式实时操作系统的概念
• 0.4 嵌入式虚拟机监控程序的概念与应用
• 0.5 相关工作
• 0.6 文章结构
• 第一章 RT-Hypervisor的体系结构概述
• 系统简介
• 第二章 操作系统域
• 2.1 操作系统域的概念
• 2.2 操作系统域的地址空间
• 2.3 操作系统域的上下文
• 2.4 操作系统域的状态转换
• 第三章 操作系统域的调度及控制
• 3.1 操作系统域的调度
• 3.1.1 基于优先级的调度
• 3.1.2 时间片轮转的调度
• 3.1.3 启用和禁用剥夺
• 3.2 对操作系统域的控制
• 第四章 操作系统域间通信
• 4.1 虚拟中断控制器
• 4.2 共享数据结构
• 4.3 互斥
• 4.3.1 禁用中断
• 4.3.2 禁用剥夺
• 4.4 互斥量
• 4.4.1 使用互斥量进行互斥
• 4.4.2 使用互斥量进行同步
• 4.4.3 优先级反转
• 4.4.4 递归获取互斥量
• 4.4.5 超时
• 4.4.6 等待队列
• 4.5 邮箱
• 第五章 RT-Hypervisor的其它部分及系统移植
• 5.1 抽象文件系统（abstract file system）
• 5.2 硬件抽象层
• 5.3 编译时期配置
• 5.4 操作系统的移植
• 结束语
• 参考文献
• 致谢