基于微内核架构的嵌入式系统虚拟化技术*

　　除此之外，构建虚拟机还需要完善内存页表的访问，中断的处理以及文件系统。这些则需要通过内核态的虚拟机描述部分与用户态的虚拟机管理器协同完成。同时还需要利用用户态虚拟机管理器建立一系列的管理和调试接口。

　　虚拟化技术在嵌入式系统中的应用

　　基于微内核的虚拟机环境具有高可靠性，高灵活性以及实时性支持等特点，而随着虚拟化技术的不断发展，以及新体系架构的引入，嵌入式系统虚拟化的性能障碍也正被逐渐克服，使之可以在嵌入式系统中有着以下广泛的应用前景：

　　·随着智能手机，移动互联网终端(MID)等一系列概念的推出与发展，嵌入式系统正逐渐超越个人计算机成为主流的个人信息交互终端，随之而来的则是对嵌入式系统的信息安全性能所提出的挑战。通过虚拟化，我们可以支持多个相互隔离的操作系统在嵌入式平台上的同时运行，把如电子商务等安全性要求较高的应用封装在一个高度隔离的客户操作系统当中，并开放另一个操作系统做为普通应用程序的运行环境，实现高度安全可靠的运行模式。

　　·通过使用基于微内核架构的虚拟机，我们可以把嵌入式系统的硬件资源转化为各个不同的实时系统服务向上以虚拟设备的方式提供给虚拟机上运行的客户操作系统。借由这种方式，可以同时支持丰富的非实时和实时应用程序的同时运行并为非实时的应用程序与实时的系统功能之间提供一个良好而透明的交互接口。

　　图3 基于虚拟化的信息安全模型

　　·通过使用虚拟机，我们可以在嵌入式平台上得到一个兼容性较高的软件运行环境，最大程度地使嵌入式系统在硬件上的特异性通过软件虚拟的方式变得透明化，进一步使不同的嵌入式系统平台之间以及嵌入式平台和个人计算机之间能够实现软件运行的兼容。并且通过虚拟化，我们还能实现诸如不同平台之间的程序迁移，分布式运行，故障恢复等复杂的功能。

　　·通过引入网络互联和远程访问机制，把各种远程的计算资源和设备资源借助虚拟化、本地化，实现操作系统对于远程资源的透明访问，大幅扩展嵌入式系统的系统功能，使未来的嵌入式系统做为信息终端更加适应云到端——数据中心到信息终端的发展模式。

　　结语

　　本文总结了虚拟化技术近期的发展和所取得的成果，分析了当前主流的虚拟机架构。笔者认为基于主机系统和虚拟机监视器的全虚拟化架构过于依赖宿主系统的系统服务，导致基础代码的大量增加，大大降低了系统的可靠性，并且很大程度上受限于主机系统的系统架构。另一方面，基于虚拟管理层的半虚拟化架构则缺乏稳健的系统构成，仅对虚拟机提供了大粒度的抽象，无法构建短小而精悍的系统。在此基础上，我们提出一种新的虚拟机环境，将两者的优点有机的结合起来，整个虚拟机环境将被分成两部分：为环境提供可靠性，安全性以及隔离度的虚拟机抽象;和提供资源管理和功能实现的用户态虚拟机管理程序。而这样的架构不仅具有高可靠性和灵活性，而且由于其占用资源少并能提供实时性支持等特点在嵌入式系统领域拥有广泛的应用前景。