采用微內核架構的嵌入式系統虛擬化技術(shù)

　　虛擬化技術(shù)在嵌入式系統中的應用

　　基于微內核的虛擬機環(huán)境具有高可靠性，高靈活性以及實(shí)時(shí)性支持等特點(diǎn)，而隨著(zhù)虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，以及新體系架構的引入，嵌入式系統虛擬化的性能障礙也正被逐漸克服，使之可以在嵌入式系統中有著(zhù)以下廣泛的應用前景：

　　?隨著(zhù)智能手機，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端(MID)等一系列概念的推出與發(fā)展，嵌入式系統正逐漸超越個(gè)人計算機成為主流的個(gè)人信息交互終端，隨之而來(lái)的則是對嵌入式系統的信息安全性能所提出的挑戰。通過(guò)虛擬化，我們可以支持多個(gè)相互隔離的操作系統在嵌入式平臺上的同時(shí)運行，把如電子商務(wù)等安全性要求較高的應用封裝在一個(gè)高度隔離的客戶(hù)操作系統當中，并開(kāi)放另一個(gè)操作系統做為普通應用程序的運行環(huán)境，實(shí)現高度安全可靠的運行模式。

　　?通過(guò)使用基于微內核架構的虛擬機，我們可以把嵌入式系統的硬件資源轉化為各個(gè)不同的實(shí)時(shí)系統服務(wù)向上以虛擬設備的方式提供給虛擬機上運行的客戶(hù)操作系統。借由這種方式，可以同時(shí)支持豐富的非實(shí)時(shí)和實(shí)時(shí)應用程序的同時(shí)運行并為非實(shí)時(shí)的應用程序與實(shí)時(shí)的系統功能之間提供一個(gè)良好而透明的交互接口。

　　圖3 基于虛擬化的信息安全模型

　　?通過(guò)使用虛擬機，我們可以在嵌入式平臺上得到一個(gè)兼容性較高的軟件運行環(huán)境，最大程度地使嵌入式系統在硬件上的特異性通過(guò)軟件虛擬的方式變得透明化，進(jìn)一步使不同的嵌入式系統平臺之間以及嵌入式平臺和個(gè)人計算機之間能夠實(shí)現軟件運行的兼容。并且通過(guò)虛擬化，我們還能實(shí)現諸如不同平臺之間的程序遷移，分布式運行，故障恢復等復雜的功能。

　　?通過(guò)引入網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)和遠程訪(fǎng)問(wèn)機制，把各種遠程的計算資源和設備資源借助虛擬化、本地化，實(shí)現操作系統對于遠程資源的透明訪(fǎng)問(wèn)，大幅擴展嵌入式系統的系統功能，使未來(lái)的嵌入式系統做為信息終端更加適應云到端――數據中心到信息終端的發(fā)展模式。

　　結語(yǔ)

　　本文總結了虛擬化技術(shù)近期的發(fā)展和所取得的成果，分析了當前主流的虛擬機架構。筆者認為基于主機系統和虛擬機監視器的全虛擬化架構過(guò)于依賴(lài)宿主系統的系統服務(wù)，導致基礎代碼的大量增加，大大降低了系統的可靠性，并且很大程度上受限于主機系統的系統架構。另一方面，基于虛擬管理層的半虛擬化架構則缺乏穩健的系統構成，僅對虛擬機提供了大粒度的抽象，無(wú)法構建短小而精悍的系統。在此基礎上，我們提出一種新的虛擬機環(huán)境，將兩者的優(yōu)點(diǎn)有機的結合起來(lái)，整個(gè)虛擬機環(huán)境將被分成兩部分：為環(huán)境提供可靠性，安全性以及隔離度的虛擬機抽象;和提供資源管理和功能實(shí)現的用戶(hù)態(tài)虛擬機管理程序。而這樣的架構不僅具有高可靠性和靈活性，而且由于其占用資源少并能提供實(shí)時(shí)性支持等特點(diǎn)在嵌入式系統領(lǐng)域擁有廣泛的應用前景。