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  • virtualization

    多数的系统都是基于一个privileged OS + 多个unprivilege App。

    ARM的virtualization是指,一个system中运行多个OS,

      体现在硬件上的区别是:多了virtual machines切换之间的硬件实现和加速

      体现在软件上的区别是:需要一个hypervisor software

    hypervisor的两种方式:

      1) bare-metal hypervisor,每个Virtual Machine(VM)包含一个Guest Os,应用的较多的Open Source Hypervisors,是Xen

      2) hosted-hypervisor,首先有一个host OS,然后生长出很多Guest Os,应用较多的Open Source Hypervisor,是KVM

      

      Type1与Type2相比,Type1有更好的性能,Type2有更好的兼容性

                         

    为了实现virtualization,硬件需要加入的实现:

      1) 一个特定的exception level (EL2),来专门执行hypervisor code

      2) 支持所有的虚拟 exception和interrupt  路由

      3) two-stage MMU,stage2为hypervisor使用,来隔绝不同的guest os

      4) 一个特定的exception指令,Hypervisor Call (HVC)

    virtualization只是支持non_secure mode,不支持secure-world的virtualization

    armv8-a,即支持AArch32的EL2,也支持AArch64的EL2;当应用在AArch64中时,架构中会有几个特定的EL2寄存器;

      Exception return state register,SPSR_EL2,ELR_EL2

      Stack pointer,SP_EL2,

    Hyperviosr相关的software:

      1) Memory managerment,hypervisor需要实现对自己和guest os的地址映射,并且EL2拥有自己的vector table,

          VBAR_EL2寄存器。

        

      2) Device emulation,由于硬件实现并不是与guest os个数相同的,所以,在应用资源中都需要做arbitration。

          此时的arbitration,是由hypervisor来实现的。

      3) Device assignment,device emulation是需要的,但是代价很昂贵,可以通过Device assignment,直接将

          device的virtual machine通道赋值给相应的guest os,这样guest可以自己控制自己的device,而不需要

          通过hypervisor arbitration。

      4) context switch,当hypervisor调度另一个guest os在当前os时,需要进行context switch,保存当前guest os的

          数据到memory,同时加载另一个guest的context进来。当时相应device的virtual machine需要停下来,

          不在占用系统的资源。

        包括:general-register,virtual interrupt,

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