从云计算到物联网：虚拟化技能的演变与嵌入式系统的融合 ...

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　嵌入式虚拟化技能的特征　/ 23
2.5　本章小结　/ 25
第3章　开源虚拟化技能—KVM　/ 26
3.1　KVM的历史　/ 26
3.2　KVM的原理　/ 27
3.2.1　KVM的架构　/ 27
3.2.2　KVM API及示例　/ 28
3.3　KVM虚拟化实现　/ 32
3.3.1　KVM的初始化　/ 33
3.3.2　KVM虚拟机的创建　/ 35
3.3.3　CPU虚拟化　/ 36
3.3.4　内存虚拟化　/ 43
3.3.5　制止虚拟化　/ 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
3.4.4　KVM设备虚拟化实现　/ 64
3.5　本章小结　/ 68
第4章　嵌入式虚拟化技能—
ACRN实现　/ 69
4.1　ACRN简介　/ 69
4.1.1　ACRN的由来　/ 69
4.1.2　ACRN的关键技能特点　/ 70
4.1.3　许可证和社区　/ 71
4.2　ACRN应用场景　/ 71
4.3　ACRN架构操持　/ 73
4.3.1　ACRN 1.0团体架构　/ 73
4.3.2　ACRN 2.0/3.0 团体架构　/ 74
4.3.3　ACRN的关键组成　/ 75
4.3.4　ACRN Hypervisor的架构　/ 76
4.4　CPU虚拟化与实现　/ 77
4.4.1　处理器管理　/ 79
4.4.2　vCPU 生命周期　/ 80
4.4.3　vCPU调度　/ 80
4.4.4　VMX 初始化　/ 85
4.4.5　CPUID 虚拟化　/ 85
4.4.6　MSR虚拟化　/ 86
4.4.7　CR虚拟化　/ 86
4.4.8　IO/MMIO模仿　/ 86
4.4.9　指令模仿　/ 87
4.4.10　TSC 模仿　/ 88
4.4.11　ART虚拟化　/ 88
4.4.12　XSAVE虚拟化　/ 89
4.5　内存虚拟化及实现　/ 90
4.5.1　概述　/ 90
4.5.2　Hypervisor物理内存管理　/ 91
4.5.3　Hypervisor内存虚拟化　/ 93
4.5.4　与EPT相干的VM Exit　/ 96
4.5.5　服务虚拟机内存管理　/ 96
4.5.6　可信　/ 97
4.6　制止虚拟化及实现　/ 98
4.6.1　概述　/ 98
4.6.2　物理制止　/ 100
4.6.3　虚拟制止　/ 105
4.6.4　制止重映射　/ 107
4.7　I/O虚拟化及实现　/ 110
4.7.1　I/O访问捕捉路径　/ 111
4.7.2　Hypervisor中的I/O模仿　/ 112
4.7.3　I/O请求　/ 112
4.8　本章小结　/ 115
第5章　嵌入式虚拟化技能—
ACRN设备虚拟化　/ 116
5.1　ACRN设备模型先容　/ 116
5.2　ACRN全虚拟化设备　/ 119
5.2.1　PS/2控制器　/ 119
5.2.2　UART串口　/ 121
5.2.3　USB设备　/ 122
5.2.4　AHCI控制器　/ 125
5.2.5　系统时钟　/ 126
5.2.6　看门狗设备　/ 131
5.2.7　Ivshmem　/ 132
5.2.8　显卡设备　/ 134
5.3　ACRN的virtio设备　/ 135
5.3.1　ACRN的virtio框架实现　/ 135
5.3.2　virtio-net　/ 139
5.3.3　virtio-blk　/ 141
5.3.4　virtio-input　/ 143
5.3.5　virtio-console　/ 144
5.3.6　virtio-i2c　/ 146
5.3.7　virtio-gpio　/ 148
5.3.8　virtio-rnd　/ 150
5.3.9　virtio-gpu　/ 151
5.4　本章小结　/ 152
第6章　嵌入式虚拟化技能—
ACRN安装利用　/ 153
6.1　系统环境硬件设置　/ 153
6.1.1　开发环境搭建　/ 153
6.1.2　目的机硬件设置要求　/ 154
6.2　ACRN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　混淆模式的场景　/ 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　准备目的机并生成目的
平台设置文件　/ 162
6.4.4　编译ACRN　/ 169
6.4.5　在目的机上安装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　嵌入式虚拟化技能——实时
性能优化　/ 173
7.1　团体架构操持　/ 173
7.1.1　实时性的分类　/ 175
7.1.2　实时性的优化准则　/ 175
7.2　ACRN虚拟机优化　/ 177
7.3　CPU优化　/ 179
7.4　制止优化　/ 180
7.5　内存优化　/ 181
7.5.1　缓存分配技能　/ 182
7.5.2　软件SRAM　/ 185
7.6　I/O虚拟化　/ 186
7.6.1　GPU直通　/ 187
7.6.2　其他设备虚拟化　/ 188
7.7　客户机优化—实时操作系统　/ 188
7.8　工具辅助优化　/ 189
7.8.1　ACRNTrace先容　/ 189
7.8.2　vmexit下令　/ 191
7.8.3　PMU的数据分析　/ 192
7.8.4　RTOS的实时性基准测试工具　/ 192
7.8.5　Intel TCC的先容　/ 194
7.9　虚拟机间通信　/ 197
7.10　本章小结　/ 198
第8章　嵌入式实时操作系统　/ 199
8.1　RTOS先容　/ 199
8.1.1　常见的RTOS　/ 199
8.1.2　从GPOS到RTOS的转换　/ 200
8.1.3　RTOS运行在虚拟机上的
留意事项　/ 200
8.2　Xenomai　/ 201
8.2.1　Xenomai的起源　/ 201
8.2.2　Xenomai的特性　/ 202
8.2.3　Xenomai 3.1系统架构　/ 204
8.3　PREEMPT_RT Linux　/ 205
8.3.1　PREEMPT_RT Linux的起源　/ 206
8.3.2　PREEMPT_RT Linux的发展　/ 206
8.3.3　PREEMPT_RT的特性　/ 207
8.4　Zephyr　/ 213
8.4.1　Zephyr的起源　/ 213
8.4.2　Zephyr的特点　/ 213
8.4.3　Zephyr的系统架构　/ 214
8.4.4　Zephyr的实现　/ 219
8.5　本章小结　/ 224
第9章　嵌入式虚拟化技能赋能功能安全　/ 226
9.1　功能安全背景　/ 226
9.2　功能安全概述　/ 227
9.2.1　风险概念　/ 229
9.2.2　功能安全标准的基本
术语与定义　/ 230
9.2.3　风险和安全完整性　/ 232
9.2.4　系统功能安全　/ 234
9.2.5　软件功能安全　/ 236
9.3　范例软件安全操持　/ 236
9.4　混淆关键性系统　/ 239
9.4.1　混淆关键性系统范例应用场景　/ 239
9.4.2　QNX Hypervisor　/ 241
9.5　ACRN赋能混淆关键性系统　/ 243
9.5.1　安全目的　/ 245
9.5.2　系统级安全步伐　/ 246
9.5.3　独立性相干安全步伐　/ 247
9.5.4　安全分析　/ 248
9.5.5　系统化开发流程　/ 249
9.5.6　安全状态操持　/ 253
9.5.7　安全架构操持　/ 254
9.5.8　安全需求概述　/ 256
9.5.9　利用限制　/ 261
9.6　嵌入式虚拟化技能的功能
安全价值　/ 265
9.7　本章小结　/ 265
第10章　应用案例—智能数控
系统和数字孪生　/ 266
10.1　行业概述　/ 266
10.2　行业挑衅与需求　/ 266
10.3　解决方案　/ 267
10.4　具体实现　/ 268
10.4.1　架构操持　/ 268
10.4.2　虚拟机与云端应用的
协同机制　/ 270
10.4.3　编译及安装　/ 271
10.5　方案上风　/ 272
10.6　本章小结　/ 273
第11章　应用案例—基于机器视觉和机器
控制的工作负载整合　/ 274
11.1　行业概述　/ 274
11.1.1　迈向工业4.0　/ 274
11.1.2　物联网中的工作负载整合　/ 275
11.1.3　当代工业物联网模型　/ 275
11.2　行业挑衅与需求　/ 276
11.2.1　工业自动化必要数字化转型　/ 276
11.2.2　软件定义的基础办法帮助
工业数字化转型　/ 277
11.2.3　将软件定义的基础办法应用于
工业自动化　/ 277
11.2.4　在工业范畴进行工作负载整合
的需求　/ 279
11.2.5　工业控制范畴的工作负载
整合案例—机器视觉和
机器控制　/ 280
11.3　解决方案　/ 281
11.3.1　负载整合技能方案—虚拟化
和容器化　/ 281
11.3.2　通过虚拟化技能实现工作
负载整合　/ 282
11.4　具体实现　/ 284
11.4.1　机器视觉—运行在人机交互
虚拟机里　/ 284
11.4.2　机器控制—运行在实时
虚拟机里　/ 285
11.4.3　服务虚拟机—为整机系统
提供后台服务　/ 285
11.4.4　嵌入式虚拟机管理程序—
ACRN Hypervisor　/ 286
11.4.5　硬件资源和I/O设备的分配　/ 286
11.4.6　虚拟机间通信　/ 287
11.4.7　物理硬件平台—基于x86的
工控机　/ 287
11.4.8　性能调优　/ 287
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