非根進(jìn)程：一種基于硬件輔助虛擬化的進(jìn)程抽象層.pdf

1、隨著云計算技術(shù)的快速發(fā)展，服務(wù)器端應(yīng)用在性能需求上的挑戰(zhàn)越來越大。而傳統(tǒng)操作系統(tǒng)架構(gòu)中太過通用的硬件抽象，也使得這種挑戰(zhàn)變得更加艱巨。于此同時，服務(wù)器環(huán)境中虛擬化場景的大量部署，使得客戶機操作系統(tǒng)和和底層的硬件抽象層產(chǎn)生了大量功能上的冗余。這種冗余的存在，使得服務(wù)器應(yīng)用在性能上的損耗進(jìn)一步加劇。為了解決這些問題，近年來學(xué)術(shù)界一直在從輕量化操作系統(tǒng)層的設(shè)計這一方向上進(jìn)行努力。在諸多的工作中，“Exokernel和LibOS”成為了這一設(shè)計

2、思潮的主流方案。
　　Exokernel要求操作系統(tǒng)做細(xì)粒度的管理，將更多硬件特性暴露給進(jìn)程。本文在對Intel的VT-x硬件輔助虛擬化技術(shù)所提供的抽象和隔離進(jìn)行研究后，借助Exokernel的指導(dǎo)思想，提出了利用VT-x的隔離特性實現(xiàn)一個操作系統(tǒng)的思想。為了驗證這一思想，本文在Linux內(nèi)核的基礎(chǔ)上設(shè)計并實現(xiàn)了一個新的進(jìn)程抽象層。在該抽象層下，普通的應(yīng)用程序在執(zhí)行時可以接觸到傳統(tǒng)進(jìn)程所無法接觸的硬件特性。
　　這種在新的抽

3、象層上運行的進(jìn)程，在文中被稱為“非根進(jìn)程”。非根進(jìn)程可以直接使用Intel的特權(quán)級段式和頁式的內(nèi)存管理特性;對非根進(jìn)程的錯誤投遞，也可以直接通過硬件的中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)。另外，因為本文內(nèi)容采用了引導(dǎo)和程序內(nèi)容相解耦的設(shè)計思路，傳統(tǒng)的可執(zhí)行文件可以直接以非根進(jìn)程運行。
　　為了實現(xiàn)這一系統(tǒng)，本文工作如下:
　　1.對當(dāng)前主流OS架構(gòu)和虛擬化技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　2.深入分析了Intel的VT-x技術(shù)和其他用該技術(shù)實現(xiàn)的進(jìn)程