嵌入式虚拟化技术与应用：ACRN开源项目实践
作者: 王洪波 主编23.44万字96人 正在读
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目录 (248章)
倒序
正文
001 虚拟化技术概述002 .1 虚拟化技术的发展历史003 .2 VMM模型的分类004 .3 虚拟化技术的分类005 .4.1 嵌入式虚拟化的背景与原因006 .4.2 云虚拟化和嵌入式虚拟化的区别007 .5 嵌入式虚拟化技术的挑战008 .6 本章小结009 虚拟化技术原理010 .1.1 虚拟化的基本概念011 .1.2 虚拟化技术的基本原理(1)012 .1.2 虚拟化技术的基本原理(2)013 .1.2 虚拟化技术的基本原理(3)014 .1.2 虚拟化技术的基本原理(4)015 .1.3 虚拟化的主要方式016 .1.4 VMM的分类017 .2 云虚拟化和嵌入式虚拟化对比018 .3 嵌入式虚拟化的场景019 .4 嵌入式虚拟化技术的特征020 .5 本章小结021 开源虚拟化技术——KVM022 .1 KVM的历史023 .2.1 KVM的架构024 .2.2 KVM API及示例025 .3 KVM虚拟化实现026 .3.1 KVM的初始化027 .3.2 KVM虚拟机的创建028 .3.3 CPU虚拟化029 .3.4 内存虚拟化(1)030 .3.4 内存虚拟化(2)031 .3.4 内存虚拟化(3)032 .3.4 内存虚拟化(4)033 .3.5 中断虚拟化034 .4 设备虚拟化035 .4.1 仿真设备036 .4.2 半虚拟化设备037 .4.3 直通设备038 .4.4 KVM设备虚拟化实现039 .5 本章小结040 嵌入式虚拟化技术——ACRN实现041 .1.1 ACRN的由来042 .1.2 ACRN的关键技术特点043 .1.3 许可证和社区044 .2 ACRN应用场景045 .3 ACRN架构设计046 .3.1 ACRN 1.0整体架构047 .3.2 ACRN 2.0/3.0整体架构048 .3.3 ACRN的关键组成049 .3.4 ACRN Hypervisor的架构050 .4 CPU虚拟化与实现051 .4.1 处理器管理052 .4.2 vCPU生命周期053 .4.3 vCPU调度054 .4.4 VMX初始化055 .4.5 CPUID虚拟化056 .4.6 MSR虚拟化057 .4.7 CR虚拟化058 .4.8 IO/MMIO模拟059 .4.9 指令模拟060 .4.10 TSC模拟061 .4.11 ART虚拟化062 .4.12 XSAVE虚拟化063 .5.1 概述064 .5.2 Hypervisor物理内存管理065 .5.3 Hypervisor内存虚拟化066 .5.4 与EPT相关的VM Exit067 .5.5 服务虚拟机内存管理068 .5.6 可信069 .6.1 概述070 .6.2 物理中断071 .6.3 虚拟中断072 .6.4 中断重映射073 .7 I/O虚拟化及实现074 .7.1 I/O访问捕获路径075 .7.2 Hypervisor中的I/O模拟076 .7.3 I/O请求077 .8 本章小结078 嵌入式虚拟化技术——ACRN设备虚拟化079 .1 ACRN设备模型介绍080 .2 ACRN全虚拟化设备081 .2.1 PS/2控制器082 .2.2 UART串口083 .2.3 USB设备084 .2.4 AHCI控制器085 .2.5 系统时钟086 .2.6 看门狗设备087 .2.7 Ivshmem088 .2.8 显卡设备089 .3 ACRN的virtio设备090 .3.1 ACRN的virtio框架实现091 .3.2 virtio-net092 .3.3 virtio-blk093 .3.4 virtio-input094 .3.5 virtio-console095 .3.6 virtio-i2c096 .3.7 virtio-gpio097 .3.8 virtio-rnd098 .3.9 virtio-gpu099 .4 本章小结100 嵌入式虚拟化技术——ACRN安装使用101 .1 系统环境硬件配置102 .1.1 开发环境搭建103 .1.2 目标机硬件配置要求104 .2 ACRN支持三种模式的场景105 .2.1 共享模式的场景106 .2.2 分区模式的场景107 .2.3 混合模式的场景108 .3 安装部署流程109 .4 安装部署入门指南110 .4.1 选择硬件和场景111 .4.2 准备开发机环境112 .4.3 准备目标机并生成目标平台配置文件113 .4.4 编译ACRN114 .4.5 在目标机上安装ACRN115 .4.6 启动ACRN和服务虚拟机116 .4.7 启动用户虚拟机117 .5 本章小结118 嵌入式虚拟化技术——实时性能优化119 .1 整体架构设计120 .1.1 实时性的分类121 .1.2 实时性的优化准则122 .2 ACRN虚拟机优化123 .3 CPU优化124 .4 中断优化125 .5 内存优化126 .5.1 缓存分配技术127 .5.2 软件SRAM128 .6 I/O虚拟化129 .6.1 GPU直通130 .6.2 其他设备虚拟化131 .7 客户机优化——实时操作系统132 .8 工具辅助优化133 .8.1 ACRNTrace介绍134 .8.2 vmexit命令135 .8.3 PMU的数据分析136 .8.4 RTOS的实时性基准测试工具137 .8.5 Intel TCC的介绍138 .9 虚拟机间通信139 .10本章小结140 嵌入式实时操作系统141 .1 RTOS介绍142 .1.1 常见的RTOS143 .1.2 从GPOS到RTOS的转换144 .1.3 RTOS运行在虚拟机上的注意事项145 .2 Xenomai146 .2.1 Xenomai的起源147 .2.2 Xenomai的特性148 .2.3 Xenomai 3.1系统架构149 .3 PREEMPT_RT Linux150 .3.1 PREEMPT_RT Linux的起源151 .3.2 PREEMPT_RT Linux的发展152 .3.3 PREEMPT_RT的特性(1)153 .3.3 PREEMPT_RT的特性(2)154 .4.1 Zephyr的起源155 .4.2 Zephyr的特点156 .4.3 Zephyr的系统架构157 .4.4 Zephyr的实现(1)158 .4.4 Zephyr的实现(2)159 .4.4 Zephyr的实现(3)160 .5 本章小结161 嵌入式虚拟化技术赋能功能安全162 .1 功能安全背景163 .2 功能安全概述164 .2.1 风险概念165 .2.2 功能安全标准的基本术语与定义166 .2.3 风险和安全完整性167 .2.4 系统功能安全168 .2.5 软件功能安全169 .3 典型软件安全设计170 .4 混合关键性系统171 .4.1 混合关键性系统典型应用场景172 .4.2 QNX Hypervisor173 .5 ACRN赋能混合关键性系统174 .5.1 安全目标175 .5.2 系统级安全措施176 .5.3 独立性相关安全措施177 .5.4 安全分析178 .5.5 系统化开发流程179 .5.6 安全状态设计180 .5.7 安全架构设计181 .5.8 安全需求概述182 .5.9 使用限制183 .6 嵌入式虚拟化技术的功能安全价值184 .7 本章小结185 应用案例——智能数控系统和数字孪生186 .1 行业概述187 .2 行业挑战与需求188 .3 解决方案189 .4.1 架构设计190 .4.2 虚拟机与云端应用的协同机制191 .4.3 编译及安装192 .5 方案优势193 .6 本章小结194 应用案例——基于机器视觉和机器控制的工作负载整合195 .1.1 迈向工业4.0196 .1.2 物联网中的工作负载整合197 .1.3 现代工业物联网模型198 .2.1 工业自动化需要数字化转型199 .2.2 软件定义的基础设施帮助工业数字化转型200 .2.3 将软件定义的基础设施应用于工业自动化201 .2.4 在工业领域进行工作负载整合的需求202 .2.5 工业控制领域的工作负载整合案例——机器视觉和机器控制203 .3.1 负载整合技术方案——虚拟化和容器化204 .3.2 通过虚拟化技术实现工作负载整合205 .4 具体实现206 .4.1 机器视觉——运行在人机交互虚拟机里207 .4.2 机器控制——运行在实时虚拟机里208 .4.3 服务虚拟机——为整机系统提供后台服务209 .4.4 嵌入式虚拟机管理程序——ACRN Hypervisor210 .4.5 硬件资源和I/O设备的分配211 .4.6 虚拟机间通信212 .4.7 物理硬件平台——基于x86的工控机213 .4.8 性能调优214 .4.9 安装步骤示例215 .5 方案优势216 .6 本章小结217 应用案例——自主移动机器人218 .1 行业概述219 .2 行业挑战与需求220 .3 解决方案221 .4 具体实现222 .5 安装步骤示例223 .6 方案优势224 .7 本章小结225 应用案例——软件定义汽车驾驶舱226 .1 行业概述227 .1.1 多个独立ECU的实现228 .1.2 软件定义驾驶舱229 .2 行业挑战与需求230 .3 解决方案231 .4 具体实现232 .4.1 基于x86架构的SoC233 .4.2 ACRN Hypervisor234 .4.3 仪表盘系统——服务虚拟机235 .4.4 中控娱乐系统——用户虚拟机236 .4.5 Intel GVT-g图形显卡共享237 .5 编译及安装238 .6 方案优势239 .7 软件定义驾驶舱的未来展望240 .8 本章小结241 附录A Xenomai及其应用程序的编译和安装242 附录B PREEMPT_RT Linux的编译和安装243 附录C Zephyr的编译和安装244 附录D 在ACRN上安装运行两个虚拟机245 附录E ROS 2安装与使用示例246 技术术语表247 参考文献248 推荐阅读
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