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长久以来,企业界一直在信息化建设和资金投入间艰难的寻找平衡点。近几年来,随着x86体系结构计算机性能的飞速提升,软件人员开始将过去应用在大中型计算机上的虚拟化技术带到x86架构上。在目前虚拟化浪潮席卷了整个IT业界的大背景下,兼之嵌入式芯片的计算能力不断提高,嵌入式领域同样地面对投入产出比最大化的问题。本论文的目的就是设计实现一个虚拟化的硬件抽象层,让实时嵌入式操作系统uCOS-Ⅱ能够稳定地运行在目前最热门的采用准虚拟化技术的虚拟机监视器Xen上。
本文简单的介绍了虚拟化技术的基本概念,并对uCOS-Ⅱ的系统组成进行了研究分析,指出了构建uCOS-Ⅱ硬件抽象层的关键。与全虚拟化技术不同,虚拟机监视器Xen使用的准虚拟化技术提供给用户的是不完全等同于硬件结构的编程界面。虚拟OS作为运行域,它的整个生命周期和操控比之真实的机器有所不同。首先它对硬件配置的获取就不能靠通常的与BIOS进行数据交换来获得,取而代之的是硬件配置文件;当域进入运行态后,客户OS域与虚拟机监视器的互操作显得至关重要,所以论文着重讨论了虚拟机监视器Xen和其上客户OS间的通信机制和用于交换数据的相关重要数据结构;同时对用于取代CPU中断机制的轻量级事件机制进行了详细介绍并举出了设计实例,应该指出的是这之前的内容对其他打算运行在Xen之上的OS同样是适用的;在虚拟化uCOS-Ⅱ的过程中,uCOS-Ⅱ的调度机制无疑是重中之重,利用硬件抽象层,将二者很好地融合。最后给出了一个虚拟uCOS-Ⅱ的运行实例。论文按照将一个客户OS运行起来的操作步骤组织全文,在这个过程中,对涉及到的硬件抽象层建立技术、客户OS相关机制虚拟化逐步展开讨论。