Xen 的整體架構和整體設計

1、一、 Xen 的整體架構和整體設計      1.Xen的整體架構如圖：         （Domain 0)               Domain 1              

2、60;                                          圖1   Xen 架構     

3、;  從圖中可以看到，VMM介于硬件和虛擬機之間，截獲虛擬機的特權指令并代替它們執(zhí)行。VMM同時提供Domain間的共享內(nèi)存和事件通道。 有一個特殊的虛擬機VM0（又稱Domain0）運行著Linux，其主要作用是完成VM的創(chuàng)建、管理、配置等工作，并完成設備驅動。其他VM訪問設備時，Xen獲得該請求，然后將其轉交給Domain0；當Domain0 完成請求的操作后，Xen再將結果返回給VM。這種做法的好處是Xen可以利用Linux中已有的驅動，不用在重新開發(fā)驅動了。2. Xen的泛虛擬化設計：     Xen采用的泛虛擬化技術需要對Guest

4、OS進行相應修改。 IA-32平臺上Xen的泛虛擬化技術如下：   1）Guest OS使用特權指令的地方要修改為調(diào)用Xen提供的API:hypercalls。    2）硬件中斷被輕量級的事件機制取代；對于異常，Guest OS要調(diào)用hypercalls來注冊自己的異常處理函數(shù)。        陷阱的處理程序是注冊到VMM上的，而不是直接注冊到虛擬CPU上的，這樣就節(jié)省了一步操作，否則要先引起虛擬硬件的陷阱，再由VMM處理。    &

5、#160;  系統(tǒng)調(diào)用注冊到處理器。大多數(shù)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用是通過一個查找表和一個特殊的陷阱隊列來處理的。虛擬化后，陷阱隊列引起VMM的處理。而Xen跨過這個效率不高的一步，允許虛擬機上的操作系統(tǒng)直接將它們系統(tǒng)調(diào)用的處理綁定到處理器上，避免了VMM處理陷阱隊列而進行上下文切換的開銷。       3）修改內(nèi)存管理機制：在每個Guest OS的虛擬內(nèi)存空間保留64M給Xen，物理內(nèi)存的申請和釋放都要經(jīng)過Xen。每個虛擬機可以對硬件頁表進行只讀訪問，而更新頁表的工作則由VMM完成。    

6、;   4）修改I/O使用方法：Xen只提供給VM一些通用快速的設備，VM只能根據(jù)Xen定義的API來訪問設備。     Xen的I/O模型如下圖所示：圖2 Xen的I/O模型      Xen采用的是泛虛擬化技術，VM（也稱為DomainU）的I/O操作不能直接通過自身的驅動程序訪問硬件，而是要借助Domain0的驅動來訪問。DomainU的I/O操作由兩個主要的驅動模塊來完成，即Fronten Driver和Backend Driver。Frontend Driver 位于Domain U中，負責接收Domainu的I/O請求，并把請求交給位于Domain 0的Backend Driver，隨后由Backend Driver 調(diào)用Domain0中的相關驅動來處理，并把處理結果返回給Frontend，從而完成DomainU的一次I/O操作。    由于Frontend和Backend位于不同的OS中，它們之間的通信要依賴共享內(nèi)存環(huán)和事件通道(Event Channel)來進行。通過共享內(nèi)