嵌入式虚拟机原理

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专栏：《前沿技术文献与图书推荐》

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嵌入式虚拟机是一种基于硬件模拟的虚拟机，它通过模拟计算机硬件环境，使得软件可以在虚拟的计算机环境中运行。这种虚拟机可以模拟一个完整的计算机系统，包括处理器、内存、硬盘、显卡等硬件资源，从而为运行在虚拟机上的操作系统和应用程序提供一个完整的计算机环境。

嵌入式虚拟机的原理基于计算机硬件的模拟。它通过模拟计算机的硬件电路，使得虚拟机可以模拟出计算机的硬件环境。这种模拟器通常需要大量的系统资源和计算能力，但是可以实现高效的模拟和运行速度。

在嵌入式虚拟机中，虚拟机管理器负责管理虚拟机的运行和资源分配。它负责将虚拟机的指令和操作转换为真实的硬件操作，同时管理和分配虚拟机的资源，保证虚拟机的正常运行。

嵌入式虚拟机可以实现多种操作系统和应用程序的同时运行，并且可以模拟出各种不同的硬件环境。这使得嵌入式虚拟机成为了一种非常有用的工具，可以用于开发和测试各种不同的软件应用程序。

总之，嵌入式虚拟机是一种基于硬件模拟的虚拟机，它可以模拟出完整的计算机系统，为运行在虚拟机上的操作系统和应用程序提供一个完整的计算机环境。它的原理基于计算机硬件的模拟，通过虚拟机管理器实现高效的模拟和运行速度。
随着物联网设备的爆炸式增长和万物互联应用的快速发展，虚拟化技术在嵌入式系统上受到了业界越来越多的关注、重视和实际应用。嵌入式系统与虚拟化技术这个跨界创新组合应运而生，其典型的应用场景包括软件定义汽车驾驶舱、工业领域的工作负载整合等。

虚拟化技术尤其是开源虚拟化技术，构成了云计算的基石，促进了云时代的蓬勃发展。而随着万物互联的物联网的指数级发展，虚拟化技术也开始在嵌入式领域得到广泛的应用。

能够促使嵌入式设备支持虚拟化技术的原因有如下几点：

第一、随着半导体技术的发展，摩尔定律推动硬件的性能提升，成本下降。今天的嵌入式SoC的性能甚至可能超过了昨天的服务器。

第二、无处不在的CPU多核技术的发展自然地能够支持多个系统。

第三、是不同业务的负载整合、数字化互联的需求。

第四、节约硬件成本考虑，减少硬件系统的互连，降低整体硬件系统的复杂度。

第五、系统需要重用已有的软件系统，降低移植工作量。还可以把多个 “异构” 的操作系统（实时系统和非实时系统、安全系统和非安全系统）整合在一套系统上。

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本书由英特尔开源软件技术中心虚拟化项目组专家撰写。围绕嵌入式虚拟化技术的核心内容介绍了虚拟化基本原理，详细解读了Linux基金会开源嵌入式虚拟机ACRN技术的架构、原理和应用实现。

本书还特别披露和总结了虚拟化系统的实时性能调优方法和功能安全认证实践。读者可以从第一行代码实现一个x86平台上的“小身材、大能耐”的嵌入式虚拟机。

专家推荐

“本书作为英特尔开源软件技术中心的一部力作，尝试在内容和形式上大胆创新。内容上从剖析现有虚拟化技术解决方案及其在嵌入式领域所面临的挑战出发，掀开了嵌入式虚拟化创新解决方案的篇章；形式上不仅图文并茂，还增加了大量开源软件代码解析和应用案例。”

—— 英特尔亚太研发有限公司总经理

谢晓清 博士

“英特尔公司和Linux开源基金会合作的ACRN开源软件，是希望嵌入式虚拟化技术这门技术能够释放出硬件的计算力，激发出更多更酷的应用场景，并给用户带来最终价值。”

—— 英特尔中国软件生态部总经理

李映 博士

嵌入式虚拟化技术是一门跨领域的交叉技术。其中虚拟化技术涉及操作系统、计算机体系结构等领域的知识，而嵌入式系统的设计和开发经验可以帮助更好理解该技术的特殊性。

本书定位的读者是从事嵌入式领域开发的技术人员，或者任何想了解如何在嵌入式系统上实现虚拟机管理程序的专业人员。

内容简介

本书首先介绍虚拟化技术的基本原理，以及KVM在云服务器上实现。然后围绕虚拟化技术的核心内容，从CPU虚拟化、内存虚拟化、中断虚拟化和设备虚拟化这四个方面，重点介绍了开源嵌入式虚拟机ACRN的架构、原理和实现。另外，本书还特别总结了虚拟化系统的实时性能调优方法和功能安全认证实践。最后对嵌入式虚拟化技术的典型应用场景进行了举例分析。

本书作为嵌入式虚拟化技术入门参考书，通过对ACRN开源软件的介绍，帮助读者理解虚拟化技术架构，从而开始了解、学习、开发虚拟化软件，掌握嵌入式虚拟化技术并应用于工程实践。

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