In this paper we present the first

In this paper we present the first hypervisor which uses these extensions to support pure virtualization on ARM, and is able to run multiple concurrent unmodified Linux guests. We report on our experience with using the new extensions. Unfortunately, only extremely limited performance evaluation is possible, as the hardware extensions are presently only available in a simulator which is not timing-accurate. The rest of the paper is structured as follows. Section 2 outlines existing work. Section 3 presents an overview of the ARM architecture, the virtualization extensions, and a comparison to x86 approach. Section 4 outlines the design and Section 5 presents the implementation of our hypervisor. We show TCB size and indicative performance numbers for our hypervisor in Section 6. We discuss our experience with the extensions in Section 7, and draw our conclusions in Section 8. 2. RELATED WORK Commercial virtualization solutions for ARM platforms are provided by Open Kernel Labs [OKL11], VMware [VMwa10] and Red Bend Software [RedB10], these all use para-virtualization. Green Hills Software’s Integrity product [Gree10] uses the TrustZone features of the ARM architecture to run a native guest binary, but architecture limitations restrict this to a single guest. A port of Xen to ARM was performed by Samsung [HSH+08], but performance is poor: a Linux guest runs at about half of native speed. In contrast, the OKL4 microvisor from OK Labs, which is the only commercial product for which performance data is available, exhibits overheads which are about an order of magnitude lower [HL10]. NOVA [SK10] is a hypervisor for x86 which, like the OKL4 microvisor and our current design, uses a microkernel architecture aimed at minimising the trusted computing base TCB of virtual machines (VMs). Fisher-Ogden presented a thorough analysis of virtualization extensions for x86 from Intel and AMD [FO06]. Adams and Agesen [AA06] found that binary translation outperformed pure virtualization, but this evaluation was completed before the hardware extensions included MMU virtualization. A later evaluation [Bha09] found MMU virtualization significantly reduced overheads, especially when using large pages. The ARM virtualization extensions already include MMU virtualization. 3. ARM ARCHITECTURE The ARM architecture has evolved over the decades. Here we focus on the latest version, v7, which is the one for which the virtualization extensions are specified. 3.1 Overview ARM is a 32-bit RISC architecture, featuring 16 general-purpose (GP) registers (which includes the program counter). There is one unprivileged processor mode (user) and six privileged kernel modes. All kernel modes have the same level of privilege, they differ in the kind of exception which forces their entry, the exceptions allowed while executing in them, and the number of banked registers. The architecture supports a feature called TrustZone, which provides an orthogonal processor mode, called secure mode. Hardware resources

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ในเอกสารนี้ เราปัจจุบัน hypervisor แรกซึ่งใช้ส่วนขยายเหล่านี้สนับสนุนการจำลองเสมือนของบริสุทธิ์แขน และสามารถเรียกใช้พร้อมกันหลายยังไม่แปร Linux ท่าน เรารายงานที่เกี่ยวกับประสบการณ์ของเรากับการใช้ส่วนขยายใหม่ อับ การประเมินผลเท่านั้นจำกัดมากเป็นไปได้ เป็นส่วนขยายของฮาร์ดแวร์มีปัจจุบันเฉพาะในแบบจำลองที่ไม่ถูกต้องเกี่ยวกับเวลา ส่วนเหลือของกระดาษที่มีโครงสร้างดัง ส่วนที่ 2 สรุปงานที่มีอยู่ ส่วนที่ 3 นำเสนอภาพรวมของสถาปัตยกรรม ARM ส่วนขยายเสมือน และการเปรียบเทียบการ x86 วิธี ส่วนที่ 4 สรุปการออกแบบ และส่วนที่ 5 แสดงการใช้งานของ hypervisor ของเรา เราแสดง TCB ขนาดและตัวเลขที่บ่งบอกถึงประสิทธิภาพสำหรับ hypervisor ของเราในส่วนที่ 6 เราพูดคุยเกี่ยวกับประสบการณ์ของเรากับส่วนขยายในส่วนที่ 7 และน้อยนิดของเราในส่วนที่ 8 2. โซลูชันการจำลองเสมือนของพาณิชย์งานที่เกี่ยวข้องสำหรับแพลตฟอร์ม ARM ให้ โดยเปิดเคอร์เนล Labs [OKL11], VMware [VMwa10] และ ซอฟต์แวร์โค้งสีแดง [RedB10], เหล่านี้ทั้งหมดใช้พาราการจำลองเสมือนของ ผลิตภัณฑ์สมบูรณ์กรีนฮิลล์ซอฟต์แวร์ [Gree10] ใช้คุณลักษณะ TrustZone ของสถาปัตยกรรม ARM เรียกใช้ไบนารีดั้งเดิมผู้ แต่สถาปัตยกรรมจำกัดจำกัดนี้ผู้เดียว ทำเป็นพอร์ต Xen แขน โดยซัมซุง [หม่อม + 08], แต่ประสิทธิภาพไม่ดี: ผู้เข้าพัก Linux ทำงานที่ประมาณครึ่งหนึ่งของความเร็วพื้นเมือง ตรงกันข้าม microvisor OKL4 จากตกลง Labs ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์เฉพาะสำหรับประสิทธิภาพการทำงานซึ่งมีข้อมูล แสดงค่าโสหุ้ยซึ่งเกี่ยวกับความต่ำ [HL10] โนวา [SK10] hypervisor สำหรับ x86 ที่ เช่น OKL4 microvisor และออกแบบปัจจุบันของเรา ใช้สถาปัตยกรรม microkernel ที่มุ่งลด TCB คอมพิวเตอร์ฐานเชื่อถือได้ของเครื่องเสมือน (VMs) ได้ ฟิชเชอร์-Ogden แสดงการวิเคราะห์อย่างละเอียดของการจำลองเสมือนของส่วนขยายสำหรับ x86 จาก Intel และ AMD [FO06] อดัมส์และ Agesen [AA06] พบว่า การแปลไบนารีกรรมการบริสุทธิ์เสมือน แต่การประเมินนี้เสร็จก่อนที่ MMU เสมือนรวมส่วนขยายของฮาร์ดแวร์ การประเมินผลภายหลัง [Bha09] พบ MMU เสมือนลดโสหุ้ย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้หน้าขนาดใหญ่ ส่วนขยายเสมือนแขนมี MMU เสมือน 3. แขนแขนในสถาปัตยกรรมสถาปัตยกรรมได้พัฒนากว่าทศวรรษที่ผ่านมา ที่นี่เราเน้นรุ่นล่าสุด v7 ซึ่งเป็นหนึ่งที่มีระบุส่วนขยายเสมือน 3.1 ภาพรวมแขนเป็นสถาปัตยกรรมแบบ RISC 32 บิต มี 16 ใช้งานทั่วไป (GP) ทะเบียน (ซึ่งรวมถึงโปรแกรมนับ) มีโหมดไม่ประมวลผลหนึ่ง (ผู้ใช้) และโหมดเคอร์เนลมีสิทธิ์ ทุกโหมดเคอร์เนลมีสิทธิ์ในระดับเดียวกัน พวกเขาแตกต่างกันในชนิดของข้อยกเว้นซึ่งบังคับให้รายการของพวกเขา ข้อยกเว้นที่อนุญาตในขณะที่ดำเนินการในพวกเขา และจำนวนของการลงทะเบียนผ่านระบบธนาคาร สถาปัตยกรรมสนับสนุนคุณลักษณะเรียกว่า TrustZone ซึ่งมีโหมดมัลติโปรเซสเซอร์ เรียกว่าโหมดความปลอดภัย ทรัพยากรฮาร์ดแวร์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ในบทความนี้เรานำเสนอไฮเปอร์ไวเซอร์ครั้งแรกที่ใช้ส่วนขยายเหล่านี้เพื่อสนับสนุนการทำงานแบบเสมือนบริสุทธิ์บนแขนและสามารถที่จะทำงานหลายงานพร้อมกันผู้เข้าพักยังไม่แปรลินุกซ์ เรารายงานเกี่ยวกับประสบการณ์ของเรากับการใช้ส่วนขยายใหม่ แต่น่าเสียดายที่มีเพียงการประเมินผลงานที่ จำกัด มากเป็นไปได้เป็นส่วนขยายของฮาร์ดแวร์เป็นปัจจุบันใช้ได้เฉพาะในจำลองซึ่งไม่ได้กำหนดเวลาที่ถูกต้อง ส่วนที่เหลือของกระดาษที่มีโครงสร้างดังนี้ ส่วนที่ 2 สรุปงานที่มีอยู่ มาตรา 3 ให้นำเสนอภาพรวมของสถ​​าปัตยกรรม ARM ส่วนขยาย virtualization และเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการ x86 หมวดที่ 4 การแสดงการออกแบบและมาตรา 5 นำเสนอการดำเนินงานของไฮเปอร์ไวเซอร์ของเรา เราจะแสดงขนาด TCB และตัวเลขที่บ่งบอกถึงประสิทธิภาพการทำงานสำหรับไฮเปอร์ไวเซอร์ของเราในมาตรา 6 เราหารือประสบการณ์ของเราที่มีส่วนขยายในมาตรา 7 และข้อสรุปของเราในหมวดที่ 8 2. งานที่เกี่ยวข้องโซลูชั่นเชิงพาณิชย์สำหรับแพลตฟอร์ม ARM ที่ให้บริการโดยเปิดเคอร์เนล Labs [OKL11] VMware [VMwa10] และสีแดงเบนด์ซอฟแวร์ [RedB10] เหล่านี้ใช้ Para-virtualization ผลิตภัณฑ์ Integrity เนินเขาสีเขียวซอฟท์แว [Gree10] ใช้คุณลักษณะ TrustZone สถาปัตยกรรม ARM ในการทำงานของผู้เข้าพักไบนารีพื้นเมือง แต่ข้อ จำกัด สถาปัตยกรรม จำกัด นี้ให้ผู้เข้าพักเดียว พอร์ตของ Xen แขนได้ดำเนินการโดยซัมซุง [HSH + 08] แต่ประสิทธิภาพไม่ดี: ลินุกซ์ของผู้เข้าพักที่วิ่งประมาณครึ่งหนึ่งของความเร็วพื้นเมือง ในทางตรงกันข้าม microvisor OKL4 จากตกลง Labs ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์เท่านั้นซึ่งข้อมูลประสิทธิภาพสามารถใช้ได้, การจัดแสดงนิทรรศการที่มีค่าใช้จ่ายเกี่ยวกับลำดับความสำคัญต่ำ [HL10] NOVA [SK10] เป็นไฮเปอร์ไวเซอร์สำหรับ x86 ซึ่งเหมือน microvisor OKL4 และการออกแบบในปัจจุบันของเราใช้สถาปัตยกรรม microkernel มุ่งเป้าไปที่การลดความเดือดร้อนฐานคำนวณที่เชื่อถือได้ของเครื่องเสมือน (VMs) Fisher-อ็อกเดนนำเสนอการวิเคราะห์อย่างละเอียดของนามสกุล virtualization สำหรับ x86 จาก Intel และ AMD [FO06] อดัมส์และ Agesen [AA06] พบว่าการแปลไบนารีเฮง virtualization บริสุทธิ์ แต่การประเมินผลนี้เสร็จสมบูรณ์ก่อนส่วนขยายฮาร์ดแวร์รวม MMU virtualization การประเมินผลภายหลัง [Bha09] พบ MMU virtualization ค่าโสหุ้ยลดลงอย่างมีนัยสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้หน้าขนาดใหญ่ นามสกุล ARM virtualization แล้​​วรวม MMU virtualization 3. แขนสถาปัตยกรรมสถาปัตยกรรม ARM ได้พัฒนากว่าทศวรรษที่ผ่านมา ที่นี่เรามุ่งเน้นไปที่รุ่นล่าสุด V7 ซึ่งเป็นหนึ่งในที่ส่วนขยายการทำงานแบบเสมือนที่ระบุไว้ 3.1 ARM ภาพรวมเป็น 32 บิต RISC สถาปัตยกรรมเนื้อเรื่อง 16 วัตถุประสงค์ทั่วไป (GP) ลงทะเบียน (ซึ่งรวมถึงโปรแกรมเคาน์เตอร์) มีโหมด unprivileged หน่วยประมวลผล (ผู้ใช้) และหกโหมดเคอร์เนลที่มีสิทธิพิเศษคือ ทุกโหมดเคอร์เนลได้ในระดับเดียวกันของสิทธิพิเศษที่พวกเขาแตกต่างกันในชนิดของข้อยกเว้นซึ่งกำลังรายการของพวกเขามีข้อยกเว้นได้รับอนุญาตในขณะที่รันในพวกเขาและจำนวนของการลงทะเบียนแถ สถาปัตยกรรมสนับสนุนคุณสมบัติที่เรียกว่า TrustZone ซึ่งมีโหมดการประมวลผลมุมฉากเรียกว่าโหมดที่ปลอดภัย ทรัพยากรฮาร์ดแวร์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ในกระดาษนี้เราเสนอแบบแรกซึ่งใช้นามสกุลเหล่านี้สนับสนุน virtualization บริสุทธิ์บนแขน และสามารถเรียกได้หลายแบบแปร Linux แขก เรารายงานเกี่ยวกับประสบการณ์ของเรากับการใช้นามสกุลใหม่ แต่น่าเสียดายที่มีเพียงน้อยมากการประเมินผลการปฏิบัติที่เป็นไปได้ เป็นอุปกรณ์ นามสกุลปัจจุบันใช้ได้เฉพาะในโปรแกรมจำลองซึ่งไม่ใช่เวลาที่ถูกต้อง ส่วนที่เหลือของกระดาษมีโครงสร้างดังนี้ ส่วนที่ 2 สรุปงานที่มีอยู่ ส่วนที่ 3 แสดงภาพรวมของแขนสถาปัตยกรรม เสมือนส่วนขยาย และเปรียบเทียบกับวิธีการทำงาน . ส่วนที่ 4 สรุปการออกแบบและมาตรา 5 เป็นการใช้ในแบบของเรา เราแสดงจำนวนและขนาดการแสดงแสดงสำหรับธุรกิจแบบของเราในส่วนที่ 6 เราหารือเกี่ยวกับประสบการณ์ของเรากับนามสกุลในมาตรา 7 และข้อสรุปในมาตรา 8 2 . ที่เกี่ยวข้องกับงานเชิงพาณิชย์โซลูชั่นแพลตฟอร์มเสมือนแขนไว้ โดยเมล็ด Labs เปิด [ okl11 ] ] และ [ [ vmwa10 ซอฟต์แวร์ VMware โค้งสีแดง redb10 ] เหล่านี้ทั้งหมดใช้พารา ) เนินเขาสีเขียวของความสมบูรณ์ของผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์ [ gree10 ] ใช้ trustzone คุณสมบัติของแขนสถาปัตยกรรมใช้ไบนารีพื้นเมืองแขก แต่ข้อ จำกัด นี้เป็นสถาปัตยกรรมแขกคนเดียว พอร์ตของอินเทล แขนทำโดยซัมซุง [ โดย + 08 ] , แต่ประสิทธิภาพไม่ดี : แขก Linux วิ่งที่ประมาณครึ่งหนึ่งของความเร็วพื้นเมือง ในทางตรงกันข้าม , okl4 microvisor จากโอเค Labs ซึ่งเป็นเพียงผลิตภัณฑ์ที่ข้อมูลการปฏิบัติงาน นิทรรศการโสหุ้ยที่เกี่ยวกับคำสั่งของ [ ลดขนาด hl10 ] โนวา [ sk10 ] เป็นแบบสำหรับ x86 ซึ่งเป็น okl4 microvisor และการออกแบบของเราปัจจุบัน ใช้ไมโครเคอร์เนลสถาปัตยกรรมมุ่งลดการคำนวณฐานธุรกิจที่เชื่อถือได้ของเครื่องเสมือน ( VM ) ฟิชเชอร์ เดนเสนอการวิเคราะห์อย่างละเอียดของ virtualization ส่วนขยายสำหรับ x86 จาก Intel และ AMD [ fo06 ] อดัม agesen [ aa06 ] พบว่าไบนารีในการแปลบริสุทธิ์เสมือน แต่การประเมินนี้แล้วเสร็จก่อนที่อุปกรณ์ส่วนขยายรวมแปรง ) การประเมินผลในภายหลัง [ bha09 ] พบแปรงเสมือนลดโสหุ้ยโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้หน้าขนาดใหญ่ แขน ( นามสกุลเรียบร้อยแล้วรวมถึงแปรง ) 3 . สถาปัตยกรรมสถาปัตยกรรมแขน แขนมีการพัฒนามากกว่าทศวรรษที่ผ่านมา ที่นี่เรามุ่งเน้นในรุ่นล่าสุด , V7 , ซึ่งเป็น หนึ่ง ซึ่งเสมือนส่วนขยายจะระบุ 3.1 ภาพรวมแขนเป็นสถาปัตยกรรม RISC 32 บิต ที่มี 16 เอนกประสงค์ ( GP ) ลงทะเบียน ( ซึ่งรวมถึงโปรแกรมเคาน์เตอร์ ) มีโหมด unprivileged โปรเซสเซอร์ ( ผู้ใช้ ) และหกโหมดเคอร์เนลสิทธิพิเศษ โหมดเคอร์เนลทั้งหมดมีในระดับเดียวกันของสิทธิพิเศษ พวกเขาแตกต่างกันในชนิดของข้อยกเว้นที่บังคับให้รายการของพวกเขา ยกเว้นได้รับอนุญาตในขณะที่รันในพวกเขา และหมายเลขของการ banked ระเบียน สถาปัตยกรรมที่สนับสนุนคุณลักษณะที่เรียกว่า trustzone , ซึ่งมีโหมดประมวลผลซึ่งเรียกว่าโหมดปลอดภัย ทรัพยากรฮาร์ดแวร์