- Zynq通過 Xen 管理程序可實現(xiàn)快速的軟件集成和更高的系統(tǒng)安全性與保密性

實時任務(wù)設(shè)計人員還會測量可調(diào)度的最小時間片，這能約束 CPU 調(diào)度的最大頻率，或者換句話說，能約束給定時間內(nèi)可執(zhí)行的最大虛擬機數(shù)量。當(dāng)測量對存儲器的影響時，管理程序內(nèi)核的存儲足跡由不變的基本部分以及針對每個被添加客戶機(虛擬機)的增量部分組成。累積的存儲足跡約束虛擬機的最大數(shù)量。在 I/O 性能方面，應(yīng)對每個目標(biāo)器件測量帶寬和時延這兩個關(guān)鍵數(shù)值，不過您也可根據(jù)一些通用指標(biāo)（例如總的中斷時延或原始通信帶寬）進行估算。

很多管理程序支持兩種 I/O 方案：即專用和共享。專用 I/O 一般開銷較低。這種方式下，管理程序會提供一個可直接或唯一性地訪問特定 I/O 器件的虛擬機，該 I/O 器件通常被稱為“直通”器件。共享 I/O 開銷較高，因為管理程序必須采取一些機制來實現(xiàn)共享方案。

開源方面
“開源”一詞用來描述軟件是開放的，但不一定是免費的。開源軟件的源代碼允許在精心制定的許可協(xié)議下修改和共享，以使軟件的自由性得到保護。最為廣泛認可的開源許可證協(xié)議是 GNU 通用公共許可證(有效版本為 GPLv2 和 GPLv3）、GNU 寬通用公共許可證、Apache 許可證和 BSD 許可證(有多個不同版本)。

開源不一定免費。以開源產(chǎn)品為主的公司與傳統(tǒng)軟件公司有所不同，通常使用不同的收入模式，例如銷售產(chǎn)品支持、附件(例如印刷版用戶手冊)、培訓(xùn)或定制設(shè)計服務(wù)。Red Hat 是最有名的開源公司之一，他們圍繞開源 Linux 操作系統(tǒng)打造出一家數(shù)十億美元的企業(yè)。

將 XEN 映射到新的 ZYNQ
賽靈思的最新 Zynq UltraScale+ MPSoC 可提供一個用來運行 Xen 管理程序的強大平臺。該器件具有一個四核 ARM? Cortex?-A53 處理器，并具有硬件虛擬化擴展和 64 位的 ARMv8 指令集。強大的硬件需要配以豐富的軟件支持，以充分利用其功能和性能。開發(fā)新款 Zynq MPSoC 時，賽靈思對各行業(yè)的主要客戶進行了調(diào)研，包括航空航天與軍用、醫(yī)療、電信和汽車行業(yè)。結(jié)論是：大部分客戶都希望新型器件提供管理程序，其中一半希望是開源管理程序。賽靈思選擇 Xen 作為開源管理程序，并選擇 DornerWorks 為新的 Xen Zynq 提供支持服務(wù)。
Xen 管理程序在虛擬機中托管客戶操作系統(tǒng)，為它們提供底層機器的虛擬化視圖。然后，客戶操作系統(tǒng)及其應(yīng)用程序使用虛擬化的 CPU、存儲器和 I/O，同時由 Xen 管理如何將虛擬化資源映射到物理資源。

在 Xen 中，每個虛擬機都被稱為一個域。為了使管理程序內(nèi)核盡可能小，Xen 會給一個域賦予特權(quán)。這個系統(tǒng)域稱為 dom0。該域啟動其他客戶域(每個客戶域稱為 domU)，配置由內(nèi)核強制執(zhí)行的調(diào)度和存儲器映射，以及管理 I/O 訪問權(quán)限。為了更詳細說明，我們考慮一下管理程序環(huán)境的的幾個視圖：啟動順序、ARM 異常級別、運行調(diào)度和資源管理。

從加電開始，可通過多種方式配置新型 Zynq MPSoC 上的啟動順序，包括哪個處理器（Cortex-A53 或 Cortex-R5）先啟動。在大多數(shù)用例中，兩個處理器都相當(dāng)獨立，因此，標(biāo)準(zhǔn) Xen Zynq 管理程序版本只運行在 Cortex-A53 上。圖 1 給出了一個典型的啟動順序。如果Cortex-R5 用來托管獨立的非虛擬化的安全操作系統(tǒng)，那么它通常從簡單的第一階段引導(dǎo)加載程序(FSBL) 中首先啟動。R5 啟動后，接下來接著啟動 A53，并從其自身的 FSBL 開始。第二階段引導(dǎo)加載程序（例如 U-Boot），通常用來提供更多的啟動功能，可能包括管理程序內(nèi)核鏡像的完整性檢查。

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圖 1 – 典型啟動順序顯示直到客戶操作系統(tǒng)運行為止的各個階段。

在這個階段，Xen 管理程序內(nèi)核被調(diào)用。內(nèi)核啟動包括檢查有效的 dom0。接下來，dom0 檢查客戶域的有效鏡像，然后在一個或多個內(nèi)核上啟動和調(diào)度它們。大多數(shù)情況下，dom0 會繼續(xù)運行，以便監(jiān)控系統(tǒng)，提供對共享資源的管理，并處理特性系統(tǒng)故障。管理程序內(nèi)核在每個域上下文切換期間運行，也通過超級調(diào)用來調(diào)用。超級調(diào)用與系統(tǒng)調(diào)用類似，后者允許應(yīng)用程序調(diào)用操作系統(tǒng)服務(wù)，而這里則是調(diào)用管理程序服務(wù)。默認方式下，dom0 可進行任何管理程序調(diào)用，而 domU 只能做特定的管理程序調(diào)用。不過，開發(fā)人員可以使用 Xen 模塊 XSM-FLASK 對超級調(diào)用訪問實現(xiàn)更為精細的控制。處理器硬件強制執(zhí)行由 ARM 異常級別模型定義的分類特權(quán)。Cortex-A53 使用 ARMv8 架構(gòu)，該架構(gòu)定義四個異常級別，如圖 2 所示，圖中最底部的級別具有最高特權(quán)，隨著級別上升特權(quán)降低。完整訪問特權(quán)在異常級別 EL3 賦予，用于實現(xiàn) ARM Trust Zone 監(jiān)控。管理程序在 EL2 級上運行，以實現(xiàn)客戶域的虛擬化。在每個被托管的虛擬機中，托管的操作系統(tǒng)運行在 EL1 級上。最后，用戶應(yīng)用程序在EL0 級以最低權(quán)限運行。當(dāng)變?yōu)闄?quán)限較低的異常級別時，虛擬機寄存器必須具有相同寬度或者更窄。這意味著你可以使用 64 位管理程序和 32 位的客戶機，但不能顛倒。Xen Zynq 使用 ARMv8 架構(gòu)的 AArch64 執(zhí)行模型，從而支持 64 位或 32 位客戶機。

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圖 2 – ARM 異常級別圖顯示了映射到 EL2 的管理程序。