汽车hypervisor — 虚拟化类型、功能

上次简单整理了下汽车hypervisor的定义和类型，这次看一下虚拟化类型和hypervisor的功能。

虚拟化类型

为了更好地了解hypervisor的功能，还需要其他一些定义，特别是针对不同类型的虚拟化的定义。其中包括：

完全虚拟化（Full Virtualization）：使用这种方法，系统的硬件架构是完全虚拟的，即完全基于软件。在这种情况下，guest OS只能访问虚拟机提供的虚拟“硬件”资源。

仿真（Emulation）：使用这种方法，host系统可以创建另一个特定系统硬件的虚拟版本，例如处理器、内存和相关功能。之所以称为“仿真”，是因为host系统“仿真”硬件，并且仅提供最初要仿真的硬件拥有的资源。

硬件辅助（Hardware Assistance）：这是硬件本身提供对虚拟化（和hypervisor）支持的另一种方法。例如，ARM在提供ARM TrustZone功能的处理器的“非安全”空间中为虚拟化提供支持。

准虚拟化（Para-virtualization）：在这种情况下，将guest OS修改为与hypervisor进行通信，hypervisor处理与底层硬件的通信。guest OS“意识到”它正在hypervisor上运行，并且可以与hypervisor一起工作，使系统高效运行。尽管准虚拟化可以提供性能优势，但缺点是需要修改guest OS才能在这种类型的环境中工作。

嵌入式hypervisor通常使用准虚拟化，但这意味着开发人员必须配置和修改给定hypervisor需要使用的每个OS。

Hypervisor的功能

如前所述，hypervisor处理硬件资源与guest OS之间或host OS（具有type2 hypervisor）与guest OS之间的硬件资源分配和通信。但除了这些功能之外，hypervisor实际上还在做什么？以下部分提供了hypervisor处理的任务类型的高级概述。

设备模拟（Device Emulation）：通常，hypervisor能够创建guest OS可以访问的至少一些虚拟硬件组件。是否需要此操作取决于guest OS及其运行的应用程序。

内存管理（Memory Management）：hypervisor负责为其自身和guest OS管理（和分配）硬件内存资源。

设备分配和访问（Device Assignment and Access）：hypervisor通常可以将硬件组件分配给guest OS，并控制给定guest OS实际可以访问哪些硬件组件。

上下文切换（Context Switching）：上下文切换是一般计算术语，是系统必须将进程或线程保存到内存中，稍后再恢复。当hypervisor需要在内核上安排新的guest OS时，hypervisor必须通过将在该处理器内核上运行的现有guest OS的“上下文”（即操作条件）保存到内存中来“切换上下文”，然后进行加载新的guest OS时，可以从内存中访问新的guest OS，而不会中断执行环境。

捕获指令（Trapping Instructions）：guest OS可能会根据其访问权限级别执行技术上不应执行的指令。hypervisor可以分析guest OS尝试发送到硬件的指令，并模拟硬件对guest OS指令的响应。在计算机术语中，这通常被描述为“捕获并模拟”策略。

异常处理（Exception Handling）：发生异常（即异常行为）时，可以将某些异常路由到hypervisor进行处理。

虚拟机管理（Virtual Machine Management）：如前所述，hypervisor最终负责启动和停止guest OS在其上运行的虚拟机。

下次我们会继续看一下汽车hypervisor的应用案例等。

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