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05.
02.
2010
Leichtgewichtige Virtualisierung auf Mikrokernsystemen
Steffen Liebergeld
TU Dresden
Verteidigung der Diplom-Arbeit
In den letzten Jahrzehnten sind Computer zu einem allgegenwärtigen
Werkzeug geworden. Dabei hat sich herausgestellt, dass in vielen
Fällen der Grund für Systemversagen bei den eingesetzten
Betriebssystemen zu suchen ist. Gründe liegen in der fehlenden
Fehlerisolation und unzureichendem Rechtemanagement. Diese Probleme
können in bestehenden Systemen -unter Berücksichtigung der
Rückwärtskompatibilität- nur schwer behoben werden. Eine neue
Architektur, aufbauend auf Mikrokernen, stellt eine Lösung dar, ist
jedoch inkompatibel zu bestehenden Anwendungen.
Um eine Unterstützung dennoch zu gewährleisten, bietet es sich an,
den Kern eines Standardbetriebssystems zu verwenden. In der
Vergangenheit wurden zu diesem Zweck Betriebssystem-Kerne auf
Mikrokerne portiert. Solche Kernportierungen müssen auf
Mikrokerndienste zurückgreifen, was inhärente Laufzeitkosten nach
sich zieht. Hardwarevirtualisierungstechniken versprechen Lösungen
mit besserer Performanz bei weniger oder keinen Kernanpassungen.
Aktuell verfügbare Virtualisierungslösungen beschränken sich auf
CPU- und Speichervirtualisierung, was die Frage der
Gerätevirtualisierung offen lässt. Sind Anpassungen im Gastsystem
möglich, bietet Paravirtualisierung eine Option, die sowohl die
Implementierung vereinfacht wie auch den Gerätezugriff beschleunigt.
In diesem Vortrag werde ich eine Arbeit präsentieren, welche
Gerätevirtualisierung in zwei Stufen umsetzt. Im ersten Schritt
wurde ein Virtual Machine Monitor (VMM) entwickelt, der auf
Rückwärtskompatibilität zugunsten einer einfachen Implementierung
verzichtet. Diese Lösung hat eine geringe Komplexität und zeigt gute
Performanz. Sie unterstützt mehrere Prozessoren und benötigt wenig
Ressourcen. Im zweiten Schritt wurde mit Hilfe des
paravirtualisierten Kerns ein komplexer VMM nutzbar gemacht, womit
auch nicht modifizierte Betriebssysteme, wie zum Beispiel Windows,
unterstützt werden.
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