3、Xen虚拟化技术入门与实践指南

Xen虚拟化技术入门与实践指南

1. Xen技术概述

1.1 页面表与超调用

在Xen虚拟化环境中，客户操作系统（guest OS）的页面表包含真实的机器地址，客户操作系统会将这些地址转换为伪物理地址供应用程序使用。这样做有助于Xen保持高效，但也意味着不能让客户操作系统直接操作页面表。内部的更新机制被两个超调用（hypercalls）所取代，这两个超调用请求Xen代表客户域操作页面表。

1.2 I/O设备管理

Xen不允许客户域（domU）自行处理设备，其设计理念是即使恶意的客户域也无法干扰硬件或其他域。所有的设备访问都要通过管理程序（hypervisor），并借助特权域（dom0）来完成。

Xen通过设备通道和虚拟设备来处理域的I/O操作。这些设备通道是domU中的前端设备与dom0中的后端设备之间的点对点链接，以环形缓冲区（ring buffers）的形式实现。环形缓冲区是一种简单的数据结构，由预分配的内存区域组成，每个区域都带有一个描述符。当一方写入环形缓冲区时，另一方进行读取，双方都会更新描述符。如果写入者遇到已写入的块，说明环形缓冲区已满，需要等待读取者将某些块标记为空。

环形缓冲区的重要特性是固定大小且轻量级，域可以直接操作物理内存，无需管理程序不断干预。在适当的时候，虚拟机通知管理程序环形缓冲区已更新，管理程序随后采取相应的操作，如发送数据包、回复数据等。为了提高性能，环形缓冲区通常包含I/O描述符而非实际数据，数据存储在通过直接内存访问（DMA）访问的单独缓冲区中，Xen使用类似于内存分配的原则来控制这些缓冲区。管理程序还会锁定相关页面，确保应用程序不会错误地使用或释放这些页面。

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