openEuler开源新项目，嵌入式实时虚拟机ZVM介绍

嵌入式实时虚拟机ZVM（Zephyr-based Virtual Machine）是由湖南大学嵌入式与网络计算湖南省重点实验室（以下简称“湖大嵌入式实验室”）主任谢国琪教授主导设计并开发的虚拟化软件。该软件基于实时操作系统（RTOS）Zephyr开发，可同时启动Linux与Zephyr 2个Guest OS，从而在同一硬件平台上实现混合内核部署。

2023年2月，湖大嵌入式实验室正式将该项目开源至openEuler社区。

1. 背景介绍

嵌入式实时虚拟化技术是一种允许在单个硬件平台上同时运行多个操作系统、并保持确定性和时间关键性能的技术，该技术可为嵌入式系统开发带来许多好处，例如硬件整合、系统隔离、系统灵活可靠性、安全性和可扩展性等。嵌入式实时虚拟化可支持智能汽车、数控机床及5G设备等高级应用。

开发嵌入式实时虚拟化软件面临着一些挑战。第一个挑战是如何确保不同Guest OS间的隔离和安全性，尤其是当它们具有不同级别的关键性和可信度时。第二个挑战是如何在不同Guest OS间有效地共享或分配 I/O 设备，这可能需要设备模拟或直通机制。第三个挑战是如何确保作为Guest OS运行的RTOS具备低延迟和高吞吐量。

嵌入式实时虚拟化软件需要通过提供强制的隔离和安全、高效的中断处理、灵活的 I/O 设备管理机制及硬件支持来应对这些挑战。基于架构硬件虚拟化支持与虚拟化主机拓展支持，湖大嵌入式实验室开发了基于Zephyr RTOS的虚拟化软件ZVM，实现了Guest OS间的隔离、设备分配及中断处理，保证了系统的安全与实时。

2. 技术路线

ZVM总体功能需要关注三个部分：安全隔离、设备管理和系统性能提升。

（1）安全隔离： 利用虚拟化技术实现不同特权级的应用支持，确保不同Guest OS间的隔离和安全