科技发展迅速，嵌入式实时虚拟化软件的性能和功能变得尤为重要。湖南大学嵌入式实验室研发的基于RTOS的虚拟化软件ZVM，成功解决了多项关键技术难题，给行业带来了创新性的变革。
软件创新亮点
ZVM软件的一个显著特点是依托实时操作系统（RTOS）进行开发。它具备启动Linux系统及两个虚拟操作系统的能力。这一功能使得在单一硬件上实现混合内核部署成为可能。因此，它显著提升了硬件的利用效率。在硬件资源有限的情况下，可以运行更多操作系统，满足了多样化的应用需求。
面临主要挑战
第二个挑战是，如何在多种虚拟操作系统中高效地共享或分配输入输出设备。解决这些问题并不容易，可能需要使用设备模拟或直接连接的方法。只有有效应对这些挑战，软件的表现力才能大幅增强。
安全隔离优势
ZVM在安全隔离上做得非常出色。它运用虚拟化手段，对不同权限的应用给予支持，确保了操作系统间的隔离和安全。尤其是当操作系统的关键级别存在差异时，这种隔离显得尤为重要。而且，每个操作系统都被赋予了独有的虚拟地址空间和虚拟设备，这有助于进一步隔离开虚拟机，全面确保系统安全。
设备管理妙招
在设备管理上，ZVM展现了独特优势。它采用了一套既支持设备模拟又能直接连接的管理系统。这套系统可以在多种虚拟操作系统中高效地共享或分配输入输出设备。对于必须独占使用的，如中断控制器等设备，ZVM实行了全面虚拟化分配；而对于像UART这样的非独占设备，它则通过直接连接来分配，以此保障设备使用的效率。
系统性能提升
处理器部分，ZVM选用了ARM64的硬件辅助虚拟化技术，这样做能有效减少处理成本。在实时操作系统RTOS中，我们加入了虚拟化模块，实现了对CPU、内存、中断、定时器以及输入输出的虚拟化。利用VHE技术，我们可以在不修改RTOS内核代码的情况下，将其迁移到EL2层进行ZVM的开发。这样做不仅减少了系统的冗余，还提高了系统的整体性能。
具体功能实现
内存虚拟化模块确保了各个虚拟操作系统间的内存地址不会相互干扰；借助ARM的通用中断控制器（GIC），实现了中断的虚拟化设置；在虚拟操作系统切换过程中，虚拟定时器会计算实际运行时长，并对退出时间作出相应调整，以此向虚拟操作系统提供定时器服务；而设备虚拟化则是通过ARM的I/O（MMIO）技术，将设备地址映射到虚拟内存地址，从而形成虚拟设备空间，使虚拟操作系统能够访问设备地址。
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