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本書嘗試將當前主要的虛擬機和系統級虛擬化原理梳理出來，從一個系統設計者的角度來介紹。從基本的原理出發，本書結合主流的x86體系結構和硬件上對虛擬化的支持來介紹系統級虛擬化是如何實現的。除介紹虛擬機與系統級虛擬化原理之外，本書力圖加入學術界對于虛擬化技術或利用。

系統虛擬化原理與實現電子版

章節目錄

第1章　開篇

1.1　形形色色的虛擬化

1.2　系統虛擬化

1.3　系統虛擬化簡史

1.4　系統虛擬化的好處

第2章　x86架構及操作系統概述

2.1　x86的歷史和操作系統概要

2.1.1　x86的歷史

2.1.2　操作系統概述

2.2　x86內存架構

2.2.1　地址空間

2.2.2　地址

2.2.3　x86內存管理機制

2.3　x86架構的基本運行環境

2.3.1　三種基本模式

2.3.2　基本寄存器組

2.3.3　權限控制

2.4　中斷與異常

2.4.1　中斷架構

2.4.2　異常架構

2.4.3　操作系統對中斷/異常的處理流程

2.5　進程

2.5.1　上下文

2.5.2　上下文切換

2.6　I/O架構

2.6.1　x86的I/O架構

2.6.2　DMA

2.6.3　PCI設備

2.6.4　PCI　Express

2.7　時鐘

2.7.1　x86平臺的常用時鐘

2.7.2　操作系統的時鐘觀

第3章　虛擬化概述

3.1　可虛擬化架構與不可虛擬化架構

3.2　處理器虛擬化

3.2.1　指令的模擬

3.2.2　中斷和異常的模擬及注入

3.2.3　對稱多處理器技術的模擬

3.3　內存虛擬化

3.4　I/O虛擬化

3.4.1　概述

3.4.2　設備發現

3.4.3　訪問截獲

3.4.4　設備模擬

3.4.5　設備共享

3.5　VMM的功能和組成

3.5.1　虛擬環境的管理

3.5.2　物理資源的管理

3.5.3　其他模塊

3.6　VMM的分類

3.6.1　按虛擬平臺分類

3.6.2　按VMM實現結構分類

3.7　典型虛擬化產品及其特點

3.7.1　VMware

3.7.2　Microsoft

3.7.3　Xen

3.7.4　KVM

3.8　思考題

第4章　基于軟件的完全虛擬化

4.1　概述

4.2　CPU虛擬化

4.2.1　解釋執行

4.2.2　掃描與修補

4.2.3　二進制代碼翻譯

4.3　內存虛擬化

4.3.1　概述

4.3.2　影子頁表

4.3.3　內存虛擬化的優化

4.4　I/O虛擬化

4.4.1　設備模型

4.4.2　設備模型的軟件接口

4.4.3　接口攔截和模擬

4.4.4　功能實現

4.4.5　案例分析：　IDE的DMA操作

4.5　思考題

第5章　硬件輔助虛擬化

5.1　概述

5.2　CPU虛擬化的硬件支持

5.2.1　概述

5.2.2　VMCS

5.2.3　VMX操作模式

5.2.4　VM　Entry/VM　Exit

5.2.5　VM　Exit

5.3　CPU虛擬化的實現

5.3.1　概述

5.3.2　VCPU的創建

5.3.3　VCPU的運行

5.3.4　VCPU的退出

5.3.5　VCPU的再運行

5.3.6　進階

5.4　中斷虛擬化

5.4.1　概述

5.4.2　虛擬PIC

5.4.3　虛擬I/O　APIC

5.4.4　虛擬Local　APIC

5.4.5　中斷采集

5.4.6　中斷注入

5.4.7　案例分析

5.5　內存虛擬化

5.5.1　概述

5.5.2　EPT

5.5.3　VPID

5.6　I/O虛擬化的硬件支持

5.6.1　概述

5.6.2　VT　d技術

5.7　I/O虛擬化的實現

5.7.1　概述

5.7.2　設備直接分配

5.7.3　設備I/O地址空間的訪問

5.7.4　設備發現

5.7.5　配置DMA重映射數據結構

5.7.6　設備中斷虛擬化

5.7.7　案例分析：　網卡的直接分配在Xen里面的實現

5.7.8　進階

5.8　時間虛擬化

5.8.1　操作系統的時間概念

5.8.2　客戶機的時間概念

5.8.3　時鐘設備仿真

5.8.4　實現客戶機時間概念的一種方法

5.8.5　實現客戶機時間概念的另一種方法

5.8.6　如何滿足客戶機時間不等于實際時間的需求

5.9　思考題

第6章　類虛擬化技術

6.1　概述

6.1.1　類虛擬化的由來

6.1.2　類虛擬化的系統實現

6.1.3　類虛擬化接口的標準化

6.2　類虛擬化體系結構

6.2.1　指令集

6.2.2　外部中斷

6.2.3　物理內存空間

6.2.4　虛擬內存空間

6.2.5　內存管理

6.2.6　I/O子系統

6.2.7　時間與時鐘服務

6.3　Xen的原理與實現

6.3.1　超調用

6.3.2　虛擬機與Xen的信息共享

6.3.3　內存管理

6.3.4　頁表虛擬化

6.3.5　事件通道

6.3.6　授權表

6.3.7　I/O系統

6.3.8　實例分析：　塊設備虛擬化

6.4　XenLinux的運行

6.5　思考題

第7章　虛擬環境性能和優化

7.1　性能評測指標

7.2　性能評測工具

7.2.1　重用操作系統的性能評測工具

7.2.2　面向虛擬環境的性能評測工具

7.3　性能分析工具

7.3.1　Xenoprof

7.3.2　Xentrace

7.3.3　Xentop

7.4　性能優化方法

7.4.1　降低客戶機退出事件發生頻率

7.4.2　降低客戶機退出事件處理時間

7.4.3　降低處理器利用率

7.5　性能分析案例

7.5.1　案例分析：　Xenoprof

7.5.2　案例分析：　Xentrace

7.6　可擴展性

7.6.1　宿主機的可擴展性

7.6.2　客戶機的可擴展性

7.7　思考題

第8章　虛擬化技術的應用模式

8.1　常用技術介紹

8.1.1　虛擬機的動態遷移

8.1.2　虛擬機快照

8.1.3　虛擬機的克隆

8.1.4　案例分析：　VMware　VMotion　和VMware　快照

8.2　服務器整合

8.2.1　服務器整合技術

8.2.2　案例分析：　VMware　Infrastructure　3

8.3　災難恢復

8.3.1　災難恢復與虛擬化技術

8.3.2　案例分析：　VMware　Infrastructure　3

8.4　改善系統可用性

8.4.1　可用性的含義

8.4.2　虛擬化技術如何提高可用性

8.4.3　虛擬化技術帶來的新契機

8.4.4　案例分析：　VMware　HA和　LUCOS

8.5　動態負載均衡

8.5.1　動態負載均衡的含義

8.5.2　案例分析：　VMware　DRS

8.6　增強系統可維護性

8.6.1　可維護性的含義

8.6.2　案例分析：　VMware　VirtualCenter

8.7　增強系統安全與可信任性

8.7.1　安全與可信任性的含義

8.7.2　虛擬化技術如何提高系統安全

8.7.3　虛擬化技術如何提高可信任性

8.7.4　案例分析：　sHyper、VMware　Infrastructure　3和CoVirt

8.8　Virtual　Appliance

第9章　前沿虛擬化技術

9.1　基于容器的虛擬化技術

9.1.1　容器技術的基本概念和發展背景

9.1.2　基于容器的虛擬化技術

9.2　系統安全

9.2.1　基于虛擬化技術的惡意軟件

9.2.2　虛擬機監控器的安全性

9.3　系統標準化

9.3.1　開放虛擬機格式

9.3.2　虛擬化的可管理性

9.3.3　虛擬機互操作性標準

9.4　電源管理

9.5　智能設備

9.5.1　多隊列網卡

9.5.2　SR　IOV

9.5.3　其他

內容說明

《系統虛擬化》深入而又系統地介紹了以軟件完全虛擬化、硬件輔助虛擬化及類虛擬化為核心的各種系統虛擬化技術。全書共9章，第1章概述性地介紹了虛擬化技術；第2章介紹計算機系統知識；第3章從CPU虛擬化、內存虛擬化和I/0虛擬化三大塊對系統虛擬化技術進行概述，并介紹虛擬機監控器（VMM）的組成與分類，而且對市場上流行的虛擬化產品進行了簡單介紹；第4-6章分別從基于軟件的完全虛擬化、硬件輔助的完全虛擬化和類虛擬化三種實現技術角度深入介紹系統虛擬化方法；第7章介紹虛擬機的性能評測和調試技術；第8章介紹系統虛擬化的應用實例；最后在第9章對虛擬機和系統虛擬化技術的發展作一個展望。

《系統虛擬化》是系統虛擬化技術實現原理的全面展示，也是作者這些年在虛擬化學術和工業研究領域開發的經驗總結�！断到y虛擬化》理論與實踐相結合，用通俗易懂的語言描述系統虛擬化技術原理，其中不乏具有代表性和普遍意義的實例和技術細節，是學習系統虛擬化技術的寶貴資料�！断到y虛擬化》不僅可以作為教材，供計算機相關專業的大學高年級學生和研究生閱讀；而且可以作為一本參考手冊，供大學或企業里與系統相關領域的研究開發人員以及對虛擬機及虛擬化核心技術有興趣的研究者和開源工作者閱讀。