嵌入式虚拟化技术与应用：ACRN开源项目实践

作品简介

伴随着物联网设备的指数级增长，在需要高算力的场景，例如软件定义汽车驾驶舱、工业领域的工作负载整合，开源虚拟化技术在嵌入式系统上受到了越来越多的关注和应用。本书首先介绍虚拟化技术的基本原理，包括CPU虚拟化、内存虚拟化、中断虚拟化和设备虚拟化，对比KVM在云服务器上参考实现，重点介绍了开源嵌入式虚拟机ACRN的架构设计、原理和实现。还特别总结了虚拟化系统的实时性能调优方法和功能安全认证实践，以及嵌入式虚拟化技术的典型应用场景案例分析。

本书作为嵌入式虚拟化技术入门参考书，通过对ACRN开源软件的介绍，帮助读者从代码开始了解、学习、开发虚拟机软件，掌握嵌入式虚拟化技术并应用于工程实践。

作品目录

• 推荐序一
• 推荐序二
• 前言
• 第1章 虚拟化技术概述
• 1.1 虚拟化技术的发展历史
• 1.2 VMM模型的分类
• 1.3 虚拟化技术的分类
• 1.4 云虚拟化与嵌入式虚拟化
• 1.5 嵌入式虚拟化技术的挑战
• 1.6 本章小结
• 第2章 虚拟化技术原理
• 2.1 通用虚拟化架构
• 2.2 云虚拟化和嵌入式虚拟化对比
• 2.3 嵌入式虚拟化的场景
• 2.4 嵌入式虚拟化技术的特征
• 2.5 本章小结
• 第3章 开源虚拟化技术——KVM
• 3.1 KVM的历史
• 3.2 KVM的原理
• 3.3 KVM虚拟化实现
• 3.4 设备虚拟化
• 3.5 本章小结
• 第4章 嵌入式虚拟化技术——ACRN实现
• 4.1 ACRN简介
• 4.2 ACRN应用场景
• 4.3 ACRN架构设计
• 4.4 CPU虚拟化与实现
• 4.5 内存虚拟化及实现
• 4.6 中断虚拟化及实现
• 4.7 I/O虚拟化及实现
• 4.8 本章小结
• 第5章 嵌入式虚拟化技术——ACRN设备虚拟化
• 5.1 ACRN设备模型介绍
• 5.2 ACRN全虚拟化设备
• 5.3 ACRN的virtio设备
• 5.4 本章小结
• 第6章 嵌入式虚拟化技术——ACRN安装使用
• 6.1 系统环境硬件配置
• 6.2 ACRN支持三种模式的场景
• 6.3 安装部署流程
• 6.4 安装部署入门指南
• 6.5 本章小结
• 第7章 嵌入式虚拟化技术——实时性能优化
• 7.1 整体架构设计
• 7.2 ACRN虚拟机优化
• 7.3 CPU优化
• 7.4 中断优化
• 7.5 内存优化
• 7.6 I/O虚拟化
• 7.7 客户机优化——实时操作系统
• 7.8 工具辅助优化
• 7.9 虚拟机间通信
• 7.10本章小结
• 第8章 嵌入式实时操作系统
• 8.1 RTOS介绍
• 8.2 Xenomai
• 8.3 PREEMPT_RT Linux
• 8.4 Zephyr
• 8.5 本章小结
• 第9章 嵌入式虚拟化技术赋能功能安全
• 9.1 功能安全背景
• 9.2 功能安全概述
• 9.3 典型软件安全设计
• 9.4 混合关键性系统
• 9.5 ACRN赋能混合关键性系统
• 9.6 嵌入式虚拟化技术的功能安全价值
• 9.7 本章小结
• 第10章 应用案例——智能数控系统和数字孪生
• 10.1 行业概述
• 10.2 行业挑战与需求
• 10.3 解决方案
• 10.4 具体实现
• 10.5 方案优势
• 10.6 本章小结
• 第11章 应用案例——基于机器视觉和机器控制的工作负载整合
• 11.1 行业概述
• 11.2 行业挑战与需求
• 11.3 解决方案
• 11.4 具体实现
• 11.5 方案优势
• 11.6 本章小结
• 第12章 应用案例——自主移动机器人
• 12.1 行业概述
• 12.2 行业挑战与需求
• 12.3 解决方案
• 12.4 具体实现
• 12.5 安装步骤示例
• 12.6 方案优势
• 12.7 本章小结
• 第13章 应用案例——软件定义汽车驾驶舱
• 13.1 行业概述
• 13.2 行业挑战与需求
• 13.3 解决方案
• 13.4 具体实现
• 13.5 编译及安装
• 13.6 方案优势
• 13.7 软件定义驾驶舱的未来展望
• 13.8 本章小结
• 附录
• 附录A Xenomai及其应用程序的编译和安装
• 附录B PREEMPT_RT Linux的编译和安装
• 附录C Zephyr的编译和安装
• 附录D 在ACRN上安装运行两个虚拟机
• 附录E ROS 2安装与使用示例
• 技术术语表
• 参考文献
• 推荐阅读