作品简介

这是一部深度讲解如何在Linux操作系统环境下用软件虚拟出一台“物理”计算机的著作。两位作者都是百度的技术专家,一位是百度的主任架构师,一位是百度智能云的副总经理,都在操作系统和虚拟化等领域有多年的实践经验。本书从计算机体系结构、操作系统、硬件等多个方面深度探索了如何从CPU、内存、中断、外设、网络5个维度去虚拟化Linux系统,不仅剖析了其中的关键技术原理,而且深入阐述了具体的实现。

全书共6章:第1章:CPU虚拟化,介绍了X86架构下的VMX扩展,讨论了在VMX下虚拟CPU的完整生命周期,着重阐述了Host和Guest的切换、指令的模拟以及KVM是如何虚拟多处理器的。第2章:内存虚拟化。讨论了操作系统如何为虚拟机呈现物理内存,结合影子页表以及EPT探讨了KVM如何完成从GVA到HPA的2层地址映射。第3章:中断虚拟化。首先,讨论了从单核系统的8259A开始,到多核系统的APIC,再到绕开I/O APIC直接从设备向LAPIC发送基于消息的MSI的虚拟化原理和实现。然后,讨论了Intel为了提高效率,是如何从硬件层面对虚拟化中断进行支持的,以及KVM是如何使用它们的。第4~5章:外设虚拟化。从完全虚拟化开始,依次讲解了半虚拟化(Virtio)和Intel的VT-d支持下的硬件辅助虚拟化。通过实现一个模拟串口带领读者直观体会了设备虚拟化的基本原理,然后深入阐述了Virito标准和实现,以及支持SR-IOV的DMA重映射和中断重映射。第6章:网络虚拟化。讨论了在通用硬件网络的基础上,操作系统如何虚拟出专用的网络设备,为租户组建虚拟网络。

王柏生,技术专家,先后就职于中科院软件所、红旗Linux和百度,现任百度主任架构师。在操作系统、虚拟化技术、分布式系统、云计算、自动驾驶等相关领域耕耘多年,有着丰富的实践经验。著有畅销书《深度探索Linux操作系统》(2013年出版)。

谢广军,计算机专业博士,毕业于南开大学计算机系。技术专家,有多年的IT行业工作经验。现担任百度智能云副总经理,负责云计算相关产品的研发。多年来一直从事操作系统、虚拟化技术、分布式系统、大数据、云计算等相关领域的研发工作,实践经验丰富。

作品目录

  • 前言
  • 第1章 CPU虚拟化
  • 1.1 x86架构CPU虚拟化
  • 1.2 虚拟机切入和退出
  • 1.3 陷入和模拟
  • 1.4 对称多处理器虚拟化
  • 1.5 一个简单KVM用户空间实例
  • 第2章 内存虚拟化
  • 2.1 内存寻址
  • 2.2 VMM为Guest准备物理内存
  • 2.3 实模式Guest的寻址
  • 2.4 保护模式Guest的寻址
  • 2.5 EPT
  • 第3章 中断虚拟化
  • 3.1 虚拟中断
  • 3.2 PIC虚拟化
  • 3.3 APIC虚拟化
  • 3.4 MSI(X)虚拟化
  • 3.5 硬件虚拟化支持
  • 第4章 设备虚拟化
  • 4.1 设备虚拟化模型演进
  • 4.2 PCI配置空间及其模拟
  • 4.3 设备透传
  • 4.4 完全虚拟化
  • 第5章 Virtio虚拟化
  • 5.1 I/O栈
  • 5.2 Virtio协议
  • 5.3 初始化Virtqueue
  • 5.4 驱动根据I/O请求组织描述符链
  • 5.5 驱动通知设备处理请求
  • 5.6 设备处理I/O请求
  • 5.7 驱动侧回收I/O请求
  • 5.8 设备异步处理I/O
  • 5.9 轻量虚拟机退出
  • 第6章 网络虚拟化
  • 6.1 基于Overlay的虚拟网络方案
  • 6.2 虚拟机访问外部主机
  • 6.3 外部主机访问虚拟机
展开全部