系統(tǒng)虛擬化原理與實現(xiàn)電子版免費版

本書嘗試將當(dāng)前主要的虛擬機和系統(tǒng)級虛擬化原理梳理出來，從一個系統(tǒng)設(shè)計者的角度來介紹。從基本的原理出發(fā)，本書結(jié)合主流的x86體系結(jié)構(gòu)和硬件上對虛擬化的支持來介紹系統(tǒng)級虛擬化是如何實現(xiàn)的。除介紹虛擬機與系統(tǒng)級虛擬化原理之外，本書力圖加入學(xué)術(shù)界對于虛擬化技術(shù)或利用。

章節(jié)目錄

第1章　開篇

1.1　形形色色的虛擬化

1.2　系統(tǒng)虛擬化

1.3　系統(tǒng)虛擬化簡史

1.4　系統(tǒng)虛擬化的好處

第2章　x86架構(gòu)及操作系統(tǒng)概述

2.1　x86的歷史和操作系統(tǒng)概要

2.1.1　x86的歷史

2.1.2　操作系統(tǒng)概述

2.2　x86內(nèi)存架構(gòu)

2.2.1　地址空間

2.2.2　地址

2.2.3　x86內(nèi)存管理機制

2.3　x86架構(gòu)的基本運行環(huán)境

2.3.1　三種基本模式

2.3.2　基本寄存器組

2.3.3　權(quán)限控制

2.4　中斷與異常

2.4.1　中斷架構(gòu)

2.4.2　異常架構(gòu)

2.4.3　操作系統(tǒng)對中斷/異常的處理流程

2.5　進(jìn)程

2.5.1　上下文

2.5.2　上下文切換

2.6　I/O架構(gòu)

2.6.1　x86的I/O架構(gòu)

2.6.2　DMA

2.6.3　PCI設(shè)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(tǒng)的時鐘觀

第3章　虛擬化概述

3.1　可虛擬化架構(gòu)與不可虛擬化架構(gòu)

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(shù)的模擬

3.3　內(nèi)存虛擬化

3.4　I/O虛擬化

3.4.1　概述

3.4.2　設(shè)備發(fā)現(xiàn)

3.4.3　訪問截獲

3.4.4　設(shè)備模擬

3.4.5　設(shè)備共享

3.5　VMM的功能和組成

3.5.1　虛擬環(huán)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(xiàn)結(jié)構(gòu)分類

3.7　典型虛擬化產(chǎn)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(zhí)行

4.2.2　掃描與修補

4.2.3　二進(jìn)制代碼翻譯

4.3　內(nèi)存虛擬化

4.3.1　概述

4.3.2　影子頁表

4.3.3　內(nèi)存虛擬化的優(yōu)化

4.4　I/O虛擬化

4.4.1　設(shè)備模型

4.4.2　設(shè)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(xiàn)

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(xiàn)

5.3.1　概述

5.3.2　VCPU的創(chuàng)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(jìn)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(nèi)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(shù)

5.7　I/O虛擬化的實現(xiàn)

5.7.1　概述

5.7.2　設(shè)備直接分配

5.7.3　設(shè)備I/O地址空間的訪問

5.7.4　設(shè)備發(fā)現(xiàn)

5.7.5　配置DMA重映射數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

5.7.6　設(shè)備中斷虛擬化

5.7.7　案例分析：　網(wǎng)卡的直接分配在Xen里面的實現(xiàn)

5.7.8　進(jìn)階

5.8　時間虛擬化

5.8.1　操作系統(tǒng)的時間概念

5.8.2　客戶機的時間概念

5.8.3　時鐘設(shè)備仿真

5.8.4　實現(xiàn)客戶機時間概念的一種方法

5.8.5　實現(xiàn)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(shù)

6.1　概述

6.1.1　類虛擬化的由來

6.1.2　類虛擬化的系統(tǒng)實現(xiàn)

6.1.3　類虛擬化接口的標(biāo)準(zhǔn)化

6.2　類虛擬化體系結(jié)構(gòu)

6.2.1　指令集

6.2.2　外部中斷

6.2.3　物理內(nèi)存空間

6.2.4　虛擬內(nèi)存空間

6.2.5　內(nèi)存管理

6.2.6　I/O子系統(tǒng)

6.2.7　時間與時鐘服務(wù)

6.3　Xen的原理與實現(xiàn)

6.3.1　超調(diào)用

6.3.2　虛擬機與Xen的信息共享

6.3.3　內(nèi)存管理

6.3.4　頁表虛擬化

6.3.5　事件通道

6.3.6　授權(quán)表

6.3.7　I/O系統(tǒng)

6.3.8　實例分析：　塊設(shè)備虛擬化

6.4　XenLinux的運行

6.5　思考題

第7章　虛擬環(huán)境性能和優(yōu)化

7.1　性能評測指標(biāo)

7.2　性能評測工具

7.2.1　重用操作系統(tǒng)的性能評測工具

7.2.2　面向虛擬環(huán)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(yōu)化方法

7.4.1　降低客戶機退出事件發(fā)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(shù)的應(yīng)用模式

8.1　常用技術(shù)介紹

8.1.1　虛擬機的動態(tài)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(wù)器整合

8.2.1　服務(wù)器整合技術(shù)

8.2.2　案例分析：　VMware　Infrastructure　3

8.3　災(zāi)難恢復(fù)

8.3.1　災(zāi)難恢復(fù)與虛擬化技術(shù)

8.3.2　案例分析：　VMware　Infrastructure　3

8.4　改善系統(tǒng)可用性

8.4.1　可用性的含義

8.4.2　虛擬化技術(shù)如何提高可用性

8.4.3　虛擬化技術(shù)帶來的新契機

8.4.4　案例分析：　VMware　HA和　LUCOS

8.5　動態(tài)負(fù)載均衡

8.5.1　動態(tài)負(fù)載均衡的含義

8.5.2　案例分析：　VMware　DRS

8.6　增強系統(tǒng)可維護(hù)性

8.6.1　可維護(hù)性的含義

8.6.2　案例分析：　VMware　VirtualCenter

8.7　增強系統(tǒng)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(shù)如何提高系統(tǒng)安全

8.7.3　虛擬化技術(shù)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(shù)

9.1　基于容器的虛擬化技術(shù)

9.1.1　容器技術(shù)的基本概念和發(fā)展背景

9.1.2　基于容器的虛擬化技術(shù)

9.2　系統(tǒng)安全

9.2.1　基于虛擬化技術(shù)的惡意軟件

9.2.2　虛擬機監(jiān)控器的安全性

9.3　系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)

9.4　電源管理

9.5　智能設(shè)備

9.5.1　多隊列網(wǎng)卡

9.5.2　SR　IOV

9.5.3　其他

內(nèi)容說明

《系統(tǒng)虛擬化》深入而又系統(tǒng)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(tǒng)虛擬化技術(shù)。全書共9章，第1章概述性地介紹了虛擬化技術(shù)；第2章介紹計算機系統(tǒng)知識；第3章從CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化和I/0虛擬化三大塊對系統(tǒng)虛擬化技術(shù)進(jìn)行概述，并介紹虛擬機監(jiān)控器（VMM）的組成與分類，而且對市場上流行的虛擬化產(chǎn)品進(jìn)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(xiàn)技術(shù)角度深入介紹系統(tǒng)虛擬化方法；第7章介紹虛擬機的性能評測和調(diào)試技術(shù)；第8章介紹系統(tǒng)虛擬化的應(yīng)用實例；最后在第9章對虛擬機和系統(tǒng)虛擬化技術(shù)的發(fā)展作一個展望。

《系統(tǒng)虛擬化》是系統(tǒng)虛擬化技術(shù)實現(xiàn)原理的全面展示，也是作者這些年在虛擬化學(xué)術(shù)和工業(yè)研究領(lǐng)域開發(fā)的經(jīng)驗總結(jié)。《系統(tǒng)虛擬化》理論與實踐相結(jié)合，用通俗易懂的語言描述系統(tǒng)虛擬化技術(shù)原理，其中不乏具有代表性和普遍意義的實例和技術(shù)細(xì)節(jié)，是學(xué)習(xí)系統(tǒng)虛擬化技術(shù)的寶貴資料�！断到y(tǒng)虛擬化》不僅可以作為教材，供計算機相關(guān)專業(yè)的大學(xué)高年級學(xué)生和研究生閱讀；而且可以作為一本參考手冊，供大學(xué)或企業(yè)里與系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域的研究開發(fā)人員以及對虛擬機及虛擬化核心技術(shù)有興趣的研究者和開源工作者閱讀。