XEN Mini-OS知识

如果考虑自定义/定制一个基于XEN的OS，可能可能需要了解一下下面的内容：

XEN3.4.2编译安装后，在/xen-3.4.2/extras/下有一个mini-os，而在/xen-3.4.2/stubdom中一样是一个OS，需要了解各自原理及作用：

Mini-OS是跟随Xen hypervisor发布的一款小内核操作系统，目前有一些基于Mini-OS的应用：

1.HP实验室在2007年发布了基于Mini-OS的Xen Library OS；

Xen Library OS 是一个类虚拟化的操作系统，它由四部分组成：

• 一个基于GNU工具链的cross-development环境
• Red Hat的newlib C库
• Mini-OS内核
• 域间通信机制IDC，基于Xen共享内存和时间通道实现

Library OS使用Red Hat的newlib C库支持C程序。但需要修改newlib库以适应Library OS，比如一些函数fork、exec等都不能在新的目标体系结构中使用。 Library OS选择Mini-OS为其kernel，主要原因是Mini-OS有完善的支持Xen类虚拟化接口，Xen社区对其提供维护。 由于程序、库、内核都运行在一个地址空间中，所以Library OS适合运行小的可信服务，而不是一般的用户程序。

Xen 3.0的vTPM驱动体系结构如图所示。所有的vTPM操作都有Domain0完成。

如图所示，vTPM的守护进程置于Domain0中，而vTPM的实际模拟器放入Library OS中，它们之间通过IDC联系。并且使用修改过的GNU工具链编译安装vTPM emulator。DomainU通过vTPM前段驱动将请求发往Domaoin0的后端驱动，vTPM的守护进程转发请求到Domain0的IDC，实际由Library OS处理请求。

修改Domain0的vTPM守护进程大概花费了200行代码，而修改vTPM emulator更少于500行代码。

该结构的缺点是显而易见的，由于每个DomU都配属相应的Trust Dom，使得一些操作变得非常繁琐，比如虚拟域在线迁移等

2.2008年剑桥大学进一步完善了HP的工作，完成了HVM stubdom并置于Xen源码树中；

轻量级Xen Domain 保留了Library OS的所有特性，包括cross-development环境、newlib库和IDC机制，并优化部分环境，更适合HPC(High Performance Computing)应用。

轻量级Xen Domain的设计思想是将Mini-OS内核、C库、IP堆栈、执行环境和单个应用程序有机的整合在一起。在技术方面看，需要安装一个plain ELF cross-compilation chain，即以plain ELF为目标建立可交叉编译的binutils和gcc。然后用交叉编译工具编译和安装各种C库，它们和Mini-OS有同样的内核C flag。

LwIP提供了一个轻量级的TCP/IP协议栈，它与Mini-OS中的Network frontend相连接。Newlib提供了一个标准C库，它比庞大的GNU libc更适用于轻量级环境。但需要修改部分newlib的系统调用：

?Mini-OS没有传统UNIX进程概念，getpid及其相似函数只输出某特定值，比如1
?Mini-OS没有使用信号，可以忽略各种sig函数
?适当修改的函数：
1.Sleep和gettimeofday必须小心的设计，使其符合虚拟化应用
2.Mmap只负责处理匿名内存(anonymous memory)，而不用实现映射普通文件和为无关联的进程提供共享空间的功能。
该系统还实现了一个瘦虚拟文件层(thin virtual file layer)，它对控制台、文件、块设备、网络设备以及TCP/IP协议函数提供统一的支持。实现思想是依靠文件描述符识别目标文件的类型，然后将操作重定向到Mini-OS的各个前端驱动或者内核模块的底层函数上。

轻量级Xen Domain的进程调度完全依靠Mini-OS实现。Mini-OS提供非抢占式的多线程，并且目前只支持单虚拟CPU。这些线程由一个运行队列维护，它们之间没有优先权的差异。Mini-OS的内核也不需要支持任何自旋锁机制。 在内存管理方面借鉴了HPC(High Performance Computer)常用的sparse data机制，提供内存读写效率。

为提高读写磁盘的效率，应用了类似“零拷贝”的技术，IO操作不再由缓冲区缓冲。这意味着应用程序可以直接控制各种磁盘操作，不经过Mini-OS缓冲.

（续上篇）关于stumdom:轻量级XEN Domain的应用：

剑桥团队应用该轻量级Xen Domain将 qemu移到一个单独的驱动域中。由于Mini-OS调度非常简单并且只运行qemu一个程序，大大简化了hypervisor的调度和审计工作。在 stubdom 中，qemu可以直接调用系统服务，不需要经过用户、内核两态的转换，提高了效率。

3.伊利诺伊大学芝加哥分校(UIC)正致力于开发一款基于Mini-OS的小内核系统—Ethos。

Ethos 是UIC(University of Illinois at Chicago)正在开发的一款基于Xen和Mini-OS的轻量级操作系统。它开发的初衷是为了避免开发驱动程序、文件系统和网络设备。Ethos做为一个内核，只向外提供进程和系统调用接口。该项目的负责人Prof. Solworth称其为"Paired-OS"

引用原文地址：http://blog.csdn.net/tinnycloud/archive/2010/07/17/5742596.aspx